CN120095112B - 一种安全型铝合金管的深井铸造装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于铝合金铸造设备技术领域，公开一种安全型铝合金管的深井铸造装置，包括结晶器平台和引锭头，所述结晶器平台包括结晶器单元，所述结晶器单元与引锭头配合铸造铝合金管，所述结晶器单元包括芯子结晶器，以及与芯子结晶器共轴并且间隔套设于芯子结晶器外侧的外圈结晶器，所述芯子结晶器和外圈结晶器围合形成的环形空腔用于冷却铝液使铝液形成初凝壳，所述芯子结晶器和外圈结晶器底部分别向初凝的铝合金管的内外侧喷冲冷却液。本发明中外圈结晶器设有第一外喷孔、第二外喷孔和调节机构，第一外喷孔发生堵塞时，调节机构开启第二外喷孔，以保障铝合金管的安全和连续生产，有助于保障铝合金管的生产效率。

Description

一种安全型铝合金管的深井铸造装置

技术领域

本发明属于铝合金铸造设备技术领域，特别涉及一种安全型铝合金管的深井铸造装置。

背景技术

深井铸造（垂直连续铸造）作为铝合金管坯生产的核心工艺，通过快速冷却实现细晶强化，广泛应用于石油钻探、汽车轻量化及航空航天等领域。铝合金管的生产工序为：金属在熔炼炉中熔化后转入分配流槽，待温度达标后注入结晶器，金属熔体接触引锭头和结晶器的石墨内壁后冷却形成初凝壳，随着其凝固收缩并与结晶器内壁形成气隙，此时控制引锭头匀速下移，当初凝的铝合金管脱离结晶器进入二次冷却区时，喷淋系统对初凝的铝合金管实施强制水冷，通过控制拉坯速度与冷却强度实现连续凝固，最终获得设定长度的致密铝合金管。

现有结晶器普遍采用周向均匀喷淋方式进行二次冷却，但实际生产中存在显著隐患：当结晶器内壁氧化铝保护层崩落形成的碎屑或冷却液中悬浮微粒造成喷水孔堵塞时，会破坏冷却液流的轴对称分布特性，致使铝合金管周向冷却不均，这种情况下不仅会导致铝合金管内部温度梯度异常，产生残余热应力，严重影响材料力学性能。如若铝合金管的凝固壳层未能及时达到有效机械强度，金属熔体将穿透坯壳薄弱部位，从结晶器与铝合金管之间泄漏，这种漏铝事故不仅造成产品报废，还会引发结晶器铜套的熔损粘连，大幅增加设备维护成本。

目前现有的生产线为了及时控制喷水孔堵塞而导致的财产损失，通常会在喷淋冷却期间实时监控冷却液的压力以判断喷水孔的状况，并在监测到喷水孔堵塞时将整个铸造设备停机进行维修，停机维修严重降低了生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全型铝合金管的深井铸造装置，旨在解决由于喷孔堵塞，导致铸造设备停机维修的技术问题。

一种安全型铝合金管的深井铸造装置，包括结晶器平台和引锭头，所述结晶器平台包括结晶器单元，所述结晶器单元与引锭头配合铸造铝合金管，所述结晶器单元包括芯子结晶器，以及与芯子结晶器共轴并且间隔套设于芯子结晶器外侧的外圈结晶器，所述芯子结晶器和外圈结晶器围合形成的环形空腔用于冷却铝液并形成铝合金管的初凝壳，所述芯子结晶器和外圈结晶器底部分别向初凝壳的内外侧喷冲冷却液；

所述外圈结晶器包括同心间隔嵌套的内环板和外环板，所述内环板和外环板间隙的顶部设有环形顶板，底部设有环形底板，所述环形顶板、内环板、外环板和环形底板围合形成供冷却液流动的冷却腔；

所述环形底板的顶面周向均匀布设凹槽，所述凹槽内设有第一外喷孔和第二外喷孔，所述环形底板上位于第二外喷孔的上方设有具有磁性的罩盖，所述罩盖与第二外喷孔之间设有用于封堵第二外喷孔的封堵件，所述封堵件与罩盖之间具有磁吸力，所述第一外喷孔的上方设有检测件，所述检测件中央设有供冷却液流过的通孔，检测件与封堵件之间通过连杆连接，所述连杆滑动穿过罩盖并且连杆的端部与封堵件连接，所述检测件与第一外喷孔接触时，所述封堵件封堵第二外喷孔。

检测件与第一外喷孔接触，检测件通过连杆带动封堵件克服磁吸力封堵第二外喷孔，当第一外喷孔发生堵塞时，冷却液对检测件的冲击力减小，在磁吸力的作用下，封堵件吸附至罩盖表面，第二外喷孔开启，深井铸造装置无需停机，有助于保障安全和连续生产。

进一步地，所述冷却腔内的外环板设有平压筒，所述平压筒用于稳定冷却腔内的压力，平压筒内设有与其密封滑动连接的滑柱，所述滑柱与平压筒之间设有弹簧。

平压筒与滑柱配合以缓冲冷却腔内的压力波动，在单个第一外喷孔堵塞的情况下，使其余第一外喷孔喷出的冷却液流速趋于平稳。

进一步地，所述芯子结晶器设有供液流道、排气通道和内喷孔，所述内喷孔沿芯子结晶器底部周向均匀布设多个，内喷孔与供液流道连通，内喷孔用于向初凝的铝合金管内壁喷冲冷却液，所述排气通道用于外排冷却过程中产生的蒸汽。

进一步地，所述外环板设有进液管，所述内环板上部转动套设第一传动环板，下部滑动套设第二传动环板；

所述第一传动环板沿周向均匀布设与其垂直连接的动力板，所述进液管导入冷却腔的冷却液通过动力板驱动第一传动环板转动，第一传动环板的底部周向均匀布设传动杆，所述传动杆与第一传动环板轴线平行；

所述第二传动环板的顶部设有与传动杆保持滑动配合的滑槽，以带动第二传动环板转动，底部周向均匀布设限位槽，第二传动环板设有环形凸缘；

所述环形底板分别与内环板和外环板密封转动连接，并且环形底板设有凸起，所述凸起用于与限位槽配合，以带动环形底板转动；

所述冷却腔内设有下固定环板和L形杆，所述下固定环板与平压筒连接，下固定环板的内侧边缘与第二传动环板间隔，下固定环板设有下通孔，所述L形杆的第一杆体沿底部穿入平压筒并且与平压筒密封滑动配合，所述第一杆体与滑柱连接，L形杆的第二杆体的端部位于环形凸缘的下方，用于限位和支撑环形凸缘。

进入冷却腔的冷却液通过动力板驱动第一传动环板转动，第一传动环板通过传动杆带动第二传动环板转动， L型杆的第二杆体限位并支撑第二传动环板。第一外喷孔未堵塞时，第二传动环板与环形底板未接触；第一外喷孔堵塞时，滑柱带动L形杆下移，冷却液推动第二传动环板下移至限位槽与凸起配合，即第二传动环板带动环形底板转动，使冷却液均匀喷冲铝合金管外表面，有助于保持冷却均匀度。

进一步地，所述冷却腔内设有与外环板垂直连接的上固定环板，上固定环板位于动力板的下方并且与第一传动环板转动配合，上固定环板设有上通孔，所述进液管的中心轴线偏向第一传动环板轴线的一侧，所述上通孔在以进液管与外环板连通处为起点并沿进液管偏向一侧的周向，上通孔的内径逐渐增大，用于使冷却腔周向上的压力分布趋于一致。

上固定环板将冷却腔分为上下两部分，利用上固定环板周向布设的内径不同的上通孔分散冷却液流，促使冷却液向远离进液管的方向流动，以平衡冷却腔内各处的压力。

进一步地，所述环形顶板分别与内环板和外环板可拆卸连接，所述上固定环板与下固定环板之间设有弹性筒，所述弹性筒的轴线与内环板的轴线重合，弹性筒、上固定环板、下固定环板和外环板围合形成密封的限流腔，所述平压筒位于限流腔内，所述限流腔内装入液压油，所述上固定环板设有注液孔，通过调控注入限流腔内液压油的体积，以调节弹性筒与内环板之间环形空间的流通面积。

控制弹性筒与内环板所组成环形空间的流通面积，进而控制冷却液经过弹性筒时的流速，控制冷却液与内环板之间的温差和热交换速率。

进一步地，所述滑柱设有弹性件，所述平压筒设有用于限位弹性件的限位环槽，所述弹性件与限位环槽限位配合时，所述凸起穿入限位槽。

限位环槽与弹性件限位配合时，第二传动环板与环形底板稳定接触传动，冷却腔内的压力减小时，由于限位环槽与弹性件的限位支撑力的作用，滑柱延迟上升，弹簧的弹力积蓄，当弹力克服限位支撑力时，滑柱通过L形杆带动第二传动环板上移，使第二传动环板快速脱离环形底板，有利于减少限位槽与凸起之间的碰撞，从而减少磨损。

进一步地，所述芯子结晶器设有第一石墨环，内环板设有与第一石墨环对位的第二石墨环，所述第一石墨环和第二石墨环均用于冷却液与铝液换热。

芯子结晶器内冷却液通过第一石墨环与铝液换热，外圈结晶器内冷却液通过第二石墨环与铝液换热，石墨环的高导热性有助于冷却液与铝液快速换热。

进一步地，所述第一外喷孔与第二外喷孔的内径相等，第一外喷孔与第二外喷孔均具有上下两部分，所述第一外喷孔和第二外喷孔的下部孔道的中心轴线的延长线在铝合金管的外侧面相交。

第一外喷孔与第二外喷孔喷冲冷却液在铝合金管表面的落点相同，有助于保障第一外喷孔与第二外喷孔切换前后喷冲冷却液的一致性。

进一步地，所述结晶器平台包括料盘，所述料盘设有引流槽和圆形槽，所述结晶器单元设置于圆形槽，所述引流槽与圆形槽连通，引流槽用于将铝液引流至圆形槽，铝液导入结晶器单元铸造铝合金管。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果。

1.本发明在冷却腔的环形底板对应设置一组第一外喷孔和一组第二外喷孔，并设有调节机构，利用冷却液对检测件施加的压力，迫使检测件与第一外喷孔抵接，检测件通过连杆带动封堵件移动封堵第二外喷孔，封堵件克服罩壳的磁吸力，当第一外喷孔堵塞时，在磁吸力的作用下，封堵件吸附至罩壳表面，从而开启第二外喷孔，相较于现有的监测堵塞并及时停机的方式，本发明通过结构设计，在发生堵塞时及时切换启用第二外喷孔，铸造设备无需停机，有利于保障铝合金空心管的安全和连续生产，从而保障生产效率。

2.第一外喷孔堵塞时，冷却腔内压力升高，设计平压筒，利用弹簧缓冲平衡冷却腔内的压力波动，从而稳定冷却液的流速。

3.在冷却腔内设置传动连接的第一传动环板和第二传动环板，以及下固定环板和L形杆，通过冷却液驱动第一传动环板转动，冷却液沿下固定环板与第二传动环板的间隙流动时，形成带动第二传动环板移动的趋势，利用L形杆限位支撑第二传动环板。当冷却腔内压力增大时，滑柱带动L形杆下移，第二传动环板移动至与环形底板传动配合，以带动环形底板转动，未堵塞的第一外喷孔随环形底板移动喷冲冷却液，有助于铝合金管周向均匀冷却，降低铝合金管局部散热不均的风险。

4.冷却腔内设置上固定环板，利用内径不同的上通孔，分散冷却液流，减弱高速冷却液流的集中方向性，促使冷却腔内周向压力分布趋于一致，有利于各处喷出的冷却液流速一致；在上固定环板与下固定环板之间设置弹性筒，通过调控限流腔内液压油的体积，调控弹性筒与内环板之间的环形空间的流通面积，从而调控冷却液流速。

附图说明

图1是本发明中结晶器平台的立体结构示意图。

图2是本发明中料盘与结晶器单元的立体结构示意图。

图3是本发明中芯子结晶器和外圈结晶器的结构示意图。

图4是本发明中外圈结晶器内部结构剖视图。

图5是本发明中外圈结晶器的爆炸结构示意图。

图6是本发明中环形底板内部剖视图。

图7是本发明中环形底板设置封堵件、检测件和罩盖的爆炸结构示意图。

图8是本发明中芯子结晶器和外圈内结晶器的立体结构剖视图。

图9是本发明中外圈结晶器设置弹性筒的立体结构剖视图。

图10是本发明中平压筒通过L形杆限位支撑第二传动环板的立体剖视图。

图11是图9中A处的局部放大结构示意图。

图中：100、结晶器单元；110、芯子结晶器；111、供液流道；112、内喷孔；113、排气通道；114、第一石墨环；120、外圈结晶器；121、内环板；122、外环板；123、环形顶板；124、环形底板；1241、凹槽；1242、第一外喷孔；1243、第二外喷孔；1244、检测件；1245、罩盖；1246、封堵件；1247、连杆；1248、凸起；125、第二石墨环；126、冷却腔；130、平压筒；1301、限位环槽；131、滑柱；1311、弹性件；132、弹簧；133、L形杆；1331、第一杆体；1332、第二杆体；140、第一传动环板；141、动力板；142、传动杆；150、第二传动环板；151、滑槽；152、环形凸缘；153、限位槽；160、下固定环板；161、下通孔；170、上固定环板；171、上通孔；180、弹性筒；181、限流腔；200、料盘；201、引流槽；202、圆形槽；203、进液管；300、引锭头。

具体实施方式

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

实施例1

本实施例公开的是一种安全型铝合金管的深井铸造装置，在铝合金管凝固形成初凝壳并进入二次冷却区时，该深井铸造装置具备保障持续喷淋冷却铝合金管的功能。

根据本申请实施例的一种安全型铝合金管的深井铸造装置，包括结晶器平台和引锭座。

结晶器平台

参照图1，结晶器平台设置于铸造井顶部，结晶器平台包括料盘200，以及设置于料盘200上的多个结晶器单元100。

料盘200

参照图2，料盘200顶面设有引流槽201和圆形槽202，结晶器单元100设置于圆形槽202，圆形槽202的数量与结晶器单元100的数量相同，引流槽201与每个圆形槽202连通。

以上设置可以实现，引流槽201将熔融的铝液引流至圆形槽202，铝液经圆形槽202流入结晶器单元100，以铸造铝合金管。

结晶器单元100

参照图2，结晶器单元100包括芯子结晶器110和外圈结晶器120，芯子结晶器110呈棒状结构，外圈结晶器120呈上下贯通的圆筒状结构，外圈结晶器120设置于料盘200的圆形槽202底部，芯子结晶器110穿设于外圈结晶器120中央，使芯子结晶器110的轴线与外圈结晶器120的轴线重合，芯子结晶器110与外圈结晶器120之间形成环形流道，环形流道与圆形槽202连通。

芯子结晶器110

参照图1，芯子结晶器110与料盘200固定连接，（参照图8）芯子结晶器110的底部周向均匀布设内喷孔112，芯子结晶器110设有供液流道111，供液流道111的一端与内喷孔112连通，另一端与外界冷却液循环设备连通。内喷孔112倾斜并朝向初凝的铝合金管内壁。

参照图8，芯子结晶器110设有排气通道113，排气通道113一端位于芯子结晶器110底部，另一端与外部连通。

芯子结晶器110的外侧设有第一石墨环114。

以上设置可以实现，冷却液进入供液流道111，冷却液通过第一石墨环114与铝液换热，第一石墨环114有利于降低铝液与芯子结晶器110之间的摩擦系数，供液流道111将冷却液导流至内喷孔112，内喷孔112喷冲初凝的铝合金管内壁，实现对其内侧壁的冷却。冷却过程中产生的蒸汽经排气通道113外排。

外圈结晶器120

参照图8，外圈结晶器120包括同心嵌套的内环板121和外环板122，内环板121与外环板122之间径向间隔，（参照图4）内环板121与外环板122的间隙顶部设有环形顶板123，内环板121与外环板122的间隙底部设有环形底板124，（参照图8）由外环板122、环形顶板123、内环板121和环形底板124围合形成环形冷却腔126。

参照图2，料盘200嵌设有进液管203，进液管203端部设置于外环板122，使冷却腔126与进液管203连通。

参照图6，环形底板124上设有凹槽1241，凹槽1241沿环形底板124的周向均匀布设多个，凹槽1241内分别设有第一外喷孔1242和第二外喷孔1243，第一外喷孔1242与第二外喷孔1243沿环形底板124的径向排布，在环形底板124上第二外喷孔1243位于第一外喷孔1242内侧。

参照图9，第一外喷孔1242和第二外喷孔1243均通过凹槽1241与冷却腔126连通，凹槽1241内设有调节机构，（参照图6和图7）调节机构包括设置于第二外喷孔1243上方的罩盖1245，罩盖1245固定于环形底板124，罩盖1245与第二外喷孔1243顶部之间间隔，罩盖1245与第二外喷孔之间设有封堵件1246，第一外喷孔1242上方设有检测件1244，检测件1244中央设有通孔，检测件1244与封堵件1246之间设有连杆1247，连杆1247与检测件1244顶部连接，同时，连杆1247沿罩盖1245顶部穿过并且与罩盖1245滑动配合，穿过罩盖1245的连杆1247底部与封堵件1246连接。罩盖1245顶部具有磁性，罩盖1245与封堵件1246之间具有磁吸力。封堵件1246可选用纯铁材质。

第一外喷孔1242与第二外喷孔1243的内径相等，第一外喷孔1242与第二外喷孔1243均具有上下两部分，其中，第一外喷孔1242和第二外喷孔1243的下部孔道的中心轴线的延长线在铝合金管的外侧面相交。

第一外喷孔1242和第二外喷孔1243的数量可根据所需冷却液流量、铝合金管外径等因素决定，此处环形底板124上对应设有12个凹槽1241，即对应设置12个第一外喷孔1242和12个第二外喷孔1243。

参照图8，内环板121设有与第一石墨环114对应的第二石墨环125。

以上设置可以实现，进液管203向冷却腔126内输送冷却液，冷却液经第二石墨环125与铝液换热，检测件1244用于检测第一外喷孔1242内冷却液的流动状态，冷却液流经检测件1244时，迫使检测件1244与第一外喷孔1242顶部抵接，此时，封堵件1246移动至封堵第二外喷孔1243，第一外喷孔1242向铝合金管外壁喷冲冷却液，实现对其外侧壁的冷却。

引锭座

引锭座设置于铸造井内，引锭座与铸造井内的升降设备连接。引锭座顶面设有引锭头300，（参照图5）引锭头300与结晶器单元100的数量相同，引锭头300位于结晶器单元100的下方，引锭头300与结晶器单元100一一对应。

引锭头300为环形结构，其顶部具有环形槽，环形槽与环形流道（即芯子结晶器110与外圈结晶器120之间的间隙）的底部对位。

以上设置可以实现，升降设备支撑并带动引锭座沿铸造井上下移动，引锭头300与结晶器单元100配合铸造铝合金管。

本实施例中的用于铝合金管材生产的深井铸造装置的工作过程如下：

首先，铸造铝合金管之前，结晶器平台翻转至盖合于铸造井顶部，此时，芯子结晶器110、外圈结晶器120和引锭头300围合形成顶部开口的柱状环形腔，进液管203与供液流道111分别与对应的冷却液循环设备连通。

然后，启动冷却液循环设备，冷却液分别进入供液流道111和冷却腔126，在冷却液流动的推力作用下，检测件1244与第一外喷孔1242顶部抵靠，冷却液沿检测件1244的通孔流过，与此同时，在连杆1247的作用下，封堵件1246克服磁吸力并移动至封堵第二外喷孔1243的顶部，使冷却液仅流经第一外喷孔1242，冷却液分别经内喷孔112和第一外喷孔1242喷出。

接着，向引流槽201内通入熔融的铝液，铝液经引流槽201流动至各个结晶器单元100，流入柱状环形腔，冷却液通过第一石墨环114与第二石墨环125分别由铝液内外侧与铝液换热，使铝液逐渐冷却凝固形成初凝壳，此时，外部升降设备带动引锭座向下缓慢移动（此过程的速度根据冷却液温度、铝合金管厚度等因素确定），初凝的铝合金管在移动过程中，内喷孔112由内侧喷冲冷却液，冷却产生的蒸汽沿排气通道113外排，降低铝合金管内部蒸汽聚集而导致热量堆积的风险，第一外喷孔1242由外侧喷冲冷却液，进一步冷却铝合金管的外壁。

最后，铝合金管铸造完成后，停止冷却液循环设备，封堵件1246在磁吸力的作用下上移并吸附至罩盖1245表面，结晶器平台翻转开启铸造井顶部开口，升降设备带动引锭座向上移动，带动铝合金管上移，通过设备将铝合金管由引锭头300上取下。工作人员检修环形底板124，疏通堵塞的第一外喷孔1242。检修完成后，将结晶器平台翻转盖合至铸造井顶部开口，使结晶器单元100与对位的引锭头300密封接触，如此循环生产铝合金管。

在铝合金管铸造过程中，当第一外喷孔1242堵塞时，冷却液作用于检测件1244的力变小，此时，在封堵件1246与罩盖1245之间的磁吸力的作用下，封堵件1246上移吸附至罩盖1245表面，开启第二外喷孔1243，冷却液经第二外喷孔1243喷出，由于第一外喷孔1242和第二外喷孔1243的下部孔道的中心轴线的延长线在铝合金管的外侧面相交，由第二外喷孔1243喷出的冷却液在铝合金管外表面的落点与第一外喷孔1242喷出的冷却液的落点基本保持一致，从而保持对铝合金管表面的均匀喷洒冷却，降低停机维修的概率。

实施例2

本实施例公开的一种安全型铝合金管的深井铸造装置，是在实施例1基础上的进一步改进。

根据本申请实施例的一种安全型铝合金管的深井铸造装置，（参照图4）在冷却腔126内的外环板122设置平压筒130，以缓冲第一外喷孔1242堵塞时，冷却腔126内增大的压力。

参照图10，平压筒130沿竖向设置，平压筒130内密封滑动连接滑柱131，滑柱131底部与平压筒130内底部之间固接弹簧132，平压筒130内的弹簧132初始为蓄力状态，在正常喷洒冷却液时，冷却液对滑柱131施加的向下的压力等于弹簧132作用于滑柱131的向上的弹力。

以上设置可以实现，利用弹簧132和滑柱131缓冲平衡冷却腔126内增大的压力，保持冷却腔126内的压力的稳定，从而保障冷却液的平稳流动。

本实施例的工作过程承接实施例1，详细描述为：

在铝合金管铸造过程中，当第一外喷孔1242保持通畅时，冷却腔126内的冷却液对滑柱131施加的压力与弹簧132对滑柱131施加的弹力相等。

当第一外喷孔1242堵塞时，冷却腔126内的压力增大，此时缓冲液对滑柱131施加的压力增加，迫使滑柱131向下移动并压缩弹簧132，以稳定冷却腔126内的压力波动，保持喷出的冷却液流速稳定。

与堵塞的第一外喷孔1242对应的第二外喷孔1243开启，冷却液经第二外喷孔1243喷出，相应的，冷却腔126内的压力逐渐恢复，此时，弹簧132的弹力大于冷却液对滑柱131施加的压力，弹簧132带动滑柱131上移复位。在保持冷却腔126内压力相对稳定的条件下，完成第一外喷孔1242至第二外喷孔1243的切换。

实施例3

本实施例公开的一种安全型铝合金管的深井铸造装置，是在实施例2基础上的进一步改进，当第一外喷孔1242阻塞时，环形底板124转动，以带动第一外喷孔1242在移动过程中向铝合金管喷冲冷却液。

参照图5，根据本申请实施例的一种安全型铝合金管的深井铸造装置，冷却腔126内设有第一传动环板140、第二传动环板150、下固定环板160和L形杆133。

第一传动环板140

参照图9，第一传动环板140套设于内环板121上部并且与内环板121转动连接，第一传动环板140设有动力板141，动力板141沿竖向垂直设置于第一传动环板140表面，沿第一传动环板140周向均匀布设多个动力板141。参照图4，进液管203的管口与动力板141的高度位置相同，并且进液管203的中心轴线与第一传动环板140的中心轴线垂直但不相交。

参照图5，第一传动环板140的底部设有传动杆142，传动杆142与第一传动环板140的轴线平行，沿第一传动环板140周向均匀布设多个传动杆142。

以上设置可以实现，进液管203导入冷却腔126内的冷却液冲击动力板141，通过动力板141带动第一传动环板140转动，相应的，第一传动环板140带动传动杆142移动。

第二传动环板150

参照图9，第二传动环板150滑动套设于内环板121的下部，即第二传动环板150可以沿内环板121转动，还可以沿内环板121上下滑移。第二传动环板150的表面设有环形凸缘152，（参照图5）第二传动环板150的顶部设有滑槽151，传动杆142滑动穿设于滑槽151内，传动杆142始终保持与滑槽151滑动配合。（参照图10）第二传动环板150的底部设有限位槽153，限位槽153沿第二传动环板150周向均匀设置多个。

环形底板124分别与内环板121和外环板122密封转动连接，（参照图6）环形底板124对应设有与限位槽153凹凸配合的凸起1248，沿环形底板124周向均匀布设多个凸起1248。

限位槽153的数量相较于凸起1248的数量越大，第二传动环板150越能快速与环形底板124配合形成传动关系，本实施例中限位槽153的数量为凸起1248数量的二倍。

以上设置可以实现，第一传动环板140通过传动杆142带动第二传动环板150转动，当第二传动环板150滑动至限位槽153与凸起1248配合时，第二传动环板150带动环形底板124转动。

下固定环板160

参照图9，下固定环板160设置于外环板122下部并且与平压筒130连接，下固定环板160的内侧边缘与第二传动环板150之间间隔，下固定环板160均匀布设供冷却液通过的下通孔161。

以上设置可以实现，部分冷却液沿下通孔161向下流动，部分冷却液通过下固定环板160与第二传动环板150之间的间隙向下流动。

L形杆133

参照图9，L形杆133包括垂直连接的第一杆体1331和第二杆体1332，第一杆体1331沿平压筒130底部传入并且与滑柱131底面垂直连接，平压筒130与第一杆体1331密封滑动连接，第二杆体1332端部位于第二传动环板150的环形凸缘152的下方。

以上设置可以实现，第一杆体1331随滑柱131上下移动，第二杆体1332限位并支撑第二传动环板150。

本实施例的工作过程承接实施例2，详细描述为：

冷却液经进液管203流入冷却腔126，冷却液通过动力板141驱动第一传动环板140转动，第一传动环板140带动传动杆142移动，传动杆142移动过程中，有助于加速冷却腔126内第二石墨环125附近的冷却液流动换热，传动杆142带动第二传动环板150转动。

当第一外喷孔1242未堵塞时，部分冷却液经下固定环板160的下通孔161流过，部分冷却液经下固定环板160与第二传动环板150的间隙向下流动，不断冲击环形凸缘152，使第二传动环板150具有向下移动的趋势，与此同时，L形杆133的第二杆体1332沿环形凸缘152的底部限位并支撑第二传动环板150。

当第一外喷孔1242堵塞时，冷却腔126内的压力上升，冷却液挤压滑柱131向下移动，相应的，滑柱131挤压弹簧132形变压缩，同时带动L形杆133下移，L形杆133的第二杆体1332向下移动，失去对第二传动环板150的支撑，在冷却液的作用下，第二传动环板150下移，传动杆142与滑槽151始终保持滑动配合，第二传动环板150的限位槽153向环形底板124上的凸起1248逐渐靠近，最终凸起1248进入限位槽153内（此时第二传动环板150的环形凸缘152与L形杆133的第二杆体1332未接触），第二传动环板150带动环形底板124转动，在第一外喷孔1242与第二外喷孔1243切换过程中，沿铝合金管周向移动均匀喷洒冷却液，从而保障冷却效果的持续和稳定。

第二外喷孔1243开启后，冷却腔126内的压力逐渐恢复，相应的，在弹簧132的作用下，滑柱131带动L形杆133向上移动，L形杆133的第二杆体1332通过环形凸缘152带动第二传动环板150向上移动，使第二传动环板150与环形底板124分离，即限位槽153与凸起1248分离。

实施例4

本实施例公开的一种安全型铝合金管的深井铸造装置，是在实施例3基础上的进一步改进，以降低第二传动环板150与环形底板124接触或分离时，凸起1248与限位槽153碰撞产生的磨损。

参照图11，根据本申请实施例的一种安全型铝合金管的深井铸造装置，滑柱131设有弹性件1311，平压筒130内对应设有限位环槽1301。

弹性件1311可以为弹性金属材质，具体可以选用弹簧钢，并且在弹性件1311与限位环槽1301分离时，弹性件1311处于蓄力状态。

限位环槽1301限位弹性件1311时，限位槽153与凸起1248配合。

以上设置可以实现，滑柱131向下移动，弹性件1311与限位环槽1301限位配合，限位槽153与凸起1248配合，此时，第二传动环板150带动环形底板124转动。

本实施例的工作过程承接实施例3，详细描述为：

当第一外喷孔1242未堵塞时，冷却液对滑柱131施加的压力与弹簧132的弹力保持平衡，弹性件1311位于平压筒130内的初始位置，并且弹性件1311保持蓄力状态。

当第一外喷孔1242堵塞时，冷却腔126内的压力增大，冷却液带动滑柱131向下移动，压缩弹簧132，相应的，L形杆133下移，第二传动环板150下移至限位槽153与凸起1248接触配合，与此同时，弹性件1311移动至与限位环槽1301限位配合，有利于限位槽153与凸起1248的稳定接触。

当第二外喷孔1243开启后，冷却腔126内的压力逐渐降低，此时，弹簧132趋向带动滑柱131上移，在弹性件1311与限位环槽1301的作用下，滑柱131保持位置不变，直到弹簧132的弹力克服弹性件1311产生的限位力，使弹性件1311与限位环槽1301分离，积蓄的弹力，有助于滑柱131快速上移，从而通过L形杆133带动第二传动环板150快速上移，使限位槽153与凸起1248快速分离，有助于减少凸起1248与限位槽153之间的碰撞，从而降低工作人员对结晶器单元100的养护次数。

实施例5

本实施例公开的一种安全型铝合金管的深井铸造装置，是在实施例3基础上的进一步改进，便于工作人员控制冷却腔126内冷却液的流速。

根据本申请实施例的一种安全型铝合金管的深井铸造装置，冷却腔126内设有上固定环板170和弹性筒180。

上固定环板170

参照图9，上固定环板170垂直设置于外环板122，上固定环板170与第一传动环板140滑动连接，上固定环板170位于动力板141的下方，并且上固定环板170表面设有上通孔171。上通孔171在以进液管203与外环板122连通处为起点的周向上，上通孔171的内径逐渐增大。

以上设置可以实现，进液管203向冷却腔126内导入冷却液，冷却液沿上通孔171向下流动，由于以进液管203与外环板122连通处为起点的周向上，上通孔171的内径逐渐增大，有助于解决进液管203位置固定导致冷却腔126内周向上压力分布不均的问题，使冷却腔126周向上的压力分布趋于一致。

弹性筒180

参照图8，弹性筒180设置于上固定环板170与下固定环板160之间，弹性筒180的轴线与内环板121的轴线重合。弹性筒180采用弹性橡胶材质，弹性筒180与第二石墨环125的位置对应。

参照图9，上固定环板170、弹性筒180、下固定环板160和外环板122围合形成密封的限流腔181，上固定环板170设有注液孔，同时，限流腔181内装入液压油。

环形顶板123分别与内环板121和外环板122可拆卸连接，连接方式具体可以选择螺栓连接。

以上设置可以实现，通过调节注入限流腔181的液压油的体积，以控制弹性筒180与内环板121形成的环形空间的流通面积，从而调控冷却液经过弹性筒180时的流速，

本实施例的工作过程承接实施例3，详细描述为：

上固定环板170将冷却腔126分为上下两部分，冷却液经进液管203进入冷却腔126内，此时，由于上固定环板170的上通孔171大小不同对冷却液流动阻力的不同，驱使进入冷却腔126内的冷却液由进入位置沿上固定环板170的环向流动，经不同位置的上通孔171向下流动，使冷却腔126周向的压力分布趋于一致，有助于使各处第一外喷孔1242向外喷出的冷却液流速相同，以提升对铝合金管外侧周向冷却的均匀度。

在铝合金管铸造前，工作人员拆卸环形顶板123，利用工具通过设置于上固定环板170的注液孔向限流腔181内注入液压油，根据限流腔181内液压油的体积以及本装置正常工作时冷却腔126内的压力判断弹性筒180正常工作期间的膨胀状态，从而调控弹性筒180与内环板121之间环形空间的流通面积，进而控制冷却液经过弹性筒180时的流速，以控制冷却液与内环板121之间的温差和热交换速率，便于工作人员精准控制对铝合金管初冷却的温度。

在铝合金管铸造过程中，当第一外喷孔1242堵塞时，冷却腔126内的压力升高，冷却液挤压弹性筒180，通过液压油挤压滑柱131，迫使滑柱131挤压弹簧132并向下移动。当第二外喷孔1243开启后，冷却腔126内的压力逐渐降低，弹簧132作用于滑柱131，迫使滑柱131上移，通过液压油挤压弹性筒180，使弹性筒180恢复至初始位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种安全型铝合金管的深井铸造装置，包括结晶器平台和引锭头（300），所述结晶器平台包括结晶器单元（100），所述结晶器单元（100）与引锭头（300）配合铸造铝合金管，所述结晶器单元（100）包括芯子结晶器（110），以及与芯子结晶器（110）共轴并且间隔套设于芯子结晶器（110）外侧的外圈结晶器（120），所述芯子结晶器（110）和外圈结晶器（120）围合形成环形空腔；其特征在于，

所述外圈结晶器（120）包括同心间隔嵌套的内环板（121）和外环板（122），所述内环板（121）和外环板（122）间隙的顶部设有环形顶板（123），底部设有环形底板（124），所述环形顶板（123）、内环板（121）、外环板（122）和环形底板（124）围合形成冷却腔（126）；

所述环形底板（124）的顶面周向均匀布设凹槽（1241），所述凹槽（1241）内设有第一外喷孔（1242）和第二外喷孔（1243），所述第一外喷孔（1242）与第二外喷孔（1243）的内径相等，第一外喷孔（1242）与第二外喷孔（1243）均具有上下两部分，所述第一外喷孔（1242）和第二外喷孔（1243）的下部孔道的中心轴线的延长线在铝合金管的外侧面相交，所述第二外喷孔（1243）的上方设有具有磁性的罩盖（1245），所述罩盖（1245）固定于环形底板（124），所述罩盖（1245）与第二外喷孔（1243）之间设有封堵件（1246），所述封堵件（1246）与罩盖（1245）之间具有磁吸力，所述第一外喷孔（1242）的上方设有检测件（1244），所述检测件（1244）设有通孔，检测件（1244）与封堵件（1246）之间通过连杆（1247）连接，所述连杆（1247）滑动穿过罩盖（1245）并且连杆（1247）的端部与封堵件（1246）连接，所述检测件（1244）与第一外喷孔（1242）接触时，所述封堵件（1246）封堵第二外喷孔（1243）；

在冷却液流动的推力作用下，检测件（1244）与第一外喷孔（1242）顶部抵靠，冷却液沿检测件（1244）的通孔流过，使冷却液仅流经第一外喷孔（1242）；

当第一外喷孔（1242）堵塞时，冷却液作用于检测件（1244）的力变小，封堵件（1246）上移吸附至罩盖（1245）表面，开启第二外喷孔（1243），冷却液经第二外喷孔（1243）喷出。

2.如权利要求1所述的深井铸造装置，其特征在于，所述冷却腔（126）内的外环板（122）设有平压筒（130），所述平压筒（130）用于稳定冷却腔（126）内的压力，平压筒（130）内设有与其密封滑动连接的滑柱（131），所述滑柱（131）与平压筒（130）之间设有弹簧（132）。

3.如权利要求1所述的深井铸造装置，其特征在于，所述芯子结晶器（110）设有供液流道（111）、排气通道（113）和内喷孔（112），所述内喷孔（112）沿芯子结晶器（110）底部周向均匀布设多个，内喷孔（112）与供液流道（111）连通，内喷孔（112）用于向初凝的铝合金管内壁喷冲冷却液，所述排气通道（113）用于外排冷却过程中产生的蒸汽。

4.如权利要求2所述的深井铸造装置，其特征在于，所述外环板（122）设有进液管（203），所述内环板（121）上部转动套设第一传动环板（140），下部滑动套设第二传动环板（150）；

所述第一传动环板（140）沿周向均匀布设与其垂直连接的动力板（141），所述进液管（203）导入冷却腔（126）的冷却液通过动力板（141）驱动第一传动环板（140）转动，第一传动环板（140）的底部周向均匀布设传动杆（142），所述传动杆（142）与第一传动环板（140）轴线平行；

所述第二传动环板（150）的顶部设有与传动杆（142）保持滑动配合的滑槽（151），以带动第二传动环板（150）转动，底部周向均匀布设限位槽（153），第二传动环板（150）设有环形凸缘（152）；

所述环形底板（124）分别与内环板（121）和外环板（122）密封转动连接，并且环形底板（124）设有凸起（1248），所述凸起（1248）用于与限位槽（153）配合，以带动环形底板（124）转动；

所述冷却腔（126）内设有下固定环板（160）和L形杆（133），所述下固定环板（160）与平压筒（130）连接，下固定环板（160）的内侧边缘与第二传动环板（150）间隔，下固定环板（160）设有下通孔（161），所述L形杆（133）的第一杆体（1331）沿底部穿入平压筒（130）并且与平压筒（130）密封滑动配合，所述第一杆体（1331）与滑柱（131）连接，L形杆（133）的第二杆体（1332）的端部位于环形凸缘（152）的下方，用于限位和支撑环形凸缘（152）。

5.如权利要求4所述的深井铸造装置，其特征在于，所述冷却腔（126）内设有与外环板（122）垂直连接的上固定环板（170），上固定环板（170）位于动力板（141）的下方并且与第一传动环板（140）转动配合，上固定环板（170）设有上通孔（171），所述进液管（203）的中心轴线偏向第一传动环板（140）轴线的一侧，所述上通孔（171）在以进液管（203）与外环板（122）连通处为起点并沿进液管（203）偏向一侧的周向，上通孔（171）的内径逐渐增大，用于使冷却腔（126）周向上的压力分布趋于一致。

6.如权利要求5所述的深井铸造装置，其特征在于，所述环形顶板（123）分别与内环板（121）和外环板（122）可拆卸连接，所述上固定环板（170）与下固定环板（160）之间设有弹性筒（180），所述弹性筒（180）的轴线与内环板（121）的轴线重合，弹性筒（180）、上固定环板（170）、下固定环板（160）和外环板（122）围合形成密封的限流腔（181），所述平压筒（130）位于限流腔（181）内，所述限流腔（181）内装入液压油，所述上固定环板（170）设有注液孔，通过调控注入限流腔（181）内液压油的体积，以调节弹性筒（180）与内环板（121）之间环形空间的流通面积。

7.如权利要求4所述的深井铸造装置，其特征在于，所述滑柱（131）设有弹性件（1311），所述平压筒（130）设有用于限位弹性件（1311）的限位环槽（1301），所述弹性件（1311）与限位环槽（1301）限位配合时，所述凸起（1248）穿入限位槽（153）。

8.如权利要求1所述的深井铸造装置，其特征在于，所述芯子结晶器（110）设有第一石墨环（114），内环板（121）设有与第一石墨环（114）对位的第二石墨环（125），所述第一石墨环（114）和第二石墨环（125）均用于冷却液与铝液换热。

9.如权利要求1所述的深井铸造装置，其特征在于，所述结晶器平台包括料盘（200），所述料盘（200）设有引流槽（201）和圆形槽（202），所述结晶器单元（100）设置于圆形槽（202），所述引流槽（201）与圆形槽（202）连通，引流槽（201）用于将铝液引流至圆形槽（202），铝液导入结晶器单元（100）铸造铝合金管。