專利名稱：：連續(xù)潤滑結(jié)晶器用石墨環(huán)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種連續(xù)潤滑結(jié)晶器用石墨環(huán)及其制造方法，應(yīng)用于鋁及鋁合金半連續(xù)鑄造結(jié)晶器。
背景技術(shù)：
：目前，鋁及鋁合金半連續(xù)鑄造結(jié)晶器普遍采用石墨套自潤滑和涂抹潤滑油這兩種潤滑方式，在鑄造過程中雖可以減小鋁合金熔體與結(jié)晶器之間的摩擦，能起到一定的潤滑效果，但石墨自潤滑作用較差，難以滿足鑄造過程的潤滑要求，導(dǎo)致鑄錠表面掛鋁、拉痕、冷隔，表面粗糙、偏析層厚、組織不均勻等嚴重問題；未能真正實現(xiàn)良好的連續(xù)潤滑功能，同時對于減小一次冷卻尚無有效措施。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了能滿意地解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種連續(xù)潤滑結(jié)晶器用石墨環(huán)及其制造方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)連續(xù)潤滑結(jié)晶器用石墨環(huán)，特點是石墨環(huán)的組分包括石墨粉末和瀝青粉末，石墨粉末與瀝青粉末的質(zhì)量百分比為i:iio:i。進一步地，上述的連續(xù)潤滑結(jié)晶器用石墨環(huán)，石墨環(huán)的理化指標平均粒度1218iim，密度1.61.8g/cm2，孔隙率1218Vol.%，平均孔徑13iim，滲透率0.050.3cm7s，洛氏硬度7090，電阻1014yQm，抗彎強度4050N/mn^，抗壓強度8095N/mffl2，楊氏模量9.5X10311.5X103N/mm2，熱膨脹2.5X10—63.5X10—6N/mm2，導(dǎo)熱系數(shù)8095Wm—t、灰份180235ppm。再進一步地，連續(xù)潤滑結(jié)晶器用石墨環(huán)的制造方法，特點是先將石墨粉末和瀝青粉末按i:iio:i質(zhì)量百分比混合均勻，壓制成毛坯；再將毛坯放入等靜壓燒結(jié)爐中焙燒，充入氬氣，氬氣壓力在200lOOOMPa，焙燒溫度在8003000。C，保溫保壓1060h，焙燒后隨爐冷卻，然后機加工成件。本發(fā)明技術(shù)方案的突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步主要體現(xiàn)在①本發(fā)明石墨環(huán)采用石墨粉末和瀝青粉末，等靜壓高溫?zé)Y(jié)制備毛坯，機加工成件，具有各向同性優(yōu)點，石墨環(huán)化學(xué)及物理性能穩(wěn)定，導(dǎo)熱率高，尺寸穩(wěn)定性好，滲透率高；石墨環(huán)空隙率和力學(xué)性能，充分保證空氣和潤滑油加壓后在相應(yīng)凹槽中透過石墨環(huán)，在石墨環(huán)內(nèi)壁形成一層均勻油氣膜；②本發(fā)明石墨環(huán)在鑄造過程中，油氣膜具有良好的隔熱和連續(xù)潤滑作用，其熱傳導(dǎo)率遠小于結(jié)晶器，減少一次冷卻，鑄錠表面偏析層大大減少，內(nèi)部組織質(zhì)量顯著提高；油氣膜潤滑效果遠大于結(jié)晶器，有效消除了掛鋁、拉痕等問題，顯著提高了鑄錠表面質(zhì)量和鑄造速度。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步說明圖1:圓錠結(jié)晶器用石墨環(huán)俯視圖；圖2:結(jié)晶器用石墨環(huán)剖視圖；圖3:結(jié)晶器用石墨環(huán)局部剖視放大圖；圖中各附圖標記的含義見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>具體實施例方式本發(fā)明提供了一種連續(xù)潤滑結(jié)晶器用石墨環(huán)及其制造方法，石墨環(huán)的組分包括石墨粉末和瀝青粉末，制備時，將石墨粉末和瀝青粉末按i:iio:i質(zhì)量百分比混合均勻，壓制成坯塊，再將坯塊放入等靜壓燒結(jié)爐中焙燒，充入氬氣，氬氣壓力在2001000MPa，溫度在8003000。C，保溫保壓1060h，隨爐冷卻，機加工成件。石墨環(huán)理化指標平均粒度1218iim，密度1.61.8g/cm2，孔隙率1218Vol.%，平均孔徑13iim，滲透率0.050.3cm7s，洛氏硬度7090，電阻1014iiQm，抗彎強度4050N/mm2，抗壓強度8095N/mm2，楊氏模量9.5X10311.5X103N/mm2，熱膨脹2.5X10—63.5X10—6N/mm2，導(dǎo)熱系數(shù)8095Wm—t、灰份180235卯m。如圖13所示石墨環(huán)呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，石墨環(huán)的內(nèi)壁設(shè)有斜坡式臺階l，外壁設(shè)有空氣凹槽6和潤滑油凹槽7，及密封膠面5和密封膠面8，內(nèi)壁上邊沿倒圓角3，外壁上邊沿倒圓角4，外壁下邊沿倒圓角9。石墨環(huán)設(shè)計斜坡式臺階1并呈310°的傾角，保證過渡環(huán)與石墨環(huán)之間密封。石墨環(huán)采用石墨粉末和瀝青粉末用冷等靜壓法制備毛坯，經(jīng)高溫焙燒，然后機加工成件；石墨環(huán)石墨粉末和瀝青粉末為原材料，石墨熱膨脹系數(shù)小，保證石墨環(huán)在高溫(650750°C)下保持工件尺寸精度；還保證了材質(zhì)具有良好的強度和耐磨性能，且具有一定的空隙率，實現(xiàn)了石墨環(huán)透氣透油目的，滿足了使用壽命要求。石墨環(huán)外壁與結(jié)晶器內(nèi)壁為過盈配合方式，保證石墨環(huán)與結(jié)晶器之間密封，防止漏氣漏油；且石墨環(huán)外壁5和8涂抹高溫密封膠，保證充分密封，防止油氣外滲。石墨環(huán)外壁設(shè)計空氣凹槽6和潤滑油凹槽7，其數(shù)量為25個，凹槽部位的壁厚相對較薄，有利于空氣和潤滑油透過。石墨環(huán)邊沿倒圓角3、4和9，便于石墨環(huán)拆裝。具體應(yīng)用中過渡環(huán)2壓緊斜坡式臺階l，使過渡環(huán)2與石墨環(huán)緊密配合，有效防止鉆鋁、掛鋁等現(xiàn)象；石墨環(huán)邊沿倒圓角3、4和9，有效防止了拆裝過程中石墨環(huán)的劃傷；石墨環(huán)外壁部分5和8與結(jié)晶器過盈配合，采用熱裝工藝安裝，且涂抹高溫密封膠，有效杜絕了空氣潤滑油外滲；石墨環(huán)外壁環(huán)行空氣凹槽6和潤滑油凹槽7，與結(jié)晶器相應(yīng)的空氣通道和潤滑油通道相通，空氣和潤滑油在各自凹槽中不發(fā)生混合；空氣和潤滑油在加壓下透過石墨環(huán)，并在石墨環(huán)內(nèi)壁形成一層均勻油氣膜，起到良好的隔熱和潤滑作用，良好的隔熱作用減少了鑄錠表面偏析層厚度，消除冷隔，抑止鑄錠內(nèi)部柱狀晶生長，細化鑄錠晶粒；良好的潤滑作用抑止了掛鋁、拉痕，改善了鑄錠表面質(zhì)量，提高了鑄造速度。本發(fā)明石墨環(huán)采用石墨粉末和瀝青粉末，等靜壓高溫?zé)Y(jié)制備毛坯，機加工成件，具有各向同性優(yōu)點，石墨環(huán)化學(xué)及物理性能穩(wěn)定，導(dǎo)熱率高，尺寸穩(wěn)定性好，滲透率高；石墨環(huán)空隙率和力學(xué)性能，充分保證空氣和潤滑油加壓后在相應(yīng)凹槽中透過石墨環(huán)，在石墨環(huán)內(nèi)壁形成一層均勻油氣膜；油氣膜具有良好的隔熱和連續(xù)潤滑作用，其熱傳導(dǎo)率遠小于結(jié)晶器，減少一次冷卻，鑄錠表面偏析層大大減少，內(nèi)部組織質(zhì)量顯著提高；油氣膜潤滑效果遠大于結(jié)晶器，有效消除了掛鋁、拉痕等問題，廣泛適用于鋁及鋁合金半連續(xù)鑄造結(jié)晶器。當然，以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對本發(fā)明的保護范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求連續(xù)潤滑結(jié)晶器用石墨環(huán)，其特征在于石墨環(huán)的組分包括石墨粉末和瀝青粉末，石墨粉末與瀝青粉末的質(zhì)量百分比為1∶1～10∶1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)潤滑結(jié)晶器用石墨環(huán)，其特征在于所述石墨環(huán)的平均粒度1218iim，密度1.61.8g/cm2，孔隙率1218Vol.%，平均孔徑13iim，滲透率O.050.3cm7s，洛氏硬度7090，電阻1014iiQm，抗彎強度4050N/mm2，抗壓強度8095N/mm2，楊氏模量9.5X10311.5X103N/mm2，熱膨脹2.5X10—63.5X10—6N/mm2，導(dǎo)熱系數(shù)8095Wm—t、灰份180235卯m。3.權(quán)利要求1所述的連續(xù)潤滑結(jié)晶器用石墨環(huán)的制造方法，其特征在于先將石墨粉末和瀝青粉末按l:110:l質(zhì)量百分比混合均勻，壓制成毛坯；再將毛坯放入等靜壓燒結(jié)爐中焙燒，充入氬氣，氬氣壓力在200lOOOMPa，焙燒溫度在800300(TC，保溫保壓1060h，焙燒后隨爐冷卻，然后機加工成件。全文摘要本發(fā)明提供了一種連續(xù)潤滑結(jié)晶器用石墨環(huán)及其制造方法，石墨環(huán)的組分包括石墨粉末和瀝青粉末，制備時，先將石墨粉末和瀝青粉末按1∶1～10∶1質(zhì)量百分比混合均勻，壓制成毛坯；再將毛坯放入等靜壓燒結(jié)爐中焙燒，充入氬氣，氬氣壓力在200～1000MPa，焙燒溫度在800～3000℃，保溫保壓10～60h，焙燒后隨爐冷卻，然后機加工成件。采用石墨粉末和瀝青粉末，等靜壓高溫?zé)Y(jié)制備毛坯，機加工成件，具有各向同性優(yōu)點，石墨環(huán)化學(xué)及物理性能穩(wěn)定，導(dǎo)熱率高，尺寸穩(wěn)定性好，滲透率高，適用于鋁及鋁合金半連續(xù)鑄造結(jié)晶器。文檔編號B22D11/07GK101733372SQ20081024471公開日2010年6月16日申請日期2008年11月26日優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日發(fā)明者樂永康,張建平,毛建偉申請人:蘇州有色金屬研究院有限公司