CN101124057A - 用于金属棒料水平铸造和切割的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于金属棒料连续铸造的设备，包括：一个具有入口端和出口端的水平铸型。所述设备包括用于将熔融金属输送到该铸型入口端的供应流槽以及用于接收来自该铸型出口端的铸造棒料的水平传送器。一台活动切割锯是可操纵的以便与该传送器同步运动从而在该连续棒料被支承在所述传送器上的同时将其切割成多种长度。该棒料受到弹性支承并且该锯机构是隔振的，以至于将来自切割和传送作业的低频和高频振动向铸型的传递减至最小程度。

Description

用于金属棒料水平铸造和切割的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于金属棒料例如铝棒料连续铸造的水平铸造设备。

背景技术

金属棒料通常采用垂直直接激冷铸造作业以及水平铸造方法进行生产。在美国专利No.3,630,266中描述了一种典型的水平铸型。

水平铸造在能够连续地生产棒料方面具有优势，但结果是需要专用装置以确保连续平稳地拔出棒料并将其切割成一定长度而不中断该连续工艺。

Gordon和Scott的加拿大专利No.868,197中描述一种用于铸造铝棒料的水平铸造机。该水平铸造机包括多个用于使该铸造棒料移动的夹紧滚子以及用于把棒料切成多种长度的飞锯。

在Klotzbücher等的美国专利No.4,212,451中，水平铸造机与一台均化炉协同使用。还用一台飞锯来切割铸造棒料，其中棒料夹持器与锯工作台成一整体并与它一起行进。

Peytavin等的美国专利No.3,835,740中描述了一种用于切割棒料的旋转锯，其中棒料按照一个与该锯相对的方向进行旋转。

在Bryson的美国专利No.4,222,431中，多条带沟槽的侧夹紧带被用来夹紧一个水平铸件扁坯的多个侧边缘以便使该扁坯向前运动。

Dore等的美国专利No.3,598,173中描述了一种水平铸造机，它在一个与滚子型荷载装置一起的链条驱动装置上使用多个“V”形沟槽块以便从水平铸造机取出棒料。

本发明的目的在于提供一种用于水平处理和切割铸造棒料的改进系统，所述改进系统能够导致棒料质量的提高。

发明内容

本发明主要涉及一种用于金属棒料连续铸造的设备，包括：一个具有入口端和出口端的水平铸型。所述设备包括用于将熔融金属输送到该铸型入口端的供应流槽以及用于接收来自该铸型出口端的铸造棒料的水平传送器。一台活动切割锯是可操纵的以便与该传送器同步运动从而在该连续棒料被支承在所述传送器上的同时将其切割成多种长度。优选在该活动切割锯下游设置第二水平传送器以便支承该棒料并保持住该金属棒料的多个切下部分。

根据本发明的一个实施例，所述水平传送器包括至少一个定位在所述铸型和所述切割锯之间的弹性、连续的“V”形支座。该“V”形支座为该棒料提供两点对齐支承，从而防止该棒料沿水平或垂直方向产生偏移。该“V”形支座通常呈弹性材料连续带的形式，但也可包括在一条连续金属带上的多个弹性材料“V”形块或在一条连续弹性带上的多个“V”形金属块。所述弹性材料通常是一种天然或氯丁橡胶组合物并且优选是相对不可压缩的。

为了保持该连续带的精确对齐，所述连续带优选包括一个连续槽，该槽在该带的底面内沿纵向定位并适于在一个固定、低摩擦支座上进行输送，该低摩擦支座被制成相符轮廓以便与该槽的轮廓匹配。同样为了保持对齐，所述带优选由驱动带轮进行驱动，该带轮带有沟槽以便卡住该带的多个外边缘。

根据本发明的另一个实施例，由于该“V”形支座如上所述沿水平和垂直位置均精确固定，因此铸型被可调节地安装在一个支座上，借此该铸型能够在垂直、水平、倾斜和偏转方向上进行调节。通过使该铸型与该“V”形支座的中心对齐，任意尺寸的引出棒料会正确地位于该“V”形内的两个支承点上。

只要保持住该两点支座，通过改变该“V”形的角度和/或该支座的轴线(即自垂直方向)，该支座就可适应于多种棒料形状。

根据一个优选特征，也可利用铸型的上述可调节性以便允许该棒料位置在作业期间被垂直或倾斜地偏移，从而允许在按水平方向铸造期间润滑剂/气体发生不均匀逸散。

根据本发明的又一个的实施例，所述锯是一台被设计成按恒定转速进行切割的飞锯。设置一个可变速度驱动装置来推进该旋转锯通过铸造棒料，还设置一个适于相反于该锯通过棒料的运动方向起作用的阻力荷载装置。在作业中，该锯的旋转速度被编程为在该锯片接近棒料表面时递增至预先确定的恒定切割速度并且在切割完成情况下递减。该阻力荷载适于阻抑在该飞锯进入和退出棒料时移动速率的减速和加速。该阻力荷载也可充当一个安全装置，如果动力丧失就采用抬升锯片的方法避开工作。

该飞锯优选被安装在一个可沿棒料输送方向进行运动的已公知类型的滑架上，并且设置一个驱动装置以便相对于该飞锯上游的传送器速度以一预定速度运动该滑架。因此，在使用中该锯滑架被定位在它的上游尽头位置，并且为了起动切割而被加速到该“V”形支座的移动速度并在切割开始之前与该驱动装置同步。在完成该切割时，该锯滑架和该下游水平传送器相对于上游水平传送器被加速，并且该锯滑架的加速小于下游“V”形支座的加速。这就造成下游棒料切断部分与上游引出棒料切割端部隔开一个预定值，此时该锯滑架停止运动而且该锯滑架重新定位在其上游位置，并且该下游传送器速度与该上游传送器速度同步。

根据本发明的一个优选特征，该引出棒料借助于一系列下压在该棒料上的滚子而牢固地保持与该水平传送器相接触，因此所述一系列滚子形成多个滚子夹持器。

该锯滑架被安装在一对轨道上，所述轨道与多个棒料支承传送器对齐但与它们相隔开，而且该锯滑架被一种传统类型的线性致动器沿与铸造方向相平行的方向受到驱动。

该引出棒料从来不坚固地固定在该锯滑架上，而是通过锯自身和通过多个滚子夹持器接触所述锯滑架。

作为本发明特征的多个弹性支座以及锯机构和运动的隔离的结合对于将来自切割和传送作业的低频和高频振动传至铸型减至最低程度是有效的。已经发现，从水平铸造机中引出的棒料表面质量不仅受铸型设计和操作的影响，而且也受到传递至引出棒料正在凝固表面的低率和高频率振动的影响，因此本发明能够获得改善的棒料表面质量。

附图说明

图1是根据本发明的棒料水平连续铸造设备的正视图；

图2是图1所示设备的一部分的等轴视图，图中示出了第一传送器部分；

图3是图1所示设备的另一部分的等轴视图，图中示出了棒料切割部分；

图4是更详细地显示出图3中的一部分的等轴视图；

图5是图4中所示的棒料切割部分的端视图；

图6是图3中所示的棒状切割部分的另一端视图；

图7是图1所示设备的一部分的等轴视图，图中示出了第二传送器部分；

图8是“V”形带和支座的剖视图；

图9是一个驱动带轮的部分截面的正视图；

图10是用于铸造圆柱形棒料的铸型组件的等轴视图；

图11是示出多个分开的棒料切割部分的示意侧视图；而

图12是示出根据本发明的切割作业操作程序的流程图。

具体实施方式

在图1中总体地显示出本发明的一个优选实施例，其中铸造站包括一个熔融金属供应流槽10、一个铸型11以及一个在该流槽和铸型之间的可拆卸的金属传递部段12。该连续铸造作业自身以及用于这一用途的铸型不构成本发明的重要部分，所以对此将不作详细讨论。当然，应该理解，引出和连续铸造的多根棒料会在它们受到下游处理的时间点以前充分凝固，因而该铸造金属棒料的物理构造或表面质量特征不会受到有害影响。在2003年12月11日提出的、并且转让给本发明同一受让人的题为“Horizontal Continuous Casting of Metals”的未审定的申请No.10/735,076中更加充分地描述了适合的铸型，该专利申请的披露内容被收编于此作为参考，而在2003年12月11提出的、并且转让给本发明同一受让人的题为“Heated Trough for MoltenMetal”的未审定的申请No.10/735,075中更加充分地描述了适合的金属供应流槽和传递部分，该专利申请的披露内容被收编于此作为参考。

该铸造站包括邻近铸型11出口的第一传送器13。该第一传送器和铸型被安装在一个下支架14上，从而形成一个模件部分。

第一传送器模件的下游是带有飞锯15的切割模件，该飞锯被安装在它自身的下支架16上。

再往下游是一个同样被安装在自身的下支架18上的第二传送器17。这些下支架相互连接以便保证该系统的良好对准。

图2是第一传送器模件的等轴视图。图中示出了一种特别优选的设计，其中可以按该系统的“左手”和“右手”构型铸造两根相邻的棒料。

一根连续的圆柱形棒料20从铸型11内引出并受到第一传送器13的支承，所述第一传送器包括一根由驱动带轮23和空转带轮24承载的“V”形带22。空转带轮24可包括一个用以在带22内提供适当张紧力的水平调节装置25。棒料20借助于一个或更多滚子夹持器26牢固地保持紧靠在带22上。

该切割模件可结合参照图3至6进行理解。图3示出了用于双股系统的切割模件的等轴视图。为了清楚起见，该模件从该传送器模件的该机器相对侧面进行显示。图4更详细地显示图3中的一个部分，并且为了清楚起见而去掉了一些部件。该切割模件包括一个锯支座(框架)30，它能在与铸造方向平行的多根轨道32上自由运动。该锯支座包括多个滚子支座34和滚子夹持器36，以便在该锯接触棒料20的同时支承该棒料，而不使用如同现有技术装置中所用的实心夹紧装置。锯马达48和锯片40自身以偏离水平面45°的角度被支承在多根轨道38上。因此锯片40按照横切该棒料并以自该水平面偏转45°角的方向进行运动。

带有附加锯片40的锯马达48借助于致动器42沿着该45°角在轨道38上进行运动并且克服阻力荷载44。该阻力荷载可以机械或气体弹簧的形式存在。

气体弹簧44是一个高压缸，它不仅能产生一个用于该锯进给的阻力荷载，还能对该驱动机构内任何冲击产生阻抑功能。致动器42用一个电磁耦合器46保持在该锯支座上。万一发生紧急情况停车，电磁耦合器46断开，因而使致动器42脱开与该锯马达的连接，于是该锯片和气体弹簧44(不再以对抗该致动器方式进行工作)能使该锯马达和锯片返回到原始位置。

在切割作业期间，顶住棒料20表面产生的力基本向下，如图6所示。锯片40沿着箭头50所示方向进行旋转，并且在锯驱动装置和相对气体弹簧的作用下沿照箭头51方向进行运动。所产生的锯片荷载52处于一个大致朝下的方向，在此处它与来自“V”形滚子34的多个接触点54的荷载是相对的。

图7示出了按照与第一传送器模件相对齐的形式进行取向的第二传送器模件的等轴视图。第二传送器模件17包括又一根用于承载棒料20的割去部分的“V”形传送带56，所述带56由一个驱动带轮57和一个空转带轮58进行承载。棒料20借助于另一些滚子夹持器59牢固地保持处于与带56相接触的状态。该第二传送器支承该棒料在完成锯切后的多个切割部分，并将它们输送到一个递出工作台(未显示)或类似的产品处理装置。该第二传送器模件还方便地保持用来在作业期间控制该铸造站的控制设备。

图8和9更加详细地示出了棒料在该“V”形支座中的装载方式。对于第一传送器而言，该“V”形支座被更加详细地显示在图8中，其中终止于底部狭槽66的“V”形支座60被显示处于带22的顶面内，而一个凹槽部分61被显示处于该带的底面并位于带22外边缘的脊部62之间。一个例如用润滑剂浸渍尼龙形成并由一个支承框架64承载的低摩擦支座63与多个脊部62和凹槽61紧密配合以便使该带能可靠地阻止横切输送方向的运动。

图9中示出了一个驱动带轮23的细节，借助于多个驱动带轮沟槽65，“V”形带22能阻止进行任何横向运动。可以理解，第二传送器也按照类似的方式受到支承和被稳定住。

如图10所示，铸型11能沿垂直和横切方向进行运动，也能够倾斜，以便保证与第一传送器带很好地对齐。这借助于将铸型安装在一个支承组件67中而实现，支承组件67包括一块具有用来接纳该铸型的孔69的前支承板68。金属通过入口70送入。板68借助于多个可调夹紧螺栓74被保持在一块后板72上。在多个夹紧螺栓74松开的情况下，板68能借助于机构75上下运动或借助于机构76水平运动或借助于机构77a和77b倾斜和偏转。

优选通过多个伺服驱动系统对所有运动进行控制。“V”形带驱动装置优选是由伺服运动控制器驱动的两级减速齿轮箱。铸型垂直调节装置、锯滑架进给装置和锯片进给装置优选都是由伺服运动控制器驱动的螺旋致动器。优选通过伺服运动控制器对所有速度、运动和位置进行控制。

该“V”带驱动装置可借助于被称作凸轮控制的伺服过程来驱动。上游的“V”带驱动装置被认为是主动装置而下游的驱动装置为从动装置。该从动装置被装备用以配合该主动装置(上游驱动装置)的运动直到被指示按另一种方式为止。一个变型实例为：在锯切割过程中，下游驱动装置加速以便将棒料与该锯和上游产品分开。

通过参照示意图11和流程图12能更好地理解该切割作业。第一传送器13被用来从铸型中拔出铸造棒料20，并且其速度根据对于特定合金和铸型的铸造实践设置为一个目标速度。保持棒料20紧靠第一传送器的滚子夹持器26之一包括一个具有传统结构的速度编码器，而且将来自这个编码器的测得速度与传送器13驱动装置的速度进行比较。一旦该滚子速度小于该传送器速度，可以设想该棒料正在该传送器上“滑动”，于是可起动迅速关闭程序，这在2003年12月11提出的、并且转让给本发明同一受让人的题为“Method and Apparatus for Startingand Stopping a Horizontal Casting Machine”的未审定的申请No.10/735,074中得到更加充分的描述，该专利申请的披露内容被收编于此作为参考。

使用传统控制装置对第二传送器17的速度进行控制，从而与第一传送器13的速度(主动)同步(从动)，除了在下文描述的一个切割程序的加速阶段之外，在锯片与棒料接触实际时间段内的一个实际切割程序期间该锯滑架速度同样是同步的。

在作业中，如同流程图12所示，该锯滑架被运动到一个在将进行切割位置上游的预定位置处。该滑架和锯沿棒料传送方向被加速直到该锯和滑架以与该传送器上承载的棒料精确地相同的速度进行运动为止。此时，该锯开动以便完成该棒料的切割。一旦切割完成，下游传送器17和该锯滑架的速度相对于该上游传送器的速度得到加速，而且该锯滑架的加速低于该下游传送器的加速。这个动作直到下游棒料切割部分20a离开上游部分20b为止，如图11所示。此时该锯滑架停止运动，该锯缩回并且该滑架重新定位在其上游位置，而且下游传送器17的速度与上游传送器13的速度重新同步。

Claims (20)

1.一种用于金属棒料连续铸造的设备，包括：一个具有入口端和出口端的水平铸型；一个用来将熔融金属输送到该铸型入口端的供应流槽；一个用于接收来自该铸型出口端的铸造棒料的水平传送器；以及一台活动切割锯，所述切割锯是可操纵的以便与该传送器同步运动从而在该连续棒料在所述传送器上运行的同时将其切割成多种长度，其特征在于，所述水平传送器包括至少一个定位在所述铸型和所述切割锯之间的弹性、连续的“V”形支座。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述连续“V”形支座包括一条环带。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述锯为一台飞锯。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，包括至少一个弹性“V”形支座的另一个水平传送器被定位在该飞锯的下游。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述“V”形支座包括一根由弹性材料形成的连续“V”形带。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述“V”形支座包括一系列被安装在一根连续金属带上的弹性“V”形支座。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述“V”形支座包括一系列被安装在一根连续弹性带上的金属“V”形支座。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述“V”形支座包括一根具有连续槽的连续带，所述槽沿纵向在该带底面内取向并且适于在一个固定的低摩擦支座上进行输送，所述低摩擦支座被制成相符轮廓以便与该槽的轮廓匹配。

9.根据权利要求2所述的设备，包括一个带有多个用于接合该环带的沟槽的驱动带轮。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述环带受到至少一个另外的带轮的支承，而且在多个所述带轮之间具有张紧装置。

11.根据权利要求10所述的设备，包括一个连接在所述驱动带轮上的马达驱动装置。

12.根据权利要求4所述的设备，包括用于使该飞锯上游和下游的传送器的速度同步的装置。

13.一种用于金属棒料连续铸造的设备，包括：一个具有入口端和出口端的水平铸型；一个用来将熔融金属输送到该铸型入口端的供应流槽；一个用于接收来自该铸型出口端的铸造棒料的水平传送器和一台活动切割锯，所述切割锯是可操纵的以便与该传送器同步运动从而在该连续棒料在所述传送器上运行的同时将其切割成多种长度，其特征在于，所述传送器提供一个用于该棒料的“V”形支座，所述支座处于一个固定的水平和垂直位置，并且所述铸型被可调节地安装在一个支座上，借此所述铸型可沿垂直、水平、倾斜和偏转方向进行调节。

14.根据权利要求13所述的设备，包括至少一个滚子夹持器，所述滚子夹持器被设置用以在铸造和锯割期间顶住该“V”形支座以便在该棒料上施加一个向下的压力。

15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述铸型可调节的安装适于产生垂直偏移，借此从该铸型中释放出气体/润滑剂。

16.一种用于金属棒料连续铸造的设备，包括：一个具有入口端和出口端的水平铸型；一个用来将熔融金属输送到该铸型入口端的供应流槽；一个用于接收来自该铸型出口端的铸造棒料的水平传送器和一台活动切割锯，所述切割锯是可操纵的以便与该传送器同步运动从而在该连续棒料在所述传送器上运行的同时将其切割成多种长度，其特征在于，所述锯是一种飞锯，它具有一个用于推进该正在旋转的锯通过所述铸造棒料的驱动装置以及一个适于提供与该锯通过所述棒料的运动方向相反的荷载的阻力荷载装置。

17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述阻力荷载装置包括机械或气体弹簧。

18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述飞锯被安装在可沿所述棒料输送方向进行运动的滑架上，并且设置用于以一个以该飞锯上游传送器速度为基准的预定速度使该滑架的进行运动的驱动装置。

19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述阻力荷载装置适于阻抑在进入和退出所述棒料时该飞锯输送速率的减速和加速.

20.一种用于控制与连续铸造机相关联的飞锯切割的方法，其中所述铸造机包括一个用于铸造金属棒料的金属铸型；一个在该铸型和该锯之间的上游棒料传送器，所述锯是一个安装在框架上的旋转锯；以及一个在该锯下游的下游棒料传送器，所述下游传送器以与所述上游传送器的速度同步的速度进行运动，所述用于控制所述切割的方法包括以下步骤；

(a)运动所述锯框架以便将该锯定位在要进行切割位置上游的一个预定位置处，

(b)加速所述框架和锯，从而使得它们以与该上游传送器相同的速度进行运动，

(c)旋转该锯并使其垂直于所述棒料进行运动以便切割通过所述棒料，

(d)在完成所述切割之后，相对于该上游传送器加速该下游传送器，

(e)相对于该上游传送器加速所述框架和锯，但其低于该下游传送器的加速，且

(f)在所述棒料的切割面已被分开预定量之后，将该锯返回到其原来的上游位置，停止该框架的运动并将它返回到其开始位置，并使所述下游传送器的速度相对于所述上游传送器重新同步。

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