CN102421549A - 用于半连续铸造中空锭块的方法和装置及由此所得的产品 - Google Patents

Abstract

公开了用于半连续铸造中空锭块的方法和相关装置。在一个实施例中提供用于半连续铸造金属中空锭块的方法。该方法包括：提供具有模具中心和外模的模具，该模具包括设置成形成用于冷却介质的环形空间的内管和外管；使冷却介质在环形空间内循环；将原料馈送到模具；加热原料以生产出熔融材料；使模具中心相对于外模逐步向下运动；以及使熔化材料固化以形成中空锭块。还描述了涉及用于半连续铸造中空锭块的装置和由对中空锭块的半连续铸造所得产品的各实施例。

Description

用于半连续铸造中空锭块的方法和装置及由此所得的产品

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年3月27日提交的美国临时专利申请第61/164,008号的优先权，其全部内容以参见的方式纳入本文，如同在此进行了完全的阐述。 

技术领域

本发明总地涉及诸如在生产大直径铸件或管子时使用的中空锭块(ingot)的铸造。更具体地，公开的本发明涉及用于半连续铸造金属中空锭块和由其所得的产品的方法和装置。 

背景技术

传统上，生产大直径铸件或管子或辊环一般要求先制造大直径锭块，然后通过锻造来生产小直径坯锭(billet)。然后，坯锭被刺穿以形成管状预制件，随后管状预制件被挤压以形成铸件或管子，或者被辊轧以形成环。然而，如果可以直接铸造管状预制件，可免去相当多的下游处理时间和花费。 

已进行了数种尝试来铸造高质量、大直径的中空锭块。一种方法是将水冷固定心轴插入熔池。一旦足够量的熔融金属固化到心轴表面上，就从池中提出心轴。在将固化的锭块从心轴中移除之后，心轴本身可再次引入熔池中并重复该过程。 

例如在授予Aso等人的美国专利第4,287,124号中所述，另一种尝试是将熔融金属铸造到模具中，该模具包括由坩埚(crucible)封闭的固定芯以形成环状空间，熔融金属可倾倒到该空间中并允许熔融金属进行固化。(该专利此后称为“Aso”)。在一些实施例中，在Aso中的芯内部通过压力感应来冷却，由此提供对铸造中空锭块内壁处的冷却速率的控制。 

另一种尝试是将固定量的熔融金属加入铸造器皿。然后，该器皿被转动且离心力驱动金属朝向器皿外壁。随着金属固化，一层所期望的金属形成在器皿 的壁上，由此产生中空锭块。 

在又一种尝试中，熔融金属被引入由固定的外模具和固定心轴形成的环形空间内，以便于以水平方式连续铸造，如在授予Henders的美国专利第4,456,054号中更为详细所述。 

然而，所有上述尝试都会有许多问题，这些问题包括但不限于：产生偏心的内部孔，在内模表面处频繁断裂，尺寸不一致，较长的冷却时间和较低的铸造速率。 

因此，在本领域中需要一种用于生产中空锭块的更低成本的技术，该技术充分可控和可重复，以用作一种商业制造工艺。 

发明内容

鉴于上述问题、需要和目标，本发明提供用于半连续铸造中空锭块的技术。 

在一个实施例中提供用于半连续铸造金属中空锭块的方法。该方法包括提供具有模具中心和外模的模具，模具中心具有设置成形成用于冷却介质的环形空间的内管和外管，使冷却介质在环形空间内循环，将原料馈送到形成于模具中心和外模之间的模腔，熔化原料，使模具中心相对于外模逐步向下运动，以及，使原料固化以形成中空锭块。 

在一些实施例中，模具中心使用拉出器逐步向下运动。此外，可以基本上在模具的基底处提供冷却介质，并且冷却介质可通过内管向上流动并通过环形空间向下流动。冷却介质可以是水，但不限于此。可使用拉出器将模具中心锁定在位。 

在一些实施例中，使用一个或多个电子束枪来熔化原料。在替代的实施例中，可使用电炉渣再熔、等离子弧焊处理或通过使用等离子焊炬来熔化原料。原料较佳的是包括但不限于包括钛、锆、铌、钽、铪、镍及其合金的金属材料。可以基本上在模具顶部馈送原料。 

在替代实施例中，外管可由钢、铜或陶瓷材料构成。外管可在铸造之后保留有锭块直到作进一步处理为止。该方法还可包括提供接纳件，该接纳件保持模具中心以防止在铸造过程中模具中心的侧向运动。 

在另一个实施例中提供用于半连续铸造中空锭块的装置。该装置包括模具 中心、外模和用于向下移除模具中心的拉出器，模具中心具有内管和外管，内管和外管被设置成形成用于冷却介质的环形空间。 

在一些实施例中，外管是可消耗的并可留有铸造中空锭块直到作进一步处理为止。拉出器可具有设置成接纳模具中心的孔。拉出器可将模具中心锁定在位。该装置还包括一个或多个电子束枪、电炉渣再熔装置、等离子弧焊装置或者一个或多个等离子焊炬。该装置还可包括位于模具中心上方的接纳件，该接纳件设置成防止在铸造过程中模具中心的侧向运动。 

在又一实施例中，本发明提供金属中空锭块产品。金属中空锭块产品包括金属中空锭块和在金属中空锭块的内表面处与该金属中空锭块紧密连接的管子。金属中空锭块可以是诸如钛、锆、铌、钽、铪、镍及其合金的金属材料。管子可以是、但不限于是钢、铜或陶瓷。 

包含在本公开中并构成本公开的一部分的附图示出所公开的发明的示例性实施例并用于解释所公开的发明的原理。 

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的半连续铸造中空锭块的方法的流程图。 

图2A是根据本发明的实施例的模具中心的外管的侧视图。 

图2B是沿根据本发明的实施例的图2A中所示外管的部分D-D处获得的剖视图。 

图2C是沿根据本发明的实施例的图2A中所示外管的部分C-C处获得的剖视图。 

图3A是根据本发明的实施例的模具中心的内管的侧视图。 

图3B是根据本发明的实施例的在图3A中所示内管的部分E处的特写视图。 

图4A是根据本发明的实施例的模具中心的被插入外管中的内管的侧视图。 

图4B是沿根据本发明的实施例的图4A中所示被插入外管的内管的部分A-A处获得的剖视图。 

图5A是根据本发明的实施例的被锁入模具中心外管中的内管的侧视图。 

图5B是沿图5A的部分B-B处获得的剖视图，其示出根据本发明的实施例的被锁入外管中的内管。 

图6A是根据本发明一实施例的板的俯视图。 

图6B是根据本发明的实施例的图6A中所示板的立体图。 

图6C是根据本发明的实施例的图6A中所示板的侧视图。 

图6D是沿根据本发明的实施例的图6C中所示板的部分F-处F获得的剖视图。 

图7A是根据本发明的实施例的拉出器(puller)的俯视图。 

图7B是根据本发明的实施例的图7A中所示拉出器的立体图。 

图8是根据本发明的实施例的熔炉的侧剖视图。 

图9A是示出在锭块长度L_锭块为15、10和5英寸、铸造速率R_铸造为2000lb/h的情况下，作为中空锭块的截面面积A_x-截面的函数的长度校正因数kb的值的曲线图。 

图9B是示出在锭块长度L_锭块为15、10和5英寸、铸造速率R_铸造为1,500lb/h的情况下，作为中空锭块的截面面积A_x-截面的函数的长度校正因数kb的值的曲线图。 

图9C是示出在锭块长度L_锭块为15、10和5英寸、铸造速率R_铸造为1,000lb/h情况下，作为中空锭块的截面面积A_x-截面的函数的长度校正因数k_b的值的曲线图。 

在整个附图中，除非另有说明，相同的附图标记和字母用于表示所述实施例的相同的特征、元件、部件或部分。此外，尽管现将参见附图来详细描述所公开的本发明，但还是要结合说明性实施例来描述。 

具体实施方式

本发明提供用于半连续铸造中空锭块的装置和方法，其增大铸造速率并降低用于下游处理的成本和时间。所公开的装置和方法允许所得结果的可重复性，从而使根据公开的发明生产的中空锭块实现一致的尺寸和所期望的表面质量。 

图1示出根据所公开发明的用于半连续铸造中空锭块的示例性方法。如图 1中所示，过程开始于在步骤110中提供模具。该模具具有模具中心和外模具，并具有在两者之间的模腔。模具中心包括内管和外管，内管和外管设置成形成用于冷却介质的环形空间。 

为了说明的目的，在图2A-C中示出模具中心的外管200的示例性实施例。如图2A中所示，外管200包括外管本体210，该本体可以是实现所得中空锭块所期望内径的任何合适的尺寸。例如，管子的直径可以在约2和14英寸之间。 

外管200可由能够抵抗与熔融金属相关联的严酷条件和高温的任何合适材料制成，从而呈现足够的冷却。此外且更为重要的是，外管200必须能够抵抗收缩的熔融金属材料的压力，因为模具中心的径向压力会有约1至2ksi(千磅每平方英寸)。因此，用于模具中心的材料较佳地具有30ksi的最小抗拉屈服强度、48ksi的最小抗拉最终强度和25BTU/hr-ft-℉(英制热量单位/小时-英寸-℉)的最小导热率。材料还应当相对易于机加工。较佳地，外管由钢、铜、其它金属材料、陶瓷或任何其它合适的材料制成。此外，可使用具有陶瓷涂层的金属材料。示例性的涂层包括氧化锆、硅石、氧化钇和其它合适的陶瓷材料。在较佳的实施例中，外管是可消耗的并将留有所得的中空锭块以作进一步处理。因此，外管应当由廉价并易于得到的材料制成，其还能够抵抗收缩的熔融金属的压力。合适材料的例子是诸如管子表号80(schedule80)的钢管之类的重载管。 

如图2A中所示，板220可焊接到外管本体210的底部。从板220向下延伸的可以是正方形管230，如图2A中所示。图2B是沿图2A中的D-D线获得的剖视图，而图2C则是沿图2A中C-C线获得剖视图。如图2C中可见，板220包括用于容纳内管300的圆形开口240。 

为了说明而不是限制的目的，在图3A和3B中提供内管300的示例性实施例。图3A中所示内管本体310的尺寸应设计成它在内管300和外管200(图2中)之间形成合适的环形空间，以用于冷却介质的循环。例如，如果外管200直径约10英寸，则内管300的直径较佳为6英寸。 

内管300可由任何合适的材料制成。例如，内管300可由钢、铜、其它金属材料、陶瓷或任何其它合适的材料制成。在外管200(图2中)是可消耗的 示例性实施例中，内管300较佳地可在生产中空锭块之后从外管200中移除并因此可再使用。由此，内管300不限制于廉价和易于得到的材料。在较佳实施例中，内管300是管子表号40的钢管。 

如图3A中进一步示出，在示例性实施例中，诸如1/2英寸夹具之类的夹具320附连于内管本体310的顶部。用于允许冷却介质的循环的循环装置330附连于夹具320。图3B中提供循环装置330的特写视图。循环装置330可以是诸如孔或通道之类的任何合适的结构。然而，应将循环装置330选择成提供足够的截面面积，以向通过循环装置330的冷却介质提供足够的流量而不受限制。 

实际上，内管300(图3A中)被插入外管200(图2A中)，如图4A和4B中所示。一旦内管本体310完全插入外管本体210，如图5A和5B中所示，板600被插入底部，如图5B中所示，以相对于外管200(图2A中)而固定内管300(图3A中)并形成气密密封。内管本体310和外管本体210的结构形成环形空间400。在较佳实施例中，使用内部焊缝来固定板600，以避免干扰将中心模具放置到拉出器中的问题，这下面将作更详细地描述。 

为了说明而不是限制的目的，在图6A-D中示出了示例性板600。板600的顶部可包括支承环610，该支承环设置成容纳内管本体310(图3A中)的底部并形成气密密封。孔620可包含在板600中以如图5B中所示地允许冷却介质流入和流出内管300(图3A中)和内管300与外管200之间的环形空间400。尽管示例的板600是正方形的，但可以采用其它形状的板。 

现返回到图1，然后，继续该方法，进行步骤120，使冷却介质在环形空间内循环。冷却介质的入口和出口可基本上设置在模具的基底处。在较佳实施例中，冷却介质管路经由孔620附连于板600，如图6A中所示。在较佳实施例中，冷却介质向上流经内管本体310，经循环装置330流出，然后经由环形空间400向下流动，如在例如图5B中所示的那样。这种结构使模具顶部处的水更冷，从而呈现优良的冷却效果，而模具顶部则是液池的弯液面所形成的位置。这种结构还具有额外的益处，即，向外管200(图2A中)提供附加的冷却，该外管暴露于会与管子接触的来自液池表面并且来自任何入射电子束或其它加热装置的辐射。或者，冷却介质可向上流经环形空间400，通过循环装置 330，然后向下流经内管本体310(沿与图5B中所示相对的方向)。这种结构有助于防止蒸汽聚集于模具中心的顶部。 

冷却介质应选择成向外管200(图2A中)提供适当冷却，进而冷却熔融材料。示例性的冷却介质包括水、钠钾低共熔物和其他合适的介质。较佳地，冷却介质是水。应以足够低的温度来提供冷却介质，以实现对熔融材料的所期望的冷却并散发与电子束与外管的入射接触有关的任何热量。例如，提供约60℉的水将提供充分的冷却。介质的流量应选择成提供适当冷却并将取决于所用的冷却介质。例如，如果冷却介质是水，较佳的流量是在约每分钟45到100加仑之间。 

现返回到图1，继续该方法，进行步骤130，其中，原料被馈送到模具中。在较佳的实施例中，基本上在模具顶部馈送原料。对用于馈送的混合物的制备选择成满足所得中空锭块的期望属性和组分。在较佳的实施例中，原料是金属或金属合金。原料可以例如是钛、锆、铌、钽、铪、镍、其它活性金属及其合金。在示例性实施例中，原料的流量在约每小时100到3000磅之间并取决于所用原料的密度和所期望的铸造中空锭块直径。 

现返回到图1，继续该方法，进行步骤140，其中，原料被加热以形成熔融材料。在示例性的实施例中，使用一个或多个电子束枪(如图8中的850所示)来熔化金属。可使用任何数目和结构的电子束枪850，只要能提供足够的热量以在液池的整个表面上保持熔融金属即可。例如，围绕外模具的周边以约90°间隔开的四个电子束枪850可提供液池表面的充分覆盖。所用的合适的电子束枪电源将取决于原料的流量和密度、所用枪的数目、枪的结构和枪的制造商。例如，可使用50-800千瓦的枪电源。模具表面上的电子束型式(pattern)应调节成确保整个顶面保持液态，由此在管状预制件的内径和外径上都产生所期望的表面。然而，电子束型式的调节必须与电子束太过接近内管300(图3A中)的风险相平衡，因为如果使内管太热会导致管内的灾难性破裂或者例如在管子和熔融材料之间的界面处形成铁钛低共熔物。或者，如现有技术中已知地，可采用电炉渣再熔过程来熔化金属原料。 

现返回到图1，继续该方法，进行步骤150，其中，模具中心相对于外模逐步向下运动。在较佳实施例中，模具中心以与原料的加入速率基本上相等的 速率向下运动，从而液池位置保持在该模具中心周围。 

为了说明而不是限制性的目的，如图7A和7B中所示，提供拉出器840。拉出器840可用于使模具中心沿向下的方向运动而经过模具(如图8中所示)。在示例性实施例中，使用装置来下拉拉出器。例如但不是限制性地，该装置可以是塌缩的液压缸。附加地，拉出器840可用于将模具中心锁定在位。实际上，将附连于外管本体210(图2A-B中)的底部的正方形管子230(参见图2A-B)放置到拉出器840的中心内的孔730中。然后，用设置在拉出器840内的螺栓孔740内的螺栓，将拉出器的两个部分、即第一部分710和第二部分720牢固地一起固定在正方形管子230周围。附加地，拉出器840可包括水通道750，以在内部冷却拉出器840本身。在一个示例性实施例中，拉出器840被磨削或机加工，以形成冷却介质管路(未示出)，这些管路用于将冷却介质馈送到模具中心中以及从模具中心中排出冷却介质。 

现返回到图1，继续该方法，在步骤160中固化熔融材料以形成中空锭块。在示例性实施例中，由于来自水冷模具中心810和水冷外模820的冷却而使熔融材料固化，如图8中所示，该图示意地示出典型的熔炉860。所用熔炉的类型可以例如是真空熔炉、电渣炉或等离子电弧炉，或者是现有技术中已熟知的任何类型的熔炉。图8清楚地示出模具中心810相对于外模820的构造以形成两者之间的模腔800。模具结构与熔炉交界的方式对于本领域技术人员来说也是显而易见的。 

在一些实施例中，如图8中所示，为保持模具中心而设置接纳件830，以防止在铸造过程中模具中心810的侧向运动。在示例性实施例中，接纳件830包括附连于模具中心810的顶部的三块板，以在整个铸造过程中保持模具中心810同心。使用接纳件830防止内孔偏心并增大中空锭块的最终产量。 

方法还可包括根据构成锭块的材料而在真空或大气压下冷却熔炉860内的锭块。根据本发明制备所得的锭块在熔化之后从熔炉中移除时比相同直径的标准锭块冷得多。因此，公开的本发明的一个优点在于大幅节省在熔化之后冷却锭块所需的时间。冷却时间的减少部分是由于模具中心810的外管200紧密连接到铸造材料。此外，从模具中心810和外模820来冷却材料。冷却时间将取决于中空锭块的期望直径并可使用如下经验公式来适当地近似： t_冷却＝A_x-截面(1/R_铸造)L_锭块ρk_ak_b其中，t_冷却是所需的冷却时间(小时)，A_x-截面是中空锭块的横截面积(平方英寸)，R_铸造是铸造速率(磅/小时)，L_锭块是铸造中空锭块的长度(英寸)，ρ是材料密度(磅/立方英寸)，k_a是等于0.52的校正因数，而是k_b长度校正因数。k_b的值可以从图9A、9B和9C中获得，这些图是关于分别以2,000磅/小时、1,500磅/小时以及1,000磅/小时条件下作为铸造速率R _铸造的函数的k_b图。在图9A-C中提供的上曲线、中间曲线和下曲线分别表示15、10和5英尺的锭块长度L_锭块。 

在另一示例性实施例中，本发明提供用于半连续铸造中空锭块的装置。该装置包括模具中心810(图8中)、外模820和用于向下移除模具中心810的拉出器840，模具中心设置有内管300和外管200，内管和外管设置成形成用于冷却介质的环形空间400。用于接纳原料的模腔800设置在模具中心810和外模820之间。 

内管300和外管200可具有文中前面提及的任何属性。例如并如上更为详细所述，在一些实施例中，外管200是可消耗的并可保留有锭块直到作进一步处理为止。拉出器840可包括设置成接纳模具中心810的孔，且拉出器840可将模具中心810锁定在位。装置可包括一个或多个电子束枪850。在替代的实施例中，可通过电炉渣再熔、等离子弧焊处理或使用等离子焊炬来加热原料。在较佳的实施例中，在模腔800顶部、位于如例如通过图8中所提供的较粗的黑箭头所示的加热位置附近加入原料。拉出器840和电子束枪850可具有文中前面提及的任何属性。 

在另一示例性实施例中，本发明提供金属中空锭块产品。金属中空锭块产品包括金属中空锭块和在金属中空锭块的内表面处紧密连接至该金属中空锭块的管子。 

中空锭块和管子可具有文中前面提及的任何属性。例如，管子可由钢、铜、其它金属材料、陶瓷或任何其它合适的材料制成。中空锭块可以从在钛、锆、铌、钽、铪、镍、其它活性金属及其合金中选择的材料生产出。在较佳实施例中，中空锭块使用金属或金属材料来铸造并因此是中空金属锭块。 

公开的本发明适于制备较大范围尺寸的样件。为了说明但非限制性的目的，在下表中提供由金属材料制成的中空锭块的示例尺寸： 

样件号	外径(英寸)	内径(英寸)	长度(英寸)
				1.	＞18	＜8.5	＞55
2.	＞23	＜10.75	＞65
				3.	＞25	＜13.375	＞70

可变化的过程参数包括原料的类型、供应原料的速率、通过热源施加的热量、由向中心芯和外铸模供给冷却介质而产生的冷却的速率、中心芯被向下拉动的速率以及模具本身的总体尺寸。

实例1 

配制钛合金来生产熔融金属材料，修改该金属材料以生产超低间隙(“ELI”)材料，用于增大的粗糙度。使用在100到3000磅/小时之间的目标铸造速率。 

使用电子束枪来熔化锭块。通过熔炉上的观察窗口的观察清楚地指示出可见的整个液面完全熔化。 

在熔化过程中没有产生泄漏和发生焊接失效。模具中心冷却回路达到90℉的最大值，且平均值为约85℉。 

锭块的顶面相当平坦和均匀。总体来说，表面状态相当良好。 

从锭块切下采样薄片。横截面示出模具中心外壳的较小直径变化。 

尽管在此根据特定的较佳实施例和实例来描述本发明，但本领域的技术人员将认识到可对本发明作各种改型和改进，而不脱离本发明的范围。因此，本发明包含落入所附权利要求书和其等同物范围内的任何改型和变型。此外，尽管可以在此讨论或在一个实施例而不是其它实施例的附图中示出本发明的一个实施例的各个特征，但应当清楚的是一个实施例的一个或多个特征可与另一实施例的一个或多个特征或者多个实施例的特征相结合。 

除了以下要求的特定实施例外，本发明还涉及具有以下要求的从属特征和那些上述公开内容的其它可能组合的其它实施例。这样，在从属权利要求和上述公开内容中的具体特征能以其它方式在本发明的范围内彼此结合，因而，本发明应被认为还具体涉及具有任何其它可能组合的其它实施例。因此，本发明的具体实施例的上述描述是出于说明和描述的目的。并不想要穷举或将本发明 局限于所述的那些实施例。 

本领域技术人员应理解的是，本发明并不局限于本说明书中具体所示并描述的内容。相反，本发明的范围由所附的权利要求书来限定。应当进一步理解的是，上述说明仅是代表实施例的说明性例子。为了读者方便，上述说明聚焦于可能的实施例的代表样例，该样例教导了本发明的原理。其它的实施例可由不同实施例的不同部分组合而得出。 

本说明并不试图穷举所有可能的变化。替代实施例可不显示有本发明的特定部分，并且可由上述部分的不同组合得到，或者，其他未描述的替代实施例可用于一部分，而这不认为是对那些替代实施例的一种放弃。应当理解，许多那些未描述的实施例在下述权利要求书的文字范围内，并且其它也是等效的。此外，在整个本说明书中所述的所有参考文献、出版物、美国专利和美国专利申请出版物都以参见方式纳入，如同在本说明书中进行了完全的阐述。 

Claims (20)

1.一种用于半连续铸造中空锭块的方法，包括：

提供具有模腔的模具，所述模腔形成在以下两者之间：

模具中心，所述模具中心包括内管和外管，所述内管和所述外管设置成形成用于冷却介质的环形空间；以及

外模；

使冷却介质在环形空间内循环；

将原料供给到所述模腔中；

加热所述原料以产生熔融材料；

使所述模具中心相对于所述外模逐步向下运动；以及

使熔化材料固化以形成所述中空锭块。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用拉出器使所述模具中心逐步向下运动。

3.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，基本上在所述模具的基底处提供所述冷却介质，且所述冷却介质向上流经所述内管，并向下流经所述环形空间。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷却介质是水或钠钾低共熔物。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，使用拉出器将所述模具中心锁定在位。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，通过一个或多个电子束枪、电炉渣再熔装置、等离子弧焊装置或一个或多个等离子焊炬来对所述原料加热。

7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述外管在铸造之后保留有所述锭块直到作进一步处理为止。

8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述原料是从钛、锆、铌、钽、铪、镍及其合金中选择的。

9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述外管从钢、铜和陶瓷中选择。

10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述原料基本上在所述模具的顶部被馈送到所述模腔中。

11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，还包括提供接纳件，所述接纳件保持所述模具中心以防止在铸造过程中所述模具中心的侧向运动。

12.一种用于半连续铸造中空锭块的装置，包括：

模具中心，所述模具中心包括内管和外管，所述内管和所述外管设置成形成用于冷却介质的环形空间；

外模，所述外模构造成在所述模具中心和所述外模之间提供模腔；

加热装置，所述加热装置构造成加热所述模腔的顶面区域；以及

拉出器，所述拉出器用于使所述模具中心相对于所述外模逐步向下运动。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述外管是可消耗的并保留有所述锭块直到作进一步处理为止。

14.如权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所述拉出器包括设置成接纳所述模具中心的孔。

15.如权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述拉出器将所述模具中心锁定在位。

16.如权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述加热装置包括一个或多个电子束枪、电炉渣再熔装置、等离子弧焊装置或一个或多个等离子焊炬。

17.如权利要求12至16中任一项所述的方法，其特征在于，还包括接纳件，所述接纳件位于所述模具中心上方，并设置成防止在铸造过程中所述模具中心的侧向运动。

18.一种金属中空锭块产品包括：

金属中空锭块；以及

在所述金属中空锭块的内表面处紧密连接到所述金属中空锭块的管子。

19.如权利要求18所述的金属中空锭块，其特征在于，所述管子是从钢、铜和陶瓷中选择的。

20.如权利要求18或19所述的金属中空锭块，其特征在于，所述金属中空锭块是从钛、锆、铌、钽、铪、镍及其合金中选择的。

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