CN103269814B - 铸造设备起动块 - Google Patents
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Abstract
用于不同尺寸薄板铸锭或厚板的半连续直接冷硬（DC）浇铸造法的设备，尤其用于轧制目的。设备包括有一对相面对的长侧壁（3）和一对相面对的短端壁（4）的模具框架（2），这些壁限定用于金属供应的向上敞开的入口和面向下的出口。出口设有在可移动支承件上的起动块（6），其在每次浇铸前将开口闭合。设备包括用于改变模具尺寸的机构，至少一个端壁可被移置以能浇铸不同尺寸的铸锭。设备还包括用于在浇铸期间间接地和直接地冷却金属的机构和任选地用于使模具的长侧壁挠曲以在浇铸期间补偿金属收缩的机构。起动块（6）设有短端壁的长端壁（9、11），其中至少一个短端壁（11）相对于模具可移动地设置并因而可以在浇铸之前调节到所需的铸锭模具尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及用于不同尺寸的铝薄板铸锭或厚板的半连续直接冷硬（DirectChill,DC）铸造法的设备，尤其是用于轧制薄板材料的铸锭或厚板，该设备包括模具框架，该框架具有一对相面对的侧壁和一对相面对的端壁，这些壁限定模具，该模具具有用于金属供应的向上敞开的入口，以及面向下的出口，该出口具有设置在可移动支承件上的起动块，该起动块在每次浇铸之前都将面向下的开口闭合，并且其中，至少一个侧壁和/或一个端壁能被移置（displaced）以便能浇铸不同尺寸的铸锭，设备还包括用于冷却金属的机构、并且任选地包括用于使模具挠曲以补偿收缩的机构。
背景技术
当铸造待在轧制产品的生产中使用的大矩形截面的铸锭时，通常模具的长侧壁被赋予小量的凸形弯曲，以便抵消在固化期间铸锭的宽侧面的中部附近发生的比铸锭的窄端面附近位置更大的金属收缩（拉入）。金属的收缩（拉入）与铸造条件稳定之后铸锭中不凝结的金属的延伸量成正比。在铸造大铸锭期间，视铸锭的大小而定，熔融金属在铸锭的纵向方向（槽深度）的延伸量可以高达0.8米或更多。
主要是浇铸速度影响糊状区的延伸，因为材料的热导率限制铸锭的中部中的冷却速率。喷射到模具下侧上铸锭表面上的水量提供冷却能力超出通过热传导传递到表面上的热量。
在冶金学和生产率两方面，理想情况是应用尽可能最大的浇注速度。浇注速度通常受到如下情况的限制：当速度太高时，所浇铸的铸锭中有形成热裂纹的趋势。
在浇铸操作的初始阶段，冷却会是缓慢的，且由熔融金属和凝结的金属之间的比重差和热膨胀系数一起，在所浇铸的铸锭中引起收缩。起初凝结的金属相对于铸造模具的几何形状将具有稍微减小的形状。由于铸造模具的最宽面的上述弯曲，所以所浇铸的铸锭在浇铸操作的初始阶段中将呈现中凸形状。凸度将逐渐减小直至所浇铸的铸锭中相对于槽深度的稳定条件稳定下来。
轧机的操作说明书规定，轧制表面应是笔直的（在轧制表面中没有任何凹度或凸度）。为了满足这个要求，铸造模具必须设计成具有与待浇铸的铸锭的估计的回缩/收缩相对应的侧壁的弯曲（挠曲）。
申请人自己的EP0796683B1涉及用于铸造上述类型薄板铸锭的设备，此处各侧壁适合于挠曲，且在它们的中部区域处还设有加固部分，以便得到受控制的刚度，并因而得到模具壁对浇铸速度的最佳挠曲。然而，这种已知的解决方案不是为具有不同尺寸（大小）的铸锭而设计的。
当铸造具有矩形截面的呈大金属块形式的用于轧制目的的铸锭或厚板时，通常是对每个铸锭宽度和厚度应用专用的模具。主要是由于要求接近的尺寸允差，所以生产连续铸造模具是复杂的，而且造价高。因为要求许多不同的铸锭格式，所以备有相应的大量模具是必需的，但不经济。此外，将一个尺寸的模具替换为另一个具有不同尺寸的模具，是费力而又耗时的。
美国专利No.5,931,216涉及用于连续地制造不同尺寸的铸锭的可调连续铸造模具，其目的是提供一种可调式模具，该可调式模具以同一个模具为基础，快速地改变到所需的铸锭截面。这种解决方案的重大缺点在于，模具的形状没有补偿浇铸速度或者对铸锭几何形状也有不良影响的模具尺寸的变化的手段。另外，这种公知的模具是基于使用具有固定尺寸和设计的起动块。
在申请人自己的国际专利申请PCT/NO/09/00309中示出并述及一种模具，其避免了上述公知解决方案的缺点，亦即，其能把模具的壁从一个尺寸调节到另一个尺寸，以铸造具有不同尺寸的薄板铸锭，并且同时，壁可以挠曲，以对不同的速度及尺寸和合金组成加以补偿。然而，为了改变到所希望的模具尺寸，起动块在每个它的短端侧上都设有可置换的（replaceable）端部构件。这种解决方案是耗费时间的，因为视将模具调节到哪个尺寸而定，必须把可更换的端部构件从短端侧拿开或加到短端侧上。
发明内容
本发明提供一种简单而又价廉的起动块解决方案，其中，起动块的尺寸是自调节的，并且自动地适合于所选定的模具的尺寸。
本发明的特征在于所附独立权利要求1中所限定的特征。
本发明的优选实施例在所附从属权利要求2-7中进一步限定。
附图说明
下面将以例示方式参照附图更详细地说明本发明，附图中：
图1从上面并沿纵向方向部分地用立体图方式示出具有本发明的起动块的铸造设备的示意图，
图2用立体图方式示出单独取出（亦即像单个物品那样取出）的如图1中所示的起动块，
图3也用立体图仅示出如上面图1和2中所示的起动块的左侧，不过是沿着相反的方向部分地示出的，
图4用更大的比例并且用立体图方式示出在图1中标有A的起动块的短端侧处的一部分。
图5示出涉及将起动块调节到所选定的铸锭大小的承载架和起动块的端部构件的相互作用的程序示意图。
具体实施方式
用于本发明的起动块的基本设计的初始起点，是薄板铸锭的模具工艺解决方案，该模具工艺解决方案把与在申请人自己的国际专利申请PCT/NO/09/00309中所述模具相同的模具的挠曲和尺寸调节这二者相结合。发明了可挠曲模具原理，以实现对几何形状的需求，而同时选择了可调节模具原理，以便当从一个铸锭尺寸变到另一个尺寸时，降低铸造费用。
供轧制用的薄板铸锭的最常用尺寸是基于600mm标准厚度，带有1550-1850mm的不同宽度且级差为50mm。另一些尺寸，如1950-2200mm且级差为50mm，也可以存在。
如上所述，图1示出用于不同尺寸的薄板铸锭或厚板的半连续直接冷硬（DC）铸造的设备1，其尤其是用于轧制而需要大的具有上述类型矩形截面的铸锭。如图1中所示的设备1包括两个模具7，这两个模具7相平行地设在框架结构2中，每个模具7都包括一对相面对的侧壁3和一对相面对的端壁4。这些壁3和4限定模腔5，该模腔5具有向上敞开用于金属供应的入口、和设有本发明的起动块6的面向下的出口，上述起动块6连接到可移动支承件（附图中未示出）上、并在每个浇铸程序之前将面向下的开口闭合。设备还包括用于冷却金属的机构，其包括供水机构和沿着模具7的周边安装在壁3、4的下部（未另外未出）的喷水嘴（未另外示出）。
图2和3示出的仅仅是起动块6，它从图1取出，以便更好地看出它的设计和细节。起动块6用金属制成、优选地用铝制成，并包括基底构件8，该基底构件具有沿纵向向上伸出的长侧壁9、和在各侧壁内可移动地设置的具有短端壁11的端部构件10。每个具有短端壁11的端部构件都能很容易地向内或向外移动，并因而能在浇铸之前调节到所需的铸锭尺寸。各端部构件紧密地装配在起动块的各个长侧壁9之间所形成的“沟道”或凹槽12内，以便当把液体金属充入起动块并开始浇铸时，在端部构件10和基底构件8之间没有泄漏。如果需要，可以在起动块的基底构件和端部构件之间提供适当的密封。
如图2、3、4和5中所示，每个端部构件10都设有凹槽13，在每一侧上设有一个凹槽，该凹槽设计成凹入式部分，以便与和模具6的短端侧4相联地设置的凸起式承载架14（仅在图1和5中示出）相互作用。承载架14用螺钉15或类似物固定到短端侧4上（见图4），并因而当把短端侧调节到所需的铸锭尺寸时，与短端侧一起移动。凸起式布置14和凹入式布置13的目的是，在每次浇铸操作之前，将端部构件10自动地移动到所需位置，上述浇铸操作在下面参照图5中所示的程序示意图进一步说明：
为了简明起见，在程序示意图中，仅示出在铸造设备的左侧上的模具的具有凹槽13的端部构件10、起动块8和承载架14以及短端侧4。
图5的程序1）示出在浇铸之前用于具有短端侧4和承载架14的铸造模具7的初始起点。具有端部构件10的起动块6设在模具7的紧下方。然后将起动块6如程序2）中所示那样向上移动，以使承载架14进入端部构件10中的凹槽13。现在通过驱动机构（未示出）将短端侧4向外移动到它的外部位置，在该位置处模具是在它的最大尺寸处。同时承载架14抵接着凹槽13而将端部构件10移动到它的外部位置，如程序3）中所示。现在模具的短端壁4与端部构件10的短端壁11对准，并在浇铸之前将起动块6向上移动到它的所需起动位置，如程序4）中所示。最后，如程序5）中所示，将模具的短端壁4与端部构件10一起向内移动到浇铸所需的尺寸，从而可以开始浇铸操作。
上述程序示出了设在模具的左侧上的模具的短端壁4、11和起动块的对准和调节，而在铸造设备的右侧上，同时地用短端壁4、11进行同样的对准和调节。
在薄板铸锭的浇铸期间，需要水来冷却，并随着铸造金属向下排出而将水直接喷射（直接冷硬，DC）到铸造金属上。对于端部构件10，最重要的是，在初始浇铸阶段之前和之中没有水泄漏到起动块的内腔12中，因为这种泄漏会引起爆炸和严重损坏。图4用更大比例并且用立体图方式示出在图1中A所示的起动块的短端侧处的一部分。模具的短端侧4设有供水机构，该供水机构包括具有喷水嘴17的通道16。为了避免泄漏到模具和起动块中，每个端部构件10都被设计成使得：在起动位置中在壁11的顶部下方的点处将水喷于端壁11的外侧上、并沿着端部构件10的箭头18的方向使水从通道19中的壁向外导出并被排走（也见图2）。
本发明的起动块可以优选地如上所述用铝制成，但其它适当的材料如钢或耐火材料也可以使用。
为了减小端部构件10和基底构件6之间的磨擦作用，每个端部构件（10）都可以设有自润滑青铜或碳层。然而，在端部构件和起动块基底构件6的相互作用表面之间也可以供应或提供其它手段，如润滑脂或其它适当的润滑剂。
Claims (8)
1.用于不同尺寸的薄板铸锭或厚板的半连续直接冷硬(DC)铸造法的设备，用于轧制目的，所述设备包括模具框架(2)，所述模具框架具有一对相面对的长侧壁和一对相面对的短端壁，所述各壁限定用于金属供应的向上敞开的入口，以及面向下的出口，所述出口具有设置在可移动支承件上的起动块(6)，所述起动块在每次浇铸之前都将开口闭合，还包括用于改变模具尺寸的机构，其中，至少一个短端壁能被置换以便能浇注不同尺寸的铸锭，所述设备还包括用于在浇铸期间间接地和直接地冷却金属的机构、并且包括用于使模具的长侧壁挠曲以便在浇铸期间补偿金属的收缩的机构，
其特征在于：
所述起动块(6)包括短端壁(11)和长侧壁(9)，其中所述起动块(6)的至少一个短端壁(11)相对于模具可移动地设置，因而能够在浇铸之前调节到所需的铸锭模具尺寸。
2.如权利要求1所述的设备，
其特征在于：
所述模具的至少一个短端壁(4)自动调节到与所选择的铸锭模具尺寸相应的尺寸。
3.如权利要求1或2所述的设备，
其特征在于：
起动块(6)包括具有向上伸出的长侧壁(9)的基底构件(8)，并且其中，在长侧壁(9)内可移动地设置具有短端壁(11)的端部构件(10)，从而，具有短端壁(11)的端部构件在浇铸之前能被调节到所需的铸锭尺寸。
4.如权利要求3所述的设备，
其特征在于：
每个端部构件(10)都设有凹槽(13)，所述凹槽设计成凹入式部分，以便同与所述模具的短端壁(4)相联地设置的凸起式承载架(14)相互作用，从而所述起动块(6)的短端壁(11)与所述模具的短端壁(4)相互作用、并与所述模具的短端壁的调节同时地被调节。
5.如权利要求3所述的设备，
其特征在于：所述模具的每个短端壁(4)都设有供水机构，所述供水机构包括水喷嘴(16)，每个端部构件(10)都被设计为使得：在浇铸之前的起动位置中在所述起动块(6)的短端壁(11)的顶部下方的点处将水喷于所述起动块(6)的短端壁(11)的外侧上、并使水从端部构件(10)的通道(19、18)中的壁向外导出并被排走。
6.如权利要求3所述的设备，
其特征在于：
具有端部构件的起动块(6)用铝制成。
7.如权利要求3所述的设备，
其特征在于：
每个端部构件(10)都设有自润滑青铜或碳层，以便减小在端部构件和基底构件之间的摩擦。
8.如权利要求3所述的设备，
其特征在于：
每个端部构件(10)在每侧上设有一个凹槽(13)。
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