CN1036254C - 一种连续铸造不连续固体型材的设备 - Google Patents

Abstract

一种连续铸造不连续固体型材的设备，包括可沿一纵向轴线移动且有横向间置的侧挡壁的平表面；模铸空间是限定在可沿上纵向轴线共同移动的上、下相对的平表面之间；熔化金属材料供应装置设置于所述相对置且移动的平表面的上游端；单独的模铸空间是由多个横向延伸的成型装置所限定；该成型装置设置在至少一个可移动的平表面上，以便提供材料的间断的铸造条带；还包括冷却装置，所述冷却装置设置在沿铸造条带的路径上；装置用来从移动的间断的条带上分离凝固的铸造段。

Description

一种连续铸造不连续固体型材的设备

本发明涉及用可流动，可模塑或可熔化的材料铸造不连续的固态型材的设备，特别是本发明公开了使用固定铸模铸造机，或者最好用可移运铸模铸造机来连续铸造不连续型材。例如在铸造机中，型材是在一对循环柔性铸造带的间隔的部分之间成形的，这些铸造带是在与在铸造金属的相对的表面一起移动。

虽然本发明的原理可用于任何流动的，可模塑的或熔化的材料(例如塑料)的铸造，但是本发明将从连续铸造熔化金属成为不连续和可变化的型材(例如铸锭，阳极，线锭或铸造件)方面进行叙述。

不连续金属型材的典型铸造方式是利用熔化金属的不连续流动在单独的铸模中进行。有顺序的提供一组铸模腔，通过人工操作或自动化方式将所需要量的金属注入每一铸模。连续铸造以各种方式用于黑色及有色金属工业及其它方面，以便降低生产成本，提高生产质量。在连续铸造条材或连续带材时，使用固定铸模和移动铸模这两种已知的基本方式。在固定铸模的铸造机中，铸模的壁是固定的，而铸造产品相对于壁移动，并在其中凝固。移动式铸模铸造机则使用传送带、链、滚筒、轮或其它表面，它们同正在凝固的金属以大致相同的速度移动。

在移动铸模铸造机上进行金属的连续铸造。该铸造机有至少一个可移动的传送带和一个相对固定或可移动的表面，两个相对的表面一起形成铸模，铸造材料在铸模中凝固，这样的连续铸造的详细情况在以下美国专利中有介绍，它们的美国专利号分别为：2,631,343；2,904,806；3,036,348；3,123,873；3,123,874；3,167,830；3,533；463；3,864,793；3,878,883；3,921,697；3,937,270；3,937,274；3,949,805；3,955,615；4,002,197和4,854,371。

对于由两条可移动传送带形成铸模的双带连铸机，在操作时，熔化金属的连续流是由设备的进口处送到模腔，模腔是由一对活动挠性铸造带(一般是位于另一个上面)以及侧边挡块所组成，熔化金属的连续流在模腔的另一端(设备出口)成为凝固的金属条材或棒材出现。这些条材或棒材，然后送到其它设备进行机械加工，或切削和/或焊接，从而改变它们的横截面尺寸。例如，所述的双带连铸机是用来将熔化的铜转变为大致为矩形的棒，又被连续输入到具有一系列轧制过程的轧机，将矩形棒又转变为圆棒料。一般来说，圆棒最终被拉制成不同尺寸的铜线。

本领域中连续生产具有一定形状物品在过去用的一种方法是这样的，通过在确定的间隔设定一些挡块来对双带浇注机进行改进，从而给铸造材料提供阳极的形状，即具有支承臂的平的矩形形状。然而，铸造后铸件必须被切割，以形成不连续的阳极形。

另一种连续铸造移动铸模的方法用于圆形铸锭机，该圆形铸锭机带有周边槽。一部分周边槽由循环传送带封闭，从而形成铸模，熔化的金属注入铸模，凝固为铸造金属，并从铸模中卸出。这类设计公开于美国专利(专利号US3,279,000和US3,469,620)这两个专利在此都作为参考文献。

使用固定铸模的连续铸造公开于美国专利，(专利号为US2,938,251；US2,946,100；US3,066,364；US3,089,209；US3,098,269和US3,115,686)，这些在这里都作为参考文献。熔化的金属实际上被连续输入铸模并凝固，凝固的产品被连续从铸模中脱离。一般来说，铸模是与熔化金属相垂直的位置，熔化的金属从铸模的顶部注入。

上述这类铸造机十分成功并且广泛用于工业生产，但仍然需要使用这类连续铸造机生产不连续型材。

SU341582公开了铸造机多个单独模型元件，这些模型元件安装在带有分离辊的单独的条带上，一个专门的模型铰接安装在每一段的下条带上，并带有楔形横向延伸的间隔，从而限定每一个纵向延伸的开始和结束。其不足之处在于结构比较复杂，成本较高。

US4276921中公开了在移动条带之间成型连续长金属棒。

其不足之处在于，不能生产单独模铸段。

本发明的目的是提供连续铸造这类不连续型材设备。使用连续铸造机用熔化材料流铸造不连续的型材(例如线棒，铸锭，坯料，锭坯，带材和铸造型材)。

本发明是对连续铸造机的改进。虽然本发明可应用于各种类型的连续铸造机，但为方便起见，将结合利用双带连铸机铸造铅锭对本发明作详细描述，在该连铸机中，一对移动的传送带形成容放熔化金属的活动的铸模。

本发明设备可应用于任何可流动的，可模塑或熔化的材料(例如塑料，黑色金属或有色金属包括钢、铁、铜、铅、铋和铝，但不局限于这几种金属)。本发明尤其适用于那些在固态下一般不能轧制和成型轧制，不能拉制和钻孔的脆性易碎材料的连续铸造。

本发明提供一种连续铸造不连续固体型材的设备，包括可沿一纵向轴线移动且有横向间置的侧挡壁的平表面，以便提供熔化金属的间断的铸造条带，所述的熔化金属供应到所述侧挡壁之间的模铸空间；用来分离，凝固的段的装置，其特征在于，所述模铸空间是限定在可沿所述纵向轴线共同移动的上、下相对的平表面之间，熔化金属材料供应装置设置于所述对置且移动的平表面的上游端，单独的模铸空间是由多个横向延伸的成形装置所限定，所述成形装置设置在至少一个可移动的平表面上，以便提供材料的间断的铸造条带；还包括冷却装置，该冷却装置设置在离开相对设置的平表面沿铸造条带的路径上，所述分离装置用来从移动的间断的条带上分离凝固的铸造段，所述分离装置设置在冷却装置之外。

本发明的设备包括连续铸造机，它具有限定铸模的第一装置，根据所用的铸模，上述第一装置包括一个移动或固定的表面；将连续的熔化材料连续流提供到铸模的第二装置，在铸模中形成不连续的腔室的一个或多个成型构件，它们在铸模中使熔化的材料以不连续的段形式成形铸造材料；还包括凝固装置和分离装置，分离装置从铸造材料将不连续的段分离为不连续型材。对于双带连铸机，移动表面是平的，对于圆形连铸机，移动表面为曲面。在固定铸模中，铸模相对于熔化材料是静止的，凝固的材料移过铸模。在铸造时，固定铸模往往用于往复运动或振动。

本发明可应用于各种类型的连续铸造机，尤其适用于那些在固态下一般不能轧制和成型轧制，不能拉制和钻孔的易碎材料的连续铸造。

图1是为双带铸造机的示意图，它表示了经过改进的成型装置以形成不连续型材；

图2为取自垂直于输入辊平面的侧视图，包括中间罐，挡壁和熔化的金属；

图3为下铸造带的俯视图，它示出了由特殊成形装置成形的锭形；

图4为下铸造带的侧视图，示出了由特殊成形装置成形的锭形。

图1是装备有本发明的一个实施例的连续金属铸造机的示例。在该铸造机10中，熔化的金属11由浇注箱或罐(未示出)供给供应装置12例如中间罐。从供应装置12，熔化的金属11供给到输入区域13，该区域成形于平行间隔的循环柔性带的上表面14和下表面15之间。成形于带14和15以及挡块16之间的模腔称为铸造区域17，在该区域，熔化的金属铸造为所希望的形状，并凝固。铸造带最好由钢或其它合金所制造，这样的材料具有韧性，可提高耐磨性，减少物理性损伤，提高了抵御产生于铸造过程中的热冲击和由于热不均匀而产生的应力。

铸造带14和15分别支承在上下轮架上，并分别由上下轮架所驱动(如数码号18和19所示)，两个轮架均安装在一个机械框架上(未示出)，每一轮架包括两个主辊，它们支承着铸造带，并驱动和控制铸造带。这些辊子分别包括上输入辊20和下输入辊21，上输出辊22和下输出辊23。

柔性循环侧金属挡壁16置于铸造带的每一侧边，从而在铸造区域的侧边缘限制熔化的金属。侧挡壁16是由铸造设备10输入端处的月牙形件24所引导，该月牙形件安装在下轮架19上。

在铸造过程中，两条铸造带14和15由驱动机构以基本相同的线速度所驱动，上下轮架最好沿下流的方向向下倾斜，因此，在铸造区域17在铸造带之间是倾斜的，这种向下的倾斜可以使熔化的金属易于流入铸造区域。

当铸件凝固并离开设备后(如25处所示)，二次冷却装置26用来完全凝固和/或冷却铸件，所使用的这种工艺技术称之为二次冷却，用来产生更高的铸造速度。二次冷却的使用同样有利于利用热急变机理将成形装置27从铸造金属脱离，上述热急变机理由成形装置和铸造金属之间的不同的膨胀系数所引起的。膨胀系数之间差异愈大，热急变和分离作用越强。利用高速移动的液体冷却剂沿形成铸模的铸造带14和15的相对侧流动，未完成初级冷却(未示出)。

本发明的改进的设备和方法利用在铸造带上的成形装置27，在装置的铸模和铸造区域17提供不连续形状。成形装置27最好连接在上铸造带14上，其形状和间距可以变化，以便在设备的铸造区域17中限定所要求的铸模形状。

下面将示例性的介绍成形装置的设计。

在本发明一个优选的实施例中，利用一个附加的轮架28和带29使成形装置27从铸造带14上分离，收集在定时装置30中，并按预定的所希望的间距布置在铸造带14上。由于使用了分离系统，在铸造过程中可通过调整定时装置30来改变不连续成形铸件的重量(和尺寸)，轮架28使用两个辊子31和32(如图所示)。

分离的型材33由铸造设备中送出，传送到所希望的位置，连铸机10和供应装置12最好是带有专门改进的中间罐出口的“开式池”(openpool)的类型，以便允许成形装置27进入铸造区域17，在连铸机进口13的熔化金属池最好充满进口，从而使成形装置27在进口13处与熔化金属11相接触。

中间罐尖端最好由石墨或其它软的、烧蚀性材料所制造，这种材料有助于铸造，也有助于下铸造带15的润滑。图2示出了一种推荐的结构。因为金属，铸造带以及成形装置都相遇在大约同一位置，在成形装置27后的任何气体或蒸汽都可排到大气中，并且在金属铸造中成形装置后面不会形成气泡，挡块16最好在内表面有十分轻微的锥度(底部较大)，以防止成形装置27在铸模中转动或其它的移动。

当金属通过连铸机时，操作与一般的连铸机相同。然而，通过使用成形装置27，铸造速率通常可被加速或被抑制。根据成形装置所用的材料，它可作为散热装置或绝缘体。

在一个最佳实施例中，成形装置27可脱开地连接在铸造带14和29上(例如磁性连接)。在运转中，成形装置在铸造带14上间隔设置，当铸造带运转时，形成所要求的铸造形状，铸件凝固后，不连续的铸件将从带有成形装置的连续的铸造条带(带有铸造装置27)上分离，成形装置磁性连续并被传送到铸造带29上，成形装置27然后被输送到定时装置30，在这里被排列，并按所要求的间距再次放置到铸造带14上。

设置在连铸机上为将不连续铸件从铸造条带上分离的装置可方便地设置在34处，例如，对带有成形装置27的铸件施以弯曲运动，将其自铸造带29卸下，又如上所述的被输送到铸造带14上。

成形装置27的设计可以多种多样。如图3所示那样，U形的成形装置产生锭形33，同样，图4所示的倒T形成装置27也产生锭形装置33，如果需要的话，可用合适的成形装置在铸件上形成孔，空穴，凹槽，标志名称或其它标记。

成形装置27可由不同的材料制作。对于磁性分配装置，成形装置的磁力愈强，为在铸模空间锁定成形装置所需要内锥度和对中就愈小，在某些应用中，成形甚至可按要求部分或全部用型沙或耐火材料或金属珠来制作，以便作为替代铸件中铸造或钻复杂的孔洞或形状的替代物，或作为分隔装置。

如果成形装置是用自耗性材料(例如木头)或易处置材料制成，就易于将成形装置27从铸造带14和/或铸件上脱开。另一种设计是一种薄的，柔性壁的成形装置，其中带有诸如水这样的物质，当与熔化的金属接触时，水便膨胀(因为会在成形装置中产生蒸汽或汽)当冷却时，水会收缩，这样，当成形装置与熔化的金属11接触时，成形装置便膨胀铸件由膨胀的成形装置成形，当其中液体凝固和冷却后，成形装置收缩，使它易于脱离。薄尺寸的不锈钢成形装置适于用来铸造铅锭。

在使用圆形铸造机的设备中，成形装置27可以在圆盘或铸造带上设置，以便限定在铸模中所希望的不连续的形状，铸模是在如上所述的圆形铸锭机或循环铸造带中由圆周槽形成的。对于使用固定铸模的连续铸造，成形装置27可按所要求的间隔插入铸模腔，从而在熔化金属之间实现分离(分离成不连续形状)。可适当使用耐火材料颗粒，该材料粒送入铸模腔以形成在待铸造的熔化金属之间的分离。这样，铸造金属在凝固后易于分离为不连续的型材。

Claims (5)

1.一种连续铸造不连续固体型材的设备，包括可沿一纵向轴线移动且有横向间置的侧挡壁的平表面(14，15)，以便提供熔化金属的间断的铸造条带，所述的熔化金属供应到所述侧挡壁之间的模铸空间；用来分离凝固的段的装置(34)，其特征在于，所述模铸空间是限定在可沿所述纵向轴线共同移动的上、下相对的平表面(14，15)之间，熔化金属材料供应装置(12)设置于所述对置且移动的平表面的上游端，单独的模铸空间是由多个横向延伸的成形装置(27)所限定，所述成形装置(27)设置在至少一个可移动的平表面(14，15)上，以便提供材料的间断的铸造条带；还包括冷却装置(26)，所述冷却装置设置在离开相对设置的平表面(14，15)的铸造条带的路径上，所述分离装置(34)用来从移动的间断的条带上分离凝固的铸造段，所述装置(34)设置在冷却装置(26)之外。

2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，所述成形装置(27)设置在可移动上平表面(14)上。

3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，还包括带有铸造带的辊子(31)，该铸造带是在单独铸造段分离之前利用磁性将所述的成形装置(27)从冷却的间断条带上移出.

4.按照权利要求3所述的设备，其特征在于，所述可移动上平表面是可循环移动的铸造带，所述可移动下平表面也是可循环移动铸造带，带(29)用来移开成形装置(27)，并将成形装置返回到定时装置(30)，该定时装置靠近上铸造带(14)。

5.按照权利要求3所述的设备，其特征在于，所述分离装置(34)，用来对带有成形装置(27)的铸件施以弯曲运动。

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