CN1046874C - 在模具中连续铸造用的装置 - Google Patents

Abstract

一种通过连续铸造液态金属(熔体)来连续制造铸件铸坯用的装置，该装置包括形成矩形横截面的铸造模具的铜板(2a，2b)和设置在铜板外部箱梁(3)及将模具保持在一起的框架(4)。产生磁场的装置(磁体)靠近模具设置，以产生静态的或周期性低频磁场，每个磁体包括前磁芯(5)、后磁芯和线圈(7)。前磁芯是水箱梁的完全结合成一体的部分，后磁芯包括一个后可动部件(6b)，后者可沿大体上与磁场方向一致的方向运动。

Description

在模具中连续铸造用的装置

本发明涉及一种通过连续铸造液态金属(熔体)来连续制造铸件铸坯用的装置，其中铸坯的未凝固部分的液态金属流是利用静止的或周期性低频的磁场来进行控制的。

在连续铸造中，一股热熔体流入到模具中。在模具中熔体受到冷却，使得在铸坯脱离模具之前形成凝固的自支持表面层。如果允许流入的熔体以非控制方式流入到模具中，那么它将会向下深深地穿透到铸坯的未凝固部分中去。这使得难以分离熔体中所包含的不需要的颗粒。此外，自支持表面层会受到减弱，这就增加了熔体击破模具中所形成的表面层的危险。

从(例如)文件SE-B-436251已知，在熔体路径中设置有一个或多个静止的或周期性低频的磁场来制动或分配流入的熔体。

铸件铸坯是由向下运行流入到下方开口的模具中的熔体而形成的。在模具之后有一个大的矩形横截面的铸件铸坯是通过让熔体流入到具有相应的矩形横截面的管状铸造模具中而形成的，且其设置在该模具中。铸造模具的周壁由四块独立的铜板组成。每块铜板固定在一个水箱梁上。水箱梁的作用是加强铜板，并与铜板一起密封循环的冷却水。

当铸造操作开始时，通过液压活塞拉开铜板和相应的水箱梁而打开模具，使得可以在铜板之间插入一个起动链。通过活塞推回铜板来闭合模具，铜板围绕起动链。

水箱梁由一个制动框架围绕着，框架上面连接着液压活塞。水箱梁与铜板一起构成模具的可动侧，而框架构成固定侧。

按照一个专利申请文件9100184-2，利用产生磁场的装置产生静止的或周期性低频磁场，该装置可以由永久磁铁或提供电流的带磁芯的线圈组成。这种产生磁场的装置以后将称作磁体。

下面将说明在现有的连续铸造用的机器中如何设置磁体。

在模具中，磁体是设置在水箱梁和框架之间。在熔体的每一侧放置一个磁体。

水箱梁不能传导磁场，因为它大部分是由非磁性材料构成的。当磁体被布置在水箱梁和框架之间时，需要一个可达到铜板的较长的磁芯。磁芯被分为后磁芯和前磁芯，而前磁芯已经被结合在水箱梁中。以此种方式，磁场通过水箱梁传导。

在一段相当短的使用时间后，模具的铜板需要更新，而后整个模具用更新的模具替换下来。因此，每个连续铸造机需要许多个模具。在更新期间，从模具上拆卸掉带铜板的水箱梁并更新铜板。磁芯分成前后两部件的理由之一是在更新铜板期间便于拆卸水箱梁。

为了获得磁性回路，需要一个磁性回程路径。因此框架被重新建造并增加框架的含铁量，该含铁量比为强度目的所应具有的含铁量要大，使得它可以被用作磁性回程路径。后磁芯固定到框架上。框架和磁芯一起形成一个磁性回路。

带磁体的模具安置在一振动台上。为了避免凝固过程中的熔体粘附到模具上，则向振动台传递一个振动运动。一个连接装置支承着模具和振动台。连接装置并不与振动台一起振动。

因为后磁芯固定在框架上而前磁芯固定在水箱梁上，所以产生了一个问题，这就是当模具闭合时在可动部件和固定部件之间产生一个空气间隙。当模具打开时，空气间隙闭合。这个分开前、后磁芯的空气间隙就产生电磁力，而该电磁力使空气间隔易于闭合，从而就会在铸造期间打开模具。这个问题的一个已知解决办法是利用液压活塞或机械活塞来克服电磁力。

本发明的一个目的是提出一种连续铸造机，其中，磁场的回路不产生任何引起问题的空气间隙。

本发明提供了一种连续铸造金属用的装置，至少包括：

一个取冷却铜板形式的向下开口的模具以及一个将模具保持在一起的部件；所述冷却铜板形成一个具有矩形横截面的急冷的铸造模具，且其中每个铜板固定在一个水箱梁上，所述水箱架配置在铜板的外面以冷却和支承铜板，其中可向所述模具供给进入的初级熔体流；

产生磁场的装置、磁体，适合于产生至少一个静止的或周期性低频的磁场，该磁场在流入熔体的路径中起作用并分开初级熔体流同时阻止产生任何次级熔体流，每个磁体至少包括一个磁性传导体，一个磁芯。

一个磁性回程路径，它与磁体一起组成一个磁性回路；

将振动传递给模具用的装置，最好取振动台的形式；

一个连接装置，其带有支承所述模具、磁体和振动台用的装置；

其特征在于，所述磁性传导磁芯被这样设置，即使其分为前部件和后部件，前部件与所述水箱梁完全结合成一体；而后部件包括一个后可动部件，它可以沿基本上与磁芯中的磁场方向相一致的方向运动，并且利用在磁场中起作用的力，磁芯的后可动部件可以被压靠在前磁芯上，以实现一个包括前、后磁芯和磁性回程路径的磁性回路。

附图中示出了一连续铸造机的不同实施例，其中设置有一个静止的或周期性低频的磁场，用以控制铸造铸坯的非凝固部分的液流。其中：

图1是根据先有技术的一种连续铸造机的横截面图；

图2是一种连续铸造机的实施例的横截面图，在该连续铸造机中后磁芯被配置成在框架中为可动的；

图4则是图2所示实施例的顶视图；

图3是一种连续铸造机的实施例的横截面图，在该连续铸造机中后磁芯被配置成在连接装置上为可动的；

图5是图3所示实施例的顶视图；

图6是一种连续铸造机的实施例的横截面图，其中后磁芯被分成为一个固定部分和一个可动部分；以及

图7是一种连续铸造机的另一个实施例的横截面图，其中后磁芯被可动地配置在连接装置上。

图1是根据背景技术的一种连续铸造金属用的装置的横截面图。铸造铸坯1是由向下运行进入模具的熔融金属所形成的。模具特别由固定到水箱梁3上的铜板2a制成的，水流箱3的作用是加强铜板并使其冷却，框架4使模具保持在一起，它被设计成可构成磁场的磁性回路。为了起到磁场回路的作用，特别增加框架的含铁量，该含铁量比为强度目的所应具有的含铁量要大。

在熔体中产生静态的或周期性低频的磁场的磁体包括前磁芯5和后磁芯6a，前磁芯5结合在水箱梁中，后磁芯6a的周围设置了一个供给直流或低频交流电的线圈7。后磁芯固定在框架上。

为了防止熔体粘附在模具的周壁上，利用一振动台8将振动传递给模具。该振动(例如)能够通过液压活塞获得。连接装置9支承着模具、磁体和振动台。

在铸造期间，当模具闭合时，在前磁芯和后磁芯之间产生有空气间隙10(5-15mm)。该空气间隙则引起一些问题，因为它产生电磁力，该电磁力趋向于闭合空气间隙，从而会在铸造期间打开模具。电磁力使前铁芯与水箱梁和铜板一起被吸向框架。

图2和图4表示出一个连续铸造机的实施例，其中当模具闭合时前、后磁芯之间的空气间隙也是闭合的。后磁芯6b已被延长并可以移动地配置在框架4中。后磁芯可以沿一大体上与磁芯中的磁场方向相一致的方向移动。当模具打开时，前磁芯对后磁芯施加一压力，后磁芯随后在框架中移动。当模具闭合而线圈受到激励时，前、后磁芯由于作用的电磁力而彼此相对地压紧。在框架中磁芯在某种形式的轴承11中滑动，例如滑动金属制成的轴承。

磁芯依然分开的一个理由是，与铜板一起的水箱梁常常可从模具移出，而如果磁芯是分开的，这就会方便些。

图4表示与开、闭模具的液压活塞13a一起的框架。图4同时还表示设置在模具短侧上的铜板2b，它决定铸件铸坯的宽度。通过向外和向内推动铜板2b，可以控制铸坯的宽度。否则，连续铸造机与上述实施例中的机器为同一构造。两个后磁芯和两个前磁芯和铸坯与框架一起构成一个连贯一致的磁通量路径。磁体与模具一起振动。

在另一个实施例中，图2的振动台被设计成可构成一磁场的磁性回程路径。两个后磁芯和两个前磁芯与振动台一起构成连贯一致的磁通量路径。通常用铁制造的振动台需增加其含铁量以减小其磁通量阻抗。因为一个连续铸造机对每一铸坯有几个模具而只有一个振动台，所以使用振动台作为回程路径以替代框架是一个优点，因为在这种情况下只需要重造一个单元和增加其含铁量即可。

在又一个实施例中，图2的连接装置被设计成可构成磁场的磁性回程路径。两个后磁芯和两个前磁芯及铸坯与连接装置一起构成一个连贯一致的磁通量路径。为了减小其磁通量阻抗，需增加该连接装置的含铁量。如果后磁芯和连接装置之间的空气间隙太大，那么可以同时需要设置从后磁芯引导磁通量到连接装置用的装置，减小连续铸造机中的振动部件的重量是重要的。因为连接装置并不振动，所以与框架或振动台构成磁性回程通路的情况相比，该实施例中振动部件的重量减小了。

图3和图5表示一个振动部件的重量已经进一步得到减小的实施例。在本发明的实施例中，可动的后磁芯6b和线圈7被配置在连接装置9的附近。因为后磁芯和线圈并不跟随振动，所以振动部件的重量被减小了。

后磁芯固定到梁架12上，该梁架能够在连接装置上沿水平方向滚动或滑动。当模具打开时，前磁芯对后磁芯和梁架施加一个压力，它们随后就在连接装置上移动。当模具闭合而电流作用到线圈上时，前磁芯和后磁芯由于作用的电磁力而互相压靠。梁架12即在(例如)用滑动金属制成的并配置在连接装置上的导轨上移动。

当模具振动时，前磁芯沿垂直方向相对于后磁芯运动。振动运动的最大偏移量相对于磁芯的尺寸是小的。两个磁芯彼此相对地滑动。为了便于滑动，可以(例如)在滑动表面上配置一种滑动金属或装有轴颈的滚柱。前磁芯与模具一起振动。后磁芯和线圈并不振动。

连接装置被设计成可构成磁场的磁性回程路径。两个后磁芯和两个前磁芯及铸造铸坯与连接装置和梁架一起形成一个连贯一致的磁通量路径。

在本发明的这个实施例中没有框架。如图5所示，制动件可以是牵引杆13b，制动件除了制动功能外还能打开和关闭模具。

使用可动的后磁芯存在的一个问题是使后磁芯压向前磁芯的电磁力也使铜板彼此压靠。电磁力也许非常之大，以致于存在着使铜板变形的危险。铜板上的力也使得其难以在铸造期间控制铸件铸坯的宽度。图6表示一种用于减小这些磁力作用的装置。后磁芯被分成固定部分6c和可动部分6b。在前磁芯5和后磁芯的固定部分6c之间存在有空气间隙15。后磁芯的固定部分6c与空气间隙15一起产生一个力，该力作用的方向与从后磁芯的可动部分来的力相反，从而减小作用在铜板上的合力。后磁芯的固定部分是与框架4完全结合成一体的部件。

在前磁芯振动而后磁芯不振动的实施例中，它们彼此相对的运动由于将后铁芯压向前铁芯的磁力而变得困难。如果(例如)在前、后磁芯之间设置一个装有轴颈的滚柱，以减小摩擦，那么滚柱就会受到一个增大其滚动阻力的力，而且该力会损伤磁芯和滚柱两者的材料。

图7表示一个减小前、后磁芯之间的磁力的实施例，方法是在相对于前磁芯的后磁芯的后面的连接装置上设置一个磁性传导件16，该磁性传导件构成磁通量路径的一部分。在磁性传导件16和固定在其上的后磁芯的梁架12之间形成一个空气间隙17。磁性传导件由一种磁性传导材料制成。磁性传导件16与空气间隙17一起产生一个力，该力的作用方向与后可动磁芯对前磁芯作用的力相反。通过使磁性传导件16中的磁性材料量和该传导件的尺寸以及空气间隙17的宽度之间取得平衡，后磁芯和前磁芯之间的合成力就可以减小到一合适的大小。如果力减小得太多又方向相反，那么模具就可能在铸造操作期间会被打开。

Claims (15)

1．一种连续铸造金属用的装置，至少包括：

一个取冷却铜板(2a、2b)形式的向下开口的模具以及一个将模具保持在一起的部件(4、13)；所述冷却铜板形成一个具有矩形横截面的急冷的铸造模具，且其中每个铜板固定在一个水箱梁(3)上，所述水箱架配置在铜板的外面以冷却和支承铜板，其中可向所述模具供给进入的初级熔体流；

产生磁场的装置、磁体，适合于产生至少一个静止的或周期性低频的磁场，该磁场在流入熔体的路径中起作用并分开初级熔体流同时阻止产生任何次级熔体流，每个磁体至少包括一个磁性传导体，一个磁芯。

一个磁性回程路径，它与磁体一起组成一个磁性回路；

将振动传递给模具用的装置，最好取振动台(8)的形式；

一个连接装置(9)，其带有支承所述模具、磁体和振动台用的装置；

其特征在于，所述磁性传导磁芯被这样设置，即使其分为前部件(5)和后部件，前部件(5)与所述水箱梁完全结合成一体；而后部件包括一个后可动部件(6b)，它可以沿基本上与磁芯中的磁场方向相一致的方向运动，并且利用在磁场中起作用的力，磁芯的后可动部件(6b)可以被压靠在前磁芯(5)上，以实现一个包括前、后磁芯和磁性回程路径的磁性回路。

2．一种根据权利要求1所述的装置，其特征在于，围绕磁芯的后部件的装置，至少有一个线圈(7)被供给适于在磁芯中形成磁场的直流电或低频交流电。

3．一种根据权利要求1所述的装置，其特征在于，磁芯至少有一部分是用永久磁性材料制成的。

4．一种根据上述权利要求中的任何一项所述的装置，其特征在于，磁芯的后可动部件(6b)被设置成在将模具保持于一起的框架(4)中是可活动的。

5．一种根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述框架(4)包括用以构成部分磁性回程路径的装置。

6．一种根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，磁体与模具一起振动。

7．一种根据权利要求1至3中任何一项所述的装置，其特征在于，所述振动台(8)包括用以构成部分磁性回程路径的装置。

8．一种根据权利要求1至3或8中的任何一项所述的装置，其特征在于，上述连接装置(9)包括用以构成部分磁性回程路径的装置。

9．一种根据权利要求8所述的装置，其特征在于，磁芯的后部件被设置成靠近所述连接装置(9)。

10．一种根据权利要求9所述的装置，其特征在于，磁芯的前部件(5)与模具一起振动，并相对于磁芯的后部件运动，所述磁芯的后部件设置成靠近连接装置(9)。

11．一种根据权利要求8所述的装置，其特征在于，对模具提供制动牵引杆(13b)。

12．一种根据权利要求10所述的装置，其特征在于，组成一部分磁性回程路径的磁性传导件(16)被设置在相对于前磁芯的后磁芯的背后并靠近连接装置(9)，而

一个空气间隙(17)被形成于磁性传导件(16)和磁芯的后可动部件(6b)之间。

13．一种根据权利要求1至11中任何一项所述的装置，其特征在于，磁芯的后部件包括一个后固定部件(6c)。

14．一种根据权利要求13所述的装置，其特征在于，空气间隙1 5设置在磁芯的前部件(5)和磁芯的后固定部件(6c)之间。

15．一种根据权利要求14所述的装置，其特征在于，磁芯的后固定部件(6c)是与框架(4)完全成一体的部件。

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