CN107735195A - 用改进的金属充填设备连续或半连续铸造金属的设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于金属的连续或半连接低压铸造的设备(1)，尤其是用于细长型物体如铝的棒材、杆材或坯件(25)的直冷式(DC)铸造。设备包括框架结构，其带有具有铸模腔的至少一个冷模或铸模，所述铸模设有向上开口的入口(4)和具有冷却机构的出口。铸模的入口连接到分配室(5)以通过金属供应通道或流槽(6)接收来自金属存储器(如保温炉)的液态金属。挠性流槽部分(28)设在流槽(6)和金属分配室(5)之间，从而能将带模具(3)和分配室的框架结构升高和降低以便用金属完全充填铸模。随后可以相对于流槽中的金属高度水平控制每个相应铸模中的金属高度水平，从而控制低压铸造。
Description
技术领域
本发明涉及用于金属的连续或半连续铸造的设备，所述设备尤其是用于对铝进行直接冷硬(Direct Chill,DC)铸造，其包括带模腔的铸模或冷模，该铸模或冷模设有：入口，其连接到金属存储器；以及出口，其带有用于冷却金属的装置，以便通过出口铸造呈细长型线材、棒或杆材形式的物品。
背景技术
上述类型的设备是广为人知的，用于铸造合金化的或非合金化的金属铝，其进一步下放到生产线进行加工，例如用于重熔或挤制目的。
这种类型现有技术铸造设备的主要挑战，是在成品铸件上实现无偏析的平滑表面。这对于在加工之前不去除表面的产品而言尤其重要。在申请自己的EP专利No.1648635中，示出并述及了用于金属连续或半连续铸造的方法和设备，其中显著减少或消除了金属中负偏析和流痕的缺点。此外，EP专利显示的现有技术方案在铸造作业期间更为安全。另外，这种已知设备和方法使得能够控制(一个或更多个)冷模中的金属高度水平(level)，亦即，与初级冷却段和次级冷却段有关的金属高度水平，以使铸造作业能够简单地适应要被铸造的合金。这种现在称为低压铸造(Low Pressure Casting,LPC)的已知解决方案的特征在于，金属供应给冷模的供应方式以及控制方式使得在铸造期间贴着冷模的接触点(固化区域)中的金属静力学压力实际上为零。然而，业已证明，EP 1648635的已知解决方案在启动铸造作业期间难以控制，并且设备需要额外的中间金属储器，如下文所述。
发明内容
本发明提供一种改进型铸造设备，其用于锭的铸造，其中，在铸造作业启动时金属的充填得以改善并简化，并且，这种设备更为简单，更为安全，而且更容易控制。
本发明其特征在于如独立权利要求1中所述的特点。
从属权利要求2-4限定本发明的有利特点。
附图说明
下面通过实施例并参照附图，对本发明作详细说明，附图中：
图1示出EP 1648635所述的现有技术LPC铸造设备尤其是从侧面和从前面看的立体图，其中，用来从上面关闭设备的盖被保持为打开状态，以便能够部分地看到内部的绝热金属供应管道。
图2所示的是图1中所示设备的正视图，其中液态金属在铸造作业启动期间供应给设备。
图3示出与图2相同的视图，但此处设备处于铸造模式，并且铸模中的压力由中间储器中的液态金属高度水平控制。
图4以纵向剖视图示出本发明的铸造设备在启动期间金属充填到铸模的过程。
图5示出与图4中所示相同的设备的纵向剖视图，但此处设备处于铸造模式。
具体实施方式
如上所述，图1-3示出如显示属于申请人自己的EP专利No.1648635(本发明以其为基础)的用于铸造挤出锭的已知铸造设备的实施例。它是简单的，因它只包括带金属入口4的六个冷模或铸模3。这类设备可包括多得多的冷模，其中，视它们的直径不同，可包括高达数百个冷模，并可具有每小时铸造数十吨金属的产能。
总体而言，除了铸模(图1中未示出)之外，设备还包括框架结构2，其具有：绝热流槽系统6，用于供应来自金属储器(保温炉或类似物)的金属；以及相应的保温分配室(金属歧管)5，用于将金属分配到各个冷模。在分配室5的上方，设备设有可移动的盖或罩7，其设计成用以密封分配室以便与环境隔绝。若干短管8布置成与盖7连接，这些短管用于在铸造期间进行检查，其中上述短管8连接到每个冷模3的入口4上并在铸造期间关闭，而在设备中铸模壁上方的另一些带闭合装置的短管中露出的通风道9(也见图2-3)连接到铸模3中的铸模腔11上。在设备的端部处，设有控制板19，该控制板不形成本发明的一部分，在这里不作更详细说明。
如图2中更详细地示出的那样，已知的铸造设备涉及一种竖向的、半连续的解决方案，其中，每个铸模3使用一个移动式支架以便在每次铸造开始时使铸模在底部处保持闭合。铸模本身属于热顶(hot-top)类型，其中，借助于入口把绝热套环或凸起14直接用到铸模腔上。另外，油和气(gas)通过铸模腔11的壁中的可渗透环15供应。如上所述，每个冷模都设有通风道9。它在每次铸造开始时用闭合装置10或塞子16关闭(见下面相关部分)。此外还设有连接短管27，其被设计为用以连接至真空储器(负压储器或抽气系统)，以便在铸造期间能将负压施加至分配室5(见下文中的相关部分)。
金属通过流槽6送达，并通过阀装置19(未详示)在稍低高度水平处被供应至中间储器17。中间储器17在顶部处(标号22)打开，但管道20设计成使金属转到位于较高高度水平处的分配室5并转到冷模或铸模3上。用此解决方案，在中间储器17设在较低高度水平处的地方及在金属从该高度水平通过分配室5转到位于比储器17高的高度水平处的铸模腔的地方，用虹吸原理把金属供至冷模。从而也可通过调节中间储器17中的高度水平来控制铸模腔11中的金属的高度水平26(见图3)、并从而也控制贴着铸模壁的接触点(固化段)。从而，通过控制储器17中的高度水平，也调节了铸模腔中的高度水平，而贴着冷模(铸模腔)中的接触点15的金属静力学压力实际上为零。这是LPC铸造原理的“核心”，并将在下文中更详细地说明。
图2示出铸造作业的起点。金属从存储器(未示出)经由流槽6穿过打开的阀装置18被供应到中间储器17、分配室5和铸模3(在这些附图中由于实际理由仅示出两个铸模)。装上盖7并把连接短管27连接到抽气系统，以将所有空气抽出。流槽7、中间储器17和分配室5(包括铸模3)都被充填到同一高度水平(金属用暗灰色示出)。从铸模腔3伸出的通风管9用闭合装置10和/或塞子16关闭。
图2示出铸造作业还未开始而支架13保持紧贴冷模出口的情况。这时阀装置18是打开的，但将会被逐渐关闭。在液态金属已供应到中间储器17、冷模以及分配室5并且进入平衡之后，铸造作业开始。储器17中金属高度水平现在将下降，而分配室5中的金属高度水平将通过经由连接短管27抽气所形成的负压(相对于环境)来保持。坯料25现在通过铸造形成，如图3所示。用于通风管9的闭合装置10和/或塞子16保持闭合并防止通向大气，直至铸模11中金属静力学压力等同于大气压时为止。然后去掉塞子16且在储器17中的金属高度水平23和铸模中的金属高度水平26之间有一平衡，结果是当金属从供应流槽6供应到中间储器17时金属将流入到冷模3中。
图3示出塞子16已除去且阀10打开的理想(平衡式)铸造情况。在铸模3中的金属高度水平26和中间储器17中的金属高度水平23之间有平衡。在这种情况下，在金属贴着铸模的接触点中金属静力学压力实际为零。这是LPC铸造原理的精髓，亦即，将金属以这种方式和用这种控制供应到铸模，使得在铸造期间在贴着铸模的接触点中金属静力学压力实际上为零。
本发明涉及如上所述和图1-3中所示的LPC设备。如用已知LPC设备那样，本发明设有如图4和5中所示的金属分配室5。设备像在已知设备的情况下一样还包括流槽或金属供应通道6和铸模3(图中仅示出许多中之一)。设置盖7以闭合分配室5，并且盖还设有连接短管27，用于连接到真空储器(未示出)以便能从分配室抽出空气。然而，在如图1-3中所示的已知解决方案和如图4-5中所示的本发明之间的主要不同在于：金属供应流槽和分配室7之间设有一挠性流槽连接件28，使得铸造台和金属供应流槽能够相对运动。挠性流槽部分可用合适的耐热和绝热材料制成。这种流槽的优选实施例可以是陶瓷布(如由3M制造的NextelTM纺织品312)内层、绝热材料(如由Morgen制造的)中间层以及增强玻璃纤维布(如由Klevers GmbH生产的KlevoGlassTM332-1)外层所形成的复合材料。
设有升降设备，以便将铸造台连同分配室5和铸模3一起升高和降低。升降设备优选可以是螺旋千斤顶设备29，其设在铸造设备的框架结构(未进一步示出)的每个角部。图4和5仅是例示，未示出这样(框架结构)的铸造台或涉及铸模、分配室或升降设备的细节。
本发明的工作原理如下：当开始铸造作业时，可移动支架13处于最靠上位置，封闭着连续铸模3的向下开口，如图4中所示。带铸模3的铸造台处于它的较低位置，因而能让金属从保温炉或类似物(未示出)经由流槽6和挠性流槽8自由地流动，并且流至分配室5和铸模3，如图4中进一步所示。一旦分配室和流槽中的金属高度水平相同，则通过控制经由连接件27的真空供应来逐渐增大真空度，同时通过如图5中所示的升降装置29将带铸模3和分配室5的铸造台升高到较高的高度。铸模升到的高度现在使得铸模内的金属高度水平与流槽中的高度水平相同，使得在随后铸造作业期间贴着铸造模壁的接触点中金属静力学压力如上文所述那样实际为零。如上所述的整个铸造周期由所谓的PLC(可编程逻辑控制器)控制，因为这种类型电子控制器是已知的，在此不作进一步说明。
当铸造作业接近结束时，将带铸模和分配室的铸造台降低到如图4中所示的较低的起始位置，断开真空连接，允许金属返回到保温炉或金属储器。现在可以将金属机架倾斜(未示出)，以便取出铸造好的坯件，此后，带铸模的机架准备用于新的铸造作业。
在已知LPC设备的这种创新性修改的情况下，像这样的设备便宜得多，并且铸造作业更为简单、安全和可靠。
Claims (4)
1.用于金属的连续或半连续低压铸造的设备(1)，所述设备尤其是用于对细长型物体如铝的棒材、杆材或坯件(25)进行直冷式(DC)铸造，所述设备包括框架结构，所述框架结构带有至少一个冷模或铸模(3)，所述冷模或铸模具有铸模腔，设有向上开口的入口(4)和带冷却机构的出口，所述铸模的入口连接到分配室(5)以通过金属供应通道或流槽(6)接收来自例如保温炉的金属存储器的液态金属，
其特征在于
在流槽(6)和金属分配室(5)之间设有挠性流槽部分(28)，使得带铸模(3)和分配室的框架结构能被升高和降低，以便能够用金属完全充填铸模，并且随后与流槽中的金属高度水平相关地控制在相应铸模腔中的金属高度水平，从而控制低压铸造作业。
2.如权利要求1所述的设备，
其特征在于
所述挠性流槽部分(28)由三层复合材料制成，所述三层复合材料包括耐热陶瓷布内层、绝热材料中间层和增强玻璃纤维外层。
3.如权利要求1和2所述的设备，
其特征在于
带铸模(3)和分配室(5)的框架结构借助于升降设备而被升高和降低，所述升降设备包括多个升降装置，其中，每个升降装置优选地设在所述框架结构的角部。
4.如权利要求1-3所述的设备，
其特征在于
所述升降装置优选地采用螺旋千斤顶形式。
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