CN1836808A - 一种薄膜金属型结晶器的铸造机及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄膜金属型结晶器的铸造机及应用方法。本发明的薄膜金属型结晶器的铸造机包括：床身1、合型器9、合型架5、底型21、薄膜型座19、冷却系统38、浇注手50等部件。本发明的优点在于：本发明可精确地控制铸温、注速，进而提高铸件质量；可实施快速、有序热扩散，得到优质的金相组织；由于合型架、合型器可以仰起，滑枕可以承载所有型芯机构滑出床身，铸造机各部分独立化、模块化的设计，本发明可实现轻松便捷的人机对话。

Description

一种薄膜金属型结晶器的铸造机及应用方法

技术领域

本发明涉及一种铸造机，特别是指一种薄膜金属型结晶器的铸造机及应用方法。

背景技术

在现有的重力铸造机之中，由于其设备结构陈旧，铸造工艺方法简单，既不具备控制冷却介质液面高度和液面升降速度的功能设计，亦不具备将金属熔体直接注入型腔的功能设计，因此，就无法精确地控制铸温、注速并得到优质的金相组织；而提高铸件的质量，其主要作用仍然是合型、开型、将金属熔体注入浇道等。

专利文献CN1565776A所公开的技术方案是本发明人的一项发明，其发明名称为“薄膜金属型结晶器和使用该结晶器铸造铸件的方法”。该项技术对于提高铸件质量和降低铸件成本具有重要意义。但目前，现有的重力铸造机均无法应用该薄膜金属型结晶器进行先进的铸造生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足而提供一种具有实用性的薄膜金属型结晶器的铸造机。

本发明的另一目的在于提供一种所述的薄膜金属型结晶器的铸造机的应用方法。

本发明的技术方案是：

一种薄膜金属型结晶器的铸造机，它包括床身、合型器、合型架、冷却系统、浇注手等部件，其特征在于：床身的上表面是床面，在床面的中心线上，设有底型、薄膜型座、挡块，以床面中心线为轴线对称分布设有两个合型器；在合型器上对应薄膜型座一端的位置上装有至少2个转换缸，每个转换缸活塞杆的前端装有一个双面楔形块或单面楔形块；合型器的另一端与合型架滑配，床身内部设有滑动机构；在床面上靠近铸位的位置设有冷却系统；在床面上靠近铸位的位置设有浇注手。

其中，床面靠近端部的位置装有至少两个铰座，合型架与铰座铰接，铰座固定在床面上；每个合型架的下部装有一个垂向布置的举升缸，当举升缸施加动力时，合型架以铰轴为圆心可作俯仰动作；合型架的两侧各有至少一个导向套。

合型器在对应导向套的位置上有导向杆，导向杆在导向套中滑动；合型架与合型器之间有合型缸连接，合型缸的尾铰与铰轴同心。

在薄膜型座和挡块上对应分布有多个凹台，相邻的凹台有片弹簧夹持，片弹簧是常闭状态。

在滑动机构中，设有导轨固定在床身内部，俯视时导轨与床身成“T”字形分布，导轨横向贯穿床身并延伸到床身以外，滑枕浮坐在导轨面上，导轨在床身以外足够的长度可以使滑枕全部滑出床身；导轨在另一端延伸一定长度形成导轨尾架；

滑枕的下部有取力器，取力器与滑枕连为一体，取力器的轴线与导轨面保持平行；取力器为中空筒状，在取力器的空筒中设有稳定环、推力弹簧、牵引锥并且三者串联在一起，牵引锥是内螺纹体，滑枕丝杠旋合于牵引锥之中；滑枕丝杠的末段与稳定环保持动配合，另一端连接滑枕电机；牵引锥通过平键与取力器联接；

在滑枕的端部有至少一个位穴，在滑枕以外相应的位置上安装定位销，位穴与定位销组成定位副。

在冷却系统中，滑道箱固定在床面上，泄水器在滑道箱内可以做垂向滑动，泄水器上垂向固定一根泄水器螺纹套，泄水器螺纹套内旋入泄水器丝杠，泄水器丝杠的下端与泄水器电机连接；多个泄水口安装在泄水器内部，泄水口穿过泄水器之外并与软管接通，软管的另一端与薄膜型座的排水口接通。

在浇注手中，导向柱固定在床面上；浇注手螺纹套的外圆与导向柱的内圆滑配，浇注手螺纹套内旋入浇注手丝杠，浇注手丝杠的下端与浇注手电机连接；浇注手螺纹套还通过平键与从动齿轮连接；从动齿轮的毂上端和导向柱的下端为同心同径法兰圆，由槽瓦将两个法兰圆含在其中；浇注手螺纹套的上端戴装承重砣，悬臂水平固定在承重砣上，悬臂上固定有浇包、浇杯、浇包电机，为浇注组件。

一种所述的薄膜金属型结晶器的铸造机的应用方法，它包括：

(a)启动合型缸，推进两个合型器相向合拢，并携带侧型与底型压紧，启动转换缸推进所有单、双面楔形块，使两个相对的薄膜型座合拢，并与底型、侧型压紧，启动滑枕电机，将滑枕推至定位位置，浇注手电机将浇注组件提升至在回旋途中不与任何机件碰撞的高度；

(b)浇包承载金属熔体，启动回旋电机，将浇注组件回旋至铸位的位置，浇注手电机反向运转，将浇注组件降低至浇杯的底端接近铸型底部为止；

(c)浇包翻转与浇注组件提升同步进行，浇包翻转速度与浇注组件提升速度均以计算值协调一致，计算值I：铸造速度值，计算值II：至浇注完毕，浇杯底端始终处在型腔内金属液面以下10～30毫米的浇注组件上升速度值；

(d)浇注完毕，将浇注组件提升至在回旋途中不与任何机件碰撞的高度，回旋浇注组件至合型器以外；

(e)反向启动转换缸，退回所有单、双面楔形块，使两个相对的薄膜型座在片弹簧的作用下张开，反向启动合型缸，将两个合型器相向张开，型芯抽出；

(f)取件手取出铸件，吹洗模具、工装，完成一个铸造周期。

本发明的优点在于：

1、本发明可以精确地控制铸温、注速，进而提高铸件质量。

2、本发明可以实施快速、有序热扩散，得到优质的金相组织。

3、由于合型架、合型器可以仰起，又由于滑枕可以承载所有型芯机构滑出床身，再由于铸造机各部分独立化、模块化的设计，因此本发明可实现轻松便捷的人机对话。

附图说明

图1是本发明铸造机的俯视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视旋转图；

图4是图2的C-C剖视图；

图5是本发明铸造机在脱型状态下的剖视图；

图6是图5的K向视图；

图7是图6的D-D剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

本实施例为双铸位的铸造机，双铸位结构对于充分利用各部件功能，获得平衡力系结构，优化综合性能是非常有益的，然而，双铸位与单铸位比较仅仅是本发明特征的易位再现，本实施例只说明其一便已全部涵盖。

如图1、2、6，本发明结构是在一个壳结构的机架、床身的内外安装各个部件形成的。床身的上表面称为床面，本实施例的床面是一个整体平面，若床身是模块式设计，由多个机架组合而成，则床面也可以是多个机架的上表面组合而成，无论是哪一种方式，本发明的铸造机均需要有一个稳定的刚性床面，所以，对床身除了要有足够强度的板筋结构外，还必须消除焊接应力或铸造应力。为了叙述方便，本发明以图1中14所指的中线为床面中心线。

底型21、薄膜型座19、挡块16等与结晶器有关的零件设在床面中心线14上，以床面中心线14为轴对称分布合型器9、合型架5、铰座2，合型器9上有导向杆8，合型架5上有导向套7，通过导向套7和导向杆8的作用，合型器9与合型架5形成滑配关系，合型器9是动件，合型架5是定件，合型器9与合型架5之间有合型缸4作为推拉动力，合型架5与铰座2铰接，铰座2固定在床面15上，合型架5的下部铰接举升缸6，这种结构不仅具有合型、脱型功能，还可以将合型器9、合型架5、铸型98在床面15以上90°范围内以铰轴(3)为圆心作俯仰运动，传统的铸造机将导向杆固定在床面上，所以，铸型及合型件不能仰起，这样，针对朝向地面的型腔面进行的维护、修理、涂料喷补等项工作变得非常困难，而本发明的特征使得这些工作变的非常简单、容易。

本发明的实施例其铸型是水平四开型结构，合型过程分别为：侧型20向着中线方向合拢并压紧底型21，然后是薄膜型座19沿着中线方向合拢并同时压紧底型21和侧型20，在合型器9上安装转换缸10是为了合拢薄膜型座19。

如图1所示，薄膜型座19的背面有楔形槽，在合型器9上对准楔形槽的位置安装转换缸10，每个转换缸活塞杆的前端装有一个双面楔形块11或单面楔形块12，当转换缸10推动楔形块11、12挤压楔形槽时，薄膜型座19沿着中线方向合拢并同时压紧底型21和侧型20，这里需要指出的是，实施者在设计和调试合型动力时，令合型缸4的推力大于所在合型器上全部转换缸推力之和。薄膜型座19为常开状态，即当楔形块11、12退回而失去挤压力时，薄膜型座19处于开启状态，这种开启状态是靠片弹簧18的夹持力完成的，如图1、3、4所示，在相邻的薄膜型座8(含挡块16)上成对设置凹台17，片弹簧18做成“Ω”形状埋装于凹台17之中，图3表示的是合型状态，图4表示的是开型状态。

如图2、4，型芯系统包括型芯操作机构22、型芯操作动力23、型芯卡具24，本发明的铸造机自下而上置放型芯，所以，型芯系统在床身1内部底型21的下方。型芯系统安装在滑动机构中的滑枕26上，滑枕26浮坐在导轨面28上，导轨27固定在床身1内部，俯视时导轨27与床身成“T”字形分布，导轨27横向贯穿床身并延伸到床身1以外，导轨27在床身以外部分具有足够的长度可以使滑枕26全部滑出床身；滑枕26具有三项功能：其一是承装型芯系统，型芯系统的各部分需要安装在一个整体机件上；其二是定位型芯系统，型芯系统需要准确定位后才能进行置脱芯动作；其三是运载型芯系统，型芯系统以及型芯本身需要经常运行至床身以外以便维护。

除滑枕26和导轨27外，具备上述三项功能还需要有取力器29，取力器29在滑枕26的下部并与其连为一体，取力器29的轴线与导轨面28保持平行；取力器29为中空筒状，在取力器29的空筒中设有稳定环31、推力弹簧32、牵引锥33三者串联在一起，牵引锥33是内螺纹体，滑枕丝杠35旋合于牵引锥33之中；滑枕丝杠35的末段与稳定环31保持动配合，取力器29的另一端连接滑枕电机36；牵引锥33通过平键A34与取力器29联接。取力器29的这些特征可以使滑枕丝杠35在旋转时平稳推动牵引锥33，牵引锥33压缩推力弹簧32，推力弹簧32将推力传递给滑枕26，最终压入定位销后将滑枕26锁定，滑枕电机36的启停由安装在滑枕上的限位传感装置控制。

如图6、7，本发明的铸造机有一个冷却系统38，冷却系统38的设计是否合理直接关联铸件的质量，其作用在于泻水口与铸型的冷却介质通道形成一个连通器，设定泻水口的升降曲线既控制了冷却介质液面的升降运动，所以，冷却系统38需要有如下的特征：滑道箱42固定在床面15上，泄水器40在滑道箱42内可以做垂向滑动，泄水器40上垂向固定一根泄水器螺纹套45，泄水器螺纹套45内旋入泄水器丝杠44，泄水器丝杠44的下端与泄水器电机46连接；多个泄水口41安装在泄水器40内部，泄水口41穿过泄水器之外并与软管43接通，软管43的另一端与薄膜型座19的排水口接通。需要说明的是，泄水器的行程和极限高度要根据产品冷却段的长度和极限高度来设定，本实施例设计为泄水口的行程为190mm，以床面15的高度为基准0，泄水器的极限高度为215mm。

如图6、7，在床面15并靠近铸型98的位置安装有浇注手50，浇注手50在浇包52翻转的同时还可以作升降运动，在需要时还可以令悬臂56作水平回旋运动。浇注手50的导向柱57固定在床面上；浇注手螺纹套63的外圆与导向柱57的内圆滑配，浇注手螺纹套63内旋入浇注手丝杠64，浇注手丝杠64的下端与浇注手电机65连接；浇注手螺纹套63还通过平键B62与从动齿轮61连接；从动齿轮61的毂上端和导向柱57的下端呈同心同径法兰圆，由槽瓦60将两个法兰圆含在其中；浇注手螺纹套63的上端戴装承重砣51，悬臂56水平固定在承重砣51上，悬臂56将浇包52、浇杯54、浇包电机55固定在组合位置上，形成浇注组件；所谓组合位置是：浇包以翻转轴心53为轴进行翻转，以翻转轴为视向，翻转轴心与包嘴前端重合，俯视时，包嘴在浇杯上口圈定的范围之内。很明显，浇包翻转由浇包电机55提供动力；浇注手50的升降运动由浇注手电机65提供动力，悬臂56作水平回旋运动由回旋电机58提供动力。

在床面15靠近铸型98的位置设有取件手48，取件手48有一套与浇注手50相同的水平回旋装置，但其升降装置是由升降缸49直接顶升立导杆47来完成的。

根据上述的实施例叙述的一种薄膜金属型结晶器的铸造机的技术方案，应用该方案应采用下列方法，包括以下的步骤：

(a)启动合型缸4，推进两个合型器9相向合拢，并携带侧型20与底型21压紧，启动转换缸10推进所有单、双面楔形块11、12，使两个相对的薄膜型座19合拢，并与底型21、侧型20压紧，启动滑枕电机36，将滑枕26推至定位位置，浇注手电机65将浇注组件提升至在回旋途中不与任何机件碰撞的高度；

(b)浇包52承载金属熔体，启动回旋电机58，将浇注组件回旋至铸位99的位置，浇注手电机65反向运转，将浇注组件降低至浇杯54的底端接近铸型98底部为止；

(c)浇包52翻转与浇注组件提升同步进行，浇包52翻转速度与浇注组件提升速度均以计算值协调一致，计算值I：铸造速度值，计算值II：至浇注完毕，浇杯底端始终处在型腔内金属液面以下10～30毫米的浇注组件上升速度值；

(d)浇注完毕，将浇注组件提升至在回旋途中不与任何机件碰撞的高度，回旋浇注组件至合型器9以外；

(e)反向启动转换缸10，退回所有单、双面楔形块11、12，使两个相对的薄膜型座19在片弹簧18的作用下张开，反向启动合型缸4，将两个合型器9相向张开，型芯抽出；

(f)取件手取出铸件，吹洗模具、工装，完成一个铸造周期。

1.床身              31.稳定环           61.从动齿轮          91.

2.铰座              32.推力弹簧         62.平键B             92.

3.铰轴              33.牵引锥           63.浇注手螺纹套      93.

4.合型缸            34.平键A            64.浇注手丝杠        94.

5.合型架            35.滑枕丝杠         65.浇注手电机        95.

6.举升缸            36.滑枕电机         66.导轨尾架          96.

7.导向套            37.(空)             67.                  97.

8.导向杆            38.冷却系统         68.                  98.

9.合型器            39.排水管           69.                  99.铸位

10.转换缸           40.泄水器           70.

11.双面楔形块       41.泄水口           71.

12.单面楔形块       42.滑道箱           72.

13.(空)             43.软管             73.

14.床面中心线       44.泄水器丝杠       74.

15.床面             45.泄水器螺纹套     75.

16.挡块             46.泄水器电机       76.

17.凹台             47.立导杆           77.

18.片弹簧           48.取件手           78.

19.薄膜型座         49.升降缸           79.

20.侧型             50.浇注手           80.

21.底型             51.承重砣           81.

22.型芯操作机构     52.浇包             82.

23.型芯操作动力     53.翻转轴心         83.

24.型芯卡具         54.浇杯             84.

25.顶部型芯座       55.浇包电机         85.

26.滑枕             56.悬臂             86.

27.导轨             57.导向柱           87.

28.导轨面           58.回旋电机         88.

29.取力器           59.主动齿轮         89.

30.定位销           60.槽瓦             90.

Claims (7)

1.一种薄膜金属型结晶器的铸造机，它包括床身(1)、合型器(9)、合型架(5)、冷却系统(38)浇注手(50)等部件，其特征在于：床身(1)的上表面是床面(15)，在床面(15)的中心线(14)上，设有底型(21)、薄膜型座(19)、挡块(16)，以床面(15)中心线(14)为轴线对称分布设有两个合型器(9)；在合型器(9)上对应薄膜型座(19)一端的位置上装有至少2个转换缸(10)，每个转换缸(10)活塞杆的前端装有一个双面楔形块(11)或单面楔形块(12)；合型器(9)的另一端与合型架滑配，床身(1)内部设有滑动机构，在床面(15)上靠近铸位(99)的位置设有冷却系统(38)；在床面(15)上靠近铸位99的位置设有浇注手(50)。

2.根据权利要求1所述的薄膜金属型结晶器的铸造机，其特征在于：在所述的床面(15)靠近端部的位置装有至少两个铰座(2)，合型架(5)与铰座(2)铰接，铰座(2)固定在床面(15)上；每个合型架(5)的下部装有一个垂向布置的举升缸(6)，当举升缸(6)施加动力时，合型架(5)以铰轴(3)为圆心可作俯仰动作；合型架(5)的两侧各有至少一个导向套(7)；合型器(9)在对应导向套(7)的位置上有导向杆(8)，导向杆(8)在导向套(7)中滑动；合型架(5)与合型器(9)之间有合型缸(4)连接，合型缸(4)的尾铰与铰轴(3)同心。

3.根据权利要求1所述的薄膜金属型结晶器的铸造机，其特征在于：在所述的薄膜型座(19)和挡块(16)上对应分布有多个凹台(17)，相邻的凹台(17)有片弹簧(18)夹持，片弹簧(18)是常闭状态。

4.根据权利要求1所述的薄膜金属型结晶器的铸造机，其特征在于：在所述的滑动机构中，设有导轨(27)固定在床身内部，俯视时导轨(27)与床身(1)成“T”字形分布，导轨(27)横向贯穿床身(1)并延伸到床身(1)以外，滑枕(26)浮坐在导轨面(28)上，导轨(27)在床身以外足够的长度可以使滑枕(26)全部滑出床身(1)；导轨(27)在另一端延伸一定长度形成导轨尾架(66)；

滑枕(26)的下部有取力器(29)，取力器(29)与滑枕(26)连为一体，取力器(29)的轴线与导轨面(28)保持平行；取力器(29)为中空筒状，在取力器(29)的空筒中设有稳定环(31)、推力弹簧(32)、牵引锥(33)并且三者串联在一起，牵引锥(33)是内螺纹体，滑枕丝杠(35)旋合于牵引锥(33)之中；滑枕丝杠(35)的末段与稳定环(31)保持动配合，另一端连接滑枕电机(36)；牵引锥(33)通过平键A(34)与取力器(29)联接；

在滑枕(26)的端部有至少一个位穴，在滑枕(26)以外相应的位置上安装定位销30，位穴与定位销组成定位副。

5.根据权利要求1所述的薄膜金属型结晶器的铸造机，其特征在于：在所述的冷却系统(38)中，滑道箱(42)固定在床面(15)上，泄水器(40)在滑道箱(42)内可以做垂向滑动，泄水器(40)上垂向固定一根泄水器螺纹套(45)，泄水器螺纹套(45)内旋入泄水器丝杠(44)，泄水器丝杠(44)的下端与泄水器电机(46)连接；多个泄水口(41)安装在泄水器(40)内部，泄水口(41)穿过泄水器(40)之外并与软管(43)接通，软管(43)的另一端与薄膜型座(19)的排水口接通。

6.根据权利要求1所述的薄膜金属型结晶器的铸造机，其特征在于：在所述的浇注手(50)中，导向柱(57)固定在床面(15)上；浇注手螺纹套(63)的外圆与导向柱(57)的内圆滑配，浇注手螺纹套(63)内旋入浇注手丝杠(64)，浇注手丝杠(64)的下端与浇注手电机(65)连接；浇注手螺纹套(63)还通过平键B(62)与从动齿轮(61)连接；从动齿轮(61)的毂上端和导向柱(57)的下端为同心同径法兰圆，由槽瓦(60)将两个法兰圆含在其中；浇注手螺纹套(63)的上端戴装承重砣(51)，悬臂(56)水平固定在承重砣(51)上，悬臂(56)上固定有浇包(52)、浇杯(54)、浇包电机(55)，为浇注组件。

7.一种薄膜金属型结晶器的铸造机的应用方法，它包括以下步骤：

(a)启动合型缸(4)，推进两个合型器(9)相向合拢，并携带侧型(20)与底型(21)压紧，启动转换缸(10)推进所有单、双面楔形块(11)、  (12)，使两个相对的薄膜型座(19)合拢，并与底型(21)、侧型(20)压紧，启动滑枕电机(36)，将滑枕(26)推至定位位置，浇注手电机(65)将浇注组件提升至在回旋途中不与任何机件碰撞的高度；

(b)浇包(52)承载金属熔体，启动回旋电机(58)，将浇注组件回旋至铸位(99)的位置，浇注手电机(65)反向运转，将浇注组件降低至浇杯(54)的底端接近铸型(98)底部为止；

(c)浇包(52)翻转与浇注组件提升同步进行，浇包(52)翻转速度与浇注组件提升速度均以计算值协调一致，计算值I：铸造速度值，计算值II：至浇注完毕，浇杯底端始终处在型腔内金属液面以下10～30毫米的浇注组件上升速度值；

(d)浇注完毕，将浇注组件提升至在回旋途中不与任何机件碰撞的高度，回旋浇注组件至合型器(9)以外；

(e)反向启动转换缸(10)，退回所有单、双面楔形块(11)、(12)，使两个相对的薄膜型座(19)在片弹簧(18)的作用下张开，反向启动合型缸(4)，将两个合型器(9)相向张开，型芯抽出；

(f)取件手取出铸件，吹洗模具、工装，完成一个铸造周期。

Images