專利名稱：連續(xù)鑄造的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于振動鑄型裝置和其工作方法，該鑄型裝置有用于連續(xù)鑄造金屬坯料，圍繞鑄型管設置的冷卻水套。特別是通過采用不同長度鑄型結合，把延長裝置固定到鑄型裝置上或拆去延長裝置，并通過更替冷卻水套和鑄型的內(nèi)壁，使鑄型裝置的長度能從一個尺寸變到另一個尺寸。
按照目前的連續(xù)鑄造，用于鑄造金屬，如黑色金屬的振動鑄型裝置通常有一個固定的長度。鑄型裝置的這個固定長度通常是根據(jù)低含碳量金屬的凝固速度進行選擇的。該鑄型裝置的固定長度應保證鑄件凝固的壁部足夠厚，因此鑄皮不會斷裂，由此使金屬液從心部流出鑄件。
如果使用明澆流油模方法鑄造含碳量在中等范圍尤其是0.15%和0.35%或更高的金屬時，則金屬液不均勻地凝固。金屬不均勻地且比低碳金屬更快地收縮脫模，使凝固不均勻而導致不合格形狀產(chǎn)品。鑄型越長，金屬殼在鑄型中則越長。因為水冷卻銅管的冷卻作用所增加的時間，使已經(jīng)不均勻凝固的外殼變得更壞。
用于鑄造鋼，類似以上所說的目前具有固定長度之鑄型裝置的鑄型管通常由銅制成。這些銅制鑄型管在其下部趨于很快地磨損，然后不得不報廢，結果導致鑄型管高的更換造價。
在美國專利3528487中進一步闡述了以上所說的用鑄造相對低和高碳鋼的，具有固定長度鑄型裝置的這些限制。因此在工業(yè)中需要使鑄型裝置適應一長度，它允許與凝固速度成比例的足夠鑄型時間和不同含碳金屬的含碳范圍。在一部分管磨損時，在技術上還需要提供能被利用的銅制鑄型管。
因此本發(fā)明的一個目的是提供一個鑄型裝置和工作方法，此鑄型裝置具有可適應性以提供適應不同化學成分的凝固速度所需要的鑄型時間，由此提供高質量產(chǎn)品。提供這樣的鑄型裝置能適應快速和高效。
本發(fā)明的另一個目的是提供可變長度的鑄型裝置，因此當較長鑄型管在其下部磨損時，能被縮短并放置在需要短鑄型時間鑄造產(chǎn)品的鑄型裝置中。
本發(fā)明的另一個目的是為在鑄造不同化學成分金屬時所需的長度變化提供具有靈活性的鑄型裝置，由此證明用于工業(yè)中是有很好技術經(jīng)濟價值的。
冷卻水套式的鑄型裝置由不動冷卻水套和可動冷卻水套部分組成，兩個冷卻水套部分都有法蘭，為了把可動部分的附件連到不動部分上，它們彼此互連并用螺栓一起被固定到鑄型裝置上。法蘭的連接也把可動冷卻水套部分固定到連續(xù)鑄造機的第2冷卻裝置的一部分上。不動冷卻水套和第2冷卻裝置的法蘭當除去可動冷卻水套部分時，為了互相連接，它們互相配合。
本發(fā)明更進一步的目的是提供法蘭連接，從而適當?shù)貙㈣T型裝置的冷卻水套連接到第2冷卻裝置的一部分上，其中第2冷卻裝置帶有或不帶有可動冷卻水套部分。管狀鑄型件和與其相鄰的用于冷卻水套的內(nèi)壁可容易地被縮短或完全更換，所以，它們的長度通常與冷卻水套相符。
本發(fā)明的更進一步的目的是提供可連接到鑄型裝置上的一部分第2冷卻裝置和進一步冷卻裝置，當使用較短鑄型裝置時，在可連接的冷卻裝置和一部分固定的第2冷卻裝置間提供進一步的冷卻裝置。


圖1示出本發(fā)明包括可動下部的鑄型裝置。
圖2示出本發(fā)明除去可動下部的鑄型裝置。
圖3A和3B為本發(fā)明鑄型裝置10、10a的兩個示意圖，其中有一個固定的冷卻部分12a，并示出其相對于第2冷卻裝置12的部分12b的位置。
圖4示出了由圖3A和3B中的第2冷卻裝置得到的冷卻曲線。
圖1和圖2示出了一個鑄型裝置，通過適當裝置(未示出)使其振動，并且鑄型裝置接收金屬液，例如鋼液。眾所周知，在連續(xù)鑄造設備中，由澆包帶來金屬液并被注入將此液流引入鑄造型腔10中的中間包中。在金屬凝固期間，為了使鑄皮松開脫離鑄型裝置10的壁，使鑄型裝置10振動并使其內(nèi)的金屬顫動。
最初凝固是在鑄型裝置10中發(fā)生，接著在位于鑄型裝置10下方的第2冷卻裝置12中實現(xiàn)心部的進一步凝固。冷卻裝置12由多個輥子14和噴射裝置16組成，這些在連續(xù)鑄造設備中也是通用的。特別是如圖3a和3b所示，第2冷卻裝置由兩部分12a和12b組成，其中部分12a緊緊與鑄型裝置10的底部鄰接，部分12b設置在部分12a的下面，不久將會對其做出更多的敘述。在此參見美國專利3289257和3811490，將進一步舉例說明連續(xù)鑄造實踐的背景技術。
當鑄造被認為是高合金的金屬時，通常采用圖1中的鑄型裝置10，而圖2中的鑄型裝置10a較短，并不具有延長部分，通常在澆鑄一般在0.15%～0.35%之間范圍的低碳金屬時，尤其是在澆鑄用油作潤滑劑的金屬時使用。圖1和圖2中相同的標號在此表示相同部件。
圖1和2所示的鑄型裝置10、10a分別包括一個環(huán)繞管狀銅鑄型20、21的冷卻水套18。鑄型20、21有一型腔，它們各有兩端20a、20b，和21a、21b，頂端20a、21a用來接收金屬液，下端20b、21b用來逐漸地排出坯狀金屬，該坯狀金屬然后進入冷卻區(qū)域12中去。圖1和2的冷卻水套18包括不動的上部22，并且圖1的冷卻水套還包括可動下部24，下部24對不動部分22起到延長長度的作用。
不動和可動部分22、24部分地都由內(nèi)壁件26、26a形成，內(nèi)壁件26、26a實質上延長管狀鑄型20、21的長度，并位于與鑄型20、21鄰接且有間隔的地方。冷卻水套18的內(nèi)壁件26、26a的精確間隔和排列通過多個隔離件實現(xiàn)，圍繞并位于環(huán)形內(nèi)壁件26、26a各自的頂部和底部設置這些隔離件，這樣的隔離件在頂部用28、28a表示，在底部用30、30a表示。
隔離件28、28a靠在環(huán)形件32的上表面，此環(huán)形件32部分地形成不動上部22的頂部。環(huán)形件32有一個內(nèi)頂肩34，用來支撐環(huán)36以形成進入鑄型20、21的型腔的入口，還有一個用來接收用于不動上部22的外壁件42的套環(huán)40的下切槽38。上部22裝有部分地形成的并固定到外壁件42上的環(huán)形擋板44。擋板44有一進口部分和冷卻液出口部分，這些部分在圖中均未示出。在擋板44下方被固定到內(nèi)壁26、26a上的環(huán)形件46支撐著一墊圈48。件26或26a，28和48是整體制造的結構。冷卻液流入不動部分22，參見圖1的鑄型裝置，并流入可動部分24中。冷卻液在內(nèi)壁26或26a的下方的隔離件30之間流動并充滿圖2中的鑄型21和內(nèi)壁26a間的空間。在環(huán)形壁件26的頂部冷卻液連續(xù)流入隔離件28返回到不動部分22的擋板44的出口部分中。
不動部分22的下端有一環(huán)形法蘭件50，圖1中的其上表面靠著支撐件52，并且其下表面連接到圖1所示的延長部分24上或連接到圖2所示的第2冷卻裝置12的部分12a上，下面將會對此作更多的論述。
通過使用延長部分(即可動部分)24可延長冷卻水套18的長度。如圖1所示，可動部分24由上環(huán)形法蘭54和下環(huán)形法蘭56組成，由外壁件58將法蘭56與法蘭54隔開。由延長可動部分24長度的內(nèi)壁件26和環(huán)形件60將可動部分24封住。圖1中環(huán)形件60支撐下法蘭56和隔離件30、30a并形成鑄型裝置10的底座。底座60本身又被連接到環(huán)形件62上，環(huán)形件62分別作為圖1和圖2的鑄型裝置10、10a的冷卻裝置12的部分12a的一部分。圖1和圖2中，在環(huán)形件32處管狀鑄型20、21在其頂部被支撐在環(huán)形件32內(nèi)，并且其底部由環(huán)形件60支撐，在此之間通過分別位于鑄型裝置10、10a的頂部和底部的環(huán)形墊圈61、63形成密封。
經(jīng)過管17、19將冷卻液輸送到圖1和圖2中的第2冷卻裝置12a的噴射裝置16上，雖然圖1和圖2未示出，但幾個噴射裝置16是沿冷卻裝置12a的兩側邊以及沿另一排輥子14設置的，特別是如圖3所示。
用螺栓將可動部分24的法蘭54和56分別固定到法蘭50和環(huán)形件60上，如圖1右側所示。如圖1左側所示，在可動部分的法蘭54和56之間的更穩(wěn)定的作用是通過采用套筒65和螺栓67來實現(xiàn)的，螺栓67向下延伸通過支撐件52、環(huán)形法蘭50、法蘭54和56、底座60和件62。這些件由用64、66、68和70表示的定位銷連接起來，前面所討論過的冷卻液流經(jīng)環(huán)形口69、71，特別見圖1。由法蘭50和內(nèi)壁26形成開口69，且由法蘭54和內(nèi)壁件26形成開口71(圖1)如圖1和2所示，可動部分24的法蘭54有一延長的內(nèi)凸起部分72并且底座60有一類似凸起部分74。這些內(nèi)凸起部分72、74在不動上部22和冷卻裝置12的部分12a之間適當?shù)仄鸬娇蓜硬糠?4的底座的作用，特別是圖2也能示出，上部22的法蘭50有一下表面區(qū)域，與可動部分24的法蘭56的下表面相符，以便當去除可動部分24時能適當?shù)貙⑵渲萌肜鋮s裝置12的部分12a中。
通過與擋板44連通的冷卻液進口和出口管將冷卻液輸送到冷卻水套18中。為了排除冷卻液，在擋板44上設置多個開口，用78、80表示其中的兩個開口，借此將冷卻液從鑄型裝置10、10a中排除。
再參見圖1，管狀鑄型20和內(nèi)壁26延長鑄型裝置10的長度，此鑄型裝置10帶有用來將其延長的可動部分24。如圖2所示，分別延長鑄型裝置10a的長度的部件21，26a取代這些部件20和26，圖2中的這些部件21、26a其長度小于圖1的那些部件，并被固定到鑄型裝置10a中，所以它們能容易地被更換以適應所使用的鑄型裝置的長度。在使用圖1的較長鑄型20和內(nèi)壁26的情況下，且在其下部區(qū)域開始磨損時，則這些部件20、26的已磨損的區(qū)域能被切去。一旦變短，那么就以圖2的鑄型裝置10a的較短形式使其投入使用。
如上所述，當鑄造很低的，大約在0.15%和較低之間的范圍的含碳鋼等級時，使用圖1的鑄型裝置10。當應用明澆流油鑄造方法鑄造高碳鋼時，這在工業(yè)中眾所周知，采用圖2的鑄型裝置，其中已將冷卻水套18的可動下部24去除。通過顯而易見的措施容易地去除圖1中的此部分24并且使環(huán)形件60與環(huán)形法蘭件50相配合，如圖2所示，環(huán)形法蘭50是冷卻水套18的不動部分22的一部分。
在使用圖1和2中的鑄型裝置10的鑄造過程中，以一公知方式，將金屬液注入振動管狀鑄型20、21中。當其與管狀鑄型20、21接觸時金屬液的外壁發(fā)生凝固，并且當向下通過鑄型進行鑄造時逐漸地向型芯發(fā)生凝固現(xiàn)象。當其離開鑄型裝置10、10a時，所形成的坯料進入第2冷卻裝置12中。
圖3A和3B示出鑄型裝置10、10a分別相對于第2冷卻裝置12的示意圖。圖3A的示意圖是圖1中帶有可動部分24和冷卻部分12a的鑄型裝置10的示意圖。通過上述方式將由兩排輥子14和帶有噴射裝置16的管17、19組成的冷卻部分12a固定到鑄型裝置10上。這個示意圖的底部表示第2冷卻裝置12的永久冷卻裝置12b。
圖3B的示意圖表示了圖2中不帶下可動鑄型裝置部分24的鑄型裝置10a。如圖2所示，冷卻部分12a被固定到鑄型裝置10a上。沿著由“A”表示的共同的金屬液輸送線將這兩個示意圖中的鑄型裝置10、10a定位，其中輸送線設置在此設備中。如前所述，在連續(xù)鑄造工廠中第2冷卻裝置12b也是永久性結構，其最上平面的終點由線“B”表示。當采用圖2的鑄型裝置時，與其冷卻裝置12a一道，如圖3B中22箭頭所示形成B和C間的間隙。當使用鑄型裝置10a時，為獲得圖4所示的所希望的冷卻曲線，在此間隙處提供填充裝置例如預先確定有一定間隔的并類似裝置12b中的附加噴射裝置，以便保持預先確定的冷卻曲線。
這里，在指出所介紹和描述的有關實施例的重要考慮內(nèi)容的同時，應該認識到，本發(fā)明能夠作出許多實施例，而且根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例能夠進行許多變化，而不超出本發(fā)明的范圍和脫離本發(fā)明精神實質。例如鑄型20、21和冷卻水套18的內(nèi)壁件26、26a每個能是兩部分排列，其中通過適當裝置將兩部分固定在一起，所以當需要圖2中鑄型10的較短型式時，每個部件20、26的下部能被容易地切斷使其基本上和圖2的鑄型裝置10a的相符。
根據(jù)專利法規(guī)，我們已經(jīng)說明了本發(fā)明的工作和原理，并已經(jīng)描述和說明了我們認為的最佳實施例。
權利要求
1.連續(xù)鑄造金屬液的裝置包括鑄型裝置，它包括鑄型件，具有一個帶有兩個開口端的貫通壁腔，一端接收所述金屬液另一端以鑄件形式逐漸地排出，所述金屬在發(fā)生凝固時有與所述壁腔分離的外表面，第一冷卻裝置，圍繞所述鑄型設置，用來接收和排出冷卻液使所述金屬液產(chǎn)生凝固，流體進口裝置，用來將所說冷卻液引入所說的鑄型裝置中，所說的第一冷卻裝置具有圍繞并與所說鑄型件鄰接的內(nèi)壁裝置，所說的冷卻液在鑄型件和內(nèi)壁裝置間流動。環(huán)形延長裝置，至少能夠與所說的第一冷卻裝置相連，用來延長所述鑄型裝置的長度。在所說的鑄型裝置中的固定裝置，用于所說的鑄型件和所說的第一冷卻裝置的內(nèi)壁裝置，在所說的鑄型裝置中用不同的鑄型件和第一冷卻裝置的不同的內(nèi)壁代替所說的鑄型件和內(nèi)壁件，每一個都有與所說鑄型裝置的長度相符的長度，此長度取決于用或不用所說的延長裝置，由此每個所說鑄型件和與所說延長裝置一起使用的內(nèi)壁裝置的長度為所說鑄件表面從所說壁腔中分離開來提供一較長的凝固周期。
2.根據(jù)權利要求1的裝置，還包括第2冷卻裝置，與所說鑄型件的排出端鄰接設置以接收所說鑄件和提供進一步冷卻作用。所說第2冷卻裝置由多個輥子和噴射裝置組成，并具有連接到所說鑄型裝置上的上部。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征是第2冷卻裝置還包括不動的固定下部，它與所說的上部相鄰接設置，由此所說第2冷卻裝置的上部和下部間的間隔通過在所說鑄型裝置上使用或不使用延長裝置而變化，并且在不使用延長裝置時所說間隔較大。
4.根據(jù)權利要求3的裝置，還包括填充裝置，在不使用所說延長裝置時被設置在所說的間隔中。所說的填充裝置由冷卻噴射裝置組成，噴射裝置在所說的鑄件中保持預定的冷卻曲線。
5.根據(jù)權利要求2的裝置，還包括上環(huán)形件，在所說鑄型件接收端形成一入口。底部環(huán)形件，在所說鑄型件排出端形成一出口。所說的上環(huán)形件和底部環(huán)形件是所說的第一冷卻裝置的一部分。其中用于所說鑄型件和內(nèi)壁裝置的固定裝置位于所說上部和底部環(huán)形件中。
6.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征是所說的第一冷卻裝置是所說裝置的一永久部分并且在其底部由第一環(huán)形法蘭件組成。
7.根據(jù)權利要求6的裝置，還包括第2冷卻裝置，位于與所說第1冷卻裝置相鄰接處，用來使所說鑄件進一步冷卻和凝固，并具有第2環(huán)形法蘭裝置，以某種方式成形其表面區(qū)域以便適當?shù)貙⑺f的第一冷卻裝置的第一環(huán)形法蘭安置，以便將所說第2冷卻裝置連接到所說的第一冷卻裝置上。
8.根據(jù)權利要求7的裝置，所說的用于第一冷卻裝置的環(huán)形延長裝置包括相隔開的第3和第4環(huán)形法蘭件，所說第3環(huán)形法蘭件的形狀具有切掉部分以便適當?shù)匕仓盟f的第一冷卻裝置的第一環(huán)形底部法蘭，并且所說第4環(huán)形法蘭具有成形的表面區(qū)域以便接收和適當?shù)匕仓盟f的第2冷卻裝置的第2環(huán)形法蘭裝置。
9.根據(jù)權利要求8的裝置，還包括穩(wěn)定裝置，位于所說的用于第一冷卻裝置之延長裝置的，相隔開的第2和第4環(huán)形法蘭之間，以便使第一冷卻裝置增加穩(wěn)定性。
10.具有適應于提供多于一個有效鑄型冷卻長度的內(nèi)鑄型裝置和外鑄型裝置連續(xù)鑄造機，包括所說的內(nèi)鑄型裝置包括至少兩個不同的鑄型件，所說的鑄型件在其一端具有金屬液接收開口，在另一端具有鑄件排出口，所說的裝置具有鑄型件冷卻裝置和將所說冷卻裝置連接到所說的外鑄型裝置上的裝置，用來將所說鑄型冷卻裝置的冷卻液排放到所說內(nèi)鑄型裝置的裝置，所說不同鑄型件具有不同的冷卻長度。所說外鑄型裝置包括在公共金屬液接收位置上交替地將一個或另一個所說鑄型件固定到所說外鑄型裝置上的裝置，在所說的用于兩個所說鑄型件的公共鑄型物品接收位置的外鑄型裝置下面設置第2冷卻裝置的一部分，在所說鑄型件的排出端和所說第2冷卻裝置的所說部分之間設置用來把冷卻液施加到由所說鑄型件產(chǎn)生的鑄造物品上的裝置，不論采用哪個所說鑄型件，在所說鑄型件的排出端和所說第2冷卻裝置的所部分之間設置的裝置，以便通過所說鑄造物品冷卻液施加裝置保持預定冷卻施加曲線。
11.根據(jù)權利要求10的連續(xù)鑄造機，還包括用于所說內(nèi)和外鑄型裝置的支撐裝置，包括用來在公共金屬液接收位置上支撐所說鑄型件的裝置。
12.具有內(nèi)和外鑄型裝置，適應提供多于一個有效鑄型冷卻長度的連續(xù)鑄造機包括所說內(nèi)鑄造裝置，包括至少兩個不同鑄型件，所說鑄型件在其一端具有金屬液接收口，且在另一端具有鑄造物品排出口，所說不同鑄型件具有不同有效冷卻長度，所說外鑄型裝置包括在公共金屬液接收位置上交替地將一個或另一個所說鑄型件固定到所說外鑄型裝置上的裝置，
13.用于連續(xù)將金屬液鑄成鑄件的方法，采用鑄造機，它帶有包括具有金屬液接收端和鑄件排出端的至少兩個不同長度鑄型件的鑄型裝置，和帶有圍繞鑄型件設置的，至少有兩個不同長度的第1冷卻裝置，其步驟包括將冷卻液引入所說內(nèi)壁裝置和所說鑄型件之間使所說金屬液產(chǎn)生凝固作用，把延長裝置連接到所說第1冷卻裝置上以增加所說金屬的凝固周期，當使用所說延長裝置時，用較長的鑄型件和較長的內(nèi)壁裝置代替較短的鑄型件，其中較長的長度基本上與帶有所說延長裝置并連接到其上的所說的第1冷卻裝置的長度相符，把所說冷卻液引入所說較長的鑄型件和內(nèi)壁裝置間。
14.根據(jù)權利要求13的方法，其步驟還包括交替地將所說兩個不同長度鑄型件和內(nèi)壁裝置固定在公共的金屬液接收位置上，由第2冷卻應用裝置將冷卻液從所說兩個不同長度鑄型件和不同長度內(nèi)壁裝置的公共鑄件接收位置上引到所說鑄件上，第2冷卻施加裝置有一個上部和下部并被設置在所說鑄型裝置下面，不論采用所說鑄型件和內(nèi)壁裝置哪一個，通過所說第2冷卻施加裝置保持預定冷卻液應用曲線。
全文摘要
用于連續(xù)鑄造機的可變長度的振動鑄型裝置，包括帶不動上部和可動下部的冷卻水套，能使管狀鑄型和冷卻水套的內(nèi)壁與冷卻水套的可變長度相符。
文檔編號B22D11/04GK1032304SQ8710778
公開日1989年4月12日 申請日期1987年10月9日 優(yōu)先權日1987年10月9日
發(fā)明者雷曼德勞·布理克, 凱尼斯·登·湯伯侖那, 埃特蒙·貝克 申請人:曼尼斯曼股份公司