專利名稱：生產(chǎn)鑄造型材的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用可流動，可模塑或可熔化的材料鑄造不連續(xù)的固態(tài)型材的方法和設(shè)備，特別是本發(fā)明公開了使用固定鑄模鑄造機，或者最好用可移運鑄模鑄造機來連續(xù)鑄造不連續(xù)型材。例如在鑄造機中，型材是在一對循環(huán)柔性鑄造帶的間隔的部分之間成形的，這些鑄造帶是與正在鑄造金屬的相對的表面一起移動。
雖然本發(fā)明的原理可用于任何流動的，可模塑的或熔化的材料(例如塑料)的鑄造，但是本發(fā)明將從連續(xù)鑄造熔化金屬成為不連續(xù)和可變化的型材(例如鑄錠，陽極，線錠或鑄造件)方面進行敘述。
不連續(xù)金屬型材的典型鑄造方式是利用熔化金屬的不連續(xù)流動在單獨的鑄模中進行。有順序的提供一組鑄模腔，通過人工操作或自動化方式將所需要量的金屬注入每一鑄模。連續(xù)鑄造以各種方式用于黑色及有色金屬工業(yè)及其它方面，以便降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)質(zhì)量。在連續(xù)鑄造條材或連續(xù)帶材時，使用固定鑄模和移動鑄模這兩種已知的基本方式。在固定鑄模的鑄造機中，鑄模的壁是固定的，而鑄造產(chǎn)品相對于壁移動，并在其中凝固。移動式鑄模鑄造機則使用傳送帶、鏈、滾筒、輪或其它表面，它們同正在凝固的金屬以大致相同的速度移動。
在移動鑄模鑄造機上進行金屬的連續(xù)鑄造。該鑄造機有至少一個可移動的傳送帶和一個相對固定或可移動的表面，兩個相對的表面一起形成鑄模，鑄造材料在鑄模中凝固，這樣的連續(xù)鑄造的詳細情況在以下美國專利中有介紹，它們的美國專利號分別為2，631，343;2，904，860;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。
對于由兩條可移動傳送帶形成鑄模的雙帶連鑄機，在操作時，熔化金屬的連續(xù)流是由設(shè)備的進口處送到模腔，模腔是由一對活動撓性鑄造帶(一般是位于另一個上面)以及側(cè)邊擋塊所組成，熔化金屬的連續(xù)流在模腔的另一端(設(shè)備出口)成為凝固的金屬條材或棒材出現(xiàn)。這些條材或棒材，然后送到其它設(shè)備進行機械加工，或切削和/或焊接，從而改變它們的橫截面尺寸。例如，所述的雙帶連鑄機是用來將熔化的銅轉(zhuǎn)變?yōu)榇笾聻榫匦蔚陌簦直贿B續(xù)輸入到具有一系列軋制過程的軋機，將矩形棒又轉(zhuǎn)變?yōu)閳A棒料。一般來說，圓棒最終被拉制成不同尺寸的銅線。
本領(lǐng)域中連續(xù)生產(chǎn)具有一定形狀物品在過去用的一種方法是這樣的，通過在確定的間隔設(shè)定一些擋塊來對雙帶澆注機進行改進，從而給鑄造材料提供陽極的形狀，即具有支承臂的平的矩形形狀。然而，鑄造后鑄件必須被切割，以形成不連續(xù)的陽極形。
另一種連續(xù)鑄造移動鑄模的方法用于圓形鑄錠機，該圓形鑄錠機帶有周邊槽。一部分周邊槽由循環(huán)傳送帶封閉，從而形成鑄模，熔化的金屬注入鑄模，凝固為鑄造金屬，并從鑄模中卸出。這類設(shè)計公開于美國專利(專利號US3，279，000和US3，469，620)這兩個專利在此都作為參考文獻。
使用固定鑄模的連續(xù)鑄造公開于美國專利，(專利號為US2，938，251;US2，946，100;US3，066，364;US3，089，209;US3，098，269和US3，115，686)，這些在這里都作為參考文獻。熔化的金屬實際上被連續(xù)輸入鑄模并凝固，凝固的產(chǎn)品被連續(xù)從鑄模中脫離。一般來說，鑄模是與熔化金屬相垂直的位置，熔化的金屬從鑄模的頂部注入。
上述這類鑄造機十分成功并且廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，但仍然需要使用這類連續(xù)鑄造機生產(chǎn)不連續(xù)型材。本發(fā)明的目的是提供連續(xù)鑄造這類不連續(xù)型材的方法和設(shè)備。
本發(fā)明是對連續(xù)鑄造機的改進，包括使用連續(xù)鑄造機用熔化材料流鑄造不連續(xù)的型材(例如線棒，鑄錠，坯料，錠坯，帶材和鑄造型材)的方法和設(shè)備。雖然本發(fā)明可應用于各種類型的連續(xù)鑄造機，但為方便起見，將結(jié)合利用雙帶連鑄機鑄造鉛錠對本發(fā)明作詳細描述，在該連鑄機中，一對移動的傳送帶形成容放熔化金屬的活動的鑄模。
本發(fā)明的方法和設(shè)備可應用于任何可流動的，可模塑或熔化的材料(例如塑料，黑色金屬或有色金屬包括鋼、鐵、銅、鉛、餓和鋁，但不局限于這幾種金屬)。本發(fā)明尤其適用于那些在固態(tài)下一般不能軋制和成型軋制，不能拉制和鉆孔的脆性易碎材料的連續(xù)鑄造。
本發(fā)明的方法包括這樣的步驟將連續(xù)的熔化材料流供給固定或移動的鑄模，把連續(xù)的熔化材料流形成預定容積和形狀的不連續(xù)的段，將上述熔化材料凝固，并將上述不連續(xù)的段分離為不連續(xù)型材，上述成形步驟發(fā)生在熔化金屬任何有效的固化之前。可以通過諸如插入物，分隔物，間隔物以及下面進一步敘述的類似物完成成形步驟。
本發(fā)明的設(shè)備包括連續(xù)鑄造機，它具有限定鑄模的第一裝置，根據(jù)所用的鑄模，上述第一裝置包括一個移動或固定的表面;將連續(xù)的熔化材料連續(xù)流提供到鑄模的第二裝置，在鑄模中形成不連續(xù)的腔室的一個或多個成型構(gòu)件，它們在鑄模中使熔化的材料以不連續(xù)的段形式成形鑄造材料;還包括凝固裝置和分離裝置，分離裝置從鑄造材料將不連續(xù)的段分離為不連續(xù)型材。對于雙帶連鑄機，移動表面是平的，對于輪式連鑄機，移動表面為曲面。在固定鑄模中，鑄模相對于熔化材料是靜止的，凝固的材料移過鑄模。在鑄造時，固定鑄模往往用于往復運動或振動。


圖1是為雙帶鑄造機的示意圖，它表示了經(jīng)過改進的成型裝置以形成不連續(xù)型材;
圖2為取自垂直于輸入輥平面的側(cè)視圖，包括中間罐，擋壁和熔化的金屬;
圖3為下鑄造帶的俯視圖，它示出了由特殊成形裝置成形的錠形;
圖4為下鑄造帶的側(cè)視圖，示出了由特殊成形裝置成形的錠形。
圖1是裝備有本發(fā)明的一個實施例的連續(xù)金屬鑄造機的示例。在該鑄造機10中，熔化的金屬11由澆注箱或罐(來示出)供給中間罐12。從中間罐12，熔化的金屬11供給到輸入?yún)^(qū)域13，該區(qū)域成形于平行間隔的循環(huán)柔性帶的上表面14和下表面15之間。成形于帶14和15以及擋塊16之間的模腔稱為鑄造區(qū)域17，在該區(qū)域，熔化的金屬鑄造為所希望的形狀，并凝固。鑄造帶最好由鋼或其它合金所制造，這樣的材料具有韌性，可提高耐磨性，減少物理性損傷，提高了抵御產(chǎn)生于鑄造過程中的熱沖擊和由于熱不均勻而產(chǎn)生的應力。
鑄造帶14和15分別支承在上下輪架上，并分別由上下輪架所驅(qū)動(如數(shù)碼號18和19所示)，兩個輪架均安裝在一個機械框架上(未示出)，每一輪架包括兩個主輥，它們支承著鑄造帶，并驅(qū)動和控制鑄造帶。這些輥子分別包括上輸入輥20和下輸入輥21，上輸出輥22和下輸出輥23。
柔性循環(huán)側(cè)金屬擋壁16置于鑄造帶的每一側(cè)邊，從而在鑄造區(qū)域的側(cè)邊緣限制熔化的金屬。側(cè)擋壁16是由鑄造設(shè)備10輸入端處的月牙形件24所引導，該月牙形件安裝在下輪架19上。
在鑄造過程中，兩條鑄造帶14和15由驅(qū)動機構(gòu)以基本相同的線速度所驅(qū)動，上下輪架最好沿下流的方向向下傾斜，因此，在鑄造區(qū)域17在鑄造帶之間是傾斜的，這種向下的傾斜可以使熔化的金屬易于流入鑄造區(qū)域。
當鑄件凝固并離開設(shè)備后(如25處所示)，二次冷卻裝置26用來完全凝固和/或冷卻鑄件，所使用的這種工藝技術(shù)稱之為二次冷卻，用來產(chǎn)生更高的鑄造速度。二次冷卻的使用同樣有利于利用熱急變機理將成形裝置27從鑄造金屬脫離，上述熱急變機理由成形裝置和鑄造金屬之間的不同的膨脹系數(shù)所引起的。膨脹系數(shù)之間差異愈大，熱急變和分離作用越強。利用高速移動的液體冷卻劑沿形成鑄模的鑄造帶14和15的相對側(cè)流動，未完成初級冷卻(未示出)。
本發(fā)明的改進的設(shè)備和方法利用在鑄造帶上的成形裝置27，在裝置的鑄模和鑄造區(qū)域17提供不連續(xù)形狀。成形裝置27最好連接在上鑄造帶14上，其形狀和間距可以變化，以便在設(shè)備的鑄造區(qū)域17中限定所要求的鑄模形狀。
下面將示例性的介紹成形裝置的設(shè)計。
在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施例中，利用一個附加的輪架28和帶29使成形裝置27從鑄造帶14上分離，收集在定時裝置30中，并按預定的所希望的間距布置在鑄造帶14上。由于使用了分離系統(tǒng)，在鑄造過程中可通過調(diào)整定時裝置30來改變不連續(xù)成形鑄件的重量(和尺寸)，輪架28使用兩個輥子31和32(如圖所示)。
分離的型材33由鑄造設(shè)備中送出，傳送到所希望的位置，連鑄機10和中間罐12最好是帶有專門改進的中間罐出口的“開式池”(Openpool)的類型，以便允許成形裝置27進入鑄造區(qū)域17，在連鑄機進口13的熔化金屬池最好充滿進口，從而使成形裝置27在進口13處與熔化金屬11相接觸。
中間罐尖端最好由石墨或其它軟的、燒蝕性材料所制造，這種材料有助于鑄造，也有助于下鑄造帶15的潤滑。圖2示出了一種推薦的結(jié)構(gòu)。因為金屬，鑄造帶以及成形裝置都相遇在大約同一位置，在成形裝置27后的任何氣體或蒸汽都可排到大氣中，并且在金屬鑄造中成形裝置后面不會形成氣泡，擋塊16最好在內(nèi)表面有十分輕微的錐度(底部較大)，以防止成形裝置27在鑄模中轉(zhuǎn)動或其它的移動。
當金屬通過連鑄機時，操作與一般的連鑄機相同。然而，通過使用成形裝置27，鑄造速率通?？杀患铀倩虮灰种啤８鶕?jù)成形裝置所用的材料，它可作為散熱裝置或絕緣體。
在一個最佳實施例中，成形裝置27可脫開地連接在鑄造帶14和29上(例如磁性連接)。在運轉(zhuǎn)中，成形裝置在鑄造帶14上間隔設(shè)置，當鑄造帶運轉(zhuǎn)時，形成所要求的鑄造形狀，鑄件凝固后，不連續(xù)的鑄件將從帶有成形裝置的連續(xù)的鑄造條帶(帶有鑄造裝置27)上分離，成形裝置磁性連續(xù)并被傳送到鑄造帶29上，成形裝置27然后被輸送到定時裝置30，在這里被排列，并按所要求的間距再次放置到鑄造帶14上。
設(shè)置在連鑄機上為將不連續(xù)鑄件從鑄造條帶上分離的裝置可方便地設(shè)置在34處，例如，對帶有鑄件的成形裝置27施以彎曲運動，將其自鑄造帶29卸下，又如上所述的被輸送到鑄造帶14上。
成形裝置27的設(shè)計可以多種多樣。如圖3所示那樣，U形的成形裝置產(chǎn)生錠形33，同樣，圖4所示的倒T形成裝置27也產(chǎn)生錠形裝置33，如果需要的話，可用合適的成形裝置在鑄件上形成孔，空穴，凹槽，標志名稱或其它標記，成形裝置27可由不同的材料制作。對于磁性分配裝置，成形裝置的磁力愈強，為在鑄?？臻g鎖定成形裝置所需要內(nèi)錐度和對中就愈小，在某些應用中，成形甚至可按要求部分或全部用型沙或耐火材料或金屬珠來制作，以便作為替代鑄件中鑄造或鉆復雜的孔洞或形狀的替代物，或作為分隔裝置。
如果成形裝置是用自耗性材料(例如木頭)或易處置材料制成，就易于將成形裝置27從鑄造帶14和/或鑄件上脫開。另一種設(shè)計是一種薄的，柔性壁的成形裝置，其中帶有諸如水這樣的物質(zhì)，當與熔化的金屬接觸時，水便膨脹(因為會在成形裝置中產(chǎn)生蒸汽或汽)當冷卻時，水會收縮，這樣，當成形裝置與熔化的金屬11接觸時，成形裝置便膨脹，鑄件由膨脹的成形裝置成形，當其中液體凝固和冷卻后，成形裝置收縮，使它易于脫離。薄尺寸的不銹鋼成形裝置適于用來鑄造鉛錠。
在使用圓形鑄造機的設(shè)備中，成形裝置27可以在圓盤或鑄造帶上設(shè)置，以便限定在鑄模中所希望的不連續(xù)的形狀，鑄模是在如上所述的圓形鑄錠機或循環(huán)鑄造帶中由圓周槽形成的。對于使用固定鑄模的連續(xù)鑄造，成形裝置27可按所要求的間隔插入鑄模腔，從而在熔化金屬之間實現(xiàn)分離(分離成不連續(xù)形狀)。可適當使用耐火材料顆粒，該材料粒送入鑄模腔以形成在待鑄造的熔化金屬之間的分離。這樣，鑄造金屬在凝固后易于分離為不連續(xù)的型材。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)不連續(xù)的鑄造型材的方法，包括將連續(xù)的熔化材料流供給鑄模，在上述鑄模中插入成形裝置，在熔化材料向固態(tài)轉(zhuǎn)變過程中上述成形裝置保持在熔化材料中，從而使上述材料成形為不連續(xù)的鑄造形狀，上述熔化的材料基本凝固，移離呈上述不連續(xù)形狀的凝固材料。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于鑄模為移動的鑄模。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于移動的鑄模是由雙帶式連鑄設(shè)備所形成。
4.一種成形不連續(xù)鑄造形狀(33)的連續(xù)鑄造設(shè)備，包括具有移動或靜止表面的鑄模，將連續(xù)的熔化材料流提供給鑄模的裝置(12)，一個或多個成形裝置(27)，該成形裝置(27)在鑄模中形成不連續(xù)的腔室，并將在鑄模中的熔化材料以不連續(xù)段的形成使鑄造材料成形，上述設(shè)備允許將上述部分冷卻到固態(tài)，還包括分離裝置(34)，以便從鑄造材料將不連續(xù)的凝固段分離成不連續(xù)的鑄造形狀(33)。
5.按照權(quán)利要求4所述的連續(xù)鑄造設(shè)備，其特征在于，鑄模包含一對相對的基本為平面的上表面(14)和下表面(15)，其中至少一個是可移動的，它們共同構(gòu)成鑄模。
6.按照權(quán)利要求4所述的連續(xù)鑄造設(shè)備，其特征在于，成形裝置(27)按所要求的間距置于可移動平表面(14)上。
7.按照權(quán)利要求6所述的連續(xù)鑄造設(shè)備，其特征在于，包含有兩個可移動平表面(14)和(15)，成形裝置(27)位于上平表面(14)。
8.按照權(quán)利要求7所述的連續(xù)鑄造設(shè)備，其特征在于，兩個可移動的平表面(14)和(15)是鑄造帶。
9.按照權(quán)利要求6-8中任一所述的連續(xù)鑄造設(shè)備，其特征在于，上述成形裝置(27)可脫開地連接到上述可移動平表面(14)上。
10.按照權(quán)利要求9所述的連續(xù)鑄造設(shè)備，其特征在于，包括裝置(28.29.31.32.)以便將上述成形裝置(27)從上述平表面(14)脫開，并存放上述成形裝置(27)，并將上述成形裝置(27)重新安置在上述可移動平表面(14)上。
11.按照權(quán)利要求4所述的連續(xù)鑄造設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備為輪式連鑄機。
全文摘要
使用改進的連續(xù)鑄錠機自熔化材料連續(xù)鑄造不連續(xù)的固體型材以及它的方法。例如，在常規(guī)雙帶連續(xù)連鑄機中，像隔離裝置這樣的成型裝置用在上鑄造帶以便限定設(shè)備鑄造區(qū)域中鑄模腔。成型裝置可以以使用不同尺寸和形狀，以便提供各種各樣的鑄造產(chǎn)品。
文檔編號B22D11/06GK1054385SQ9110039
公開日1991年9月11日 申請日期1991年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1990年2月28日
發(fā)明者約翰·理克蒙德·胡根斯 申請人:阿薩科公司