铸嘴及铸造装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于铸造钢的浸入式铸嘴(1)，其包含：入口部(1A)；伸长部(1B)，其沿着第一纵轴X1从该入口部(1A)延伸或是与该入口部邻接地延伸，直至；出口部(1C)，其由外周壁界定且包含在该外周壁上开口的第一出口前端口(35)；浇铸孔(50)，其与第一纵轴X1平行地延伸，在该入口孔(18)开口且至少部分地在铸嘴的出口部(1C)内延伸，由此至少通过该第一前端口(35)而开放于大气，该第一前端口(35)沿着横越该第一纵轴X1的前端口方向Y1，从与孔(50)相连的前端口入口端(35i)延伸到在铸嘴的出口部的外周壁开口的前端口出口端(35o)，其中铸嘴出口部(1C)沿着与第一纵轴X1垂直的平面、通过前端口入口(35i)的平面切面包含：孔(50)的外形，其由孔周缘(50P)、和由以该孔周缘所界定的区域的孔质心(50x)界定；铸嘴的出口部的外周壁的外形，其由壁周缘(1P)、和以该壁周缘所界定的区域的壁质心(1x)界定；及第一横轴Y，其经过孔质心(50x)且沿着与前端口方向Y1在切面的平面上的正交投影平行的方向延伸，其特征为，在该平面切面中：孔质心(50x)及壁质心(1x)是不同的，且分开一段距离d≠0，沿着第一横轴Y从孔质心(50x)延伸到壁周缘(1P)的区段比从壁质心(1X)延伸到在第一横轴Y与壁周缘(1P)之间的相交点的区段还长。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于铸造如H型梁及其类似物的金属梁的铸嘴。本专利技术的铸嘴可使进入铸模内的金属流得到较佳的控制，由此生产出缺陷少的金属梁。现有技术在金属成型工艺中，金属熔体从一个冶金容器转移到另一个冶金容器、转移到铸模或工具。例如，如第1图所示，盛桶(11)装有出自熔炉并转移至中间罐(10)的金属熔体。接着，金属熔体可从中间罐通过灌注铸嘴(1)浇铸至铸模以形成板坯、方坯、梁坯或铸锭。出自冶金容器的金属熔体流受重力驱使而流过位于该容器底部的铸嘴系统(1、111)。尤其是，中间罐(10)在其底壁(10a)设有铸嘴(1)，所述铸嘴(1)使中间罐内部与铸模流体相通)。一些装置没有设置中间罐而是直接将盛桶连接至铸模。在一些情况下，为了确保铸模的最佳填充以及流入铸模的金属的热分布而对单一铸模使用两个铸嘴。此方案可用于如US3931850中的简单矩形轮廓(rectangularprofile)，但是它通常用于模制复杂形状的金属零部件，如H状梁或类似物。例如，JPH09122855揭露藉由两个铸嘴供料的H型梁铸模，这些铸嘴位于H型梁的各凸缘与腹板之间的相交点(注意：「凸缘」指「H」的两个侧面组件而「腹板」指连接两个凸缘的中间组件；H型梁经常也被称为I型梁，在此，这两个用语用作同义字)。对单一铸模使用两个铸嘴产生若干缺点。第一，由于需要两个铸嘴而不是单一铸嘴，因此生产成本增加。第二，必须在铸造期间很好地协调两个铸嘴的流量，以免整体金属供料流变得不均匀。这是不容易达成的。如例如在JPS58224050、JPH115144、及JPH05146858中所揭示的那样，每个铸模包含单一铸嘴的H型梁铸造装置已经被提出，因而解决了上述的关于使用两个铸嘴的缺点。在每个前述文献中，包含端出口、以及在铸嘴的周壁的数个前端口的单一铸嘴配置在H型铸模的仅仅一个凸缘与腹板之间的相交点。因其相对于铸模的偏移位置，这种铸嘴具有较复杂的前端口设计：其开口并非(如同数个铸嘴相对于铸模对称地配置的情况)相对于垂直平面对称地环绕铸嘴的周缘分布。它们至少包含：第一前端口，其平行于腹板延伸且朝向H型铸模的相对凸缘开口。为了确保位于铸嘴侧上的凸缘角落的适当填充，前述铸嘴也包含与第一前端口形成Y形的两个前端口。前端口通常是朝下延伸的。铸嘴的尺寸受限于可在H型铸模的凸缘和腹板的相交点得到的间隙，需牢记的是，应当避免铸嘴与铸模壁之间的接触，以免经固化的金属桥将形成在铸嘴与冷却的铸模壁之间。这影响由周壁尺寸受到限制的这种铸嘴所能达到流量，因而也限制了轴向孔及前端口的尺寸。JPH09122855提出一对具有三角形横截面形状、带有圆角的铸嘴，以便将可在H型铸模的每个凸缘与腹板之间的相交点得到的间隙优化。所述铸嘴只设有端出口，形状也是三角形，并且不包含前端口。填充铸模的熔融金属的流体分布及热分布对确保无缺陷梁的生产当然是非常重要的。H型梁铸模内的流体分布及热分布都对这种单一铸嘴的设计非常敏感，尤其是对前端口的数量、位置、及设计非常敏感。例如，确保及时稳定的铸模的填充是重要的，其尽可能避免了金属射流以过度的动量撞击铸模壁(这会产生不受控制的紊流且快速侵蚀铸模，因而减少其使用寿命)。当形成涡流及紊流时，梁的冷却变得更难以控制并且缺陷出现。本专利技术的目的在于提供适合填充如H型梁、T型梁、L型梁、C型梁、及其类似物的复杂形状的铸模的铸嘴，其可以加强控制穿入这种铸模的金属射流，由此导致较顺畅的流体分布及热分布，而最终导致非常低缺陷集中的金属梁。本专利技术的这个及其他优点将在下文中给出。
技术实现思路
本专利技术定义在随附的独立权利要求中。较佳的实施例定义在从属权利要求中。尤其是，本专利技术涉及用于铸造钢的浸入式铸嘴，其包含：入口部，其位于铸嘴的第一端且包含入口孔；伸长部，其由外周壁界定且沿着第一纵轴X1从该入口部延伸或是与该入口部邻接地延伸，直至；出口部，其位置与伸长部相邻且包括铸嘴的与第一端相对的第二端，该出口部由外周壁界定且包含在该外周壁开口上的第一出口前端口；孔，其与第一纵轴X1平行地延伸，在该入口孔开口，且沿着铸嘴的伸长部且至少有部分地铸嘴的出口部内延伸，由此至少通过该第一前端口向大气开放，该第一前端口沿着横越该第一纵轴X1的前端口方向Y1，从与孔相连的前端口入口延伸到在铸嘴的出口部的外周壁开口的前端口出口，其中铸嘴出口部的沿着与第一方向X1垂直的平面、通过前端口入口的平面切面包含：孔(50)的外形，其由孔周缘(50P)、和由以该孔周缘所界定的区域的孔质心(50x)界定；铸嘴的出口部的外周壁的外形，其由壁周缘(1P)、和以该壁周缘所界定的区域的壁质心(1x)界定；以及第一横轴Y，其经过孔质心(50x)且沿着与前端口方向Y1在切面的平面上的正交投影平行的方向延伸，其特征为，伸长部(1B)和出口部两者的周壁，其在大致铸嘴的整个长度上以纵轴X1为中心，且其中至少在第一前端口的水平，孔改变沿着与第一纵轴X1平行且相对于第一纵轴X1偏移的第二纵轴X2、在与第一前端口相反的方向延伸的几何形状，铸嘴不包含如下的前端口：该前端口沿着与第一前端口(35)相对于第一纵轴X1的方向相反的方向延伸，且属于由纵轴X1、和前端口方向Y1所界定的平面，及其特征为，在该平面切面中，孔质心(50x)及壁质心(1x)是不同的并且分开一段距离d≠0。沿着第一横轴Y从孔质心(50x)延伸到壁周缘(1P)的区段具有长度L1，该长度L1比从壁质心(1X)延伸到在第一横轴Y与壁周缘(1P)之间的相交点的区段的长度L2还长。L1/L2比率较佳为至少等于1.05，更佳为至少1.1，最佳为至少1.25。这种几何形状实现了前端口通道的大量伸长，这提供了比现今可得的、具有同心的孔及周壁的传统铸嘴还稳定的金属流及其动量耗散。用词“开放于大气”指开放至铸嘴外部周围的大气。若铸嘴前端口是插入铸模的腔，则“大气”指由铸模的围绕该铸嘴前端口的腔所界定的空间。在此，“前端口”用于其一般所接受的端口通道的定义：与轴向孔流体相通，且从轴向孔横向延伸，且包含至少部分地在铸嘴周壁开口的出口。它包括有一部分在铸嘴的第二端开口的数个端口，若它们也在周壁开口，例如第3图中的下部的前端口。平面图或二维形状的“质心”被定义为在形状中全部的点的算术平均(平均值)位置。换言之，它是从该区域剪下的硬纸板可以完美地在笔尖上保持平衡的点(假设均匀的密度及均匀的重力场)。在几何学中，二维图的用语“重心”是“质心”的同义字，而在物理学中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铸造钢的浸入式铸嘴(1)，包含：入口部(1A)，其位于该铸嘴的第一端且包含入口孔(18)；伸长部(1B)，其由外周壁界定且沿着第一纵轴(X1)从该入口部(1A)延伸或是与该入口部(1A)邻接地延伸，直至；出口部(1C)，其布置成相邻于且包括该铸嘴的与该第一端相对的第二端，该出口部由外周壁界定且包含在该外周壁上开口的第一出口前端口(35)；孔(50)，其与该第一纵轴(X1)平行地延伸，在该入口孔(18)开口，且沿着该铸嘴的该伸长部(1B)且至少部分地在该铸嘴的该出口部(1C)内延伸，由此至少通过该第一前端口(35)而开放于大气，该第一前端口沿着横越该第一纵轴(X1)的前端口方向(Y1)，从与该孔(50)相连的前端口入口(35i)延伸到在该铸嘴的该出口部的该外周壁开口的前端口出口(35o)，其中该铸嘴出口部(1C)沿着与该第一纵轴(X1)垂直的平面、通过该前端口入口(35i)的平面切面包含：该孔(50)的外形(outline)，其由孔周缘(50P)和由以该孔周缘所界定的区域的孔质心(50x)界定；及该铸嘴的该出口部的该外周壁的外形，其由壁周缘(1P)和以该壁周缘所界定的区域的壁质心(1x)界定；及第一横轴(Y)，其经过该孔质心(50x)且沿着与该前端口方向Y1在该切面的平面上的正交投影平行的方向延伸，其特征为，伸长部(1B)和出口部(1C)两者的周壁，其在该铸嘴的大致整个长度上以该纵轴(X1)为中心，且其中至少在该第一前端口(35)的水平，该孔(50)改变在与该第一前端口相反的方向沿着与该第一纵轴(X1)平行且相对于该第一纵轴(X1)偏移的第二纵轴(X2)延伸的几何形状，该铸嘴不包含如下的前端口：所述前端口沿着与该第一前端口(35)相对于该第一纵轴X1的方向相反的方向延伸，且属于由该纵轴(X1)和该前端口方向(Y1)所界定的平面，并且在该平面切面中，该孔质心(50x)及壁质心(1x)是不同的且分开一段距离d≠0，沿着该第一横轴(Y)从该孔质心(50x)延伸到该壁周缘(1P)的区段具有长度(L1)，该长度(L1)比从该壁质心(1X)延伸到在该第一横轴(Y)与该壁周缘(1P)之间的相交点的区段的长度(L2)还长。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.07 EP 13191871.6;2013.11.07 EP 13191876.51.一种用于铸造钢的浸入式铸嘴(1)，包含：
入口部(1A)，其位于该铸嘴的第一端且包含入口孔(18)；
伸长部(1B)，其由外周壁界定且沿着第一纵轴(X1)从该入口部(1A)延伸或是与该入口
部(1A)邻接地延伸，直至；
出口部(1C)，其布置成相邻于且包括该铸嘴的与该第一端相对的第二端，该出口部由
外周壁界定且包含在该外周壁上开口的第一出口前端口(35)；
孔(50)，其与该第一纵轴(X1)平行地延伸，在该入口孔(18)开口，且沿着该铸嘴的该伸
长部(1B)且至少部分地在该铸嘴的该出口部(1C)内延伸，由此至少通过该第一前端口(35)
而开放于大气，该第一前端口沿着横越该第一纵轴(X1)的前端口方向(Y1)，从与该孔(50)
相连的前端口入口(35i)延伸到在该铸嘴的该出口部的该外周壁开口的前端口出口(35o)，
其中该铸嘴出口部(1C)沿着与该第一纵轴(X1)垂直的平面、通过该前端口入口(35i)
的平面切面包含：
该孔(50)的外形(outline)，其由孔周缘(50P)和由以该孔周缘所界定的区域的孔质心
(50x)界定；及
该铸嘴的该出口部的该外周壁的外形，其由壁周缘(1P)和以该壁周缘所界定的区域的
壁质心(1x)界定；及
第一横轴(Y)，其经过该孔质心(50x)且沿着与该前端口方向Y1在该切面的平面上的正
交投影平行的方向延伸，
其特征为，
伸长部(1B)和出口部(1C)两者的周壁，其在该铸嘴的大致整个长度上以该纵轴(X1)为
中心，且其中至少在该第一前端口(35)的水平，该孔(50)改变在与该第一前端口相反的方
向沿着与该第一纵轴(X1)平行且相对于该第一纵轴(X1)偏移的第二纵轴(X2)延伸的几何
形状，
该铸嘴不包含如下的前端口：所述前端口沿着与该第一前端口(35)相对于该第一纵轴
X1的方向相反的方向延伸，且属于由该纵轴(X1)和该前端口方向(Y1)所界定的平面，并且
在该平面切面中，
该孔质心(50x)及壁质心(1x)是不同的且分开一段距离d≠0，
沿着该第一横轴(Y)从该孔质心(50x)延伸到该壁周缘(1P)的区段具有长度(L1)，该长
度(L1)比从该壁质心(1X)延伸到在该第一横轴(Y)与该壁周缘(1P)之间的相交点的区段的
长度(L2)还长。
2.如权利要求1的浸入式铸嘴(1)，其中该孔(50)和界定该伸长部(1B)的该外周壁在该
伸长部(1B)的大致整个长度上以该第一纵轴(X1)同心地形成。
3.如权利要求1或2的浸入式铸嘴，其中该孔(50)在大致其整个长度上以该第一纵轴
(X1)为中心，且其中至少在该第一前端口(35)的水平，界定该出口部(1C)的该外周壁相较
于相反的方向在该第一横轴(Y)的方向上扩大。
4.如前述权利要求中任一项的浸入式铸嘴，其中该孔(50)的几何形状的改变包含至少
沿着该第一横轴(Y)的方向变细。
5.如前述权利要求中任一项的浸入式铸嘴，其中该出口部(1C)进一步包含在该铸嘴的
该第二端开口的端出口(37)，该端出口较佳地与该纵轴(X1)平行地延伸。
6.如前述权利要求中任一项的浸入式铸嘴，其中该出口部(1C)进一步包含：至少一个
辅助前端口(39a、39b)，其横越于由该纵轴(X1)及前端口方向(Y1)所界定的平面而从该孔
(50)延伸至该出口部(1C)的该周壁。
7.如前述权利要求中任一项的浸入式铸嘴，其中该前端口沿着与该第二纵轴(X2)形成
小于90°的角度的前端口方向(Y1)延伸，使得该前端口出口(35o)的该质心比该前端...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·里绍，马丁·科锐尔霍夫，克里斯丁·瓦尔默斯，
申请(专利权)人：维苏威坩埚公司，
类型：发明
国别省市：美国;US