水平式直接冷硬铸造设备和方法技术

一种用于直接冷硬铸造金属的铸造设备（１０），该铸造设备（１０）包括容纳熔融金属供给源的浇口盘（１２）、铸模（１４）、和与铸模（１４）相联的起动装置（４４）。铸模（１４）通过限定在浇口盘壁内的通道（２２）与浇口盘（１２）流体连通。铸模（１４）包括内浇口板（２４）、铸造环（２６）和进给环（２８）。内浇口板（２４）限定连接通道（２２）的弓形开口（３６）。内浇口板（２４）具有上游侧（３８）和下游侧（４０）。铸造环（２６）连接在内浇口板（２４）的下游侧（４０）上，并限定紧靠内浇口板（２４）侧壁（４８）的槽（５２）。进给环（２８）布置在槽内。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及直接冷硬铸造(direct chill casting)设备。更具体地说，本专利技术一般涉及一种适于制造不定长度金属件的水平定向的直接冷硬铸造设备。此外，本专利技术还指出这样的方法，即通过直接冷硬铸造将金属，例如铝，铸造成细长的金属件，例如坯段、杆、板等。
技术介绍
直接冷硬铸造是本
人所共知的一项技术，它用于将金属，例如铝，铸造成细长的金属件，例如坯段。当用这种方式铸造熔融金属时，该熔融金属通常被导入位于出料端具有支撑的垂直定向和开端的铸型腔中。当熔融金属向下流入铸型腔的同时，所述支撑，或底块(bottom block)，慢慢地降低。直接冷硬铸模的壁被持续地冷却，使固体金属外壳与所述壁形成接触。金属进一步在下游铸型腔内充分地固化以形成细长的金属件。直接冷硬铸造技术最新的改进是在直接冷硬铸模的壁中使用石墨或类似石墨的环。该石墨环通常在铸型腔中形成固体但流体可穿透的壁部。在Wagstaff等人的美国专利No.4,598,763中公开了一个装有石墨或类似石墨环的铸模或直接冷硬铸造设备的实例。在Wagstaff的‘763专利中，所述石墨环位于铸模的垂直定向铸型腔中周边壁的下方。所述周边壁由隔热耐火材料环构成。该周边壁限定尖角或紧靠石墨环上游的突出部(overhang)。石墨环是流体可穿透的。在铸模的操作过程中，石墨环供给润滑油或气体，这至少部分地固化在铸型腔中向下流动的熔融金属(即形成固体金属外壳)。所述流体可穿透的石墨环使润滑油或气体能通过其中扩散。Wagstaff等人的一些其它专利在本领域中也为人所知，它们中的每个都大致地公开了在直接冷硬铸模中石墨环的使用，特别是，在垂直定向直接冷硬铸模中的使用。本领域中其它有关Wagstaff等人的专利包括美国专利Nos.5,582,230、5,323,841、5,318,098和4,947,925。上面所示的Wagstaff等人的每个专利在此引用作为参考。在Wagstaff的‘098专利中公开一种传统装有石墨环的垂直定向直接冷硬铸模。该参考文件还公开一种用于固化石墨环下游熔融金属的液态冷却剂排放装置。该冷却剂装置呈液态冷却剂盒的形式，它限定多个孔，以便把液态冷却剂输送到从石墨环向下流过的金属表面上。这些孔朝向下面(即形成角度)，以向通常形成于石墨环处的金属体上释放冷却剂。Wagstaff等人的美国专利No.4,947,925中公开一种通常构造成制造矩形横截面铸锭等的直接冷硬铸模。本参考文件中公开的用于该铸模中的铸造环分成四(4)个通常为直线的壁部，这些壁部通过机械紧固件固定在一起。Wagstaff等人的美国专利No.5,582,230中公开一种直接冷硬铸模，它装有与Wagstaff的‘098专利中所公开的相同的下游冷却剂装置。当铸模在使用中时，该冷却剂装置适于把液态冷却剂直接施加到从石墨环向下流过的半固化金属的外表面上。铸型腔设有多个流体排放开口，加压流体的射流通过该开口释放到半固化金属的表面上。所述液态冷却流或射流通过两组开口释放。尽管装有石墨或类似石墨环的直接冷硬铸模在本
人所共知，但实际上仍有改进的余地，特别是铸模操作过程中在石墨环与直接冷硬铸模铸型腔内熔融金属之间的分界面上更是如此。
技术实现思路
本专利技术一般涉及一种用于沿水平轴直接冷硬铸造金属的铸造设备。该铸造设备包括用于容纳熔融金属供给源的浇口盘，铸模和与铸模相联的起动装置(starter block)。该铸模通过在浇口盘壁内限定的通道与浇口盘流体连通。铸模通常由内浇口板(header plate)、铸造环和进给环构成。内浇口板限定连接到所述通道的弓形开口。该内浇口板具有上游侧和下游侧。该下游侧限定具有锥形侧壁的凹槽。所述铸造环连接在内浇口板的下游侧，并限定紧靠内浇口板侧壁的槽。所述进给环布置在上述槽内，用于冷却和至少部分地固化流过铸模的熔融金属。起动装置通常布置在铸造环内。内浇口板的侧壁优选地从铸模的中心轴向外逐渐变细。该侧壁可以直接向进给环逐渐变细。进给环优选地由石墨制成。该进给环可以是流体可穿透的，而铸造环可以构造为向进给环提供冷却和润滑流体。冷却环可以连接在铸造环上。该冷却环可限定多个凸齿。该冷却环可与铸造环相配合，使得在铸模的操作过程中，所述齿形成多个喷嘴，以将冷却流体喷射液至少输送到铸造环上。所述冷却环可限定与所述喷嘴流体连通的环形腔。在铸模的操作过程中，该环形腔可适于将冷却流体供给至喷嘴，以便至少施加到铸造环上。进给环可以通过螺纹连接连接在铸造环上。所述弓形开口可以包括扩张开口。限定在浇口盘内的通道可以至少部分地收敛。本专利技术一般还涉及一种用于直接冷硬铸造金属的铸模。本专利技术的铸模通常包括内浇口板、铸造环和进给环。内浇口板限定弓形开口。该内浇口板具有上游侧和下游侧。该下游侧限定具有锥形侧壁的凹槽。所述铸造环连接在内浇口板的下游侧，并限定紧靠内浇口板侧壁的槽。所述进给环布置在上述槽内，用于冷却和至少部分地固化流过铸模的熔融金属。此外，本专利技术还涉及一种直接冷硬铸造金属的方法。在本专利技术的方法中，直接冷硬铸造设备通常包括浇口盘，铸模和与铸模相联的起动装置。所述浇口盘容纳熔融金属供给源。铸模通过限定在浇口盘壁内的通道与浇口盘流体连通。该铸模通常由内浇口板、铸造环和进给环构成。内浇口板限定连接到所述通道的弓形开口。所述内浇口板具有上游侧和下游侧。该下游侧限定具有锥形侧壁的凹槽。所述铸造环连接在内浇口板的下游侧，并限定紧靠内浇口板侧壁的槽。所述进给环布置在上述槽内，用于冷却和至少部分地固化流过铸模的熔融金属。该方法通常包括拉出铸造环中的启动装置，通过浇口盘壁内的浇口盘通道和内浇口板上的弓形开口将熔融金属注入铸模，并冷却和至少部分地固化进给环处的熔融金属，以形成金属件。注入熔融金属的步骤可以包括熔融金属在接触进给环之前沿着内浇口板的侧壁在铸模内向外发散。进给环可以是流体可穿透的，而铸造环可以构造为向进给环提供冷却和润滑流体。该方法可以包括向进给环提供冷却和润滑流体，以冷却和至少部分地固化进给环处的熔融金属。冷却环可连接在铸造环上。该冷却环可以限定多个凸齿，并与铸造环相配合，使得这些齿形成多个喷嘴。该方法还进一步包括将冷却流体喷射液至少通过喷嘴输送到铸造环上，以便在铸模的操作过程中冷却铸造环。冷却环可限定与喷嘴流体连通的环形腔。该方法可进一步包括从环形腔向喷嘴提供冷却流体。本专利技术直接冷硬铸造金属的铸造设备和方法的进一步细节和优点将通过结合附图阅读下面的详细说明变得更加明显。附图说明图1是根据本专利技术包括浇口盘和铸模的水平式直接冷硬铸造设备横截面图；图2是图1铸造设备中使用的铸模横截面图；图3是图2中铸模的前视图；图4是图1和2所示铸模中使用的内浇口板横截面图；图5是图4中内浇口板的前视图；图6是图1和2所示铸模中使用的铸造环横截面图；图7是图6中铸造环的前视图；图8是沿图7中8-8线剖取的横截面图；图9是图1和2所示铸模中使用的进给环平面图。图10是沿图9中10-10线剖取的横截面图；图11是图2中铸模的出料端视图，示出图1和2中铸模使用的冷却环；图12是沿图11中12-12线剖取的横截面图； 图13是图1铸造设备中连接浇口盘和铸模的浇口盘开口的浇口盘侧视图；图14是沿图13中浇口盘开口的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于直接冷硬铸造金属的铸模，该铸模包括：内浇口板，该内浇口板限定弓形开口，并且该内浇口板具有上游侧和下游侧，所述下游侧限定具有锥形侧壁的凹槽；铸造环，该铸造环连接在内浇口板的下游侧上，并限定紧靠内浇口板侧壁的槽；和　 　进给环，该进给环布置在所述槽内，以冷却和至少部分地固化流过铸模的熔融金属。

【技术特征摘要】
US 2003-7-1 10/611,2301.一种用于直接冷硬铸造金属的铸模，该铸模包括内浇口板，该内浇口板限定弓形开口，并且该内浇口板具有上游侧和下游侧，所述下游侧限定具有锥形侧壁的凹槽；铸造环，该铸造环连接在内浇口板的下游侧上，并限定紧靠内浇口板侧壁的槽；和进给环，该进给环布置在所述槽内，以冷却和至少部分地固化流过铸模的熔融金属。2.根据权利要求1所述的铸模，其中，所述侧壁从铸模的中心轴向外逐渐变细。3.根据权利要求2所述的铸模，其中，所述侧壁向进给环逐渐变细。4.根据权利要求1所述的铸模，其中，所述进给环由石墨制成。5.根据权利要求1所述的铸模，其中，所述进给环是流体可穿透的，并且所述铸造环构造为向进给环提供冷却和润滑流体。6.根据权利要求1所述的铸模，还包括连接在铸造环上的冷却环。7.根据权利要求6所述的铸模，所述冷却环限定多个凸齿并且与铸造环相配合，使得所述齿形成多个喷嘴，以便在铸模的工作过程中把冷却流体喷射液至少输送到铸造环上。8.根据权利要求7所述的铸模，所述冷却环限定与所述喷嘴流体连通的环形腔，该环形腔适于向喷嘴提供冷却流体，以便在铸模的工作过程中至少施加到铸造环上。9.根据权利要求1所述的铸模，其中，所述进给环通过螺纹连接连接在铸造环上。10.根据权利要求1所述的铸模，其中，所述弓形开口包括扩张开口。11.一种用于直接冷硬铸造金属的铸造设备，该铸造设备包括浇口盘，用于容纳熔融金属供给源；铸模，该铸模通过限定在浇口盘壁内的通道与浇口盘流体连通，所述铸模进一步包括内浇口板，该内浇口板限定与通道连接的弓形开口，所述内浇口板具有上游侧和下游侧，该下游侧限定具有锥形侧壁的凹槽；铸造环，该铸造环连接在内浇口板的下游侧上，并限定紧靠内浇口板侧壁的槽；和进给环，该进给环布置在所述槽内，以冷却和至少部分地固化流过铸模的熔融金属；以及起动装置，该起动装置与铸造环相联。12.根据权利要求11所述的铸造设备，其中，所述侧壁从铸模的中心轴向外逐渐变细。13.根据权利要求12所述的铸造设备，其中，所述侧壁向进给环逐渐变细。14.根据权利要求11所述的铸造设备，其中，所述进给环由石墨制成。15.根据权利要求11所述的铸造设备，其中，所述进给环是流体可穿透的，...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA布罗克，SJ约斯特，DC希茨，JD奥尔芒，M谢尔巴克，HC德里林格，RL戴森，G克赖顿，
申请(专利权)人：阿尔科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]