金属棒材的立式铸造设备和方法技术

一种把熔化金属铸成金属棒材的普通立式铸造机（１０）。该铸造机包括一副相对布置的可移动带（１２，１４），每条带具有一个铸造表面（１２ａ，１４ａ），还包括一对含有许多挡块的相对布置的可移动挡块装置（３０，３２），每个挡块具有一个固定在轨道支座（４３，４４）中的端部和一个与固定端部相对的铸造表面（３４ａ，３６ａ）。带的铸造表面和挡块的铸造表面形成一个把熔化金属凝固成金属棒材的棒材铸造区（１００）。该铸造机还包括当带穿过棒材铸造区时用来冷却带的冷却棒材装置（７０，７２）。本发明专利技术还提供了一种相关的方法和一种用此方法制造的金属棒材。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用熔化金属生产金属棒材的普通立式铸造机。本专利技术还包括一种用熔化金属生产金属棒材的方法和一种相关的金属棒材产品。金属棒材的连续铸造是一种已知的工艺过程。此过程的一个实例是用轮式铸造机浇铸铝棒。铝棒是生产铝杆和铝线的初始产品。连续铸造过程同常规的用大坯料(直径十五英寸)挤压成形生产铝杆和铝线的过程相比，其优点是连续铸造过程压缩了某些生产工序，从而导致省略某些设备和工序。这又极大地减少了资金、劳力、维护和能源的消耗。现有的轮式棒材连续铸造机装有一个可转动的轮子，该轮子上加工出一条用来浇注铝水的梯形槽。当轮子和铸造铝水转动时，一条钢带或铜带把梯形槽盖住。梯形槽和带组成铸造铝棒的模子。铝水在槽中凝固，然后从铸造机的轮子中退出。凝固过程通过把冷却液引到带的背面和模子的侧面来完成。凝固后，铝棒被引入成形轧制机，在此被轧制成铝线材。接着将铝线材快速冷却，涂上油后绕到一个绕线架上。象那些本领域技术人员所熟知的一样，连续铸造铝棒的质量主要依赖于凝固过程中的温度状况。为了阻止(i)表面熔析；(ii)凝固过程中残余应力的叠加，该叠加会引起侧面铝棒热裂以及铝棒在铸造中或后续加工中断裂；(iii)熔合构件的中心线分离(segregation)，必须控制排热率。尽管对轮式铸造机做了很多工艺改进，上述问题依然出现，特别是浇铸某些合金，例如2XXX，5XXX，6XXX和7XXX铝合金。表面熔析由介于正在凝固的铝棒和引起铝棒表皮再熔化的模子之间的空气间隙的形成而产生。这个问题可通过在整个铸造过程中始终保持模子和凝固铝棒的接触来解决。然而，由于轮式铸造机的三侧面上装有一个刚性模子，如果有可能，在整个凝固过程中保持模子与铝棒的接触很困难。另外，模子和带会产生不可预测的变形，这样也使保持模子和铝棒接触变得困难。因此，迫切需求一种能使模子和棒材良好接触的棒材铸造工艺和设备，从而阻止表面熔析并能提高铸件的普通表面质量。部分凝固的铝棒在圆形轮状模子中的弯曲引起侧面铝棒热裂和在铸造与轧制过程中铝棒折断。不同合金对于残余应力的叠加显示不同倾向。这个问题与凝固区全长上的热传导率有关，并且可以通过仔细操纵在铸造过程中的关键工段上的冷却液来控制。这要求有一种灵活的铸造过程以适应凝固区上的热传导率变化，从而连续铸造不同的合金。尽管在轮式铸造机中在控制冷却液添加方面已经有所改进，但还需要一种能在凝固区全长上提供灵活适应热传导率变化的棒材铸造工艺和设备。另外，对于较长冷凝范围的合金(例如，2XXX，4XXX，6XXX和7XXX)，为了快速从凝固金属中排出热量，必须有一种非常有效的冷却液添加装置。轮式铸造机没有提供有效凝固铸造棒材所需的高冷却率方式。低效率冷却引起熔合构件中心线分离这样一个常见的非理想结果。因此，为了形成高质量的铝棒，还需要一种具有冷却系统的棒材铸造机，该冷却系统能从铸造熔化金属中有效地排除热量。本专利技术涉及的棒材铸造机满足了上面提到的以及其它一些需求。把熔化金属铸造成金属棒的普通立式铸造机包括一副相对布置的可移动带，每条带有一个铸造表面和一个与之相对的冷却表面，还包括一对相对布置的可移动挡块(damblock)装置。挡块装置包含许多挡块，每个挡块具有一个固定在轨道支座中的端部和与固定端部相对的一个铸造表面。挡块铸造表面限定了一个把熔化金属凝固成金属棒材的棒材铸造区。铸造机还包括当金属带通过棒材铸造区时用来冷却带的冷却棒材装置。本专利技术还提供了一种把熔化金属铸成金属棒材的方法。该方法包括提供一台如上所述的普通立式铸造机，它具有一副可移动的带，一对挡块装置和用来冷却带的冷却棒材装置。该方法还包括在一个由带的铸造表面和挡块的铸造表面限定的棒材铸造区内，把熔化金属凝固，从而形成金属棒材的步骤。本专利技术还提供了一种用本专利技术的方法制造的金属棒材。通过阅读对下面相关附图中优选实施例的描述，可获得对本专利技术的充分理解，这些附图包括附图说明图1是一种具体体现本专利技术的普通立式棒材铸造机的透视图。图2是沿图中的线2-2截取的视图。图3是沿图1中的线3-3截取的视图。图4是沿图3中的线4-4截取的视图。图5是沿图4中的线5-5截取的横截面视图。图6是通过棒材铸造区的水平截面视图。图7是一个棒材铸造区的局部图解垂直截面视图，图中画出两条带和一根正在凝固的金属棒。图7A是沿图7中的线7A-7A截取的横截面视图。图7B是沿图7中的线7B-7B截取的横截面视图。图7C是沿图7中的线7C-7C截取的横截面视图。图7D是沿图7中的线7D-7D截取的横截面视图。图8是一个棒材冷却装置的前视图。图9是沿图8中的线9-9截取的横截面视图，而且还画出了相对于冷却棒材装置布置的带。图10是位于冷却棒材装置上部的喷嘴的详细横截面正视图。图11是位于冷却棒装置中部的喷嘴的详细放大横截面视图。图12是位于冷却棒装置下部的喷嘴的详细放大横截面视图。现在参看图1-3，图中画出了一台普通立式棒材铸造机10的实施例。通常，铸造机10包括一副相对布置的可移动带12和14，这两条带由滚筒20，22和24，26分别驱动和支撑。最好是滚筒20和24作为张紧轮，滚筒22，26作为驱动轮，虽然应该意识到，这种布置方式可以颠倒过来，即滚筒22，26可作为驱动轮，而滚筒20，24可作为张紧轮，但这不是最可取的布置方式。滚筒采用常规结构，其直径大小取决于带的厚度，最好介于大约二十至五十英寸之间。滚筒固定在一个框架内(未画出)，并且同驱动带至少以每分钟四十英尺的转速相适应。带12和14最好是无接头带，虽然象美国专利号4,823,860中所示的那些带，该带作为参考而提出，也可使用。带12和14可用铜或钢制造，其宽度大约为十二至十八英寸，其厚度大约为0.010至0.050英寸。带12和14为冷却熔化金属提供了极好的热传导媒介。带12有一个铸造表面12a和一个冷却表面12b，并且带14有一个铸造表面14a和一个冷却表面14b。应意识到铸造表面12a、14a同正在冷凝的熔化金属相接触，并且冷却表面12b、14b用来自冷却棒材装置的冷却液冷却，这将在下面的细节中进一步阐明。本专利技术的实施例还设置了一对相对布置的可移动挡块装置30、32，每个挡块装置都包括许多挡块，例如挡块34在挡块装置30上，挡块36在挡块装置32上。每个挡块都分别固定在轨道装置所包括的链条43、44上，并且框架构件45、46分别相对于链条43、44移动。链条43，44通过一个马达(未画出)驱动做环绕运动，以便使挡块装置30和32自备动力。挡块装置30、32由从框架构件45、46中伸出的支撑件(未画出)来支撑，支撑件同存放铸造机10的建筑物地面相接触。挡块最好用铜制造，并且每个挡块都有一个铸造表面，例如挡块34上的铸造表面34a和挡块36上的铸造表面36a。最好是挡块的铸造表面34a和36a将在铸造机10中同正在冷凝的熔化金属相接触，这将在下文中做详细阐述。尽管画出了自备动力的可移动挡块装置的30、32，但侧面挡块的其它布置方式也可应用。例如，可使用由铸造机框架支撑的固定侧面挡块，这些挡块在安装定位后能构成棒材铸造区。另一种实施例包括在一条环形带的两则边上安装许多侧面挡块。制造和安装这些侧面挡块是为了当它们位于铸造区中时，把它们连接在一起而形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种把熔化金属（６４）铸成金属棒材（１１０）的普通立式铸机（１０），包括：一副相对布置的可移动带（１２，１４），每条上述带具有一个铸造表面（１２ａ，１４ａ）和一个与上述铸造表面相对的冷却表面（１２ｂ，１４ｂ）；一对相对布置的可移动挡 块装置（３０，３２），上述挡块装置包括许多挡块（３４，３６），每个挡块（３４，３６）具有一个固定在轨道支座（４３，４４）中的端部和一个与上述固定端部相对的铸造表面（３４ａ，３６ａ）；上述带的上述铸造表面和上述挡块的上述铸造表面形成一个把 上述熔化金属凝固成上述金属棒材的棒材铸造区（１００）；以及当上述带穿过上述棒材铸造区时用来冷却上述带的冷却棒材装置（７０，７２），由此在上述棒材铸造区内上述熔化金属凝固成上述金属棒材。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚当J萨谢夫，乔舒亚C刘，
申请(专利权)人：美国铝公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]