專(zhuān)利名稱(chēng)：鑄造陽(yáng)極的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1的前序部分中所限定的方法。本發(fā)明還涉及如權(quán)利要求 10的前序部分中所限定的陽(yáng)極鑄造設(shè)備。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及金屬(例如銅)精煉過(guò)程中的陽(yáng)極板的制造，所述精煉過(guò)程是在轉(zhuǎn)化 過(guò)程之后執(zhí)行的。從閃速熔煉爐獲得的產(chǎn)品包含鐵、硫和除銅以外的貴金屬，并且在轉(zhuǎn)化過(guò) 程中借助富氧空氣除去鐵和硫。把這樣獲得的轉(zhuǎn)化銅傳送到陽(yáng)極爐，在該陽(yáng)極爐中對(duì)其進(jìn) 一步純化以除去硫。通過(guò)向液態(tài)金屬中吹入空氣，將轉(zhuǎn)化過(guò)程中可能殘留在陽(yáng)極爐中的硫 氧化成二氧化硫。然后，從熔體中除去氧。
通過(guò)陽(yáng)極鑄造設(shè)備把陽(yáng)極爐的熔融銅鑄成陽(yáng)極板，陽(yáng)極板的含銅量為大約 99.5%。一般地，陽(yáng)極板的尺寸為大約1米Xl米，并且厚度為大約5厘米。陽(yáng)極一般包括 吊耳，通過(guò)吊耳可以將陽(yáng)極提起并且懸掛在豎直位置上以用于電解。一般地，陽(yáng)極重大約 300-400公斤。然后，通過(guò)電解把加工好的陽(yáng)極板純化為銅陰極，其含銅量為99. 99%。
使用最廣泛的目前已知的那種陽(yáng)極鑄造設(shè)備包括鑄造臺(tái)，該鑄造臺(tái)圍繞豎直軸線(xiàn) 旋轉(zhuǎn)并且包括呈圓形設(shè)置的多個(gè)敞口模具。鑄造臺(tái)周期性地轉(zhuǎn)動(dòng)，使得每次轉(zhuǎn)動(dòng)后跟隨有 特定持續(xù)時(shí)間的停止。
在該陽(yáng)極鑄造設(shè)備中，銅從陽(yáng)極爐沿流槽傳送到鑄造機(jī)，并且進(jìn)一步被傳送到由 銅制成的敞口模具。通過(guò)在每個(gè)周期中利用可包括例如與水混合的硫酸鋇的模具涂料或者 脫模劑涂敷模具來(lái)防止熔融銅粘到模具上。鑄造包括以下階段鑄造、冷卻、脫模、吊入冷卻 槽中和涂敷模具。
模具中鑄造的陽(yáng)極不能在其表面充分固化之前冷卻。在剛剛鑄造之后，模具中熔 融陽(yáng)極的溫度為大約1150°C (其熔點(diǎn)為1084°C )，并且熔融陽(yáng)極通常應(yīng)該在模具中被冷卻 到700-950°C的溫度，在該溫度其已經(jīng)被充分固化以便脫模。
當(dāng)開(kāi)始鑄造時(shí)，鑄造陽(yáng)極的銅模具的溫度在鑄造開(kāi)始時(shí)不低于大約60°C，并且通 常在鑄造臺(tái)的三個(gè)周期期間達(dá)到平衡，其內(nèi)部溫度為大約200°C并且在鑄造臺(tái)外中間測(cè)得 的端面表面溫度為大約150°C?，F(xiàn)在，為了使模具的使用壽命不會(huì)太短，模具不能太熱。在 這種情況下，在移除陽(yáng)極之后被噴涂在模具表面上的可用水稀釋的脫模劑也充分干燥，以 便不會(huì)在模具中鑄造的陽(yáng)極的邊緣上形成裂片。如果脫模劑被噴涂在過(guò)冷模具的表面上， 那么在該模具中開(kāi)始鑄造之前脫模劑沒(méi)有時(shí)間變干。模具保持最佳溫度對(duì)模具和陽(yáng)極的整 個(gè)冷卻是必不可少的，并且從而可以鑄造品質(zhì)足以用于電解的陽(yáng)極。
陽(yáng)極應(yīng)該被冷卻到充分固化以便能從模具中提出來(lái)并且提到冷卻槽中浸沒(méi)冷卻， 在該冷卻槽中進(jìn)行最后的冷卻。另一方面，陽(yáng)極的過(guò)冷導(dǎo)致陽(yáng)極在模具中收縮，并且會(huì)在吊 耳之間形成裂紋，從而使得陽(yáng)極無(wú)用。出于上述理由，當(dāng)被從模具中提起時(shí)，陽(yáng)極的溫度優(yōu) 選為 700-950"C。
已知的方法和設(shè)備包括隨著鑄造臺(tái)的旋轉(zhuǎn)而在模具中冷卻陽(yáng)極，以便將所謂的完全錐形噴嘴在陽(yáng)極的停止位置并在陽(yáng)極上方設(shè)置在模具路徑頂部上的若干位置處，通過(guò)這 些噴嘴將冷卻水以圓錐形噴流噴灑到陽(yáng)極表面上。在冷卻位置的頂部，設(shè)有用于收集水蒸 汽的排氣罩。直接集中于陽(yáng)極上的這些上游冷卻位置位于每個(gè)停止位置處蒸汽提取罩的區(qū) 域中，從這些冷卻位置開(kāi)始，陽(yáng)極被充分固化以便使噴到陽(yáng)極上的噴射水流不會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)極 表面下陷
直接集中在陽(yáng)極上的噴射水流是從陽(yáng)極上除熱的比較有效的方式。
通過(guò)噴水，在鑄造能力瞬時(shí)變化期間可以調(diào)節(jié)鑄造臺(tái)的冷卻能力，以便可以在將 陽(yáng)極吊入到冷卻槽中之前從陽(yáng)極上移除所需的熱量。
已知的陽(yáng)極鑄造設(shè)備中冷卻水量對(duì)于每個(gè)模具位置的陽(yáng)極為大約20-30升/分鐘 并且對(duì)于每個(gè)模具為210升/分鐘，并且通過(guò)開(kāi)/關(guān)原理關(guān)閉和打開(kāi)它們來(lái)調(diào)節(jié)模具的溫 度，以便根據(jù)鑄造情況使合適的數(shù)量在工作。通過(guò)操作者操作控制室程序來(lái)手動(dòng)地執(zhí)行上 游水控制。
有時(shí)，在鑄造臺(tái)處發(fā)生干擾，從而不能在模具中鑄造，但是允許在沒(méi)有鑄造的情況 下旋轉(zhuǎn)一個(gè)或多個(gè)鑄造循環(huán)。例如，當(dāng)模具中陽(yáng)極的頂銷(xiāo)保持頂起并且沒(méi)有時(shí)間把它放下 時(shí)會(huì)出現(xiàn)這樣的情況?，F(xiàn)有的冷卻系統(tǒng)被構(gòu)造成使得鑄造操作者在自動(dòng)化系統(tǒng)中改變模具 的狀態(tài)，并且在要保持干燥的模具停止的模具位置中止冷卻。
就陽(yáng)極鑄造車(chē)間的生產(chǎn)能力和可用性而言，如上所述保持模具干燥具有相當(dāng)大的 重要性。如果向空模具噴射，就會(huì)發(fā)生模具逐漸不能使用并且鑄造過(guò)程被延長(zhǎng)乃至中止。浸 濕的模具必須被分別地干燥，例如通過(guò)采用鑄造工序之間的丙烷燃燒器。
現(xiàn)有技術(shù)中直接噴在陽(yáng)極上的上游水?dāng)?shù)量有上限。輸送裝置包括管道和噴嘴，其 中，隨著生產(chǎn)能力提高，水量增加。然而，在實(shí)際實(shí)施中，出于不同的原因，有必要將噴嘴位 置調(diào)整到更小或者完全除去它們。
因此問(wèn)題是，如果在冷卻中使用過(guò)大的噴嘴，陽(yáng)極的空隙中就會(huì)充滿(mǎn)沸水。如果之 后在下一冷卻位置處添加水，則水將不能一直穿透到陽(yáng)極表面，因?yàn)樗菽母綦x層擋住 了噴射水。在這種情況中，水僅參予維持水泡沫層。
另一個(gè)問(wèn)題是，實(shí)際上，現(xiàn)有技術(shù)不能增加冷卻陽(yáng)極的上游水，因此限制了鑄造臺(tái) 的生產(chǎn)能力。通常，更高的生產(chǎn)能力意味著要建造更大的鑄造臺(tái)，其包括更多模具并占據(jù)更 大空間。當(dāng)全部的上游水能力在鑄造中使用時(shí)，不能使上游水自動(dòng)化。自動(dòng)化將需要更大 的冷卻能力，以便提供調(diào)節(jié)容限。目前，實(shí)際上不能在最高的能力調(diào)節(jié)陽(yáng)極的溫度，因?yàn)樗?有的上游冷卻位置已經(jīng)處于操作中。
當(dāng)利用圓錐形的上游噴水冷卻時(shí)(換言之，通過(guò)位于陽(yáng)極頂部的一個(gè)噴嘴)，水均 勻地在每個(gè)點(diǎn)處超越模具的邊緣，從而不利地沖刷并冷卻模具的邊緣區(qū)域(包括模具的耳 狀區(qū)域)。在陽(yáng)極吊耳的區(qū)域內(nèi)，模具獲得較少的熱量，從而吊耳冷卻過(guò)度。過(guò)冷的模具耳 狀區(qū)域?qū)е玛?yáng)極吊耳中產(chǎn)生裂片，對(duì)于初始鑄造中的冷模具就會(huì)發(fā)生這種情況。問(wèn)題是，必 須在后續(xù)的單獨(dú)加工階段除去裂片，因?yàn)槿绻Ａ袅哑脑?huà)，則該裂片會(huì)在電解階段導(dǎo)致 短路，在電解階段中，陽(yáng)極板彼此間隔非常短距離地懸掛在豎直位置。
發(fā)明目的
本發(fā)明的目的是消除上述缺點(diǎn)。
特別是，本發(fā)明的目的是公開(kāi)一種鑄造陽(yáng)極的方法和設(shè)備，其能夠在不增加模具5數(shù)量的情況下增大陽(yáng)極鑄造車(chē)間的冷卻能力和生產(chǎn)能力。
本發(fā)明的另一目的是公開(kāi)一種鑄造陽(yáng)極的方法和設(shè)備，其能夠在不冷卻模具的情 況下冷卻陽(yáng)極。
本發(fā)明的另一目的是公開(kāi)一種陽(yáng)極鑄造的方法和設(shè)備，由于該方法和設(shè)備，陽(yáng)極 的吊耳基本上不被冷卻，從而不會(huì)形成裂片并且陽(yáng)極不會(huì)開(kāi)裂。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于權(quán)利要求1中公開(kāi)的。根據(jù)本發(fā)明的陽(yáng)極鑄造設(shè)備 的特征還在于權(quán)利要求10中公開(kāi)的。
根據(jù)本發(fā)明的方法包括a)將預(yù)定量的液態(tài)金屬澆注到敞口模具中；b)在冷卻階 段冷卻在模具中鑄造的陽(yáng)極，在該冷卻階段將水噴灑在陽(yáng)極的頂面上；c)從模具中除去固 化的陽(yáng)極；以及d)重復(fù)階段a)-C)。
根據(jù)本發(fā)明，冷卻階段b)包括一個(gè)或多個(gè)動(dòng)力冷卻階段，其中，使用至少一個(gè)噴 射水流將水在高壓下噴灑在陽(yáng)極的頂面上，所述噴射水流傾斜地對(duì)準(zhǔn)陽(yáng)極的頂面，以使噴 射水流避開(kāi)陽(yáng)極吊耳和圍繞吊耳的模具邊緣區(qū)域而基本上不與它們接觸。選擇噴射水流的 體積流量和壓力，以使噴射水流透過(guò)可能存在于陽(yáng)極表面上的蒸汽層，與陽(yáng)極表面接觸，并 且在基本上不沖刷并冷卻的情況下從模具邊緣區(qū)域的相對(duì)側(cè)從陽(yáng)極表面上反彈越過(guò)模具 邊緣區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的陽(yáng)極鑄造設(shè)備包括用于供給液態(tài)金屬的供給裝置和用于從供給裝 置接收液態(tài)金屬的多個(gè)敞口模具。每個(gè)模具包括用于形成水平板形陽(yáng)極的凹部。所述凹部 被模具的基本上水平的邊緣區(qū)域包圍。凹部的一端包括用于形成陽(yáng)極吊耳的耳狀區(qū)域。此 外，所述設(shè)備包括利用噴射水流來(lái)冷卻在模具中鑄造的陽(yáng)極的急冷凝設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，急冷凝設(shè)備包括至少一個(gè)動(dòng)力冷卻裝置，所述動(dòng)力冷卻裝置被設(shè)置 成利用至少一個(gè)噴射水流在高壓下將水噴灑在陽(yáng)極的頂面上，所述噴射水流傾斜地對(duì)準(zhǔn)陽(yáng) 極的頂面，以便噴射水流避開(kāi)陽(yáng)極吊耳和模具邊緣區(qū)域而基本上不與它們接觸。選擇噴射 水流的體積流量和壓力，以使噴射水流透過(guò)可能存在于陽(yáng)極表面上的蒸汽層，與陽(yáng)極表面 接觸，并且在基本上不沖刷并冷卻的情況下相對(duì)于噴射方向從模具邊緣區(qū)域的相對(duì)側(cè)從陽(yáng) 極表面上反彈越過(guò)模具邊緣區(qū)域。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是不針對(duì)陽(yáng)極的吊耳冷卻，從而提高了陽(yáng)極的質(zhì)量并且能夠在陽(yáng)極 上噴灑相當(dāng)多的水量。與冷卻陽(yáng)極相關(guān)，不針對(duì)模具的邊緣區(qū)域過(guò)度冷卻，這樣，陽(yáng)極的質(zhì) 量維持很高。本發(fā)明提供了顯著地提高現(xiàn)有陽(yáng)極鑄造設(shè)備冷卻能力的可能性，從而提供了 在不增加模具數(shù)量和鑄造臺(tái)尺寸的情況下提高鑄造能力的機(jī)會(huì)。本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)是，可 以將大量的水引導(dǎo)到陽(yáng)極表面上，以提供經(jīng)濟(jì)上顯著的冷卻效果(足以提高生產(chǎn)能力)。來(lái) 自上游冷卻的很強(qiáng)的傾斜噴射水流透過(guò)由陽(yáng)極表面上的水所形成的蒸汽層，從而驅(qū)走蒸汽 層。
在該方法的一種應(yīng)用中，動(dòng)力冷卻階段的噴射水流相對(duì)于陽(yáng)極頂面成5-80°的角度。
在該方法的一種應(yīng)用中，在動(dòng)力冷卻階段從陽(yáng)極反彈的水被收集，并且在基本上 不接觸模具的情況下被向下引導(dǎo)避過(guò)陽(yáng)極。
在該方法的一種應(yīng)用中，在動(dòng)力冷卻階段被噴灑在陽(yáng)極上的噴射水流形成為所謂 的扁平的噴射水流。
在該方法的一種應(yīng)用中，在動(dòng)力冷卻階段以約100-3000升/分鐘/平方米的體積 流量和2-7巴的壓力來(lái)噴灑水。
在該方法的一種應(yīng)用中，在動(dòng)力冷卻階段向陽(yáng)極表面噴水5-40秒鐘。
在該方法的一種應(yīng)用中，在動(dòng)力冷卻階段的噴射水流沖擊陽(yáng)極表面的型式為基本 上細(xì)長(zhǎng)的，例如矩形的、直線(xiàn)型的、橢圓形的等。
在該方法的一種應(yīng)用中，在動(dòng)力冷卻階段利用幾個(gè)噴射水流來(lái)噴灑水，這些噴射 水流在陽(yáng)極表面上的沖擊型式是基本上相鄰的，以覆蓋陽(yáng)極頂面的整個(gè)區(qū)域。
在該方法的一種應(yīng)用中，在已經(jīng)結(jié)束動(dòng)力冷卻階段之后，阻止殘留的水在陽(yáng)極和 模具上流動(dòng)。
在陽(yáng)極鑄造設(shè)備的一種應(yīng)用中，陽(yáng)極鑄造設(shè)備包括至少一個(gè)噴嘴，該噴嘴被定向 成相對(duì)于陽(yáng)極的頂面成5-80°的角度來(lái)噴水。
在陽(yáng)極鑄造設(shè)備的一種應(yīng)用中，動(dòng)力冷卻裝置包括設(shè)在模具端部附近并且在模具 端部上方的引導(dǎo)件，該引導(dǎo)件用來(lái)收集并且引導(dǎo)噴濺的動(dòng)力冷卻水在基本上不接觸模具的 情況下向下避開(kāi)模具。
在陽(yáng)極鑄造設(shè)備的一種應(yīng)用中，所述引導(dǎo)件被成形為大體上向下敞開(kāi)的滑槽。
在陽(yáng)極鑄造設(shè)備的一種應(yīng)用中，噴嘴適合于形成所謂的扁平式噴射水流。
在陽(yáng)極鑄造設(shè)備的一種應(yīng)用中，噴嘴被設(shè)置成形成噴射水流，噴射水流在陽(yáng)極表 面上的沖擊型式為基本上細(xì)長(zhǎng)的，例如，直線(xiàn)型的、矩形的或者橢圓形的。
在陽(yáng)極鑄造設(shè)備的一種應(yīng)用中，動(dòng)力冷卻裝置被設(shè)置成以約100-3000升/分鐘/ 平方米的體積流量和2-7巴的壓力將水噴灑在陽(yáng)極表面上。
在陽(yáng)極鑄造設(shè)備的一種應(yīng)用中，動(dòng)力冷卻裝置被設(shè)置成在動(dòng)力冷卻階段中每次噴 水5-40秒鐘。
在陽(yáng)極鑄造設(shè)備的一種應(yīng)用中，動(dòng)力冷卻裝置包括多個(gè)用于把若干噴射水流引導(dǎo) 到陽(yáng)極上的噴嘴，使得噴射水流在陽(yáng)極表面上的沖擊型式是基本上相鄰的，以覆蓋陽(yáng)極頂 面的整個(gè)區(qū)域。
在陽(yáng)極鑄造設(shè)備的一種應(yīng)用中，動(dòng)力冷卻裝置包括旁通歧管，用于向若干噴嘴分 配動(dòng)力冷卻水。在旁通歧管中，噴嘴在縱向方向上彼此間隔開(kāi)一定距離地設(shè)置。
在陽(yáng)極鑄造設(shè)備的一種應(yīng)用中，旁通歧管至少部分地在要被冷卻的陽(yáng)極的頂部上 延伸。各個(gè)噴嘴通過(guò)彎管連通到旁通歧管上，所述彎管通入旁通歧管的上部，以防止殘留水 流動(dòng)。
在陽(yáng)極鑄造設(shè)備的一種應(yīng)用中，旁通歧管是豎直的，并且相對(duì)于模具設(shè)置成使得 噴嘴延伸到與模具間隔開(kāi)一定距離的豎直平面，這樣，在動(dòng)力冷卻噴水后，可能從噴嘴流出 的殘留水在不接觸并冷卻模具的情況下從模具旁邊流過(guò)。


在下文中，借助于應(yīng)用實(shí)例并且參照附圖來(lái)詳細(xì)地描述發(fā)明，其中
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的陽(yáng)極鑄造設(shè)備的應(yīng)用的示意性俯視圖2顯示了圖1的II-II剖視圖3是由圖1的陽(yáng)極鑄造設(shè)備所制造的陽(yáng)極的軸測(cè)圖4顯示了圖1的陽(yáng)極鑄造設(shè)備的一個(gè)模具；
圖5是圖1的陽(yáng)極鑄造設(shè)備的一個(gè)動(dòng)力冷卻裝置的軸測(cè)圖6顯示了圖5的動(dòng)力冷卻裝置的側(cè)視圖，以及陽(yáng)極和模具的橫截面。
圖7顯示了動(dòng)力冷卻裝置的另一種應(yīng)用的側(cè)視圖；以及
圖8顯示了圖7的動(dòng)力冷卻裝置的俯視圖。
具體實(shí)施方式
圖1和2顯示了陽(yáng)極鑄造設(shè)備，其包括多個(gè)敞口模具2，從供給裝置1的澆注滑槽 向模具2中澆注液態(tài)金屬(例如，銅)，以用于形成陽(yáng)極4。模具2在可旋轉(zhuǎn)鑄造臺(tái)15的頂 部上圍繞豎直軸線(xiàn)按一水平的圓來(lái)設(shè)置。鑄造臺(tái)15被周期性地轉(zhuǎn)動(dòng)，使得每次轉(zhuǎn)動(dòng)后停止 一定時(shí)間。
圖4顯示了每個(gè)模具2包括凹部3，用于形成水平板形的陽(yáng)極4。凹部3被模具的 基本上水平的邊緣區(qū)域5包圍。凹部3的一端包括耳狀區(qū)域6，用于形成陽(yáng)極的吊耳7。圖 3顯示了要被形成的包括吊耳7的圖4的陽(yáng)極4。一般地，陽(yáng)極4的尺寸為大約1米X 1米， 厚度為大約5厘米并且重量為大約300-400公斤。
當(dāng)液態(tài)金屬(例如，銅)被澆注在模具2中時(shí)，金屬的溫度為大約1150°C。當(dāng)已經(jīng) 在模具中鑄造出陽(yáng)極4之后，鑄造臺(tái)15將陽(yáng)極4移動(dòng)到由冷卻設(shè)備8執(zhí)行的冷卻階段。利 用冷卻設(shè)備8通過(guò)在幾個(gè)相繼的停止位置用噴射水流噴灑陽(yáng)極表面來(lái)冷卻陽(yáng)極。冷卻設(shè)備 7包括排氣罩16，通過(guò)排氣罩16來(lái)除去在冷卻期間產(chǎn)生的蒸汽。在冷卻設(shè)備7中，通過(guò)直 接設(shè)置在陽(yáng)極頂部上的上游噴嘴來(lái)噴灑噴射水流，以形成完整的圓錐形的噴射水流。在本 申請(qǐng)中，冷卻設(shè)備8包括在鑄造臺(tái)旋轉(zhuǎn)方向上的三個(gè)動(dòng)力冷卻裝置9，動(dòng)力冷卻裝置9執(zhí)行 動(dòng)力冷卻階段。在動(dòng)力冷卻裝置9之后，通過(guò)設(shè)置在模具2底部的頂銷(xiāo)17 (參見(jiàn)圖2和圖 4)來(lái)把陽(yáng)極的一端頂離模具。脫模器18夾緊陽(yáng)極并且將其帶到最后冷卻。當(dāng)從模具上移 開(kāi)時(shí)，陽(yáng)極的溫度為大約700-950°C。
冷卻設(shè)備8優(yōu)選包括大約3-4個(gè)動(dòng)力冷卻裝置9。當(dāng)陽(yáng)極表面冷到足以承受冷卻 而不下陷時(shí)，可以馬上開(kāi)始動(dòng)力冷卻階段。動(dòng)力冷卻優(yōu)選分?jǐn)偟奖M可能多的動(dòng)力冷卻裝置 9，因?yàn)檫@樣就比在一個(gè)位置上執(zhí)行冷卻時(shí)更容易并更精確地控制冷卻。在單個(gè)動(dòng)力冷卻裝 置9處的噴灑時(shí)間可以例如為大約10秒鐘，并且在第一動(dòng)力冷卻階段需要時(shí)間來(lái)將陽(yáng)極的 表面溫度降低到陽(yáng)極不再發(fā)射黃光的溫度。優(yōu)選在開(kāi)始冷卻時(shí)就有效地降低陽(yáng)極的溫度， 因?yàn)閺臏囟壤鐬榇蠹s1000°C的陽(yáng)極帶走熱能比從溫度例如為大約800°C的陽(yáng)極帶走熱 能要困難得多。
在已經(jīng)將陽(yáng)極從模具中移開(kāi)之后，模具前進(jìn)到涂敷階段19，在該涂敷階段19中， 在模具凹部的表面上涂敷脫模劑(例如，與水混合的硫酸鋇)，并且當(dāng)模具向前移動(dòng)時(shí)干燥 片刻。此后，模具2準(zhǔn)備用于鑄造另一個(gè)陽(yáng)極。
圖5顯示了動(dòng)力冷卻裝置9，其設(shè)置用來(lái)在高壓下并且用至多二十個(gè)噴射水流10 將水噴灑在陽(yáng)極4的頂面上，每個(gè)噴射水流10傾斜地對(duì)準(zhǔn)陽(yáng)極4的頂面，以便噴射水流避 開(kāi)模具的邊緣區(qū)域5和陽(yáng)極的吊耳7而不與它們接觸，這樣噴射水流基本上不會(huì)冷卻模具。選擇噴射水流10的體積流量和壓力，以使噴射水流透過(guò)由前面噴灑階段殘留在陽(yáng)極表面 上的水所形成的蒸汽層并且與陽(yáng)極4的表面接觸。噴射水流10在陽(yáng)極表面上的沖擊型式 是基本上相鄰的以覆蓋陽(yáng)極4的頂面的整個(gè)區(qū)域。
在高壓下供給的水相對(duì)于噴射方向而言從模具邊緣區(qū)域的相對(duì)側(cè)從陽(yáng)極4的表 面上反彈越過(guò)模具的邊緣區(qū)域5，而基本上不沖刷和冷卻。陽(yáng)極平放于模具中，以便吊耳7 位于鑄造臺(tái)15的周邊一側(cè)上，并且噴射水流10指向鑄造臺(tái)的中心。
弓丨導(dǎo)件12配置在模具2的端部附近并且在其上方，以收集并引導(dǎo)向上噴濺的動(dòng)力 冷卻水向下避開(kāi)模具，以使水基本上不接觸和冷卻模具。引導(dǎo)件12被成形為大體上向下開(kāi) 口的滑槽，其兩端被端壁封閉。
噴嘴11被導(dǎo)向成相對(duì)于陽(yáng)極頂面成5-80°的角度噴水。噴嘴11形成噴射水流 10，噴射水流10在陽(yáng)極表面上的沖擊型式為基本上細(xì)長(zhǎng)的，例如，直線(xiàn)型的、矩形的，或者 是扁橢圓形。在最簡(jiǎn)單的形式中，噴嘴11是被壓扁的管子的頭部。也可以用造型的噴嘴來(lái) 提供優(yōu)選形狀為扇狀或者扁平的噴射水流。
動(dòng)力冷卻裝置9按100-3000升/分鐘/平方米的體積流量和2_7巴的壓力向陽(yáng) 極4的表面上噴水。最大的噴灑時(shí)間(在此期間，上述量的水應(yīng)該被噴灑在陽(yáng)極上)取決 于鑄造臺(tái)的停止周期時(shí)間；因此，動(dòng)力冷卻裝置9可以被設(shè)置成每次向陽(yáng)極上噴水5-40秒鐘。
參見(jiàn)圖5-8，動(dòng)力冷卻裝置9包括旁通歧管13，旁通歧管13把相同壓力的動(dòng)力冷 卻水分配給若干噴嘴11。旁通歧管13包括相互按一定距離間隔開(kāi)的噴嘴11。
在圖5和圖6中，旁通歧管13分叉為兩個(gè)分支，每個(gè)分支在待冷卻的陽(yáng)極4的頂 部上按平行關(guān)系延伸。噴嘴11通過(guò)彎管14連接到旁通歧管13上，彎管14通入旁通歧管 13的上部。因此，在噴灑之后不會(huì)有從噴嘴流出的水留在陽(yáng)極和模具上。此外，可以在旁通 歧管13的連接部中設(shè)置快速排放管道，通過(guò)該管道除去剩余的水。
在圖7和圖8中，旁通歧管13是豎直的，并且相對(duì)于模具2設(shè)置成使噴嘴11延伸 得不超過(guò)距模具2 —定距離S的豎直平面。在結(jié)束從噴嘴11的動(dòng)力冷卻噴水之后，任何流 動(dòng)的殘留水從模具旁流過(guò)，而不接觸并冷卻模具。
本發(fā)明不是僅限于如上所述的應(yīng)用實(shí)例，在由權(quán)利要求所限定的發(fā)明概念范圍內(nèi) 可以有多種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種鑄造陽(yáng)極的方法，包括a)將預(yù)定量的液態(tài)金屬澆注在敞口模具中；b)在冷卻階段冷卻在模具中鑄造的陽(yáng)極，其中，將水噴灑在陽(yáng)極的頂面上；c)從模具中除去凝固的陽(yáng)極；d)重復(fù)a)-c)階段；其特征在于，冷卻階段b)包括一個(gè)或多個(gè)動(dòng)力冷卻階段，其中，利用至少一個(gè)噴射水 流在高壓下將水噴灑在陽(yáng)極頂面上，噴射水流傾斜地對(duì)準(zhǔn)陽(yáng)極頂面，以便使噴射水流避開(kāi) 陽(yáng)極的吊耳和包圍吊耳的模具邊緣區(qū)域而基本上不與之接觸；并且，選擇噴射水流的體積 流量和壓力，以便噴射水流透過(guò)可能存在于陽(yáng)極表面上的蒸汽層，與陽(yáng)極表面接觸，并且從 所述模具邊緣區(qū)域的相對(duì)側(cè)從陽(yáng)極表面上反彈越過(guò)所述模具邊緣區(qū)域，而基本上不沖刷和 冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，動(dòng)力冷卻階段的噴射水流相對(duì)于陽(yáng)極頂 面成5-80°的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，從陽(yáng)極上反彈的動(dòng)力冷卻階段的水被 收集，并且在基本上不接觸模具的情況下被避開(kāi)模具向下輸送。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使噴灑在陽(yáng)極上的動(dòng)力冷卻 階段的噴射水流形成為扁平的噴射水流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在動(dòng)力冷卻階段，以大約 100-3000升/分鐘/平方米的體積流量和2-7巴的壓力來(lái)噴水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在動(dòng)力冷卻階段，向陽(yáng)極的表 面噴水5-40秒鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在動(dòng)力冷卻階段，噴射水流在 陽(yáng)極表面上的沖擊型式為基本上細(xì)長(zhǎng)的，例如矩形的、直線(xiàn)型的或者橢圓形的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在動(dòng)力冷卻階段利用若干噴 射水流來(lái)噴水，噴射水流在陽(yáng)極表面上的沖擊型式是基本上相鄰的，以覆蓋陽(yáng)極頂面的整 個(gè)區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在結(jié)束動(dòng)力冷卻階段之后，防 止殘留水在陽(yáng)極和模具上流動(dòng)。
10.一種陽(yáng)極鑄造設(shè)備，包括供給裝置(1)，用于供給液態(tài)金屬；多個(gè)敞口的模具0)，用于從供給裝置(1)接收液態(tài)金屬，每個(gè)模具包括凹部(3)，凹部 (3)用于形成水平板形的陽(yáng)極，凹部C3)被模具的基本上水平的邊緣區(qū)域( 所包圍， 在凹部⑶的一端上設(shè)置耳狀區(qū)域(6)，以用于形成陽(yáng)極的吊耳(7)；以及急冷凝設(shè)備(8)，用于利用噴射水流來(lái)冷卻在模具中鑄造的陽(yáng)極，其特征在于，急冷凝 設(shè)備(8)包括至少一個(gè)動(dòng)力冷卻裝置(9)，該動(dòng)力冷卻裝置布置成利用至少一個(gè)噴射水流 (10)在高壓下將水噴灑在陽(yáng)極⑷的頂面上，該噴射水流傾斜地對(duì)準(zhǔn)陽(yáng)極⑷的頂面，使得 噴射水流避開(kāi)模具的邊緣區(qū)域( 和陽(yáng)極的吊耳(7)而基本上不與它們接觸；并且選擇噴 射水流(10)的體積流量和壓力，以便噴射水流透過(guò)可能存在于陽(yáng)極表面上的蒸汽層，與陽(yáng) 極表面接觸，并且從相對(duì)于噴射方向而言的模具邊緣區(qū)域的相對(duì)側(cè)從陽(yáng)極表面上反彈越過(guò)模具邊緣區(qū)域(5)，而基本上不沖刷和冷卻。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的陽(yáng)極鑄造設(shè)備，其特征在于，動(dòng)力冷卻裝置(9)包括至少一 個(gè)噴嘴(11)，噴嘴(11)被定向成相對(duì)于陽(yáng)極的頂面成5-80°的角度噴水。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的陽(yáng)極鑄造設(shè)備，其特征在于，動(dòng)力冷卻裝置(9)包括 位于模具的端部附近并且在模具的端部上方的引導(dǎo)件(12)，用來(lái)收集并且引導(dǎo)向 上噴濺的動(dòng)力冷卻水在基本上不接觸模具的情況下向下避開(kāi)模具。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的陽(yáng)極鑄造設(shè)備，其特征在于，所述引導(dǎo)件(1 被成形為大 體上向下開(kāi)口的滑槽。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-14中任一項(xiàng)所述的陽(yáng)極鑄造設(shè)備，其特征在于，所述噴嘴(11)被 設(shè)置來(lái)形成噴射水流(10)，噴射水流(10)在陽(yáng)極表面上的沖擊型式是基本上細(xì)長(zhǎng)的，例如 直線(xiàn)型的、矩形的或者扁橢圓形。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的陽(yáng)極鑄造設(shè)備，其特征在于，所述噴嘴(11)適合于形成扇 狀或者扁平的噴射水流。
16.根據(jù)權(quán)利要求10-15中任一項(xiàng)所述的陽(yáng)極鑄造設(shè)備，其特征在于，所述動(dòng)力冷卻裝 置(9)被設(shè)置來(lái)按100-3000升/分鐘/平方米的體積流量和2-7巴的壓力向陽(yáng)極表面噴 水。
17.根據(jù)權(quán)利要求10-16中任一項(xiàng)所述的陽(yáng)極鑄造設(shè)備，其特征在于，所述動(dòng)力冷卻裝 置(9)被設(shè)置來(lái)每次向陽(yáng)極噴水5-40秒鐘。
18.根據(jù)權(quán)利要求10-17中任一項(xiàng)所述的陽(yáng)極鑄造設(shè)備，其特征在于，所述動(dòng)力冷卻裝 置包括多個(gè)用于將若干股噴射水流(10)對(duì)準(zhǔn)陽(yáng)極(4)的噴嘴(11)，使得噴射水流在陽(yáng)極表 面上的沖擊型式是基本上相鄰的以覆蓋陽(yáng)極頂面的整個(gè)區(qū)域。
19.根據(jù)權(quán)利要求10-18中任一項(xiàng)所述的陽(yáng)極鑄造設(shè)備，其特征在于，所述動(dòng)力冷卻裝 置(9)包括用于將動(dòng)力冷卻水分配給若干噴嘴(11)的旁通歧管(13)；并且所述噴嘴(11) 在所述旁通歧管(13)的縱向方向上相互間隔開(kāi)一定距離地設(shè)置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的陽(yáng)極鑄造設(shè)備，其特征在于，所述旁通歧管(13)至少部分 地在要被冷卻的陽(yáng)極的頂部上延伸；并且每個(gè)噴嘴(11)通過(guò)彎管(14)連接到所述旁 通歧管(13)上，彎管(14)通入所述旁通歧管的上部中。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的陽(yáng)極鑄造設(shè)備，其特征在于，所述旁通歧管(1 是豎直的 并且相對(duì)于模具(2)設(shè)置成使得噴嘴(11)延伸得不超過(guò)與模具O)間隔開(kāi)一定距離(S) 的豎直平面，從而在動(dòng)力冷卻噴灑之后，可能從噴嘴(11)流出的任何殘留水從模具旁流過(guò) 而不接觸并冷卻模具。
22.根據(jù)權(quán)利要求10-21中任一項(xiàng)所述的陽(yáng)極鑄造設(shè)備，其特征在于，模具O)的耳狀 區(qū)域(6)位于圓形路徑的周邊的側(cè)面上；并且噴射水流(10)被引向所述圓形路徑的中心。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的陽(yáng)極鑄造設(shè)備，其特征在于，所述陽(yáng)極鑄造設(shè)備包括可旋 轉(zhuǎn)的鑄造臺(tái)(15)，各模具( 呈圓形地設(shè)置在所述鑄造臺(tái)上；模具O)的耳狀區(qū)域(6)位 于鑄造臺(tái)的周邊的側(cè)面上；并且噴射水流(10)被引向鑄造臺(tái)的中心。
全文摘要
本發(fā)明涉及鑄造陽(yáng)極的方法和設(shè)備。在方法中，在冷卻階段中冷卻在模具(2)中鑄造的陽(yáng)極(4)，在冷卻階段中，在陽(yáng)極頂面上噴水。冷卻階段包括一個(gè)或多個(gè)動(dòng)力冷卻階段，其中，通過(guò)動(dòng)力冷卻裝置(9)用至少一個(gè)噴射水流(10)在高壓下向陽(yáng)極(4)的頂面噴水，噴射水流(10)傾斜地對(duì)準(zhǔn)陽(yáng)極頂面，以便使噴射水流避開(kāi)陽(yáng)極的吊耳(7)和圍繞吊耳的模具邊緣區(qū)域(5)而基本上不接觸它們。選擇噴射水流的體積流量和壓力，以使噴射水流透過(guò)可能存在于陽(yáng)極表面上的蒸汽層，與陽(yáng)極表面接觸，并且在基本上不沖刷并冷卻的情況下從模具邊緣區(qū)域的相對(duì)側(cè)從陽(yáng)極表面上反彈越過(guò)模具邊緣區(qū)域。
文檔編號(hào)B22D5/02GK102036769SQ200980113003
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
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