專利名稱：用于連續(xù)鑄造設(shè)備的金屬填充裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于連續(xù)鑄造模具的金屬填充設(shè)備，尤其是用于不同尺寸的鋁板錠或板坯的半連續(xù)直冷(Direct Chilling, DC)鑄造的模具。
背景技術(shù)：
上述類型的模具包括模具框架，該模具框架具有一對(duì)面對(duì)的側(cè)壁和一對(duì)面對(duì)的端壁，這些壁將模具限定成具有一個(gè)向上打開的入口，用于供應(yīng)金屬，還具有一個(gè)面向下的出口，該面向下的出口在活動(dòng)支撐部上設(shè)有起動(dòng)器(starter)塊以延展(extend)要鑄造的錠，并且在每次鑄造前，起動(dòng)器塊封閉面向下的開口。該設(shè)備還包括用于在鑄造期間冷卻金
屬的裝置。
當(dāng)利用上述DC模具鑄造板錠時(shí)，通常是借助于流槽或敞開的供應(yīng)管道從保溫爐將金屬供應(yīng)至模具。根據(jù)鑄造模具的數(shù)量、鑄造速度等使?fàn)t傾斜，并因此以可控的方式供應(yīng)要保持流槽內(nèi)的液面(level)所需要的金屬總量。另一方面，鑄造模具內(nèi)的金屬液面一般借助于流出槽(spout)和止擋器而被控制，其中止擋器轉(zhuǎn)而借助于浮子(早期解決方案)或電力致動(dòng)器而被啟動(dòng)和控制。這種已知類型的傳送和金屬填充設(shè)備受到諸多缺點(diǎn)的困擾，在這些缺點(diǎn)中尤其突出的是，由于熔融體紊流(turbulent melt flow),導(dǎo)致差的金屬分布性和氧化物形成。從EP-A-995523已知一種用于鋁板錠的連續(xù)鑄造設(shè)備的填充系統(tǒng)，其中，借助于流槽系統(tǒng)將金屬從爐輸送至鑄造模具，并且其中，測(cè)量裝置用于確定金屬熔融體液面，并且通流調(diào)節(jié)器根據(jù)預(yù)先描述的理論值級(jí)數(shù)和測(cè)出的與時(shí)間相關(guān)的金屬熔融體液面的差異來控制模具內(nèi)的金屬供應(yīng)。測(cè)量裝置由兩個(gè)物理工作方式不同的測(cè)量系統(tǒng)組成，每個(gè)測(cè)量系統(tǒng)都具有相對(duì)于模具固定在預(yù)定位置內(nèi)的獨(dú)立傳感器。此外，申請(qǐng)人擁有的EP-Bl 1648635示出一種低壓連續(xù)鑄造系統(tǒng)，其中金屬從保溫爐經(jīng)由封閉的虹吸式管道輸送至模具，并且其中金屬液面在模具內(nèi)是受控的，使得金屬靜壓力在凝固區(qū)內(nèi)基本為零。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于連續(xù)鑄造模具的金屬填充設(shè)備，尤其是用于鋁板錠或板坯的半連續(xù)直冷(DC)鑄造的設(shè)備，其制造和使用廉價(jià)且簡單，而且其具有極好的金屬分布，此設(shè)備在金屬液面控制方面是可靠的，并且維護(hù)成本低。此設(shè)備可以易于既適合于現(xiàn)有的鑄造模具(改造安裝)又適合于全新(greenfield)安裝。本發(fā)明的特征在于如所附獨(dú)立權(quán)利要求I中所限定的特征。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在所附從屬權(quán)利要求2-6中被進(jìn)一步限定。


將通過實(shí)例并參考附圖在下文中進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，附圖中
圖I示出帶有流出槽和止擋器的傳統(tǒng)類型的用于鑄造板錠的填充裝置和模具的示意圖，以立體圖方式示出，圖2示出沿著如圖I所示的相同裝置的模具之一的橫截面，圖3示出鑄造裝置的立體圖，其具有四個(gè)模具，并具有根據(jù)本發(fā)明的填充裝置，圖4示出沿著圖3所示的模具之一的鑄造裝置和填充裝置的橫截面，圖5-11所示的與圖4所示相同，但是比例更小，并且按照鑄造操作從開始到結(jié)束的順序。
具體實(shí)施例方式用于鑄造鋁板錠的傳統(tǒng)已知裝置I如圖I和2所示，可以由一個(gè)或更多個(gè)模具2組成。設(shè)有保溫流槽或管道(未示出)，其用以將熱的液態(tài)鋁金屬8從保溫爐(未示出)輸送至在模具2上方設(shè)置的保溫分布器9的流槽3。鑄造期間，金屬經(jīng)過流出槽5和止擋器4裝置供應(yīng)至模具2。在來自金屬液面檢測(cè)器7的信號(hào)的基礎(chǔ)上，通過致動(dòng)器6實(shí)現(xiàn)止擋器4的打開和關(guān)閉以及因此供應(yīng)至模具2的金屬量，力求將模具內(nèi)的金屬液面保持在所需的恒定高度。這種傳統(tǒng)流出槽和止擋器的鑄造設(shè)備的缺陷如上所述。本發(fā)明基于一種完全不同的解決方案，該方案將在下文中進(jìn)一步描述。圖3和4示出根據(jù)本發(fā)明的鑄造設(shè)備1，其包括四個(gè)用于板錠的鑄造模具2。每個(gè)模具2都配備有間接和直接水冷卻裝置(未示出)，并且每個(gè)模具2都被設(shè)置在共同的框架結(jié)構(gòu)(也未示出)內(nèi)。設(shè)備設(shè)有封閉的金屬填充箱或容器10，而非如上所述的開放的流槽。箱10優(yōu)選地設(shè)置在各模具2上方的獨(dú)立框架結(jié)構(gòu)(未示出)上。對(duì)于每個(gè)模具，具有保溫管頭(pipe stub) 18形式的金屬分布器出口從容器10向下突出。為了在模具內(nèi)獲得良好的金屬分布和均勻的溫度，優(yōu)選地，對(duì)于每個(gè)模具，設(shè)有至少兩個(gè)管頭18。在填充箱10的頂部上以密封關(guān)系進(jìn)一步提供蓋17，并且蓋17借助于鉸鏈19附連至填充箱10，以獲得用于清理和維護(hù)的便捷途徑。借助于流槽11將金屬從保溫爐(未示出)供應(yīng)至填充箱10，并且金屬經(jīng)過受到閥裝置16控制的入口進(jìn)入填充箱，閥裝置16具有止擋器塞(心軸)14和座15的形式。繼而借助于用電力驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器13、基于來自PLC控制設(shè)備的信號(hào)(參見后續(xù)部分)，對(duì)閥裝置16的止擋器14進(jìn)行控制。在蓋的頂部上設(shè)有真空閥20，其具有用于連接至真空源的軟管連接器(未示出)，由此，箱的空腔24可以被設(shè)定成壓力(真空)低于大氣壓。這樣的填充箱在連接部21處利用流槽11鉸接至框架結(jié)構(gòu)，因此填充箱可以相對(duì)于鑄造模具2向上傾斜(參見后面部分)。在填充箱的流槽11上游中設(shè)有堰式或閘式閉合件22，以便在鑄造操作的初始階段阻擋來自保溫爐的金屬。此外，對(duì)于一個(gè)或更多個(gè)模具提供一金屬液面檢測(cè)器23，以檢測(cè)金屬液面，將信號(hào)提供給可編程序邏輯控制器(PLC-未示出)，該可編程序邏輯控制器從始至終控制全部的鑄造操作。如上所述的填充箱可被設(shè)計(jì)成向一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)鑄造模具2供應(yīng)金屬。然而，用于檢測(cè)模具內(nèi)的金屬液面的僅僅一個(gè)檢測(cè)器23和用于控制至金屬填充箱和模具的金屬流的單個(gè)閥裝置是填充操作必需的。這樣，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的制造和操作非常經(jīng)濟(jì)和簡單。
根據(jù)本發(fā)明的填充箱的工作方式將在下文中進(jìn)一步解釋。圖5-13按照鑄造操作從開始至結(jié)束的順序示出根據(jù)本發(fā)明的具有填充箱10的各模具中的一個(gè)模具的橫截面。圖5示出鑄造操作的初始起點(diǎn)，其中，當(dāng)起動(dòng)器塊25處于其靠置在模具壁26上的高位(upper position)時(shí),模具2準(zhǔn)備好以備鑄造。保溫爐(未示出)已經(jīng)傾斜，由此液態(tài)熔融體被填充到流槽11中，并且被處于低位(lower position)的堰式閉合件22阻滯(closedoff)。圖6示出進(jìn)一步的步驟，其中流槽11的堰式閉合件22被升高，并且用于閥裝置16的止擋器14被打開，以使金屬能夠進(jìn)入填充箱10。從此圖可見，金屬開始填滿起動(dòng)器塊25，并且箱10內(nèi)的液面升高至金屬分布器管頭18的下端。此時(shí)，箱10的外部壓力和內(nèi)部壓力與大氣壓相同。通過液面?zhèn)鞲衅?3檢測(cè)的金屬液面一旦升高到超過管頭18的端部，PLC就開始打開真空閥20，并且空氣從填充箱10的空腔內(nèi)被抽出。通過進(jìn)一步打開止擋器 14，金屬液面現(xiàn)在將在填充箱內(nèi)部升高，到達(dá)所需液面一該所需液面高于流槽11內(nèi)的液面，以實(shí)現(xiàn)充分的裝料以及將金屬平均地分布至各模具。借助于經(jīng)過閥裝置16和止擋器14的金屬流、以及金屬填充箱10內(nèi)部的壓力，對(duì)一個(gè)或更多個(gè)模具內(nèi)的所需金屬液面進(jìn)行保持和控制。一旦金屬27已經(jīng)達(dá)到其所需的高位液面，起動(dòng)器塊25就同時(shí)開始向下移動(dòng)，如圖7所示，然后通過熔融金屬27的凝固而形成鑄鋁錠28。進(jìn)一步參考圖8，當(dāng)錠28接近它的最終長度時(shí)，止擋器14基于來自PLC的信號(hào)而關(guān)閉，并且至填充箱10的金屬流停止。同時(shí)，填充箱內(nèi)部的真空受到控制，使得箱內(nèi)部的壓力接近大氣壓。對(duì)PLC編程以相關(guān)于填充箱10內(nèi)剩余的金屬及完成鑄造操作所需的金屬量而計(jì)算關(guān)閉止擋器14的時(shí)間，使得當(dāng)錠鑄造完時(shí)，填充箱或管頭18內(nèi)無熔融體剩下。鑄造操作完成之后，如圖9所示，通過移除其中的塞(未示出)，使流槽11中剩下的金屬經(jīng)過流槽內(nèi)的孔流出到坩鍋，或優(yōu)選地，熔融體被傳送回爐。大部分金屬從流槽流出后，填充箱10繞鉸鏈連接部21向上傾斜，如圖10所示，并且現(xiàn)在隨著止擋器14也隨即被打開，剩余的金屬從流槽及填充箱流出。通過這樣做，填充箱被排干，從而防止管頭內(nèi)或管頭周圍的金屬的凝固。圖11示出鑄造后和新的鑄造操作之前設(shè)備的最終位置，其中蓋17繞鉸鏈19被打開，并且填充箱準(zhǔn)備好以備清理、檢查及可能的維護(hù)。如上所述的設(shè)備具有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)-沒有由于熔融體流中的紊流而導(dǎo)致的氧化物。-由于改進(jìn)的金屬供應(yīng)和模具內(nèi)的金屬分布，使得一個(gè)或更多個(gè)模具內(nèi)的溫度均勻。-只需要一個(gè)金屬液面檢測(cè)器、一個(gè)啟動(dòng)器和金屬閥裝置，因此降低了設(shè)備制造成本，簡化了金屬供應(yīng)和液面控制。-避免了鑄造操作開始和結(jié)束時(shí)金屬的凝固。如權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明不限于圖中示出的和上述的實(shí)例。因此，可以將金屬填充箱設(shè)計(jì)成給多于或少于四個(gè)鑄造模具供應(yīng)金屬。此外，蓋17可以不鉸接至設(shè)備，但可以只在每次鑄造操作后提離。
權(quán)利要求
1.一種金屬填充設(shè)備，其用于一個(gè)或更多個(gè)連續(xù)鑄造模具(2)，尤其是用于不同尺寸的鋁板錠或板坯的半連續(xù)直冷(DC)鑄造的一個(gè)或更多個(gè)模具，其中，金屬從保溫爐經(jīng)過流槽或金屬傳送管道(11)而被傳送，并且其中，借助于傳感器(7、23)、相應(yīng)的致動(dòng)器(6、13)和金屬閥裝置(16)對(duì)金屬的供應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)和控制， 其特征在于，所述設(shè)備包括設(shè)置在所述一個(gè)或更多個(gè)模具(2)的上方的封閉的金屬填充箱或容器(10 )，所述箱接收來自所述保溫爐經(jīng)過所述流槽或金屬傳送管道(11)的金屬，至所述箱的金屬流借助于所述傳感器(23)和致動(dòng)器/閥裝置(16)而被控制，其中，所述金屬填充箱設(shè)有抽氣裝置(20)，以在鑄造期間在所述箱內(nèi)部獲得升高的金屬液面，并且對(duì)于每個(gè)模具設(shè)有呈保溫管頭(18)形式的金屬分布器出口，所述保溫管頭從所述金屬填充箱(10)的底部向下突出，橫跨所述模具獲得改進(jìn)的金屬分布、均勻的金屬溫度和金屬液面控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備， 其特征在于， 所述金屬填充箱(10)相對(duì)于所述一個(gè)或更多個(gè)鑄造模具被設(shè)置在獨(dú)立框架結(jié)構(gòu)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I和2所述的設(shè)備， 其特征在于， 每個(gè)模具(2)都設(shè)有兩個(gè)或更多個(gè)保溫管頭(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的設(shè)備， 其特征在于， 所述金屬填充箱(10)相對(duì)于所述框架結(jié)構(gòu)和一個(gè)或更多個(gè)模具是可傾斜的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的設(shè)備， 其特征在于， 所述金屬填充箱(I)設(shè)有能容易地移動(dòng)的蓋(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備， 其特征在于， 所述蓋(17 )借助于鉸鏈裝置(19 )鉸接至所述金屬填充箱(10 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的設(shè)備， 其特征在于， 鑄造操作從始至終借助于可編程序邏輯控制器進(jìn)行控制。
全文摘要
金屬填充設(shè)備，用于一個(gè)或更多個(gè)連續(xù)鑄造模具，尤其是用于不同尺寸的鋁板錠或鋁板坯的半連續(xù)直冷(DC)鑄造的一個(gè)或更多個(gè)模具，尤其是用于軋制薄鋁板或鋁帶的錠或板坯。該設(shè)備包括設(shè)置在一個(gè)或更多個(gè)模具(2)的上方的封閉的金屬填充箱或容器(10)。箱接收來自保溫爐(未示出)經(jīng)過流槽或金屬傳送管道(11)的金屬。至箱的金屬流借助于閥裝置(16)而被控制，金屬填充箱設(shè)有抽氣裝置(20)，以在鑄造期間獲得箱內(nèi)部升高的金屬液面。每個(gè)模具都設(shè)有呈保溫管頭(18)形式的金屬分布器出口，保溫管頭從金屬填充箱(10)的底部向下突出。利用所描述的金屬填充箱獲得橫跨一個(gè)或更多個(gè)模具的改進(jìn)的金屬分布和均勻的金屬溫度。
文檔編號(hào)B22D35/04GK102665965SQ201080049943
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者A·哈康森, J·O·法格列, T·伊韋蘭, 小H·內(nèi)斯 申請(qǐng)人:諾爾斯海德公司