專利名稱：連續(xù)鑄造密封方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及金屬的連續(xù)鑄造。更具體地，本發(fā)明涉及對反應性金屬的保護， 以防止反應性金屬在熔融時或升高溫度下與大氣發(fā)生反應。具體來說，本發(fā)明涉及增壓密封件，該增壓密封件在金屬鑄件離開熔融腔室時防止大氣與該金屬鑄件接觸。
背景技術：
爐床熔融處理、電子束冷爐床精煉法(EBCHR)和等離子體弧冷爐床精煉法 (PACHR)最先開發(fā)為提高用于噴氣發(fā)動機旋轉(zhuǎn)部件的鈦合金的質(zhì)量。在該領域中，質(zhì)量的提高主要涉及清除掉有害的顆粒例如高密度夾雜物(HDI)和硬質(zhì)的α粒子。近來，對EBCHR 和PACHR的應用更多地集中在降低成本的考慮。能影響到成本降低的一些途徑是增強對各種形態(tài)輸入材料的靈活使用、創(chuàng)造出單步驟的熔融方法(例如，鈦的常規(guī)熔融需要兩個或三個熔融步驟)、以及促進更高的產(chǎn)量。鈦和其它金屬具高反應性，因而必須在真空或惰性氣體環(huán)境中進行熔融。在電子束冷爐床精煉法(EBCHR)工藝中，在爐的熔融和鑄造室中保持高的真空度，以使得電子束槍可以工作。在等離子體弧冷爐床精煉法(PACHR)工藝中，等離子體弧噴燈使用惰性氣體例如氦或氬(通常為氦)來產(chǎn)生出等離子體，因而，爐中的大氣主要是由等離子體噴燈所使用氣體的部分壓力或正壓力構(gòu)成的。在各種情況下，與熔融鈦發(fā)生反應的氧氣或氮氣對爐腔的污染可能在鑄造鈦中造成硬α粒子缺陷。因此，應當在這個鑄造處理中完全或基本避免氧氣和氮氣進入爐腔中。為了能在最小程度中斷鑄造處理并且不會對爐腔造成氧氣和氮氣或其它氣體污染的情況下將鑄件從爐中移除，目前的爐采用了拉出式腔室。在鑄造處理的過程中，伸長的鑄件通過隔絕閘閥從鑄模的底部移出，并進入到拉出式腔室中。當達到預期或最大鑄件長度時，它通過閘閥從鑄模中完全撤出，并進入到拉出式腔室中。然后，閘閥關閉，以將拉出式腔室與爐的熔融腔室隔絕開，拉出式腔室從爐的下面移出，并將鑄件移除。這樣的爐盡管可以工作，但存在一些局限性。首先，鑄件最大長度被限制為拉出式腔室的長度。此外，在將鑄件從爐中移除的過程中，必須要停下鑄造工作。因而，這樣的爐能進行連續(xù)熔融工作，但卻不能實現(xiàn)連續(xù)鑄造。另外，鑄件的頂部通常包含在其冷卻時形成的縮孔(縮孔管)。鑄件頂部(稱為“熱頂”)的控制冷卻能減少這些縮孔，但熱頂是消耗工時的工藝，這降低了生產(chǎn)率。鑄件的、包含縮孔或縮孔管的頂部部分是無用的材料，因而， 這會導致產(chǎn)量損失。此外，由于在鑄件底部的、附接在退出柱塞(ram)上的燕尾榫，所以有附加產(chǎn)量損失。本發(fā)明利用一種密封裝置而消除或明顯減少了這些問題，該密封裝置允許對鈦、 超級合金、難熔金屬、以及其它反應性金屬執(zhí)行連續(xù)鑄造，由此使得鑄錠、桿棒、板坯或類似形式的鑄件可從連續(xù)鑄造爐的內(nèi)部移動到外部，且不允許空氣或其它外部大氣引入到爐腔中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種爐，該爐包括內(nèi)部腔室；在該內(nèi)部腔室中的連續(xù)鑄模；腔室壁，該腔室壁限定了與內(nèi)部腔室和該內(nèi)部腔室外部的大氣連通的輔助腔室；金屬鑄件通路， 該金屬鑄件通路從內(nèi)部腔室穿過輔助腔室延伸，并用于允許金屬鑄件通過該通路通向外部大氣；第一密封件，該第一密封件沿輔助腔室環(huán)繞金屬鑄件通路；第一可運動支承部件；以及第一力產(chǎn)生機構(gòu)，該第一力產(chǎn)生機構(gòu)與支承部件可操作地連接，用于將支承部件壓靠在密封件上，并將密封件推壓向該通路，因此，當金屬鑄件經(jīng)由通路而經(jīng)過輔助腔室時，第一力產(chǎn)生機構(gòu)和支承部件用于將密封件壓靠在金屬鑄件的外周上。本發(fā)明還提供了一種鑄造爐，該鑄造爐包括內(nèi)部腔室；腔室殼體，該腔室殼體在內(nèi)部腔室的下方，并限定了輔助腔室，該輔助腔室與內(nèi)部腔室以及該內(nèi)部腔室外部的大氣連通；金屬鑄件通路，該金屬鑄件通路從內(nèi)部腔室通過輔助腔室延伸，并用于允許金屬鑄件通過該通路通向外部大氣；密封件，該密封件在輔助腔室內(nèi)，并環(huán)繞該通路，因此，密封件用于環(huán)繞金屬鑄件；以及密封件的內(nèi)周，該密封件的內(nèi)周響應于輔助腔室的豎直壓縮而減小。本發(fā)明還提供了一種方法，該方法包括以下步驟在由側(cè)壁限定的內(nèi)部腔室中形成鑄錠；將鑄錠從內(nèi)部腔室引入輔助腔室；以及使得支承部件相對于側(cè)壁運動以抵靠第一密封件，從而使得第一密封件沿輔助腔室壓靠鑄錠。


表示了申請人認為是實施本發(fā)明原理的最佳方式的本發(fā)明優(yōu)選實施例將在下面的說明書中闡述并在附圖中示出，且在附加權利要求中特別明確地指出并闡述。圖1是本發(fā)明的密封件與連續(xù)鑄造爐一起使用時的剖視圖。圖2是與圖1類似的視圖，示出了形成鑄錠的起始階段，其中，熔融材料從熔融/ 精煉爐床流入鑄模中，且被位于各爐床和鑄模上面的熱源進行加熱。圖3是與圖2類似的視圖，示出了形成鑄錠的另一個階段，這時鑄錠降低至提升器上并進入密封區(qū)域中。圖4是與圖3類似的視圖，示出了形成鑄錠和在鑄錠上形成玻璃包覆層的又一階段。圖5是圖4中的以圓形圈出的部分的放大圖，示出了顆粒玻璃進入液態(tài)玻璃儲存器并形成玻璃包覆層。圖6是鑄錠在從爐的熔融腔室中移除之后的剖視圖，示出了在鑄錠外表面上的玻璃包覆層。圖7是沿圖6中的線7-7截取的剖視圖。圖8是本發(fā)明的連續(xù)鑄造爐的示意正視圖，示出了鑄錠驅(qū)動機構(gòu)、鑄錠切割機構(gòu)、 以及鑄錠搬運機構(gòu)，其中，新生產(chǎn)出的包覆金屬鑄件向下延伸到熔融腔室的外部，并由鑄錠驅(qū)動機構(gòu)和鑄錠搬運機構(gòu)支撐。圖9與圖8類似，示出了包覆金屬鑄件被切割機構(gòu)切割所形成的段。圖10與圖9類似，示出了已經(jīng)降低以方便其搬運的切割段。圖11是與圖8-10類似的放大示意正視圖，更詳細地示出了本發(fā)明的供給系統(tǒng)。圖12是料斗、供給腔室、供給管和振動器的放大局部側(cè)視圖，其中各部分以剖面示出。圖13是沿圖12的線13-13截取的剖視圖。圖14是沿圖11的線14-14截取的剖視圖。圖15是類似于圖11的視圖，示出了在使用本發(fā)明的熔融密封件來初始形成鑄錠時使用的起動組件。圖16是從起動組件的真空密封凸緣側(cè)看的放大剖視圖。圖17是沿圖16的線17-17截取的剖視圖。圖18與圖15類似，示出了起動器錠頭已經(jīng)穿過真空密封凸緣插入熔融腔室內(nèi)的連續(xù)鑄模中。圖19與圖18類似，示出了在起動器錠頭頂上形成錠的早期階段。圖20與圖19類似，示出了形成鑄錠和初始形成熔融密封件的又一階段。圖21與圖15類似，示出了具有密封系統(tǒng)的第一實施例和從熔融腔室向下伸入輔助腔室內(nèi)的起動器錠頭的爐。圖22是沿輔助腔室從側(cè)部看的放大剖視圖，示出了在退出柱塞上的密封組件、惰性氣體傳感器和起動器錠頭，其中，全部壓力缸都處于停用狀態(tài)或位置，使得襯墊部件并不將密封件壓向鑄錠，且密封件處于減壓狀態(tài)或脫離接合位置。圖23是沿圖22的線23_23截取的剖視圖。圖M與圖22類似，示出了最上側(cè)壓力缸處于啟動位置，從而將最上側(cè)的密封件壓成抵靠鑄錠的起動器錠頭的壓縮狀態(tài)和接合位置，同時其余的缸和密封件分別保持為被停用和減壓。圖25是沿圖M的線25-25的剖視圖。圖沈與圖21類似，示出了在起動器錠頭的頂部形成金屬鑄件的初始階段。圖27示出了金屬鑄件行進通過輔助腔室，其中，只有第一密封件壓靠金屬鑄件。圖觀示出了第一和第二密封件磨損并與鑄錠脫離接合，同時第三密封件在金屬鑄件向下行進的過程中壓向金屬鑄件并與該金屬鑄件接合。圖四與圖觀類似，示出了密封系統(tǒng)的第二實施例和從熔融腔室向下行進至輔助腔室中的鑄錠，其中腔室殼體和密封件被豎直壓縮，以便減小密封件的內(nèi)徑。圖30是沿圖四的線30-30截取的剖視圖。圖31與圖四類似，示出了局部磨損并沿豎直(vertically)方向進一步壓縮的密封件。
圖32是與圖31類似的放大剖視圖，示出了密封系統(tǒng)的第三實施例，其中，起動器錠頭就座在退出柱塞的頂上并鄰近最上側(cè)密封件。圖33與圖32類似，示出了當金屬鑄件向下行進并使得密封件向下彎曲時與該金屬鑄件接觸的密封件。在全部附圖中，相同的標號表示相同部件。
具體實施例方式首先，應當知道，在不同附圖中的相同附圖標號表示本發(fā)明的相同或功能相似的結(jié)構(gòu)元件。盡管本發(fā)明對于目前認為的優(yōu)選實施例進行說明，但是應當知道，要求保護的本發(fā)明并不局限于所公開的各個方面。除非另外限定，這里使用的所有技術和科學術語具有與本發(fā)明所屬領域的普通技術人員的普通理解相同的意思。盡管與這里所述類似或等效的任何方法、裝置和材料可以用于實現(xiàn)和測試本發(fā)明，下面介紹優(yōu)選的方法、裝置和材料。在圖1-5中，本發(fā)明的密封件總體由參考標號10表示，與連續(xù)鑄造爐12—起使用。爐12包括圍繞熔融腔室16的腔室壁14，密封件10布置在熔融腔室16中。在熔融腔室16中，爐12還包括熔融/精煉爐床18，它與鑄模20流體連通，鑄模20具有基本上圓筒形的側(cè)壁22，該側(cè)壁22有大致圓柱形的內(nèi)表面M，該內(nèi)表面M限定了其中的模腔26。熱源觀和30分別布置在熔融/精煉爐床18和鑄模20的上方，用于加熱和熔融反應性金屬例如鈦和超級合金。優(yōu)選地，熱源觀和30是等離子體噴燈，然而也可采用其它合適的熱源， 例如感應加熱器和電阻加熱器。爐12還包括提升或退出柱塞32，用于降低金屬鑄件34 (圖2_4)?？刹捎萌魏魏线m的退出裝置。金屬鑄件34可以為任何合適形式，例如為圓形的鑄錠、矩形板坯等。柱塞 32包括伸長臂36以及鑄模支撐件38，支撐件38呈就座在臂36頂上的基本圓柱形板的形式。鑄模支撐件38具有基本圓柱形的外表面40，該外表面布置成當柱塞32沿豎直方向向上移動時緊鄰鑄模20的內(nèi)表面M。在工作過程中，熔融腔室16包含大氣42，該大氣并不與可以在爐12中熔融的反應性金屬例如鈦和超級合金發(fā)生反應。可采用惰性氣體來形成非反應性的大氣42，特別是當使用等離子體噴燈時，通常使用的惰性氣體是氦和氬，氦最為普遍。腔室壁14的外部是大氣44，在加熱狀態(tài)下，該大氣與反應性金屬發(fā)生反應。密封件10設置成阻止反應性的大氣44在反應性金屬例如鈦和超級合金的連續(xù)鑄造過程中進入到熔融腔室16中。密封件10還設置成在加熱后的金屬鑄件34進入反應性大氣44中時對其進行保護。密封件10包括通道壁或孔口壁46，該壁具有基本上圓筒形的內(nèi)表面47，該內(nèi)表面47內(nèi)限定了通道48，該通道48具有進口開口 50和出口開口 52?？卓诒?6包括向內(nèi)延伸的環(huán)形凸緣M，該凸緣M具有內(nèi)周表面或內(nèi)周邊56。孔口壁46的、靠近進口開口 50的內(nèi)表面47限定了通道48的擴大區(qū)段或較寬區(qū)段58，而凸緣M形成了通道48的變窄區(qū)段60。在環(huán)形凸緣M的下面，孔口壁46的內(nèi)表面47限定了通道48的擴大出口區(qū)段61。如后面所述，在爐12的工作過程中，用于熔融材料例如液態(tài)玻璃的儲存器62形成于通道48的擴大區(qū)段58中。顆粒玻璃或其它合適的可熔融材料(例如熔鹽或熔渣)的供給源64與供給機構(gòu)66連通，而供給機構(gòu)66與儲存器62連通。密封件10還可以包括熱源68，該熱源68可以包括感應線圈、電阻加熱器、或其它合適的熱源。此外，可環(huán)繞著密封件 10設置絕熱材料70，以幫助保持密封件的溫度。下面將參考圖2-5介紹爐12和密封件10的操作。圖2示出了熱源觀進行操作， 以便在熔融/精煉爐床18中熔融反應性金屬72。熔融的金屬72如箭頭A所示流入鑄模 20的模腔沈中，并通過熱源30的工作而初始保持為熔融狀態(tài)。圖3示出了當附加熔融金屬72從爐床18流入鑄模20中時如箭頭B所示那樣向下抽出柱塞32。金屬72的上部部分73通過熱源30而保持熔融，而金屬72的底部部分75開始冷卻，以便形成鑄件34的初始部分。當向下拉出柱塞32時，鑄模20的水冷壁22方便金屬72的固化以形成鑄件34。大約在鑄件34進入到通道48變窄區(qū)段60(圖幻中的時候， 顆粒玻璃74從供給源64經(jīng)供給機構(gòu)66送入儲存器62中。盡管鑄件34受到充分冷卻而部分固化，但它通常仍然足夠熱，足以將顆粒玻璃74熔融，以便在儲存器62中形成液態(tài)玻璃76，該儲存器62的邊界由鑄件34的外表面79與孔口壁46的內(nèi)表面47界定。需要時， 熱源68可以工作，以便通過孔口壁46提供附加熱量，從而有助于熔融顆粒玻璃74，以便保證足夠的液態(tài)玻璃76供應源和/或有助于將液態(tài)玻璃保持為熔融狀態(tài)。液態(tài)玻璃76填充儲存器62和變窄部分60中的空間，以便形成屏障，該屏障阻止外部的反應性大氣44進入到熔融腔室16中和與熔融金屬72發(fā)生反應。環(huán)形凸緣M界定了儲存器62的底端，并減小了鑄件；34的外表面79和孔口壁46的內(nèi)表面47之間的間隙或空隙。通道48通過凸緣 54而變窄將使得液態(tài)玻璃76能匯聚在儲存器62 (圖幻中。儲存器62中的液態(tài)玻璃76池環(huán)繞金屬鑄件34延伸，并與鑄件的外表面79接觸，以便形成了環(huán)形儲池，該環(huán)形儲池在通道48內(nèi)基本上呈圓筒形。這樣，液態(tài)玻璃76池就形成了液體密封件。在形成了該密封件之后，將非反應性大氣42與反應性大氣44分開的底部門(圖中未示出)可以打開，以便允許從腔室16中移除鑄件34。如圖4-5所示，當鑄件34繼續(xù)向下運動時，液態(tài)玻璃76在鑄件34經(jīng)過儲存器62 和通道48變窄區(qū)段60時將包覆鑄件34的外表面79。變窄區(qū)段60減小了鑄件34的外表面79附近的液態(tài)玻璃76的厚度或減薄了鑄件34的外表面79附近的液態(tài)玻璃76層的厚度，以便于控制與鑄件34 —起離開通道48的玻璃層的厚度。然后，液態(tài)玻璃76充分地冷卻，以便固化成為在鑄件；34的外表面79上的固態(tài)玻璃包覆層78。處于液態(tài)和固態(tài)形態(tài)的玻璃包覆層78提供了保護性屏障，用于防止形成鑄件34的反應性金屬72與反應性大氣44 發(fā)生反應，同時鑄件34仍然被加熱到足以能夠進行這種反應的溫度。圖5更清楚地示出了顆粒玻璃74如箭頭C所示行進通過供給機構(gòu)66進入通道48 的擴大區(qū)段58中，并進入儲存器62中，在該儲存器62中，顆粒玻璃74熔融以形成液態(tài)玻璃76。圖5還示出了當鑄件34向下運動時在通道48的變窄區(qū)段60中形成液態(tài)玻璃包覆層。圖5還示出了在鑄件34與包覆層78 —起運動通過區(qū)段61時在通道48的擴大出口區(qū)段61中的、在玻璃包覆層78與孔口壁46之間的開口空間。如圖6所示，一旦鑄件34離開爐12足夠程度，鑄件34的一部分就被切斷，以形成任意合適長度的鑄錠80。如圖6和圖7所示，固態(tài)的玻璃包覆層78沿著鑄錠80的整個周邊延伸。因此，密封件10提供了阻止反應性大氣44進入到熔融腔室16中的機構(gòu)，并當鑄件34仍然加熱至仍可與大氣44反應的溫度時保護成鑄錠、桿棒、板坯等形式的鑄件34不接觸反應性大氣44。如前所述，鑄模20的內(nèi)表面M基本上為圓筒形，以便于生產(chǎn)基本上圓筒形的鑄件34?？卓诒?6的內(nèi)表面47同樣為基本圓柱形，以便于產(chǎn)生用于儲存器62的足夠空間以及在鑄件34和凸緣M的內(nèi)表面56之間用于產(chǎn)生密封件的空間，并在鑄件34向下運動時在鑄件34上提供合適厚度的包覆層。然而，液態(tài)玻璃76能形成具有除了圓柱形之外的多種其它橫截面形狀的密封件。優(yōu)選地，鑄模內(nèi)表面的橫截面形狀和鑄件外表面的橫截面形狀與孔口壁內(nèi)表面(特別是向內(nèi)延伸的環(huán)形凸緣的內(nèi)表面)的橫截面形狀基本相同，以便使得鑄件和凸緣之間的空間足夠地小，從而允許液態(tài)玻璃在儲存器中形成，并能足夠地擴大該空間，以使得玻璃包覆層的厚度足以防止在熱鑄件和爐外部的反應性大氣之間發(fā)生反應。為了形成合適尺寸的金屬鑄件以便運動通過通道，鑄模內(nèi)表面的橫截面形狀小于孔口壁內(nèi)表面的橫截面形狀。還可以對密封件10和爐12進行附加變化，這些變化均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如， 爐12可包括多于一個的熔融腔室，這樣，材料72可在一個腔室中進行熔融，并傳送至分立的腔室，連續(xù)鑄模布置在該分立的腔室中，且布置了從該分立的腔室通向外部大氣的通道。 此外，通道48可縮短，以取消或基本上取消該通道的擴大出口區(qū)段61。另外，用于容納熔融玻璃或其它材料的儲存器可以形成于通道48的外部，且與通道流體連通，從而允許熔融材料流入與通道48類似的通道中，以便于形成阻止外部大氣進入到爐中的密封件，并在金屬鑄件通過該通道時包覆該金屬鑄件的外表面。在此情況下，供給機構(gòu)可與這種可選儲存器連通，以便使固態(tài)材料能夠進入儲存器中，以便在其中熔融。因而，可選的儲存器可以提供為用于固態(tài)材料的熔融位置。但是，密封件10的儲存器62更簡單，更容易在金屬鑄件經(jīng)過通道時利用金屬鑄件的熱量來使材料熔融。本發(fā)明的密封件提高了生產(chǎn)率，這是因為可以在爐的外部對鑄件的長度進行切斷，同時鑄造處理繼續(xù)進行而并不中斷。此外，由于在切割時各個鑄件被暴露的部分不包括縮孔或管腔，且鑄件的底部沒有燕尾榫，因此提高產(chǎn)量。此外，由于爐沒有拉出式腔室，所以鑄件的長度不再受到該腔室的限制，因而，鑄件實際上能夠有可制造的任意長度。而且，通過采用合適類型的玻璃，包覆在鑄件上的玻璃可為對鑄件的隨后擠出提供潤滑。還有，在隨后執(zhí)行鍛壓之前對鑄件進行加熱時，鑄件上的玻璃包覆層可以提供屏障，以便防止鑄件與氧氣或其它大氣發(fā)生反應。盡管在上文的描述中，本發(fā)明密封件的優(yōu)選實施例介紹為與玻璃顆粒物質(zhì)一起使用而形成玻璃包覆層，但也可以使用其它材料例如熔鹽或熔渣來形成密封件和玻璃包覆層。本發(fā)明的裝置和方法對于高反應性金屬例如鈦特別有利，當反應性金屬處于熔融狀態(tài)時，它與熔融腔室外部的大氣有非常強的反應性。然而，本發(fā)明的方法適用于任何等級的金屬，例如超級合金，其中，需要屏障來將外部大氣保持在熔融腔室之外，以防止熔融金屬暴露在外部大氣中。下面參見圖8進一步地介紹鑄造爐12。爐12示出為處于高于生產(chǎn)設施等的地板 81的升高位置中。在內(nèi)部腔室16中，爐12包括附加熱源，它為感應線圈82的形式，該感應線圈82布置在鑄模20下方和孔口壁46上方。感應線圈82圍繞金屬鑄件34向通道壁46 中的通道行進的過程中所經(jīng)過的通路。因此，在工作過程中，感應線圈82圍繞金屬鑄件34， 且布置成鄰近金屬鑄件的外周，以便將金屬鑄件34的熱量控制在用于使它插入通道(熔池布置在該通道內(nèi))內(nèi)的合適溫度。還有，呈水冷卻管84形式的冷卻裝置處于內(nèi)部腔室16中，該水冷卻管84用于對顆粒材料的供給機構(gòu)或分配器的導管66進行冷卻，以防止顆粒材料在導管66中熔融。管 84基本上為環(huán)形的環(huán)，它向外與金屬鑄件34間隔開，并與導管66接觸，以便在管84和導管 66之間進行傳熱，從而提供所述冷卻。爐12還包括呈光學高溫計86形式的溫度傳感器，用于在布置于感應線圈82附近和孔口壁46上方的熱檢測位置88處檢測金屬鑄件34的外周的熱狀況。爐12還包括第二光學高溫計90，用于在孔口壁46的另一熱檢測位置92處檢測溫度，因而，高溫計90能估計儲存器62中的熔池的溫度。在腔壁14的底壁的外部和下方，爐12包括鑄錠驅(qū)動系統(tǒng)或提升器94、切割機構(gòu) 96以及移除機構(gòu)98。提升器94設置成根據(jù)需要降低、升高或停止金屬鑄件34的運動。提升器94包括第一提升輥100和第二提升輥102，它們在橫向相互間隔開，并如箭頭A和B所示可沿交替方向旋轉(zhuǎn)，從而使得金屬鑄件34產(chǎn)生各種運動。因而，在工作過程中，輥100和 102相互間隔開的距離大致等于被包覆的金屬鑄件和接觸包覆層78的直徑。切割機構(gòu)96 布置在輥100和102的下方，且設置成對金屬鑄件34和包覆層78進行切割。切割機構(gòu)96 通常是切割噴燈，但也可采用其它合適的切割機構(gòu)。移除機構(gòu)98包括第一移除輥104和第二移除輥106，兩個輥以與輥100和102類似的方式在橫向上相互間隔開，且當金屬鑄件在它們之間運動時同樣與包覆的金屬鑄件的包覆層78相接合。如箭頭C和D所示，輥104和 106可沿交替方向旋轉(zhuǎn)。下面將參考圖8-圖10來介紹爐12的操作的其它方面。參考圖8，熔融金屬如前所述被澆注到鑄模20中，以便制造金屬鑄件34。然后，鑄件34沿著通路從鑄模20穿過由感應線圈82限定的內(nèi)部空間向下運動，并進入由通道壁46限定的通道中。感應線圈82和 68以及高溫計86和90是控制系統(tǒng)的組成部分，該控制系統(tǒng)用于提供在儲存器62中形成熔池的最佳條件，以便形成液態(tài)密封件和包覆材料，包覆材料最終在金屬鑄件34上形成了保護屏障78。更具體地，高溫計86檢測在金屬鑄件34外周上的位置88處的溫度，而高溫計 90檢測在通道壁46上的位置92處的溫度，以便于估計出儲存器62中的熔池的溫度。該信息用來控制感應線圈82和68的功率，以便提供上述最佳條件。因此，當位置88處的溫度太低時，向感應線圈82供電，以便加熱金屬鑄件34，從而使位置88處的溫度達到合適的范圍。同樣，當位置88處的溫度太高時，減小或切斷向感應線圈82的供電。優(yōu)選地，位置88 處的溫度保持在給定的溫度范圍內(nèi)。同樣，高溫計90對位置92處的溫度進行估計，以確定熔池是否處于合適溫度。根據(jù)位置92處的溫度，增大、減小、或關閉向感應線圈68的供電， 以便共同將熔池的溫度保持在合適的溫度范圍內(nèi)。當對金屬鑄件34和熔池的溫度進行控制時，操作水冷卻管84以冷卻導管66，以便于使得顆粒材料能從供給源64以固態(tài)形式進入到通道壁46中的通道內(nèi)，從而防止了由于材料在導管中熔融而將導管66堵塞。繼續(xù)參見圖8，金屬鑄件運動經(jīng)過密封件10，以便對金屬鑄件34進行包覆而形成包覆的金屬鑄件，該包覆的金屬鑄件向下運動進入到外部大氣中，并位于輥100和102之間，這兩個輥以可控的方式與包覆的金屬鑄件接合而使該包覆的金屬鑄件向下降低。包覆的金屬鑄件繼續(xù)向下運動并與輥104和106接合。參見圖9，然后，切割機構(gòu)96對包覆的金屬鑄件進行切割而形成切割段，這些切割段成包覆的鑄錠80形式。因此，在包覆的金屬鑄件到達切割機構(gòu)96的高度時，它已被冷卻到金屬基本上不與外界大氣發(fā)生反應的溫度。圖9示出了處于切割位置的鑄錠80，其中，鑄錠80已與金屬鑄件34的母體段108分離。然后，如圖10中的箭頭E所示，輥104和106 作為一個單元而從圖9所示的接收或切割位置向下朝著地板81旋轉(zhuǎn)至降低的卸載或排出位置，在該位置中，鑄錠80基本水平。然后，輥104和106如箭頭F和G所示進行旋轉(zhuǎn)，以便移動鑄錠80 (箭頭H)，從而將鑄錠80從爐12中移除，這樣，輥104、106可以返回到圖9 所示位置，用于接收另一鑄錠段。這樣，移除機構(gòu)98從圖9所示的鑄錠接收位置運動到圖 10所示的鑄錠卸載位置，并返回到圖9所示的鑄錠接收位置，因此，能夠以不停歇的方式來連續(xù)進行金屬鑄件34的制造和其通過熔池形成包覆層。下面將參考圖11-14更詳細地介紹本發(fā)明的、用于供給固體顆粒材料的供給機構(gòu)。參考圖11，供給機構(gòu)包括料斗110 ；供給腔室112 ；安裝塊114，該安裝塊114通常通過焊接而安裝在腔室壁14上；以及多個供給管116，各供給管116與冷卻裝置84連接并穿過該冷卻裝置84。圖11中示出了四個供給管116，而圖14中示出了總共六個供給管。實際上，供給管的數(shù)目通常在四個至八個之間。供給機構(gòu)的這些元件提供了供給通路，顆粒和固體包覆材料通過該供給通路供給到儲存器62中。料斗110、供給腔室112和供給管116 都與腔室14密封在一起，這樣，在裝置的各元件中的大氣都相同。通常，該大氣包括氬氣或氦氣中的一種，并可以處于真空下，例如與使用等離子體噴燈相關的真空。參考圖12，料斗110包括出口孔，該出口孔通常由閥118來控制。料斗110的出口孔與安裝在腔室112的頂壁上的管連通，以便提供進入所述腔室的進口孔120。在料斗 110和進口孔120之間的連接優(yōu)選地利用環(huán)形聯(lián)接器，該環(huán)形聯(lián)接器可以由彈性體材料形成，它保持在料斗110和腔室112之間的密封，并使得料斗110具有可拆卸性，以便由另一料斗來更換，從而在料斗110的重新填充過程中加速轉(zhuǎn)換處理。進口孔120供給至布置于腔室112中的容器或殼體IM中，該容器或殼體IM與振動供給盤1 連接，并從該振動供給盤126的入口端128向上延伸。可變速度振動器130安裝在盤126的底部，用于使得所述盤振動。供給塊132安裝在腔室112內(nèi)，并限定了在盤126的出口端136下方的多個傾斜供給孔134。各供給管116包括第一管段138，該第一管段連接到與孔134連通的供給塊 132。各第一管段138與腔室112的底壁連接并穿過該底壁延伸。各供給管116還包括第二柔性管段140，該第二柔性管段140與第一管段138的出口端連接；以及第三管段142，該第三管段142與柔性管段140的出口端連接。柔性管段140部分補償在各第一管段138和第三管段142之間的任何偏移。各管段142從第二管段140連續(xù)延伸至在端壁46上的出口端(圖11)。因此，塊114具有通過其形成的多個通道，管段142延伸通過這些通道。另一振動器144安裝在塊114的底部，以便使得所述塊和管段142振動。下面將參考圖13更詳細地介紹殼體IM和供給盤126。盤1 包括基本水平的底壁146和七個槽道壁148，這七個槽道壁148限定了在它們之間的六個槽道150，各槽道150 從入口端1 延伸至出口端136。盡管槽道150的尺寸可以變化，但是在示例實施例中，它們近似為0. 5英寸寬和0. 5英寸高。殼體IM包括前壁152、與該前壁152連接的一對側(cè)壁巧4和156以及與各側(cè)壁巧4和156連接的后壁158 (圖12)。側(cè)壁巧4和156以及后壁 158向下延伸，以便抵靠盤126的底壁146。然而，前壁152有底邊緣160，該底邊緣160設置在槽道壁148的頂部，以便產(chǎn)生出口開口，各出口開口由底邊緣160、底壁146和一對相鄰槽道壁148來界定。下面將參考圖14進一步介紹冷卻環(huán)84。環(huán)84有環(huán)形形狀，為限定了環(huán)形通道162 的管形結(jié)構(gòu)。環(huán)84界定了金屬鑄件通路，金屬鑄件34在鑄造處理過程中通過該金屬鑄件通路。環(huán)84布置成相當接近鑄件34和壁46的頂表面164，以便在供給管116的各出口端 166附近冷卻供給管116。環(huán)84有進口孔168和出口孔170，以便允許水172流過環(huán)84。進口孔168與水源176和泵178連通，該泵178用于泵送水通過環(huán)84，如圖14中的相應箭頭所示。多個孔形成于環(huán)84的側(cè)壁中，更小直徑的供給管116穿過該孔，以便允許水172在供給管116的出口端166附近直接與供給管116接觸。鄰近出口端166的各供給管116與壁46的頂表面164緊密相鄰或者抵靠該頂表面164。各出口端166和孔口壁46的內(nèi)表面 47與金屬鑄件34的外周79間隔開距離D1，如圖14中所示。距離Dl通常在1/2至3/4英寸的范圍內(nèi)，優(yōu)選地不超過1英寸。爐12設置成有金屬鑄件通路，該金屬鑄件通路從鑄模20的底部向下穿過儲存器壁46的通道延伸。該通路的水平截面形狀與鑄件34的外周79相同，其與鑄模20的內(nèi)表面M的截面形狀基本相同。因此，距離Dl還示出從金屬鑄件通路至壁46的內(nèi)表面47的距離以及在所述通路和供給管116的出口端166之間的距離。顆粒包覆材料表示為基本球形顆粒74，它們沿供給通路從料斗110供給儲存器 62。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，鈉鈣玻璃將很好地用作包覆材料，這部分是由于該玻璃可以基本球形形狀使用。由于相對較長通路(顆粒74必須沿該通路行進，同時保持對它們向下游朝著儲存器62 流動的控制)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用球形顆粒74將大大方便通過導管116的供給處理，該導管116 以適合保持該可控制流動的角度布置。供給管116的段142沿大致恒定角度布置，而不必考慮在圖11中所示的示意圖。顆粒74在某處的顆粒尺寸在5至50目(mesh)的范圍內(nèi)， 更通常是在更窄范圍內(nèi)，例如8至42目、10至36目、12至30目、14至M目，最優(yōu)選地16 至18目。下面參考圖11-14介紹供給系統(tǒng)的操作。首先，料斗110充滿較大量的顆粒74， 且閥118定位成允許它們通過進口孔120流入腔室112內(nèi)的殼體124中，如箭頭J所示，這樣，殼體IM局部填充有顆粒74。然后，振動器130以合適的振動速率操作以振動盤1 和顆粒74，以便于它們沿槽道150朝著出口端136運動，其中，顆粒74從盤126下落，并通過孔134進入管段138中，如圖12和13中的箭頭K所示。顆粒74繼續(xù)運動通過管段140并進入管段142中，如朝著塊114的箭頭L所示。振動器144操作成使得塊114、管段142和經(jīng)過的顆粒74振動，以便更加方便這些顆粒朝著儲存器62運動。顆粒74的球形形狀使得它們能夠滾動通過導管116并沿供給通路的各其它表面滾動，從而大大方便它們的行進。顆粒74在它們到達端部166和從該端部離開供給管116時完成它們沿供給通路 (箭頭M)的行進，如圖14中所示。顆粒74在它們行進通過熔融腔室內(nèi)的管段142時進行預熱，這由于它們的較小尺寸而被加強。然而，顆粒74被保持處于固體狀態(tài)，直到它們運動超過端部166之后，以便保證供給管116并不被熔融包覆材料堵塞。為了保證顆粒74并不在供給管116內(nèi)在出口端部166附近熔融以及保證供給管116在該區(qū)域中的整體性，泵 178 (圖14)操作成從供給源176泵送水經(jīng)進口孔168和出口孔170通過環(huán)84，這樣，水172 在供給管通過環(huán)84的通道162的位置處直接接觸供給管116的外周邊。因此，顆粒74在離金屬鑄件；34的外周79 —定距離(該距離甚至小于距離Dl)處呈固體狀態(tài)。然而，在很大程度上由于由新形成的鑄件34輻射的熱量，顆粒74快速熔化，且所需的任意附加熱量由線圈68提供。因此，顆粒74在由鑄件34的外表面79和孔口壁46的內(nèi)表面47界定的熔化位置174處熔化，因此在金屬鑄件34的外周79的距離Dl范圍內(nèi)熔化。本發(fā)明的另一方面在圖15-20中被示出，并涉及提供環(huán)繞鑄錠的密封件，以便防止來自外部大氣的氣體在連續(xù)鑄造處理的初始起動過程中進入熔融腔室。為此，本發(fā)明的爐包括真空密封組件180，該真空密封組件180包括剛性通道壁或軸環(huán)182，該通道壁或軸環(huán)182通常由金屬形成，并限定了具有底部出口端186和上部進口端188的通道184，該底部出口端186與爐外部的周圍大氣連通，該上部進口端188與通道48連通，因此通道184和 48形成單個通道。軸環(huán)182具有內(nèi)周189，該內(nèi)周189限定了通道184，且在示例實施例中為基本上圓筒形，盡管它可以有任意合適形狀。通常成彈性體0形環(huán)190和192形式的上部和下部高溫聚合物基密封環(huán)以及陶瓷編織套筒194沿通道184布置，以便在形成于軸環(huán) 182內(nèi)并從內(nèi)周189向外延伸的環(huán)形槽196A-C中分別提供三個柔性的、可拆卸的環(huán)形密封部件。在示例實施例中，0形環(huán)190和192由高溫硅酮材料形成。通?？捎玫钠渌线m密封環(huán)包括丁鈉橡膠環(huán)或氟橡膠環(huán)。各0形環(huán)190和192從內(nèi)周189沿徑向向內(nèi)延伸，并有限定0形環(huán)通道200的內(nèi)周198。同樣，陶瓷編織套筒194從內(nèi)周189沿徑向向內(nèi)延伸，并具有限定套筒通道204的內(nèi)周202。通道200和204的橫截面形狀基本與由凸緣M的內(nèi)周限定的變窄區(qū)段60的橫截面形狀以及由鑄模的內(nèi)表面M限定的鑄模通道或模腔沈的橫截面形狀相同。通道200和204的橫截面形狀略微小于鑄模22的模腔沈的橫截面形狀， 也小于變窄區(qū)段60的橫截面形狀，該變窄區(qū)段60的橫截面形狀略微大于模腔沈的橫截面形狀，如前所述。下部0形環(huán)192向下游與上部0形環(huán)190間隔開，使得通道184包括從上部0形環(huán)190的底部向下部0形環(huán)192的頂部延伸的第一通道段206。同樣，陶瓷編織套筒 194向下與下部0形環(huán)192間隔開，使得通道184包括從0形環(huán)192的底表面向套筒194的頂表面延伸的第二通道段208。上部和下部氣體進口孔210和212形成于軸環(huán)182中，從該軸環(huán)182的外表面延伸至內(nèi)周189?？?10和212與通道184流體連通，并通過氣體導管 216而與惰性氣體供給源214流體連通，該氣體導管216連接到孔210和212并在孔210和 212之間延伸。供給源214包括用于在低壓下從供給源214通過導管216向通道184提供惰性氣體的裝置，然而，該低壓超過周圍大氣壓力，因此超過在爐外部的周圍反應氣體的壓力。因此，氣體供給源214可以包括適合通過空氣壓縮機等增壓的低壓泵或者儲罐。氣體供給源214還通過氣體供給導管218而與熔融腔室16連通。還在熔融腔室16的外部設置有真空機構(gòu)220，并該真空機構(gòu)通過氣體導管222而與熔融腔室連通，用于抽空腔室16。下面將參考圖18-20介紹爐12在初始起動過程中的操作。首先參考圖18，機械加工的起動器錠頭2 沿金屬鑄件通路通過通道184以及由陶瓷編織套筒194和0形環(huán)190、 192限定的通道、通道48、由冷卻環(huán)84界定的通道、加熱線圈82而向上(箭頭N)插入鑄模 22的模腔沈內(nèi)。起動器錠頭2M被機械加工成使得它的橫截面形狀與模腔沈的橫截面形狀相同，只是略微更小，使得當它向上滑入模腔中時，它在空腔26內(nèi)形成合適的緊貼配合。 輥100和102被操作，如圖18中箭頭0所示，以便使得起動器錠頭224向上運動。一旦起動器錠頭224已經(jīng)以這種方式被插入，0形環(huán)190和192形成環(huán)繞錠頭224的外周的氣密密封件。一旦起動器錠頭2M如圖18中所示被插入，低壓惰性氣體從氣體供給源214通過導管216以及進口 210和212而供給到通道184的段206和208。更具體地，惰性氣體運動
14進入段206和208的、由起動器錠頭2 (在它如前所述插入后)的外周界定的相應環(huán)形部分中。更具體地，惰性氣體運動進入的段206的環(huán)形部分被限定在上部0形環(huán)190和下部 0形環(huán)192、起動器錠頭224的外周(或者金屬鑄件通路)和通道壁內(nèi)周189之間。同樣， 惰性氣體運動進入的段208的環(huán)形部分被限定在0形環(huán)192的底部、環(huán)形套筒194的頂部、 起動器錠頭224的外周(或者金屬鑄件通路)和通道壁內(nèi)周189之間。在起動器錠頭2M插入之前，0形環(huán)190和192的通道200的橫截面形狀與起動器錠頭224的橫截面形狀基本相同并略微更小。0形環(huán)190和192的可彈性壓縮特征使得它們能夠在起動器錠頭2M插入時略微膨脹，以便與錠頭2M的橫截面尺寸相匹配，并提供前述氣密密封件。0形環(huán)190和192由惰性氣體不可透過的材料形成。套筒194的橫截面形狀幾乎與起動器錠頭224的橫截面形狀相同，盡管它并不提供氣密密封件，但是它將大體上消除可能從套筒194的一側(cè)向另一側(cè)運動的大部分氣體。因此，這基本上使否則將從通道184的段208流入外部大氣中的惰性氣體最少。套筒194由惰性氣體可透過的材料來形成。因此，惰性氣體可以借助于通過形成套筒194的材料的孔、套筒194的內(nèi)周和起動器錠頭224的外周之間以及套筒194的外周和通道壁的內(nèi)周189之間而從空間208的環(huán)形部分排出至套筒194的另一側(cè)。一旦在起動器錠頭224以及0形環(huán)190和192之間形成氣密密封件，就操作真空機構(gòu)220，以便從熔融腔室抽出空氣。通常，熔融腔室16抽空至低于100毫托的基本水平， 且泄露速率小于在三分鐘內(nèi)30毫托。由0形環(huán)提供的密封件能夠?qū)崿F(xiàn)這一點。盡管0形環(huán) 190和192設置成當腔室16內(nèi)的大氣處于大氣壓力或在真空下時提供氣密密封件或者基本氣密密封件，但是在腔室16內(nèi)的壓力大大降低會使得一些氣體在起動器錠頭2M和0形環(huán) 190、192之間或在內(nèi)周189和所述0形環(huán)之間泄露至腔室16內(nèi)。因此，供給至通道184的惰性氣體將只允許惰性氣體通過該潛在泄露位置進入熔融腔室16，因此不允許來自外部大氣的任何氣體進入在起動器錠頭2M周圍的熔融腔室16。在熔融腔室被抽空和檢查以便保證泄露速率限制在可接受的水平之后，爐再從供給源214通過導管218往回填充惰性氣體。 對熔融腔室16進行監(jiān)測，以便保證氧氣和水氣濃度足夠低，從而防止污染。當這些濃度滿足質(zhì)量控制標準時，熔融爐床等離子體噴燈觀點燃或點火，以便形成等離子體羽流226，從而開始加熱和熔融在熔融爐床18中的固體供給材料，該固體供給材料將用于形成金屬鑄錠。然后，感應線圈68和82被供電，用于分別感應加熱通道壁46 和起動器錠頭224。熱傳感器86和90用于分別監(jiān)測和控制起動器錠頭2M和通道壁48被預熱到的溫度。盡管確切溫度可以根據(jù)特定情況而變化，但是在示例實施例中，起動器錠頭 2 預熱至大約2000° F，而儲存器通道壁46預熱至大約1700° F至1800° F的溫度。鑄模等離子體噴燈30也被點燃或點火，以便形成它的等離子體羽流226，用于加熱起動器錠頭224的頂部。噴燈30可以用在起動器錠頭224的預熱處理中。此外，噴燈30用于在熔融金屬72從爐床18澆注至鑄模20中以便開始鑄造金屬鑄件34之后使得起動器錠頭2M 的頂部部分熔融，使得錠頭2M和鑄件34 —起形成鑄錠。如圖19中所示，輥100和102旋轉(zhuǎn)(箭頭P)，以便降低(箭頭Q)起動器錠頭224 和金屬鑄件34，該金屬鑄件34在熔融材料72澆注至鑄模22內(nèi)并在其中固化時形成于起動器錠頭2M頂部上。在整個處理中，惰性氣體從供給源214連續(xù)地提供至通道184中，以便保證外部大氣的氣體(例如氧氣和氮氣)不會進入熔融腔室16中。
如圖20中所示，起動器錠頭2M和金屬鑄件34降低，直到鑄錠的通常最熱區(qū)域 (該最熱區(qū)域可以是起動器錠頭2M和/或金屬鑄件34的一部分)到達儲存器62，這時， 輥100和102停止，以便停止鑄錠的運動。當鑄錠停止時，包覆材料的顆粒74供給到儲存器62中，如前面參考圖11-14所述。顆粒74在大約1分鐘內(nèi)供給到儲存器62中至合適水平。通常，只花費大約另一分鐘來使得顆粒74熔融，以便在儲存器62內(nèi)形成前述熔融密封件。因此，鑄錠的降低通常只停止大約這兩分鐘時間，以便允許顆粒74在儲存器62內(nèi)初始填充和熔融。盡管鑄錠可能需要停止更長時間，但是這在再次開始鑄錠的移除之前通常不超過大約5分鐘。需要這樣的停止時間以便形成足夠量的熔融材料，從而提供熔融密封件。 也就是，在沒有該停止時間的情況下繼續(xù)移除鑄錠將沒有足夠的時間來建立所需體積的熔融材料，以形成熔融密封件，因為組成密封件的包覆材料將以太快的速度離開儲存器的底部，以至于不能在儲存器62中充分積累熔融材料。然而，如上所述，該停止時間限制在一定時間內(nèi)，以便保證有足夠的、來自金屬鑄件34的熱能來熔融顆粒74和使得熔融密封件保持在熔融狀態(tài)。當起動器錠頭和金屬鑄件34在該停止時間之后開始移除時，移除速率相對較慢， 通常小于1.0英寸每分鐘。鑄錠以該較慢速率通常下降大約10分鐘。使用該較慢移除速率與上述要求相關，以保持來自金屬鑄件的足夠熱能以熔融顆粒74并且使它們保持處于熔融狀態(tài)。一旦形成熔融密封件，就不再需要0形環(huán)190和192來提供防止外部大氣進入熔融腔室16內(nèi)的密封件，因此不再需要將惰性氣體提供至通道184中。因此，一旦形成熔融密封件，惰性氣體進入通道184的運動就停止。一旦該較慢鑄錠移除結(jié)束，鑄錠移除速率將加速至通常大于1. 0英寸每分鐘的速率，通常最大速率為大約3. 0英寸每分鐘。當鑄錠降低時，顆粒74以足夠速率被供給，以便使得儲存器62內(nèi)的熔融密封件保持在合適水平。顆粒74的供給速率取決于移除鑄錠34的線性速度，以便在整個處理過程中使得形成熔融密封件的熔融材料的體積保持在近似相同水平，盡管有一些變化空間，只要熔融密封件被保持。更具體地，金屬鑄件34的更快移除速率將更快速地從熔融密封件中使用熔融材料來形成環(huán)繞金屬鑄件的包覆層，因此需要相對更快的顆粒74的供給速率，而相對較慢的移除速率將較慢地從熔融密封件中使用熔融材料，因此需要較慢的顆粒74的供給速率來保持熔融密封件。鑄造處理的其余部分以受控速率繼續(xù)進行，因此固體供給材料根據(jù)需要供給熔融爐床18內(nèi)并在其中熔融，以便將熔融材料以合適速率澆注至連續(xù)鑄模中。將如前所述繼續(xù)進行金屬鑄件34的鑄造和包覆材料通過熔融密封件施加在金屬鑄件的外周上。當整個鑄造活動完成時(該鑄造活動可以很容易地持續(xù)6或7天或更長時間)，0 形環(huán)190和192以及陶瓷編織套筒194被移除并更換，以便使爐準備新的連續(xù)鑄造階段。盡管本發(fā)明的0形環(huán)將在起動處理過程中涉及的高溫下暫時工作，以便提供所需的密封件， 直到形成熔融密封件，但是它們不適用于長時間的連續(xù)鑄造活動，因此將損壞至需要更換的程度，以便用于隨后鑄造的初始起動。實際上，密封環(huán)190和192通常將只提供所需的密封小于1小時，更通常是大約1/2小時左右。盡管陶瓷編織套筒194設置成更長時間地用于甚至更高溫度(例如超過2000° F)，但是它需要在準備新的鑄造活動之前更換。盡管陶瓷編織套筒194否則可以持續(xù)更長時間，但是與施加在金屬鑄件34的外周面上的包覆層的相互作用將使得陶瓷編織套筒194退化至需要更換它的程度。
應當知道，在熔融密封件中的熔融材料的體積相對較小，且通常不超過能夠在前述停止時間中熔融的量，鑄錠在該停止時間中停止，以便將顆粒74供給到儲存器62中并使它們?nèi)廴谝孕纬扇廴诿芊饧?。使得熔融材料和熔融密封件的體積保持相對最小的一個原因是限制為了提供用于該熔融處理的所需溫度而使用的能量大小。此外，當爐需要以受控方式停機時最小體積將很有利。爐的停機涉及切斷顆粒74沿顆粒供給通路向儲存器62的流動。停止使得顆粒74流入儲存器62中可以幾乎立即實現(xiàn)或在幾秒內(nèi)實現(xiàn)，以便快速達到使得儲存器62內(nèi)的熔融材料的體積不被增大的狀態(tài)。爐的停機顯然還包括停止將附加熔融材料澆注至鑄模22內(nèi)。金屬鑄件34相對較快地降低，以便保證在儲存器62內(nèi)形成熔融密封件的熔融材料不會在鑄錠完全從中彎曲移除之前固化。因此，在該停機處理過程中通過儲存器62的金屬鑄件34部分的溫度并不降低至低于顆粒74的熔融溫度。在示例實施例中，該溫度為大約1400° F，這是通常用于組成顆粒74的玻璃顆粒的大致熔融溫度。然而，該溫度顯然將根據(jù)何種材料用于形成顆粒74而變化。當金屬鑄件34的該部分的溫度降低至低于該熔融溫度時，金屬鑄件將卡住，并使它自身沿形成儲存器62底部的環(huán)形凸緣而有效焊接在通道壁46上。這樣，爐將需要大量的時間來修復和從中移除鑄錠。應當知道，可選的起動組件可以用于防止外部大氣在形成熔融密封件之前進入熔融腔室。然而，這樣的起動組件比上面所述的更復雜，并產(chǎn)生它自身的問題。更具體地，下部密封腔室可以形成在熔融腔室的下面，該密封腔室包括剛性壁或門，該剛性壁或門可以關閉以便形成該下部腔室的密封狀態(tài)，并可以打開或移除以便打開在該底部腔室和外部大氣之間的連通。這樣的結(jié)構(gòu)需要更大的環(huán)形密封部件，該更大環(huán)形密封部件并不接觸鑄錠的外周，而是在門和其它剛性壁(例如熔融腔室的底壁)或從它向下延伸的剛性結(jié)構(gòu)之間形成氣密密封件。因此，這樣的起動組件需要使得熔融腔室和下部腔室都被抽空，然后在形成熔融密封件之前往回填充惰性氣體。一旦形成用于該起動裝置的熔融密封件，密封腔室可以通過打開門(以便破壞初始密封件)而通向外部大氣。為了利用熔融密封件來進行鑄錠的連續(xù)鑄造，門因此必須離開在熔融腔室下方延伸的金屬鑄件通路。盡管能夠使用這樣的起動組件，但是它相對麻煩，并需要大量的附加結(jié)構(gòu)(與使用真空密封組件180相比)。 使用這樣的下部腔室可能將使得處理減慢，這可能在如前所述使得金屬鑄件保持在用于使得包覆材料的顆粒熔融的合適溫度時成為問題。盡管下部腔室可以制成為基本更大，以便減小與減慢鑄錠的移除相關的問題，但是這樣做將增加所需的下部腔室的長度。此外，下部腔室的尺寸將需要足夠大，以容納降低機構(gòu)例如輥100和102，從而控制起動器錠頭的插入以及鑄錠的移除。使用真空密封組件180消除了這些問題以及為了產(chǎn)生這樣的起動組件所需的各種結(jié)構(gòu)和下部腔室。參考圖21至觀，特別是圖21和22，密封系統(tǒng)300的第一優(yōu)選實施例被示出為在熔融腔室16的下方，并與取出柱塞32軸向?qū)省Ｃ芊庀到y(tǒng)300優(yōu)選地包括第一密封組件 302，該第一密封組件302直接在鑄模20和熔融腔室16的下方和下游；第二密封組件304， 該第二密封組件304直接在鑄模20、熔融腔室16和第一密封組件的下方和下游；第三密封組件306和第四密封組件308，它們同樣直接在鑄模20、熔融腔室16的下方和下游并且一個在另一個的下方和下游。密封組件302至308優(yōu)選地相互同軸對準，并關于金屬鑄件的縱向軸線333同心地一個堆垛在另一個頂上(見圖27)。多個液壓管線310分別連接具有液壓或氣動控制閥314的力產(chǎn)生機構(gòu)312，例如液壓或氣壓缸?？刂崎y314在密封操作過程中控制力產(chǎn)生機構(gòu)312的致動，以便在啟動位置和停用位置之間運動。多個惰性氣體傳感器316通過傳感器線路320而與惰性氣體流動控制器318連接，因此傳感器316能夠?qū)⑿盘柊l(fā)送給控制器318。惰性氣體傳感器316可以為本領域已知的任意合適傳感器，用于在各密封件的下游或下方感測或檢測從內(nèi)部腔室16損失的惰性氣體，例如氦氣或氬氣?？刂破?318還與控制閥314電連通，因此用作力產(chǎn)生機構(gòu)控制器，用于控制各機構(gòu)312的致動。因此，控制器318包括微處理器或計算機，該微處理器或計算機進行編程，以便根據(jù)預定的步驟設置或者例如響應從惰性氣體傳感器316接收的信號而以獨立的方式控制惰性氣體流量以及控制各機構(gòu)312的致動。鑄造爐12還包括惰性氣體供給源322和氣泵324。氣泵3M迫使惰性氣體通過輸入管線3 和等離子體噴燈，以便充滿熔融腔室16。用過的氣體通過輸出管線3 離開腔室16，并重新進入惰性氣體供給源322，以便通過由腔室16、管線328、供給源322、泵3 和管線3 形成的連續(xù)反饋或再循環(huán)環(huán)路而重新循環(huán)。盡管反饋環(huán)路大致為封閉系統(tǒng)，但是當氣體損失傳感器316檢測到從內(nèi)部腔室16損失過大量的惰性氣體時，傳感器316向惰性氣體控制器318發(fā)送氣體損失信號，該惰性氣體控制器318控制氣泵324，以便增加惰性氣體向熔融腔室16內(nèi)的供給。而且，氣體損失傳感器可以位于熔融腔室中，以便檢測較低氣體狀態(tài)，在該較低氣體狀態(tài)下，附加惰性氣體可以泵送至腔室中。這樣的氣體損失傳感器可以是限定腔室16的內(nèi)部壓力的壓力傳感器，使得足夠大的壓力變化表示惰性氣體損失。首先參考圖22，腔室330位于腔室16的下方，且它的上部進口端與腔室16流體連通，它的下部出口端與腔室16外部的大氣流體連通。環(huán)形腔室壁限定了輔助腔室330，并由密封組件和環(huán)形的圓筒形剛性軸環(huán)332而形成，該剛性軸環(huán)332在熔融腔室16的底部處剛性固定在壁14上。第一密封組件302包括豎直間隔開的剛性環(huán)形的圓形上部和下部環(huán) 334和336。第一組件302的上部環(huán)334剛性固定在軸環(huán)332的底部，并從該軸環(huán)332向下沿徑向向外延伸。剛性的豎直支撐銷337從上部環(huán)334延伸至下部環(huán)336，以便將兩個環(huán)彼此剛性地固定，并設置在它們之間的豎直間隔開。最好如圖23中所示，銷或桿337圍繞環(huán) 334和336沿周向均勻間距。具有圓筒形內(nèi)表面340和圓筒形外表面342的可壓縮環(huán)形密封件338固定在上部環(huán)和下部環(huán)之間并在桿337的徑向內(nèi)側(cè)。密封件338優(yōu)選地由陶瓷編織物構(gòu)成，但是也可以由玻璃纖維、Kevlar或任意其它合適的耐火密封材料來構(gòu)成。具體地，上部環(huán)334包括頂表面344和底表面346，同時下部環(huán)336包括頂表面348和底表面350。環(huán)形密封件接納空間335被限定在上部環(huán)334和下部環(huán)336之間，特別是底表面346和頂表面348之間。密封件338被固定在環(huán)形接納空間內(nèi)。剛性傳感器軸環(huán)358剛性地固定在第一組件302的下部環(huán)336的底表面350上并從該底表面350向下延伸，以便與第二組件304的上部環(huán)334 的頂部剛性連接。優(yōu)選地，傳感器軸環(huán)包括孔口 360，用于在相應各密封件338的下面或下游接納和固定惰性氣體傳感器316。因此，輔助腔室330由軸環(huán)332、密封件338的各密封組件302、304、306和308、各上部和下部環(huán)334和336以及各傳感器軸環(huán)358的圓形內(nèi)周或內(nèi)表面來限定。因此，在各對上部和下部環(huán)334和336之間的環(huán)形空間(包括各環(huán)形密封件接納空間335)從腔室330沿徑向向外延伸。密封件338在密封件外表面342處由四個剛性支承部件或板352環(huán)繞。力產(chǎn)生機構(gòu)312包括支承板352、桿或活塞354以及殼體或缸356，活塞3M可滑動地接收于該殼體或缸356中，并由增壓液壓流體或空氣來驅(qū)動。如圖23中所示，四個力產(chǎn)生機構(gòu)312沿密封件的周邊以90度角布置。這四個支承板352幾乎但并不完全環(huán)繞與它們接合的各密封件338。更具體地，各支承部件352具有相對端部，使得給定支承板的一個端部與相鄰支承板352的相鄰端部鄰近并沿周向間隔開。各支承部件352布置在相應密封件338的外表面 342的徑向外側(cè)并與該外表面342接觸。各支承部件352還定位在桿337的徑向內(nèi)側(cè)并在由密封組件的相應上部和下部環(huán)334和336之間限定的環(huán)形空間內(nèi)。各桿或活塞3M在上部和下部環(huán)之間的環(huán)形空間內(nèi)剛性固定在相應支承部件354的外周上并從該外周沿徑向向外延伸。因此，各殼體或缸356定位在相應支承部件352和活塞354的徑向外側(cè)，該支承部件352和活塞3M在操作過程中相對于側(cè)壁14、殼體356和限定輔助腔室330而形成腔室壁的各個部件運動。在示例實施例中，殼體312固定在環(huán)334和336的外周上。盡管在示例實施例中的各機構(gòu)312利用液壓或汽缸，但是也可以使用其它力產(chǎn)生機構(gòu)。例如，桿或活塞3M也可以是螺紋桿，該螺紋桿與形成于殼體或塊356中的螺紋孔進行螺紋接合，該殼體或塊還可以包括驅(qū)動馬達，用于使得螺紋桿旋轉(zhuǎn)，以便使得支承板沿徑向向內(nèi)和向外運動， 用于使密封件338壓縮和減壓。殼體356還可以裝有與驅(qū)動馬達和螺紋桿可操作地連接的齒輪傳動器，或者利用皮帶傳動器來方便螺紋桿的驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，各支承板352包括內(nèi)表面362，該內(nèi)表面362在從上面看時被凹形彎曲， 并形成與凸形彎曲的密封件外表面342互補的形狀。各內(nèi)表面362沿圓弧而形成或布置， 該圓弧關于縱向軸線333同心，并具有與外表面342基本相同的曲率半徑。因此，力產(chǎn)生機構(gòu)312設置成圍繞密封件的周邊壓縮該密封件，并迫使密封件的內(nèi)表面340與起動器錠頭和鑄錠的外表面79接觸。外表面79還用于限定在輔助腔室330中的金屬鑄件通路的外周的一部分或者與該部分重合，鑄錠通過該金屬鑄件通路而從腔室16通向外部大氣。各密封組件304至308在結(jié)構(gòu)和功能上等價于組件302，只是除了密封組件304至308位于密封組件302的下方并固定在相鄰密封組件上。下面介紹利用本發(fā)明密封組件的爐的操作。圖22示出了具有起動器錠頭331和密封組件302的鑄造爐，該起動器錠頭331設置在取出柱塞32上，該密封組件302靠近但并不壓縮抵靠該起動器錠頭。在該位置，內(nèi)部腔室16暴露于外部空氣中。柱塞32向上運動，以便使得起動器錠頭331升高并向上穿過輔助腔室330而插入腔室16中，使得錠頭331 的上端處于鑄模20中。在起動器錠頭40與密封件338對準時，控制器318通過信號來啟動控制閥314，以便迫使液壓流體或空氣通過管線310，并使得桿3M沿箭頭366的相關方向運動(圖對、2幻。四個桿354的運動使得組件302的四個支承板352進行相應運動和使得力作用在這四個支承板352上，這將壓縮相應密封件338，并迫使密封件內(nèi)表面340與起動器錠頭接觸。如前面對于圖15-20所示的前述實施例的真空密封組件180的使用所述，熔融腔室16然后被抽空和往回填充惰性氣體。更具體地，力產(chǎn)生機構(gòu)312將上部密封件338壓靠在錠頭331的外周上，以便形成氣密或基本氣密的密封件，該密封件防止空氣或其它氣體在熔融腔室和外部大氣之間在密封件和起動器錠頭之間運動。更具體地，真空機構(gòu)220被操作成使得空氣從熔融腔室16抽出，通常至低于100毫托的基本水平，且泄漏速率小于3 分鐘內(nèi)30毫托。在熔融腔室被抽空和進行檢查以保證泄漏速率限制在可接受的水平之后， 爐然后從供給源322往回填充惰性氣體。對腔室16進行監(jiān)測，以便保證氧氣和水氣的濃度足夠低，以便防止污染。這時，對噴燈觀和30進行點火，以便使得金屬熔融，從而在爐床18中形成熔融材料72，并控制鑄模20內(nèi)的溫度，如圖沈中所示。熔融金屬72澆注在起動器錠頭上，以便形成金屬鑄件34。金屬鑄件34沿與箭頭364相關聯(lián)的鑄造或下游方向向下運動至輔助腔室 330中并運動至取出柱塞32的頂部上(圖沈-27)。圖27示出了當金屬鑄件沿箭頭364的方向向下引導時組件302沿與箭頭366相關聯(lián)的方向運動或由組件302的支承部件352和桿3M施加力。具體地說，各液壓缸312連續(xù)沿徑向向內(nèi)朝著金屬鑄件34的外周推壓密封件338并將該密封件338壓靠在該外周上。 特別如圖27中所示，當液壓桿354向內(nèi)運動和將支承部件352推壓至密封件338中時，金屬鑄件在合適的操作過程中完全由密封件的內(nèi)表面340環(huán)繞和與該內(nèi)表面接觸。因此，該結(jié)構(gòu)使得腔室16內(nèi)的金屬鑄件并不與外部大氣接觸，同時它在組件302的密封件338之前繼續(xù)冷卻。一旦金屬鑄件的給定部分通過密封件338，該部分就暴露于外部大氣中。在操作過程中，第一或最上側(cè)密封組件302提供密封，至少直到上部惰性氣體傳感器316檢測到過多惰性氣體泄漏情況。一旦感測到該惰性氣體泄漏或損失，傳感器316 通過控制器318向控制閥發(fā)送惰性氣體損失信號，該控制閥315響應地致動第二密封組件 304的四個力產(chǎn)生機構(gòu)312，以便迫使其密封件338抵靠金屬鑄件34的外周，以便提供合適的密封件，該密封件代替或者附加到由第一組件302的密封件338提供的密封件。這時，處于第一組件302的下游和組件304的上游的傳感器316停用，處于第二組件304的下游和第三組件306的上游的傳感器316啟動，以便檢測第二組件的密封件338的下游的惰性氣體損失。以與上述相同的方式，由該第二傳感器316檢測到的過多氣體泄漏將通過控制器 318向控制閥314發(fā)送信號，以便啟動第三組件306的機構(gòu)312，從而迫使密封件338抵靠金屬鑄件334的外周，以便增加或提供在內(nèi)部腔室16和外部大氣之間的單獨密封件。組件 306的桿、支承部件和密封件338的啟動和沿徑向向內(nèi)運動在圖洲中以箭頭366表示。應當知道，一個或多個力產(chǎn)生機構(gòu)312可以同時啟動，使得多于一個的密封件338在鑄造操作過程中壓靠在鑄錠的外周上。因此，密封組件通常以順序方式被啟動，使得最上側(cè)或最上游的密封組件302被啟動，以便提供抵靠鑄錠的密封件，隨后啟動下游的下一個密封組件304，隨后是密封組件 306，隨后是密封組件308。然而，如上所述，多于一個的密封組件可以同時被啟動或者在相同時期內(nèi)被啟動。還應當知道，在示例實施例中，由于各密封組件包括四個力產(chǎn)生機構(gòu)312， 因此控制器318和控制閥314通常設置成聯(lián)合操作給定密封組件的四個機構(gòu)312從停用位置至啟動位置并且反之亦然。盡管給定密封組件的各組力產(chǎn)生機構(gòu)可以聯(lián)合操作，但是系統(tǒng)300可以設置成使得給定密封組件的各組機構(gòu)312能夠彼此獨立地操作，使得它們可以順序地或以其它方式被啟動或停用。圖觀示出了第一密封組件302和第二密封組件304的密封件338已經(jīng)由于連續(xù)使用(優(yōu)選地一天或多天的使用價值)而磨損。圖觀還示出了前面兩個密封件338已經(jīng)磨損，使得由于在鑄造過程中鑄錠的外表面與密封件的內(nèi)表面340滑動接合并逐漸撕裂密封件的小塊，密封件的一半或超過一半的厚度已經(jīng)被磨掉。圖觀還示出了上部的兩個力產(chǎn)生機構(gòu)312已經(jīng)停用，以便使得各桿、支承部件和密封件沿徑向向外遠離鑄錠的外表面運動， 并因此從它們的啟動接合位置運動至它們的停用脫離接合位置。在圖28中，第三密封組件
20306與第一密封組件302相同地起作用，其中，液壓缸將密封件沿徑向向內(nèi)推壓至與金屬鑄件接觸的啟動接合位置。因此，第一優(yōu)選實施例的密封系統(tǒng)300提供了沿軸向相互對準的多個密封件，以便提供用于足夠時期的連續(xù)密封，使得連續(xù)的鑄造處理可以在延長的時間段中無延遲地進行。這種操作和處理繼續(xù)進行，直到全部密封件都用完。優(yōu)選地，連續(xù)鑄造操作將在全部密封件都磨損之前持續(xù)5至7天的整個工作周。然后，鑄造在至少一個密封件仍然起作用的情況下中斷，以便使得惰性氣體可以從腔室16中移除并重新填充空氣。然后，鑄錠完全從腔室330移除，這使得操作人員能夠一次更換全部密封件，以便準備隨后的鑄造處理。 盡管優(yōu)選實施例示出為具有四個密封件，但是在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以提供任意數(shù)目的密封件并將惰性氣體傳感器布置在輔助腔室內(nèi)的任意位置處。圖四和30示出了第二優(yōu)選實施例的密封系統(tǒng)370。系統(tǒng)370固定在側(cè)壁14的底部并從該底部向下延伸。系統(tǒng)300包括限定內(nèi)部空腔或輔助腔室386的輔助腔室殼體或壁 388，該內(nèi)部空腔或輔助腔室386與熔融腔室16和外部大氣連通。在前面的實施例中先前描述的金屬鑄件通路穿過輔助腔室386向下延伸。如前所述，鑄錠或金屬鑄件34的外周限定了通路的外周。腔室壁388包括上部軸環(huán)，該上部軸環(huán)包括剛性固定在側(cè)壁14的底部并從該底部向下延伸的上部環(huán)形部件或環(huán)372 ；以及下部環(huán)形部件或環(huán)376，該下部環(huán)形部件或環(huán)376剛性固定在上部環(huán)372上并從該上部環(huán)向下延伸，且該下部環(huán)的外徑小于環(huán)372 的外徑。多個螺紋孔374形成于環(huán)372中并在下部環(huán)376的徑向外側(cè)，且圍繞環(huán)372沿周向均勻地間隔開，使得環(huán)372用作內(nèi)螺紋部件。在示例實施例中，有六個螺紋孔374。多個環(huán)形密封件380在腔室386內(nèi)一個堆垛在另一個頂上，這樣，相鄰對的密封件分別與另一個密封件接觸。各密封件380包括內(nèi)表面或內(nèi)周382以及外表面或外周384，該外表面或外周 384限定了外徑378。環(huán)376的外徑幾乎等于和略微小于外徑378。當上部軸環(huán)的環(huán)372和376剛性固定在側(cè)壁14上并因此靜止時，腔室殼體388的其余部分用作可相對于側(cè)壁14和環(huán)372、376運動的剛性支承部件。更具體地，腔室殼體388 的其余部分包括下部的環(huán)形部件或環(huán)390以及剛性固定在該環(huán)形環(huán)390的外周上并從該外周向上延伸的環(huán)形側(cè)壁。環(huán)形側(cè)壁包括下部和上部的環(huán)形部件或環(huán)392以及剛性固定在環(huán) 392之間并從該環(huán)沿徑向向外延伸超過它們的外周的環(huán)形部件或凸緣394。側(cè)壁392、394具有由環(huán)392和凸緣394的內(nèi)表面或內(nèi)周限定的內(nèi)表面或內(nèi)周，在示例實施例中，該內(nèi)表面或內(nèi)周的直徑與密封件380的外周的直徑378相同。因此，環(huán)376的外徑與由部件392和394 形成的側(cè)壁的內(nèi)徑幾乎相同和略微更小。此外，密封件380的外表面384與側(cè)壁392、394的內(nèi)周接觸。各環(huán)376和390的內(nèi)周布置在側(cè)壁392、394的內(nèi)周的徑向內(nèi)側(cè)。六個孔396形成于凸緣394中并在環(huán)390、392和376的外周的徑向外側(cè)，并在其中已經(jīng)布置相應的襯套 398，該襯套398自身限定了與螺紋孔374豎直對準的相應開口 400。呈螺栓402形式的各外螺紋部件具有穿過孔或開口 400延伸的軸，這樣，螺栓的外螺紋部分可與相應螺紋孔374 螺紋接合。各螺栓402具有擴大的頭部404，該頭部404布置在凸緣394的下方并與該凸緣 394向下間隔開。力產(chǎn)生機構(gòu)406(這里表示為彈簧形式)固定在凸緣394的底表面408和頭部404 的頂部之間。彈簧406在凸緣底表面408上提供了恒定的豎直向上的力或壓力(箭頭416)， 并向上推壓或偏壓凸緣394和密封件382。彈簧406因此相對于靜止部件372、376和側(cè)壁14沿上游方向豎直向上(因此平行于金屬鑄件通路和鑄錠在鑄造過程中的運動方向)偏壓由部件390、392和394形成的支承部件。在箭頭416處所示的、支承部件的向上運動被轉(zhuǎn)移到在環(huán)390的頂表面和環(huán)376的底表面之間的密封件380并壓縮該密封件，使得各密封件380在側(cè)壁392、394的內(nèi)周上施加沿徑向向外的力(箭頭417)并朝著金屬鑄造通路施加沿徑向向內(nèi)的力(箭頭418)，該沿徑向向內(nèi)力在鑄造處理過程中也施加在金屬鑄件的外周上。外側(cè)壁392包括頂表面410，該頂表面410布置成當密封件磨損至它們應當更換的程度時與上部環(huán)372的底表面412接觸，盡管密封件380可以在出現(xiàn)這種情況之前進行更換。 如對于前面實施例所述，密封件380通常由陶瓷編織材料或者在前面實施例中所述的材料而形成。下面介紹使用系統(tǒng)370的鑄造處理。與前面實施例中所述相同，起動器錠頭首先沿金屬鑄件通路通過輔助腔室向上插入，從而使得它的豎直端被插入連續(xù)鑄模20中。為了方便起動器錠頭的向上插入，螺栓402將通過沿一個方向旋轉(zhuǎn)而松開或退出，以便使得彈簧406完全或充分減壓，使得密封件380將不會不適當?shù)刈璧K起動器錠頭向上運動就位。密封件380的內(nèi)周或內(nèi)表面382可以在這時與錠頭的外表面脫離接合或向外間隔開。一旦起動器錠頭已經(jīng)被插入，螺栓402可以通過沿相反方向旋轉(zhuǎn)擰入孔374中而被擰緊，以便壓縮彈簧406至合適程度，從而使得密封件380在腔室壁和起動器錠頭之間提供足夠的密封。更具體地，螺栓402的擰緊使得彈簧406壓縮，因此，彈簧406的擰緊和彈簧偏壓將在殼體388 的支承部件上施加豎直向上的力，以便壓縮密封件380，由此，該密封件380的內(nèi)周382沿徑向向內(nèi)運動，從而使得相應內(nèi)周減小，同時相應的內(nèi)徑也減小，使得該內(nèi)周形成抵靠鑄錠的外周的密封件。應當知道，可以在不使用彈簧406的情況下擰緊螺栓，以便向上推壓支承部件，盡管彈簧406在充分壓縮時也能夠在很長時間內(nèi)在密封件開始磨損時在支承部件上提供連續(xù)向上的力或壓力并因此不需要隨后附加擰緊螺栓以便繼續(xù)使得密封件抵靠鑄錠。一旦形成這樣的密封件，熔融腔室16被抽空，并往回填充惰性氣體，如前面實施例中所述。如圖四中所示，在螺栓已經(jīng)擰緊以便將彈簧406壓縮至合適程度之后，密封件 380具有在處理開始階段時的總高度HI。在熔融腔室16已經(jīng)往回填充惰性氣體之后，鑄造處理開始，如前面實施例中所述，以便開始形成鑄錠，該鑄錠向下運動，使得鑄錠的外周沿密封件380的內(nèi)周382滑動，以便保持使得腔室16內(nèi)的惰性氣體與外部大氣分離的密封件。在這樣向下運動(箭頭364)的過程中，金屬鑄件的外表面使得密封件380沿它們的內(nèi)表面逐漸磨損。參考圖31，金屬鑄件34已經(jīng)將密封件380磨損至使得密封件具有比高度Hl更小的高度H2的點。而且，彈簧406略微被減壓，使得它們由于距離凸緣394而進一步伸長，且支承部件的其余部分由于密封件380磨損而運動。如前所述，在頂表面410和底表面412 之間的接觸可以用作密封件需要更換的指示器。因此，鑄造處理如前所述停止，從而可以松開螺栓402，以便從側(cè)壁14和軸環(huán)372、376上移除螺栓和支承部件，從而移除已磨損的密封件并用新的密封件來替換它們，以便使得系統(tǒng)370準備好隨后用于連續(xù)鑄造處理。圖32和33示出了具有從圓筒形壁422沿徑向向內(nèi)延伸的多個環(huán)形蝌蚪狀密封件 420的第三優(yōu)選實施例。密封件420也由陶瓷編織材料或在前面實施例中所述的其它材料而形成。圓筒形壁422優(yōu)選地包括外表面4M和限定內(nèi)部空腔428的內(nèi)表面426。密封件 420優(yōu)選地包括擴大的頭部430，該頭部430具有大致圓形橫截面；以及臂432，該臂432具有基本上平的水平橫截面，該臂432比頭部430更窄。臂432固定在限定于內(nèi)表面似6 內(nèi)的空腔434中。臂432能夠可移除地或牢固地固定在空腔434內(nèi)，頭部430在內(nèi)部空腔 428內(nèi)延伸足夠遠，以便當金屬鑄件34沿與箭頭364相關聯(lián)的方向向下行進時與該金屬鑄件；34接觸。在操作過程中，頭部430與金屬鑄件34和圓筒形外表面430摩擦接合，使得沿與箭頭364相關聯(lián)的方向向下推壓頭部430，并推壓臂432以便沿相同方向彎曲。盡管蝌蚪狀密封件420在鑄造處理過程中在鑄錠外周上提供一些沿徑向向內(nèi)的偏壓，但是該力通常不足以使得單個密封件420能夠提供使惰性氣體和外部大氣之間分離的、抵靠鑄錠的所需密封。因此，通常使用多個密封件420，以便提供所需程度的密封。一旦密封件不再有效，各密封件420可以更換，或者整個組件可以被移除和更換，以便提供連續(xù)鑄造。因此，爐12和密封件提供了用于連續(xù)鑄造和保護金屬鑄件(該金屬鑄件在熱時與外部大氣反應)的簡單裝置，使得生產(chǎn)率大大提高，并使得最終產(chǎn)品的質(zhì)量大大改善。因此，連續(xù)鑄造密封方法是一種有效、安全、便宜和高效的裝置，其實現(xiàn)了本發(fā)明的所有列舉目標，用于消除現(xiàn)有技術的裝置、系統(tǒng)和方法所遇到的困難，并在本領域中解決了問題并獲得了新的效果。在前述說明中，已經(jīng)使用了某些術語來用于簡潔和清楚地理解。它們并不是暗示對現(xiàn)有技術所需構(gòu)成限制，因為這些術語是用于說明性目的，并將被廣義地解釋。而且，本發(fā)明的舉例說明是作為實例，本發(fā)明并不局限于所示或所述的確切細節(jié)。這里已經(jīng)介紹了本發(fā)明的特征發(fā)現(xiàn)和原理、連續(xù)鑄造密封方法研究和使用的方式、結(jié)構(gòu)特征以及新獲得的有利且有用效果，新的和有利的結(jié)構(gòu)、裝置、元件、布置、部件和組合在所附權利要求中被闡述。
權利要求
1.一種爐，該爐包括內(nèi)部腔室；在該內(nèi)部腔室中的連續(xù)鑄模；腔室壁，該腔室壁限定了與所述內(nèi)部腔室和所述內(nèi)部腔室外部的大氣連通的輔助腔室；金屬鑄件通路，該金屬鑄件通路從所述內(nèi)部腔室穿過輔助腔室延伸，并用于允許金屬鑄件通過所述金屬鑄件通路通向外部大氣；第一密封件，該第一密封件沿所述輔助腔室環(huán)繞所述金屬鑄件通路；可運動的第一支承部件；以及第一力產(chǎn)生機構(gòu)，該第一力產(chǎn)生機構(gòu)與所述支承部件可操作地連接，用于將所述支承部件壓靠在所述密封件上，并將所述密封件壓向所述金屬鑄件通路，使得當金屬鑄件經(jīng)由所述金屬鑄件通路而經(jīng)過所述輔助腔室時，所述第一力產(chǎn)生機構(gòu)和所述支承部件用于將所述密封件壓靠在所述金屬鑄件的外周上。
2.根據(jù)權利要求1所述的爐，其中所述力產(chǎn)生機構(gòu)包括壓力缸。
3.根據(jù)權利要求1所述的爐，其中所述密封件包括編織陶瓷材料。
4.根據(jù)權利要求1所述的爐，還包括第二支承部件以及第二力產(chǎn)生機構(gòu)，該第二力產(chǎn)生機構(gòu)與所述第二支承部件可操作地連接，用于將所述第二支承部件壓靠在所述第一密封件上，以便將所述第一密封件壓向所述金屬鑄件通路，使得所述第二力產(chǎn)生機構(gòu)和所述第一支承部件用于將所述第一密封件壓靠在所述金屬鑄件的外周上。
5.根據(jù)權利要求1所述的爐，還包括第二密封件，該第二密封件沿輔助腔室環(huán)繞所述金屬鑄件通路；第二支承部件；以及第二力產(chǎn)生機構(gòu)，該第二力產(chǎn)生機構(gòu)與所述第二支承部件可操作地連接，用于將第二支承部件壓靠在所述第二密封件上，以便將所述第二密封件壓向所述金屬鑄件通路，使得所述第二力產(chǎn)生機構(gòu)和所述第二支承部件用于將所述第二密封件壓靠在所述金屬鑄件的外周上。
6.根據(jù)權利要求1所述的爐，還包括所述腔室壁的第一環(huán)形部件和第二環(huán)形部件，在所述第一環(huán)形部件和第二環(huán)形部件之間限定了一空間，并且所述第一密封件和所述第一支承部件在該空間內(nèi)，并相對于所述第一環(huán)形部件和第二環(huán)形部件能夠運動。
7.根據(jù)權利要求1所述的爐，還包括惰性氣體損失傳感器，該惰性氣體損失傳感器用于感測惰性氣體從所述內(nèi)部腔室的損失。
8.根據(jù)權利要求7所述的爐，還包括惰性氣體流量控制器，該惰性氣體流量控制器與所述惰性氣體損失傳感器連通，并具有停用模式和啟動模式；并且其中所述惰性氣體流量控制器響應于來自所述惰性氣體損失傳感器的信號而從所述停用模式轉(zhuǎn)換成所述啟動模式。
9.根據(jù)權利要求7所述的爐，還包括力產(chǎn)生機構(gòu)控制器，該力產(chǎn)生機構(gòu)控制器與所述第一力產(chǎn)生機構(gòu)和所述惰性氣體損失傳感器連通，并具有停用模式和啟動模式，在啟動模式中，所述第一力產(chǎn)生機構(gòu)由控制器致動；并且其中所述控制器響應來自所述惰性氣體損失傳感器的信號而從所述停用模式轉(zhuǎn)換成所述啟動模式。
10.根據(jù)權利要求1所述的爐，還包括第二密封件，該第二密封件在所述第一密封件的下游沿所述輔助腔室環(huán)繞金屬鑄件通路；所述第一力產(chǎn)生機構(gòu)的啟動位置，在該啟動位置中，所述第一密封件用于與所述金屬鑄件的外周接合；所述第一力產(chǎn)生機構(gòu)的停用位置，在該停用位置中，所述第一密封件用于與所述金屬鑄件的外周脫離接合； 第二力產(chǎn)生機構(gòu)；所述第二力產(chǎn)生機構(gòu)的啟動位置，在該啟動位置中，所述第二密封件用于與所述金屬鑄件的外周接合；所述第二力產(chǎn)生機構(gòu)的停用位置，在該停用位置中，所述第二密封件用于與所述金屬鑄件的外周脫離接合；
11.根據(jù)權利要求1所述的爐，還包括第二密封件，該第二密封件與所述第一密封件接觸地環(huán)繞所述金屬鑄件通路。
12.根據(jù)權利要求1所述的爐，還包括第一螺紋部件，該第一螺紋部件與所述第一支承部件可操作地連接，以及第二螺紋部件，該第二螺紋部件與所述第一螺紋部件螺紋接合。
13.一種鑄造爐，包括 內(nèi)部腔室；腔室殼體，該腔室殼體在所述內(nèi)部腔室的下方，并限定了輔助腔室，該輔助腔室與所述內(nèi)部腔室以及所述內(nèi)部腔室外部的大氣連通；金屬鑄件通路，該金屬鑄件通路從所述內(nèi)部腔室通過所述輔助腔室延伸，并用于允許金屬鑄件通過所述金屬鑄件通路通向外部大氣；密封件，該密封件在所述輔助腔室內(nèi)，并環(huán)繞所述金屬鑄件通路，由此，所述密封件用于環(huán)繞所述金屬鑄件；以及所述密封件的內(nèi)周，該密封件的內(nèi)周響應于所述輔助腔室的豎直壓縮而減小。
14.根據(jù)權利要求13所述的爐，還包括力產(chǎn)生機構(gòu)，該力產(chǎn)生機構(gòu)與所述腔室殼體可操作地連接，用于在該腔室殼體上施加豎直的力。
15.根據(jù)權利要求14所述的爐，還包括所述力產(chǎn)生機構(gòu)的彈簧，該彈簧沿豎直方向偏壓所述腔室殼體。
16.根據(jù)權利要求13所述的爐，還包括第一環(huán)形側(cè)壁，該第一環(huán)形側(cè)壁具有局部限定所述輔助腔室的內(nèi)周； 環(huán)形部件，該環(huán)形部件剛性固定在所述第一環(huán)形側(cè)壁上，從所述內(nèi)周沿徑向向內(nèi)延伸， 并局部地限定所述輔助腔室；以及環(huán)，該環(huán)與所述環(huán)形部件豎直間隔開，局部地限定所述輔助腔室，并可滑動地接收在第一環(huán)形側(cè)壁的內(nèi)周內(nèi)。
17.一種方法，該方法包括以下步驟 在由側(cè)壁限定的內(nèi)部腔室中形成鑄錠；將所述鑄錠從所述內(nèi)部腔室引入所述輔助腔室；以及使得支承部件抵靠第一密封件相對于所述側(cè)壁運動，從而使得所述第一密封件沿輔助腔室壓靠所述鑄錠。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，還包括以下步驟利用傳感器來感測惰性氣體從所述內(nèi)部腔室的損失；以及其中，所述運動步驟是響應于感測到所述惰性氣體的損失。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，還包括以下步驟在感測到惰性氣體的損失的步驟之后向所述內(nèi)部腔室添加附加的惰性氣體。
20.根據(jù)權利要求17所述的方法，還包括以下步驟致動力產(chǎn)生機構(gòu)，以便使得所述支承部件抵靠所述密封件運動。
全文摘要
一種用于制造金屬鑄件的鑄造爐包括內(nèi)部腔室和輔助腔室，金屬鑄件通過該輔助腔室而從內(nèi)部腔室進入外部大氣中。沿輔助腔室的密封件環(huán)繞并密封抵靠金屬鑄件，以便以允許延長的連續(xù)鑄造時間的方式來使得內(nèi)部腔室與外部大氣分離。力產(chǎn)生機構(gòu)通常將密封件壓靠在金屬鑄件上。多個密封件可以順序使用，以便提高密封能力和連續(xù)鑄造處理的持續(xù)時間。
文檔編號B22D11/10GK102310173SQ20111018031
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權日2010年7月1日
發(fā)明者K-O·余, M·P·雅克 申請人:Rti國際金屬公司