專利名稱：具有金屬溫度補(bǔ)償?shù)膹?fù)合錠鑄造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過順序直接冷鑄進(jìn)行的復(fù)合金屬錠的鑄造。更特別地，本發(fā)明涉及這樣的鑄造，其中，對(duì)所鑄造的熔融金屬的輸入溫度的變化進(jìn)行補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
出于許多目的而期望鑄造由兩個(gè)或更多金屬層制成的金屬錠。例如，由此類錠產(chǎn)生的軋制產(chǎn)品可以在芯層的一側(cè)或兩側(cè)形成有金屬涂層以便提供可以與金屬產(chǎn)品的整體性質(zhì)不同的特定表面性質(zhì)。在以Anderson等人為發(fā)明人的國際專利出版物no. WO2004/112992中公開了可以用來鑄造此類復(fù)合錠的各種期望方式。此公開公開了用于一次
鑄造兩個(gè)或更多金屬層以形成復(fù)合錠的直接冷(DC)鑄的方法和設(shè)備。為了金屬層之間的更好粘附，期望的是保證順序地形成各層(盡管所述層在單個(gè)設(shè)備中一起鑄造)，使得一層的熔融金屬接觸另一層的先鑄造的半固體金屬，從而允許有跨金屬間界面的一定程度的金屬共擴(kuò)散。該鑄造布置還可以防止金屬層之間的界面處的過度氧化物形成，再次地改善了各層的相互粘附。在本文中提到的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)被用于各種層的鑄造的熔融金屬的溫度能夠影響鑄造方法和設(shè)備的操作。如果金屬流中的一個(gè)或多個(gè)過熱，則隨著錠被形成，可能發(fā)生金屬間界面的破裂或其它種類的破壞，其中，金屬首先進(jìn)行接觸。另一方面，如果金屬流中的一個(gè)或多個(gè)太冷，可能由于金屬在用于將金屬傳送至鑄模的流管或分配槽中的部分或完全凝固而妨礙熔融金屬到鑄模中的流動(dòng)。另外，在這種情況下，先固化的材料可能被傳送至鑄模本身，這不利地影響鑄造產(chǎn)品。雖然該設(shè)備大體上最適合于以期望的溫度將金屬傳送至模具(稱為用于特定金屬的“設(shè)定點(diǎn)”)，但由于環(huán)境因素和非預(yù)期的操作變化，實(shí)際上要保持期望的溫度并不總是容易的。因此，期望的是提供消除此類溫度變化的不利影響或使其最小化的方式。雖然Anderson等人的上述國際專利出版物公開了用于共同鑄造多個(gè)層以形成復(fù)合錠的基本過程，但并未討論和公開由輸入溫度的變化引起的問題，并且未討論解決方案。1998年11月24日頒發(fā)的授予Roder等人的美國專利5，839，500公開了用于通過連續(xù)過程來鑄造金屬板條的方法和設(shè)備，所述連續(xù)過程涉及雙帶式鑄造機(jī)、移動(dòng)塊鑄造機(jī)等的使用。該專利提出了改善金屬鑄件的質(zhì)量的方式，涉及測量諸如金屬溫度的東西并控制某些過程參數(shù)。然而，該專利未涉及鑄造復(fù)合錠且未涉及兩個(gè)或更多金屬流到鑄造設(shè)備的供應(yīng)。因此，需要有效地解決上述問題中的某些或全部的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例提供了一種直接冷鑄復(fù)合金屬錠的方法，其涉及通過順序地向直接冷鑄設(shè)備的鑄模內(nèi)的至少兩個(gè)鑄造室供應(yīng)熔融金屬流來順序地鑄造至少兩個(gè)金屬層以形成復(fù)合錠；在鄰近于鑄造室的進(jìn)口的位置處監(jiān)視熔融金屬流中的一個(gè)或多個(gè)的進(jìn)口溫度，所述鑄造室被供給所述流，并將監(jiān)視到的溫度與所述流的預(yù)定設(shè)定溫度相比較以檢測與設(shè)定溫度的溫度差；以及基于檢測到的溫度差中的一個(gè)或多個(gè)以一定的量來調(diào)整影響進(jìn)入鑄造室或在鑄造室內(nèi)的熔融金屬溫度的鑄造變量，以使由所述一個(gè)或多個(gè)溫度差引起的不利鑄造效果最小化。優(yōu)選地，以促使流中的一個(gè)或多個(gè)的監(jiān)視到的進(jìn)口溫度接近于或返回用于流中的一個(gè)或多個(gè)的預(yù)定設(shè)定溫度的方式來執(zhí)行鑄造變量的調(diào)整。換言之，當(dāng)檢測到與設(shè)定溫度的溫度差時(shí)，調(diào)整鑄造變量，使 得該溫度差趨向于被最小化或消除，并且監(jiān)視到的溫度接近于或返回至設(shè)定溫度。可以在鑄造的某些階段停止鑄造變量的調(diào)整，例如當(dāng)不認(rèn)為溫度差對(duì)鑄造操作有害時(shí)(即，不引起不利的鑄造效果)，或者當(dāng)鑄造變量的調(diào)整本身引起不期望的不利鑄造效果時(shí)。此外，可以使調(diào)整局限于落在預(yù)定范圍內(nèi)的溫度差，使得不對(duì)落在預(yù)定范圍之外的溫度差進(jìn)行調(diào)整。另一示例性實(shí)施例提供了用于鑄造復(fù)合金屬錠的設(shè)備，該設(shè)備包括直接冷鑄設(shè)備，其具有帶有用于鑄造復(fù)合錠的至少兩個(gè)室的鑄模；槽，其用于向所述至少兩個(gè)鑄造室供應(yīng)熔融金屬流；至少一個(gè)溫度傳感器，其用于在鄰近于鑄造室的進(jìn)口的位置處監(jiān)視熔融金屬流中的一個(gè)或多個(gè)的進(jìn)口溫度，所述鑄造室被供給所述流；裝置，其用于將來自所述至少一個(gè)溫度傳感器的監(jiān)視到的溫度與所述一個(gè)或多個(gè)流的預(yù)定設(shè)定溫度相比較以檢測所述流的溫度差；以及控制器，其用于基于針對(duì)所述流中的至少一個(gè)檢測的溫度差以一定的量來調(diào)整影響進(jìn)入鑄造室或在鑄造室內(nèi)的熔融金屬溫度的鑄造變量。術(shù)語“鑄造變量”意指可以在鑄造期間被操作員(或在計(jì)算機(jī)或可編程邏輯控制器內(nèi)操作的控制算法)改變的鑄造操作的特征。多個(gè)鑄造變量可以影響進(jìn)入模具或在其內(nèi)部的金屬溫度。例如，此類鑄造變量包括錠鑄造速度、模具內(nèi)的金屬層的冷卻速率、從模具出來的復(fù)合錠的冷卻速率以及模具內(nèi)的金屬的表面高度。鑄造速度的變化是優(yōu)選變量，因?yàn)槠湔５厥亲钊菀渍{(diào)整的一個(gè)。下面更詳細(xì)地解釋鑄造速度變化的影響?？梢酝ㄟ^調(diào)整被用來將模具的各室分離的被冷凍分隔壁的冷卻來改變模具內(nèi)的金屬流的冷卻速率(即增加的冷卻或減小的冷卻)。通常，分隔壁由導(dǎo)熱金屬制成，其被流過管的水冷卻，所述管被保持與分隔壁物理接觸。調(diào)整冷卻水的流動(dòng)速率(和/或其溫度)增加或減少了從分隔壁提取的熱量，并且因此增加或減少從與分隔壁接觸的熔融金屬提取的熱量以及熔融金屬的溫度。因此，與分隔壁接觸的熔融金屬的溫度在模具本身內(nèi)被調(diào)整。與分隔壁接觸的金屬最后形成相鄰金屬層之間的金屬界面的一部分，因此金屬所接收到的冷卻量直接影響界面處的金屬的物理性質(zhì)(即在界面處由熔融金屬形成的半固體金屬殼的溫度和厚度)。增加通過被附接于分隔壁的管的水的流動(dòng)速率因此增加與分隔壁接觸的熔融金屬的冷卻速率，并因此隨著熔融金屬進(jìn)入模具而不暢在預(yù)定溫度(設(shè)定點(diǎn))之上的熔融金屬的溫度。相反，冷卻水的流動(dòng)速率的減小補(bǔ)償在設(shè)定點(diǎn)之下的熔融金屬的溫度。同樣地，向從模具出來的錠的外面施加冷卻水的速率可以增加或降低模具內(nèi)的金屬的溫度，因?yàn)闊崃勘谎刂V從模具內(nèi)的金屬傳導(dǎo)至一位置，在該位置，熱量被所施加的外部冷卻水收回。因此，增加冷卻水的流量(和/或其溫度)對(duì)模具內(nèi)的熔融金屬產(chǎn)生增加的冷卻效果(因此補(bǔ)償設(shè)定點(diǎn)之上的溫度)，并且減小冷卻水的流量產(chǎn)生冷卻的相對(duì)減少(補(bǔ)償在設(shè)定點(diǎn)之下的溫度)。
模具室內(nèi)的金屬池的表面高度的調(diào)整具有改變其中金屬相互接觸的界面處的金屬溫度的效果，因?yàn)殍T造室內(nèi)的較大金屬深度增加其間熔融金屬與冷模具壁的接觸的時(shí)間，并且較淺的金屬深度減少冷卻時(shí)間?？梢酝ㄟ^改變?nèi)廴诮饘俦灰肽＞呤业乃俾蕘碚{(diào)整金屬高度，例如通過在金屬供應(yīng)設(shè)備內(nèi)的移動(dòng)閥或“節(jié)流器”(通常為耐高溫桿)。因此，增加的金屬深度補(bǔ)償設(shè)定點(diǎn)之上的溫度，并且減小的金屬深度補(bǔ)償在設(shè)定點(diǎn)之下的溫度。調(diào)整鑄造變量的一個(gè)目標(biāo)是防止其中鑄造層的金屬首次相遇的界面的破裂、坍塌或其它破壞。在順序鑄造中，采用由半固體金屬制成的新形成的金屬表面作為在其上面鑄造并冷卻用于相鄰層的熔融金屬的支撐體。半固體金屬層被形成為仍為熔融金屬的芯的周圍的殼，因此該殼應(yīng)足夠厚以避免與來自其它鑄造層的熔融金屬接觸時(shí)的破裂或坍塌。殼的厚度取決于期間金屬層特別地被分隔壁 冷卻的時(shí)間。此外，半固體層的溫度應(yīng)使得其在與其它層的熔融金屬接觸時(shí)不升高至熔融溫度范圍，否則界面可能再次經(jīng)受破裂或坍塌。因此，可維持的鑄造界面的產(chǎn)生非常取決于在鑄造金屬首次相遇并完全固化的點(diǎn)處的將要被鑄造的第一金屬的冷卻時(shí)間和最低溫度。因此目標(biāo)是對(duì)影響此冷卻時(shí)間和溫度的鑄造變量進(jìn)行調(diào)整以補(bǔ)償熔融金屬的進(jìn)口溫度在預(yù)定設(shè)定點(diǎn)周圍的波動(dòng)。調(diào)整鑄造變量的另一目的是補(bǔ)償由被引入金屬的過度冷卻而引起的固體或半固體金屬加工品到鑄造室中的引入或不良金屬流動(dòng)。如從以下描述將顯見的，可以將諸如鑄造速度的變量用于此類補(bǔ)償。示例性實(shí)施例的特定特征是通過調(diào)整影響所有金屬層的僅一個(gè)鑄造變量(例如鑄造速度)來補(bǔ)償至少兩個(gè)金屬流的進(jìn)口溫度的變化。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在從用于金屬流的設(shè)定溫度開始的預(yù)定變化范圍內(nèi)，跨金屬間界面發(fā)生一定程度的熱傳遞，以均衡各種金屬流的溫度差的影響或使其最小化。例如，如果包層金屬很熱，高于芯金屬一定的量但仍在預(yù)定范圍內(nèi)，則基于芯金屬的溫度的鑄造速度降低將會(huì)使金屬間界面穩(wěn)定，因?yàn)榘矊拥倪^熱將被部分地傳遞至芯層并將因此而不具有否則被預(yù)期的不利影響。因此不要求包層金屬的附加冷卻。還可以基于兩個(gè)或所有熔融金屬流的過高進(jìn)口溫度的總和或平均值來調(diào)整鑄造變量。在特別優(yōu)選示例性實(shí)施例中，提供了一種直接冷鑄復(fù)合金屬錠的方法，其涉及通過向直接冷鑄設(shè)備內(nèi)的至少兩個(gè)鑄造室供應(yīng)熔融金屬流來順序地鑄造至少兩個(gè)金屬層以形成復(fù)合層；在鄰近于鑄造室中的一個(gè)的位置處監(jiān)視熔融金屬流的每一個(gè)的溫度，所述鑄造室被供給所述流；并基于進(jìn)口溫度中的至少一個(gè)來調(diào)整預(yù)定鑄造速度或鑄造速度的預(yù)定變化速率，以補(bǔ)償與針對(duì)每個(gè)熔融金屬流確定的設(shè)定溫度的檢測到的溫度偏差，其中，采用增加的鑄造速度來提高進(jìn)口溫度并采用減小的速度來降低進(jìn)口溫度。還應(yīng)解釋的是在本文中用來描述金屬層的術(shù)語“外”和“內(nèi)”被相當(dāng)寬松地使用。例如，在雙層結(jié)構(gòu)中，嚴(yán)格地說可以不存在外層或內(nèi)層，但外層是通常意圖在被制造成最終產(chǎn)品時(shí)暴露于大氣、天氣或眼睛的那一層。并且，“外”層常常比“內(nèi)”層薄，通常薄得多，并且因此被提供為下面的“內(nèi)”層或芯錠上的薄涂層。在意圖用于熱和/或冷軋以形成片材制品的錠的情況下，常常期望的是對(duì)錠的兩個(gè)主(軋制)面進(jìn)行涂敷，在這種情況下，確實(shí)存在可識(shí)別的“內(nèi)”和“外”層。在這種情況下，常常將內(nèi)層稱為“芯”或“芯錠”，并將外層稱為“包層”或“包覆層”。本說明還通過其鋁業(yè)協(xié)會(huì)“AA”號(hào)規(guī)范來參考某些合金?？梢詮拿绹?525 WilsonBoulevard，Arlington VA 22209 的 Aluminum Association 公司出版的 2009 年 2 月修訂的“International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for WroughtAluminum and Wrought Aluminum Alloys”獲得這些規(guī)范(該出版物的公開內(nèi)容被具體地通過引用結(jié)合到本文中)。


在以下說明中參考附圖更詳細(xì)地描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在附圖中
圖I是可以用于本發(fā)明的示例性實(shí)施例的一種現(xiàn)有技術(shù)鑄造設(shè)備的豎直截面圖，其中，示出了所謂的“高包層”鑄造布置；
圖2是可以用于本發(fā)明的示例性實(shí)施例的一種現(xiàn)有技術(shù)鑄造設(shè)備的豎直截面圖，其中，示出了所謂的“低包層”鑄造布置；
圖3是圖2的截面圖的放大圖，另外示出了用于冷卻鑄錠的半固體區(qū)域和分隔壁的設(shè)
備;
圖4是包含兩個(gè)鑄造設(shè)備的鑄造臺(tái)的頂視平面圖，并且其示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的金屬供應(yīng)槽中的溫度傳感器；
圖5是類似于圖I的視圖，不過示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的設(shè)備；以及圖6和7是曲線圖，示出了在用“高包層”鑄造布置(圖6)和“低包層”鑄造布置(圖7)執(zhí)行的鑄造操作期間的溫度和鑄造速度變化。
具體實(shí)施例方式提供附圖中的圖1、2和3是為了解釋一般背景的示例，在該一般背景內(nèi)本發(fā)明的示例性實(shí)施例可以進(jìn)行操作。附圖是例如在授予Anderson等人的在2005年I月20日公布的美國專利出版物US 2005/0011630 Al中公開的類型的復(fù)合直接冷鑄(冷硬鑄造)設(shè)備的豎直截面圖(其公開內(nèi)容被具體地通過該引用結(jié)合到本文中)。本發(fā)明還擴(kuò)展了在授予Wagstaff的美國專利No. 6，260，602中公開的技術(shù)(其公開內(nèi)容也被通過該引用結(jié)合到本文中)。雖然以下說明采用鑄造速度作為影響界面完整性的鑄造變量，但應(yīng)記住的是可以替代地采用其它鑄造變量，諸如上文所述的那些鑄造變量。附圖的圖I示出了復(fù)合順序鑄造設(shè)備10的所謂“高包層”(逆冷硬)操作，其中，與形成中心芯層12的金屬池相比，形成包覆層11的金屬池具有在模具中被保持在較高水平的表面。作為對(duì)比，圖2和3示出了所謂的“低包層”(正常冷硬)操作，其中，將包覆層11的金屬池表面布置在模具中的比芯層12的表面更低的水平處。設(shè)備是用“高包層”還是“低包層”布置操作主要取決于所鑄造的金屬的特性(例如，相對(duì)液相線和固相線溫度等)。當(dāng)考慮圖1、2和3時(shí)，應(yīng)注意的是示例性實(shí)施例不一定相關(guān)的復(fù)合錠具有如所示的三個(gè)層，并且可以僅由芯層12和在芯層的一側(cè)的一個(gè)包覆層11組成。更詳細(xì)地，圖I示出了被用于在矩形內(nèi)層或芯錠12的兩個(gè)主表面(軋制面)上鑄造外層(包覆層或“包層”)的Anderson等人設(shè)備的型式10。將注意的是在設(shè)備的此型式中，包覆層在鑄造期間被首先固化(至少部分地)，并且然后鑄造與包覆層接觸的芯層12。當(dāng)鑄造具有比包層合金相對(duì)低的液相線和固相線溫度的芯合金時(shí)，此布置是典型的(例如，如當(dāng)芯合金是具有高M(jìn)g含量的鋁基合金且包層合金是具有低Mg含量或根本不具有Mg的鋁基合金時(shí))。該設(shè)備包括矩形鑄模組件13，其具有形成水套15的一部分的模具壁14，冷卻水的流或射流16被從水套15分配到出現(xiàn)的錠17上。以這種方式鑄造的錠一般地具有矩形截面，并且具有達(dá)到216cm (85英寸)乘89cm (35英寸)的尺寸，不過不斷改進(jìn)的技術(shù)允許鑄造甚至更大的錠。這樣形成的鑄錠通常被用于用常規(guī)熱和冷軋程序在輥軋機(jī)中軋制成包層片材，例如銅焊片材。模具的入口端部分18被直立分隔壁19 (有時(shí)稱為“冷硬部”或“冷硬壁”)分隔成三個(gè)供給室，錠結(jié)構(gòu)的每個(gè)層具有一個(gè)供給室。借助于與分隔壁19接觸的水冷冷卻設(shè)備(如下文參考圖3更詳細(xì)地描述的)來保持冷的分隔壁19，分隔壁19常常由銅制成以獲得良好導(dǎo)熱性。因此，分隔壁使與其進(jìn)行接觸的熔融金屬冷卻和寧都，如水冷模具鑄造壁14所做的那樣。借助于單獨(dú)的熔融金屬輸送噴嘴來對(duì)在由分隔壁19在模具中形成的三個(gè)室中的每一個(gè)供應(yīng)熔融金屬直至期望的水平。用附圖標(biāo)記20A來指示對(duì)芯層進(jìn)行供給的噴嘴，并且用附圖標(biāo)記20B來指示對(duì)包覆層進(jìn)行供給的噴嘴。噴嘴20A裝配有根據(jù)其豎直位置來控制熔融金屬的流量的可豎直調(diào)整節(jié)流器24。噴嘴20B不具有此類節(jié)流器，因?yàn)樵诮饘佥斔偷妮^早階段控制熔融金屬的流量，如根據(jù)以下描述將顯見的。分別從熔融金屬輸送槽26和25向噴嘴20A和20B供應(yīng)熔融金屬，熔融金屬輸送槽26和25從金屬熔融爐或其它熔融 金屬儲(chǔ)器(未示出)輸送用于芯和包覆層的熔融金屬。稍后參考圖4來更詳細(xì)地描述此金屬輸送布置。如圖I所示，被支撐在豎軸23上的可豎直運(yùn)動(dòng)的底塊單元21最初封閉模具的開放底端22，并且然后在隨著延長的復(fù)合錠17從模具出來而對(duì)其進(jìn)行支撐的同時(shí)以受控速率在鑄造期間降低(如箭頭A所指示的)。圖2的設(shè)備以本質(zhì)上與圖I的設(shè)備相同的方式工作，除芯和包覆層的各金屬池的相對(duì)高度的顛倒之外，這意味著首先鑄造芯層12并向芯層的部分固化表面上鑄造包覆層11。雖然并不是從圖I和2完全顯見，但圖3示出了鑄造設(shè)備被操作成使得芯層12和包覆層11之間的界面100處的金屬首先進(jìn)行相互接觸，同時(shí)使金屬中的一個(gè)完全熔化(即具有較低鑄造池表面的金屬層，在這種情況下為包覆層11)并且另一個(gè)處于半固體(或“糊狀”)條件，或者通過與另一層的熔融金屬的接觸而提高至在半固體溫度范圍內(nèi)的溫度，使得跨越界面發(fā)生一定程度的金屬擴(kuò)散，從而在最后完全固體的錠中的各層之間形成良好的界面結(jié)合。隨著每個(gè)金屬冷卻，其將狀態(tài)從完全熔融變成半固體并然后變成完全固體。因此，包覆層具有完全熔融區(qū)11A、半固體區(qū)IlB和完全固體區(qū)11C。同樣地，芯層具有完全熔融區(qū)12A、半固體區(qū)12B和完全固體區(qū)12C?？梢钥吹降氖窃诜指舯?9的底端19A下面的芯層12具有圍繞熔融金屬區(qū)12A的半固體金屬的殼12D，并且包覆層的熔融區(qū)域IlA在上表面IlD處接觸此半固體殼。該殼最初是相當(dāng)薄且相對(duì)易碎的，并且重要的是殼不應(yīng)在鑄造期間破裂或坍塌，或者將不會(huì)引起鑄造破壞。因此，金屬溫度的謹(jǐn)慎控制是重要的，因?yàn)榘牍腆w區(qū)可以在相當(dāng)短的溫度范圍內(nèi)存在。圖3還示出用于冷卻分隔壁19的設(shè)備。這由在不與熔融金屬接觸的位置處接觸分隔壁的金屬管102組成。該管經(jīng)由進(jìn)口管道103被供應(yīng)冷卻液(通常為冷凍水)并經(jīng)由出口管道104被去除冷卻液，如箭頭所示。由于分隔壁是由高導(dǎo)熱率的金屬(例如銅)制成，所以熱量被通過分隔壁從熔融金屬收回并被冷卻水去除。鄰近于分隔壁19的芯層12的熔融金屬因此被冷卻并變成如所示的半固體。實(shí)際上，通常經(jīng)由槽或流槽在與一個(gè)或多個(gè)金屬熔融爐的顯著距離內(nèi)輸送被用于芯層和包覆層的熔融金屬，一般地包括如圖I和2所示的水平槽25和26。由于所涉及的距離和控制來自熔爐的金屬的溫度和流量的困難，當(dāng)熔融金屬在鑄造操作期間被輸送到鑄模的室時(shí)，可能發(fā)生從期望值開始的溫度變化。如附圖的圖4的頂視平面圖所示，也通常向形成鑄造臺(tái)30的一部分的不止一個(gè)鑄模10供應(yīng)熔融金屬，使得可以同時(shí)鑄造不止一個(gè)復(fù)合錠。一般地，此類臺(tái)中的每個(gè)模具的底部塊21的下降速率在單個(gè)馬達(dá)或發(fā)動(dòng)機(jī)的控制下，使得形成鑄造臺(tái)的一部分的所有模具的鑄造速度一定是相同的。經(jīng)由槽27沿著箭頭B的方向從熔融爐供應(yīng)用于包覆層的熔融金屬，并且其經(jīng)由流管28被輸送到橫向槽25。一般地為流管28提供節(jié)流器(未示出，但類似于圖I和2的節(jié)流器24)以控制用于包覆層的金屬流量。從橫向通道25開始，金屬如所述地經(jīng)由流管20B被供應(yīng)到鑄造設(shè)備10的包層室。由于流管28被節(jié)流，所以橫向槽25中的噴口 20B本身并未提供有節(jié)流器，如前所述。在本示例性實(shí)施例中，被用于錠的兩個(gè)包覆層的金屬是相同的，但是如果期望的話，可以通過提供一個(gè)或多個(gè)附加輸送通道來供應(yīng)不同的金屬。沿著箭頭C的方向經(jīng)由槽26從熔融爐供應(yīng)用于芯層的熔融金屬。在這種情況下，金屬經(jīng)由在通道中提供的流管20A被直接供應(yīng)給鑄造設(shè)備10的芯室。在所示的實(shí)施例中，由于芯層12具有比包覆層11大得多的體積，所以通過通道26輸送的熔融金屬的量比通過通道27輸送的大得多。 依照本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，分別在通道26和27內(nèi)提供溫度傳感器40和41，其在每種情況下緊鄰著距離熔爐最遠(yuǎn)的流管20B或28定位。傳感器可以是任何適當(dāng)類型的，諸如溫度計(jì)、熱電偶、熱敏電阻器、光學(xué)高溫計(jì)等。當(dāng)前優(yōu)選的溫度傳感器是可從加拿大魁北克省拉瓦勒市976 Bergar街道H7L 5A1的Omega Canada獲得的鎧裝的K型熱電偶。傳感器浸沒到槽中的熔融金屬中，或者在光學(xué)高溫計(jì)或其它遠(yuǎn)程傳感器的情況下接近于金屬定位但與之間隔開。信號(hào)線42和43向其它設(shè)備傳送溫度，如參考圖5所述。雖然傳感器應(yīng)期望地盡可能接近于模具進(jìn)口(流管)定位，但實(shí)際上，如果在從傳感器至進(jìn)口的行進(jìn)期間不存在顯著的溫度損失，其可以遠(yuǎn)離進(jìn)口一定距離間隔開。當(dāng)參考鄰近于模具進(jìn)口的傳感器時(shí)，應(yīng)記住此類可容許間距。在圖5的豎直截面圖中，溫度傳感器中的進(jìn)一個(gè)(槽26中的傳感器40)是可見的，但另一傳感器存在于被槽26遮掩的槽27中。溫度傳感器40和41經(jīng)由信號(hào)線42和43被連接到溫度測量裝置45，其將感測的溫度轉(zhuǎn)換成經(jīng)由電纜47被供給到可編程邏輯控制器(PLC)或計(jì)算機(jī)46的數(shù)字信號(hào)。PLC或計(jì)算機(jī)46使用輸入溫度信息來計(jì)算適當(dāng)?shù)蔫T造速度或預(yù)定鑄造速度的適當(dāng)調(diào)整，其將進(jìn)行操作以使與由傳感器40和41感測的用于熔融金屬的預(yù)定設(shè)定溫度的偏離最小化。計(jì)算機(jī)46然后將對(duì)期望鑄造速度或速度變化進(jìn)行編碼的信號(hào)輸送到用于鑄造速度致動(dòng)器49的控制器48(控制器48因此在鑄造期間調(diào)節(jié)底部塊的向下移動(dòng)的速度)。雖然在圖5中僅以示意性方式示出了致動(dòng)器49，但其通常將采用依賴于通過控制閥來自泵的液壓流體的流量的液壓致動(dòng)汽缸。致動(dòng)器49最初將底部塊21提高至其封閉下模具開口的起始位置。然而，在鑄造期間，液壓壓力被逐漸地解除且重力使底部塊21向下移動(dòng)?？刂破?8因此調(diào)節(jié)液壓壓力被解除時(shí)的速率以控制錠下降的速度。進(jìn)而，這決定了金屬流過鑄造設(shè)備10的速率并因此決定了金屬流過槽25、26和27的速率(假設(shè)節(jié)流器24及其它節(jié)流器未被調(diào)整)。因此，鑄造速度的增加增加了熔融金屬流入鑄造設(shè)備的速率，并且鑄造速度的減小減小了金屬流入鑄造設(shè)備的速率。一般地，金屬流入鑄造設(shè)備的速率的增加促使進(jìn)入鑄造設(shè)備的金屬的溫度增加，因?yàn)槠渚哂休^少的時(shí)間在輸送槽和噴口內(nèi)冷卻。相反，金屬流速的減小由于增加的輸送時(shí)間和結(jié)果產(chǎn)生的冷卻而引起進(jìn)入鑄造設(shè)備的金屬的溫度降低。另外，減慢鑄造速度將由于多個(gè)原因而使界面100更加穩(wěn)健，包括熔融金屬與冷卻模具壁14、分隔壁19和最后的水射流16的增加的接觸時(shí)間，這增加界面100處的半固體金屬的殼厚度。在鑄造臺(tái)中存在不止一個(gè)鑄模的那些情況中，S卩如圖4所示，其中存在兩個(gè)此類模具，但通常存在三個(gè)，以相同的方式來調(diào)整每個(gè)模具的鑄造速度。假設(shè)如果在傳感器40和41所在的通道26和27的末端處金屬溫度與優(yōu)選設(shè)定點(diǎn)的偏離，則在通道中的鄰近于通向每個(gè)其它鑄模的流管的位置處將存在相應(yīng)的溫度變化。然而，應(yīng)指出的是替代地(或者以及通過促使底部塊以用相同的方式影響所有鑄模的速率下降來控 制鑄造速度，可以促使鑄造室中的金屬液位的高度對(duì)于不同的鑄造設(shè)備而言是不同的，以從而使用于被引入單獨(dú)模具的熔融金屬的特定溫度的鑄造條件最優(yōu)化。這種鑄造操作正常地具有鑄造速度不同的鑄造階段，即使沒有示例性實(shí)施例的調(diào)整。例如，當(dāng)鑄造速度相當(dāng)?shù)颓页３２桓淖儠r(shí)，正常地存在啟動(dòng)階段。這后面是加速度階段，其中，速度被逐漸地增加至優(yōu)選鑄造速度。然后存在正常鑄造階段，常常稱為運(yùn)行階段或穩(wěn)態(tài)階段，其中，速度被保持在優(yōu)選鑄造速度，直至鑄造了錠的塊體。在運(yùn)行階段結(jié)束時(shí)，簡單地終止熔融金屬的供應(yīng)。在這些不同的鑄造階段中，可以以不同的方式來使用示例性實(shí)施例的所感測金屬溫度。例如，從預(yù)定鑄造速度(所謂的目標(biāo)速度)開始的速度變化或調(diào)整的范圍在不同的鑄造階段可以是不同的，并且在一個(gè)階段中可以將所感測的包層金屬的溫度用于確定鑄造速度變化，而在另一階段中可以使用所感測的芯金屬的溫度，或者在某些階段中可以使用這兩者。此外，應(yīng)注意的是可以與低包層布置不同地處理高包層布置，并且不同的金屬組合可能要求與其它金屬組合不同的處理。其可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或通過計(jì)算機(jī)建模來確定，該處理對(duì)于各種不同布置中的每一個(gè)都適用(高包層、低包層、特定金屬組合、鑄造階段等)。最好的處理是使由于金屬間屆滿的溫度相關(guān)破裂或破損而引起的鑄造破壞最小化或?qū)⑵湎哪莻€(gè)。然而，優(yōu)選地使用根據(jù)示例性實(shí)施例的以下原理來確定使用所感測溫度來改變鑄造速度的方式
I)可以基于先前所使用的鑄造速度針對(duì)所有鑄造階段來確定目標(biāo)鑄造速度，或者可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定。2)可以針對(duì)在到鑄造設(shè)備的入口處的芯金屬和包層金屬中的每一個(gè)根據(jù)在先已知操作或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定溫度設(shè)定點(diǎn)，其為產(chǎn)生最優(yōu)化包層金屬錠的用于鑄造的優(yōu)選溫度。溫度設(shè)定點(diǎn)常常是從金屬的液相線溫度的已知或預(yù)定偏移。3)可以通過鑄造速度調(diào)整來控制從設(shè)定點(diǎn)開始的溫度變化(朝著設(shè)定點(diǎn)向回移動(dòng))，但是僅達(dá)到由目標(biāo)鑄造速度的已知或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的可容許變化確定的某個(gè)最大值或最小值(確定溫度補(bǔ)償范圍)。4)溫度控制在鑄造的運(yùn)行階段期間是最重要的，但是還可以在啟動(dòng)階段和加速度階段中的一個(gè)或兩個(gè)期間執(zhí)行，并且優(yōu)選地，存在通過鑄造的所有階段期間的鑄造速度補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)的一定程度的溫度控制。5)如果可能遭遇的變化被確定為在鑄造的一個(gè)或多個(gè)階段中對(duì)鑄錠是無害的，則在整個(gè)溫度補(bǔ)償范圍內(nèi)或僅一部分內(nèi)，可以忽略所感測的溫度變化。6)可以使用芯金屬的溫度或包層金屬的溫度或兩者來產(chǎn)生補(bǔ)償性鑄造速度變化，并且在鑄造的不同階段期間可以改變對(duì)包層金屬溫度、芯金屬溫度或兩者的依賴性，據(jù)此，溫度被視為金屬界面對(duì)之最敏感的一個(gè)(即最有可能引起界面破壞的一個(gè))。7)可以存在用于任何設(shè)備的鑄造速度的最大變化速率，其在任何鑄造階段中優(yōu)選地不應(yīng)被超過。8)優(yōu)選地應(yīng)在金屬進(jìn)入鑄模的點(diǎn)處或接近于該點(diǎn)處測量溫度(但是可以允許有與溫度變化無關(guān)的距離)。9)如果存在被通過公共通道來供給金屬的不止一個(gè)鑄模，則優(yōu)選地應(yīng)在金屬進(jìn)入距離熔融金屬的源最遠(yuǎn)的模具的點(diǎn)處或接近于該點(diǎn)(最優(yōu)選地剛好在該點(diǎn)的上游)處測量溫度。、
10)—般地，將所感測溫度的變化線性地鏈接至鑄造速度的補(bǔ)償變化，但是可以使用所感測溫度中的一個(gè)來產(chǎn)生比另一個(gè)更大(或更小)的鑄造速度的補(bǔ)償變化。(11)鑄造速度變化常?？梢栽谕?IOmm/分鐘且更優(yōu)選地±6mm/分鐘范圍內(nèi)。然而，對(duì)于某些合金組合或鑄造設(shè)備類型而言，可以構(gòu)想更高的鑄造速度變化。(12)可以通過鑄造速度調(diào)整來補(bǔ)償?shù)臏囟茸兓梢愿哌_(dá)在設(shè)定點(diǎn)周圍±60°C，更一般地±35°C。然而，在許多情況下，溫度變化低得多，例如在設(shè)定點(diǎn)周圍±10°C或者甚至±6°C或更小(例如±3°C)。根據(jù)以下示例和附圖中的相應(yīng)圖5和6，這些原理和使用它們的方式將變得更加明顯。示例
在圖6和7中示出了能夠用來調(diào)整鑄造速度的方式的示例，并且關(guān)聯(lián)計(jì)算計(jì)算法基于該方式，其中，圖6示出用于高包層鑄造布置的情況且圖7示出用于低包層鑄造布置的情況。圖6涉及包含按重量計(jì)約6%的Mg的專有AA5000系列鋁基合金的芯的鑄造，具有包含按重量計(jì)約1%的Mg的另一專有AA5000系列鋁基合金的兩個(gè)包覆層。圖7涉及AA3000系列鋁基合金的芯和專有AA4000系列鋁基合金的兩個(gè)包覆層的鑄造，其導(dǎo)致稍后被軋制以產(chǎn)生銅焊片材產(chǎn)品的錠。雖然在這些圖中未示出測量到的溫度和經(jīng)調(diào)整的鑄造速度，但它們?cè)谒甘镜臉O限內(nèi)變化。也就是說，由進(jìn)口溫度的從設(shè)定點(diǎn)開始的變化導(dǎo)致的鑄造速度的調(diào)整促使進(jìn)口溫度朝著設(shè)定點(diǎn)返回。圖6是曲線圖，在橫坐標(biāo)上示出了來自模具出口的鑄錠的長度(鑄造長度)，在左手側(cè)縱坐標(biāo)上示出了鑄造速度(鑄造速度)(底部塊的移動(dòng)速度)并在右手側(cè)縱坐標(biāo)上示出了溫度(溫度設(shè)定點(diǎn))。雖然縱坐標(biāo)上的鑄造長度在450mm處結(jié)束，但鑄錠的全長更長(例如3至5m)，但鑄造條件不會(huì)變化超過450mm極限，因此圖表在這里終止。被示為實(shí)線的曲線50表示“目標(biāo)鑄造速度”，其是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的不存在任何速度補(bǔ)償?shù)那闆r下的預(yù)定或基礎(chǔ)鑄造速度。目標(biāo)鑄造速度是根據(jù)用于特定鑄造設(shè)備和金屬組合的在先經(jīng)驗(yàn)已知的。如此類鑄造操作典型的那樣，存在不同的鑄造階段，并且在不同的階段使得目標(biāo)鑄造速度不同。當(dāng)開始鑄造時(shí)(在錠長Omm處)，存在用括號(hào)X示出的啟動(dòng)階段，在此期間，底部塊21從模具出口向下移動(dòng)。用于此類移動(dòng)的目標(biāo)速度恒定于每分鐘31mm。在一定時(shí)間之后(例如小于約4分鐘，在約IlOmm的錠長處)，鑄造操作進(jìn)入第二階段(用括號(hào)Y所示的加速度階段)，在此期間，目標(biāo)鑄造速度被逐漸地增加，直至其在剛好在350mm之上的錠長處達(dá)到約43mm/分鐘的最高速度(用于下一個(gè)階段的目標(biāo)鑄造速度)。在第三鑄造階段中(用括號(hào)Z所指示的運(yùn)行階段，遍及鑄造操作的其余部分，目標(biāo)速度被保持相同(處于43_/分鐘)。
針對(duì)任何目標(biāo)鑄造速度，最大安全速度調(diào)整是預(yù)定的，即在不引起對(duì)鑄錠的損害的情況下可以采用的目標(biāo)鑄造速度的增加或減小。超過最大安全速度調(diào)整(增加或減小)，經(jīng)驗(yàn)顯示存在可能引起某些有害或不期望的效果的風(fēng)險(xiǎn)，例如如果目標(biāo)鑄造速度被增加過多，則矩形錠的大的面(所謂的軋制面)可能變得過度凹陷，并且相反，如果目標(biāo)鑄造速度被減小過多，則大的面可能變得過度凸出。這些最大值表示在示例性實(shí)施例中采用的目標(biāo)速度調(diào)整或補(bǔ)償?shù)臉O限，即其表示用于任何鑄造階段的最大已補(bǔ)償速度和最小已補(bǔ)償速度，并且其可以由有技術(shù)的操作員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或根據(jù)被認(rèn)為合理的范圍來確定。在圖6中，用虛線51示出最大已補(bǔ)償速度，并用虛線52示出最小已補(bǔ)償速度。這些線之間的距離被視為有效安全速度補(bǔ)償范圍，并且將看到的是此范圍從鑄造開始時(shí)的零點(diǎn)開始增加至豎線53處的最大值。超過線53，速度補(bǔ)償范圍不會(huì)顯著地改變，雖然目標(biāo)鑄造速度在加速度階段Y中改變。在提供圖6的結(jié)果的鑄造設(shè)備中，存在與鑄錠的表面成不同角度地布置且可單獨(dú)操作的兩組水冷卻射流16 (參見圖I)。與錠表面成22°取向的第一組射流以低流速從鑄造開始時(shí)開始操作以減少所謂的“卷邊”(由于熱應(yīng)力而引起的錠的底端的變形)。流量隨著鑄造速度在加速度階段增加而增加。在某個(gè)點(diǎn)處，在第二組射流上開關(guān)的閥與錠表面成45°取向。豎線53表示在第二組射流的閥開口之前25mm的生長錠上的位置，豎線54表示閥開口端之后25mm的位置且豎線55表示閥開口端之后75mm的位置。這些被視為此操作的鑄造序列中的重要位置。最初在鑄造序列中，只有由用于包覆層的熔融金屬的溫度傳感器41感測的溫度被用于產(chǎn)生速度補(bǔ)償。用于包覆層的熔融金屬的溫度具有被稱為包層溫度設(shè)定點(diǎn)的優(yōu)選溫度，如在圖6中的56處所示。這是用于包層金屬提供良好金屬間界面及其它期望特性的最期望溫度。此溫度設(shè)定點(diǎn)對(duì)于特定鑄造設(shè)備和金屬組合而言是已知的，但可以是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的確定的。圖6示出用在設(shè)定點(diǎn)線56之上的虛線57所指示的用于包層金屬的最高有效溫度和用在設(shè)定點(diǎn)線56之下的虛線58所指示的用于包層金屬的最低有效溫度。這些線之間的距離表示有效包層溫度調(diào)整范圍。最高有效溫度是能夠通過在已補(bǔ)償速度范圍內(nèi)調(diào)整(在這種情況下減慢)鑄造速度來促使其減小的最高溫度，并且最低有效溫度是能夠通過在已補(bǔ)償溫度范圍內(nèi)調(diào)整(在這種情況下增加)鑄造速度來促使其增加的最低溫度。超過此溫度范圍，可能必須采用其它措施以使包層金屬溫度朝著包層溫度設(shè)定點(diǎn)返回移動(dòng)。例如，可以開啟或關(guān)掉槽加熱器(如果存在的話)，可以提高或降低絕緣槽蓋(如果存在的話)。等。此類措施一般地不能實(shí)現(xiàn)根據(jù)示例性實(shí)施例能夠通過鑄造變量補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)的細(xì)微的溫度控制，因此，將其預(yù)留給不能用那些方法來控制的大的溫度變化。在本示例性實(shí)施例中，雖然在鑄造序列的此早期部分期間僅依賴于包層金屬溫度測量，但計(jì)算機(jī)46在此所感測溫度下降至低于設(shè)定點(diǎn)56時(shí)加速鑄造并在所感測溫度上升至設(shè)定點(diǎn)56之上時(shí)減慢鑄造速度。與溫度變化相比的速度變化一般地是線性函數(shù)，使得速度變化隨著溫度變化達(dá)到其最小值或最大值而達(dá)到其最大值或最小值。例如，對(duì)于產(chǎn)生圖6的結(jié)果的那些設(shè)備而言，包層溫度從設(shè)定點(diǎn)開始的變化引起每攝氏度(°C)每分鐘0. 5mm的速率的鑄造速度補(bǔ)償。在從鑄造開始直至線53的區(qū)域中，最大補(bǔ)償范圍從0增加至線53處的±3mm/分鐘(在閥開口之前25mm)。在線53和54之間的區(qū)域中，最大補(bǔ)償范圍在±3_/分鐘處保持恒定。然而，對(duì)于大多數(shù)鑄造設(shè)備而言，速度變化不應(yīng)超過某個(gè)最大值，、使得從溫度設(shè)定點(diǎn)至最小值或最大值的瞬時(shí)變化將不會(huì)產(chǎn)生從目標(biāo)至最大值或最小值的鑄造速度的瞬時(shí)變化。替代地，速度應(yīng)更緩慢地變化，直至達(dá)到最大值或最小值。提供在溫度變化之后的速度補(bǔ)償?shù)拇藴笫菫榱朔乐辜眲〉乃俣茸兓?。產(chǎn)生圖5的結(jié)果的設(shè)備的最大速度變化是0. 2mm/秒。如從圖6可以看到的，對(duì)包層溫度的依賴性僅持續(xù)至錠的長度達(dá)到線55，并且然后不再使用該包層溫度來產(chǎn)生速度補(bǔ)償。替代地，超過線55，僅僅依賴于由傳感器40測量的芯溫度進(jìn)行速度補(bǔ)償。如包層金屬的情況一樣，芯金屬具有優(yōu)選溫度(設(shè)定溫度)60和在設(shè)定溫度60周圍的最大和最小溫度(分別用虛線61和62示出),在該最大和最小溫度內(nèi)，可以通過鑄造速度變化來使溫度朝著設(shè)定溫度返回。在此區(qū)域中，芯溫度引起0. 5mm每。C每分鐘的鑄造速度變化，最大補(bǔ)償是±3mm/分鐘。從圖6顯見的是在豎線54和55之間存在來自兩 個(gè)傳感器的溫度設(shè)定點(diǎn)的重疊區(qū)域，其中，包層溫度和芯溫度兩者被用來產(chǎn)生鑄造速度的補(bǔ)償。在此區(qū)域中，補(bǔ)償從基于100%包層/基于0%芯線性地過渡成基于0%包層/基于100%芯(完成此操作是為了保證從僅基于包層至僅基于芯補(bǔ)償?shù)钠椒€(wěn)過渡)。因此，在此區(qū)域半途中，針對(duì)包層計(jì)算的補(bǔ)償?shù)?0%被與針對(duì)芯金屬計(jì)算的補(bǔ)償?shù)?0%相加。圖7示出用于以低包層水平操作的鑄模的有效方案。在此鑄造示例中，與圖6的不同，從鑄造開始時(shí)開始打開兩個(gè)水射流，其適合于正在鑄造的金屬的類型。再次地，目標(biāo)鑄造速度70不同于啟動(dòng)時(shí)的低但恒定的速度(括號(hào)X)、在加速度階段的增加的速度(括號(hào)Y)以及在正常鑄造運(yùn)行階段期間的恒定但較高的速度(括號(hào)Z)。如圖6的示例的情況一樣，錠的長度最終大于所示的300_，但是鑄造條件不會(huì)改變超過此點(diǎn)，因此圖表在這里終止。用虛線71示出了最小鑄造補(bǔ)償速度，并且其在鑄造開始時(shí)從負(fù)6mm/分鐘(從目標(biāo))開始減小至啟動(dòng)階段X (豎線72)結(jié)束時(shí)的負(fù)3mm/分鐘。該最小值然后在其余鑄造階段內(nèi)在_3mm/分鐘保持恒定。不同于圖6，在啟動(dòng)階段X和加速度Y期間不存在從目標(biāo)鑄造速度70開始的允許速度補(bǔ)償增加。在運(yùn)行階段Z中，在豎線73處開始，補(bǔ)償?shù)淖畲笤黾邮侨缣摼€74所示的+3mm/分鐘。包層金屬具有由實(shí)線75所指示的包層金屬溫度設(shè)定點(diǎn)。芯金屬具有由實(shí)線76所指示的芯金屬設(shè)定點(diǎn)。在本示例中，芯金屬設(shè)定點(diǎn)高于包層金屬設(shè)定點(diǎn)，如所示。芯金屬具有最大溫度，直至該最大溫度，可以通過對(duì)鑄造速度的補(bǔ)償來控制芯溫度的增加，如虛線77所示。用虛線70示出了最小芯金屬溫度，但其僅在鑄造操作的運(yùn)行階段Z中。這意味著在啟動(dòng)和加速度階段中的在芯溫度設(shè)定點(diǎn)之下的芯溫度減小未被鑄造速度的變化所補(bǔ)償，并且這對(duì)應(yīng)于這些階段中的鑄造速度的正補(bǔ)償?shù)娜狈?如上所述)。這是因?yàn)樗俣仍黾颖徽J(rèn)為在鑄造操作中的早期對(duì)此合金組合太過有害。包層金屬對(duì)于所有階段而言具有在設(shè)定點(diǎn)之上的最大溫度，如虛線79所示?？梢杂描T造速度的相應(yīng)減小來控制達(dá)到此最大值的溫度增加。如所示，此最大值從鑄造開始時(shí)的高值減小至啟動(dòng)階段X結(jié)束時(shí)的較低值，并且然后通過加速度和運(yùn)行階段保持在恒定值。然而，對(duì)于所有鑄造階段而言，存在用交叉影線區(qū)域80示出的“死區(qū)”，其直接在包層金屬設(shè)定點(diǎn)75之上，延伸至在最大包層溫度79之下的溫度。此死區(qū)80表示其中從包層設(shè)定點(diǎn)開始的溫度增加未被用來產(chǎn)生鑄造速度的補(bǔ)償性變化的區(qū)域。因此，只有在此死區(qū)80之上但在最大值79之下的包層金屬溫度被用來產(chǎn)生鑄造速度變化。這是因?yàn)榘鼘咏饘贉囟鹊男〉脑黾?落在死區(qū)80內(nèi)的那些)不會(huì)不利地影響鑄錠，因此在沒有鑄造速度補(bǔ)償?shù)那闆r可以被容忍。應(yīng)注意的是包層金屬在任何鑄造階段中均沒有在設(shè)定點(diǎn)75之下示出的最小溫度范圍。這是因?yàn)樗俣仍黾釉阼T造操作早期對(duì)于此合金組合而言被認(rèn)為非常有害(再次地，這對(duì)應(yīng)于至少在前兩個(gè)階段X和Y中缺乏增加的鑄造速度補(bǔ)償)。在本實(shí)施例中，遍及鑄造的所有階段，將芯和包層金屬兩者的溫度用于鑄造速度調(diào)整(雖然某些溫度變化被忽略，如上文所指示的)。在啟動(dòng)和加速度階段X和Y中，通過
0.5_每。C每分鐘的速率的鑄造速度的下降來補(bǔ)償芯溫度的增加。以0. 25_每。C每分鐘的 速率來補(bǔ)償包層溫度增加(在死區(qū)80之上)。這些速率被視為加的(或減的，如果它們具有不同的符號(hào)，即速度增加被速度減小抵消，并且反之亦然)。在運(yùn)行階段期間，使用芯金屬溫度和包層金屬溫度兩者來產(chǎn)生鑄造速度補(bǔ)償，但是只采用在死區(qū)80之上的包層金屬的溫度上升(忽略包層金屬溫度下降)，而芯金屬的溫度上升和溫度下降二者被用于鑄造速度補(bǔ)償。芯金屬溫度增加和下降引起0.5mm每。C每分鐘的速率的補(bǔ)償。在死區(qū)之上的芯金屬溫度增加引起0. 25mm每。C每分鐘的速率的鑄造速度補(bǔ)償。根據(jù)溫度變化相對(duì)于設(shè)定點(diǎn)而言是正的還是負(fù)的，加上或減去該變化。在產(chǎn)生圖7所示的結(jié)果的設(shè)備中，鑄造速度的最大允許變化速率是0. 2mm/分鐘每秒。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可以進(jìn)行上述細(xì)節(jié)的各種修改和變更以補(bǔ)償不同的條件、設(shè)備和金屬的組合。
權(quán)利要求
1.一種直接冷鑄復(fù)合金屬錠的方法，其包括 通過向直接冷鑄設(shè)備的鑄模內(nèi)的至少兩個(gè)鑄造室供應(yīng)熔融金屬流來順序地鑄造至少兩個(gè)金屬層以形成復(fù)合錠； 在鄰近于鑄造室的進(jìn)口的位置處監(jiān)視所述熔融金屬流中的一個(gè)或多個(gè)的進(jìn)口溫度，所述鑄造室被供給所述流，并將所述監(jiān)視到的溫度與所述流的預(yù)定設(shè)定溫度相比較以檢測與所述設(shè)定溫度的溫度差；以及 基于所述檢測到的溫度差中的所述一個(gè)或多個(gè)以一定的量來調(diào)整影響進(jìn)入鑄造室或在鑄造室內(nèi)的熔融金屬溫度的鑄造變量，以使由所述一個(gè)或多個(gè)溫度差引起的不利鑄造效果最小化。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，以促使所述流中的所述一個(gè)或多個(gè)的所述監(jiān)視到的進(jìn)口溫度接近于所述流的所述一個(gè)或多個(gè)的所述預(yù)定設(shè)定溫度的方式來執(zhí)行所述鑄造變量的所述調(diào)整。
3.如權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述鑄造變量選自由錠鑄造速度、所述模具內(nèi)的所述流的冷卻速率、從所述模具出來的所述復(fù)合錠的冷卻速率以及所述熔融金屬中的至少一個(gè)在所述模具內(nèi)的表面高度組成的組。
4.如權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述鑄造變量是錠鑄造速度。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，僅采用所述鑄造速度的調(diào)整，將所述鑄造速度調(diào)整到被確定為避免鑄造缺陷的預(yù)定極限內(nèi)。
6.如權(quán)利要求I至5中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述順序鑄造具有由鑄造速度的差限定的至少兩個(gè)鑄造階段，并且其中，在所述階段中的至少一個(gè)中執(zhí)行所述鑄造變量的所述調(diào)整。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，在所述階段中的至少兩個(gè)中執(zhí)行所述鑄造變量的所述調(diào)整。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，監(jiān)視所述金屬流中的至少兩個(gè)的進(jìn)口溫度并檢測所述流的溫度差，并且所述鑄造變量的所述調(diào)整是基于所述至少兩個(gè)階段中的不同一些中的所述檢測到的溫度差中的不同一些。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，產(chǎn)生所述金屬流中的至少兩個(gè)的檢測到的溫度差，并且所述鑄造變量的所述調(diào)整是基于所述檢測到的溫度差的組合以產(chǎn)生被用于調(diào)整所述鑄造變量的單個(gè)值。
10.如權(quán)利要I至9中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述鑄模是被布置在鑄造臺(tái)內(nèi)的至少兩個(gè)鑄模中的一個(gè)，并且其中，被供應(yīng)到所述一個(gè)鑄模的所述一個(gè)或多個(gè)熔融金屬流的所述監(jiān)視到的進(jìn)口溫度被用作用于調(diào)整所有所述模具的所述鑄造變量的基礎(chǔ)。
11.如權(quán)利要求I至10中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，只有當(dāng)所述溫度差落在所述設(shè)定溫度的±60°C的范圍內(nèi)時(shí)，才將所述一個(gè)或多個(gè)流的所述溫度差用于調(diào)整所述鑄造變量。
12.如權(quán)利要求I至10中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，只有當(dāng)所述溫度差落在所述設(shè)定溫度的±10°C的范圍內(nèi)時(shí)，才將所述一個(gè)或多個(gè)流的所述溫度差用于調(diào)整所述鑄造變量。
13.如權(quán)利要求I至10中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，只有當(dāng)所述溫度差落在所述設(shè)定溫度的±6°C的范圍內(nèi)時(shí)，才將所述一個(gè)或多個(gè)流的所述溫度差用于調(diào)整所述鑄造變量。
14.如權(quán)利要求I至13中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，被供應(yīng)給所述金屬層的金屬是鋁基合金。
15.如權(quán)利要求I至14中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過槽來供應(yīng)所述熔融金屬流，并且其中，在所述槽內(nèi)監(jiān)視所述溫度。
16.一種用于鑄造復(fù)合金屬錠的設(shè)備，其包括 直接冷鑄設(shè)備，其具有鑄模，所述鑄模帶有用于鑄造復(fù)合錠的至少兩個(gè)室； 槽，其用于向所述至少兩個(gè)鑄造室供應(yīng)熔融金屬流； 至少一個(gè)溫度傳感器，其用于在鄰近于鑄造室的進(jìn)口的位置處監(jiān)視所述熔融金屬流中 的一個(gè)或多個(gè)的進(jìn)口溫度，所述鑄造室被供給所述流； 裝置，其用于將來自所述至少一個(gè)溫度傳感器的所述監(jiān)視到的溫度與所述一個(gè)或多個(gè)流的預(yù)定設(shè)定溫度相比較以檢測所述流的溫度差；以及 控制器，其用于基于針對(duì)所述流中的至少一個(gè)檢測的溫度差以一定的量來調(diào)整影響進(jìn)入鑄造室或在鑄造室內(nèi)的熔融金屬溫度的鑄造變量。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，包括用于可調(diào)整地控制所述設(shè)備的鑄造速度的機(jī)構(gòu)，并且其中，所述控制器用所述機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作以調(diào)整作為所述鑄造變量的所述鑄造速度。
18.如權(quán)利要求16或權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，所述控制器被編程為根據(jù)預(yù)置條件進(jìn)行操作。
19.如權(quán)利要求16、17或18所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)溫度傳感器位于所述槽中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了一種直接冷鑄復(fù)合金屬錠的方法。該方法涉及通過向直接冷鑄設(shè)備的鑄模內(nèi)的兩個(gè)或更多鑄造室供應(yīng)熔融金屬流來順序地鑄造兩個(gè)或更多金屬層以形成復(fù)合錠。在鄰近于鑄造室的進(jìn)口的位置處監(jiān)視熔融金屬流中的一個(gè)或多個(gè)的進(jìn)口溫度，所述鑄造室被供給所述流，并將該進(jìn)口溫度與所述流的預(yù)定設(shè)定溫度相比較以確定是否存在任何差異。然后基于所比較的溫度的差異以一定的量來調(diào)整影響進(jìn)入鑄造室或在鑄造室內(nèi)的熔融金屬溫度的鑄造變量(例如鑄造速度)以消除由進(jìn)口溫度和設(shè)定溫度的差異引起的不利鑄造效果。優(yōu)選地，選擇促使監(jiān)視到的溫度接近于設(shè)定溫度的調(diào)整。另一示例性實(shí)施例提供用于操作該方法的設(shè)備。
文檔編號(hào)B22D7/02GK102740996SQ201180009035
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者A.D.辛登, E.鮑爾, J.麥德莫特, R.B.瓦斯塔夫, T.F.比肖夫 申請(qǐng)人:諾維爾里斯公司