具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種抑制發(fā)熱量、維護容易、廉價且實際上容易使用的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，包括：鑄模，從入口供給的液相狀態(tài)的熔融金屬容納在鑄造空間內(nèi)，通過在鑄造空間的冷卻，從出口排出固相狀態(tài)的鑄件；攪拌裝置，對應(yīng)鑄模設(shè)置的攪拌裝置，包括電極部和磁場發(fā)生裝置，電極部具有至少能夠在鑄造空間內(nèi)的呈液相狀態(tài)的熔融金屬中流過電流的第一電極及第二電極，磁場發(fā)生裝置具有用于對呈液相狀態(tài)的熔融金屬施加磁場的永久磁鐵，磁場發(fā)生裝置構(gòu)成為容納在鑄模中的磁場發(fā)生裝置容納室中，朝向中心方向橫向產(chǎn)生磁力線，使磁力線貫通鑄模的側(cè)壁的一部分而到達鑄造空間，對熔融金屬施加與電流交叉的橫向磁力線。
【專利說明】具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生產(chǎn)Al、Cu、Zn或它們之中至少兩種的合金，或者Mg合金等導(dǎo)體(導(dǎo)電體)的非鐵金屬的，或者其他金屬的鑄錠或鑄板等的連續(xù)鑄造設(shè)備中具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，在連續(xù)鑄造用鑄模中采用了如下所述的熔融金屬攪拌方式。S卩，為了提高鑄錠或鑄板等的質(zhì)量，在這些熔融金屬凝固工序中，即當熔融金屬通過鑄模時，通過電磁線圈從鑄模的外部向鑄模內(nèi)的熔融金屬施加移動磁場，對即將凝固的熔融金屬產(chǎn)生攪拌。該攪拌的主要目的是脫氣和組織均勻化。但是，由于在靠近高溫熔融金屬的位置配置電磁線圈，不僅需要冷卻電磁線圈和繁雜的維護，當然還需要較大的功率消耗，進而隨著該功率消耗，電磁線圈自身發(fā)熱也不可避免，這些熱也必須冷卻，由于這些原因而存在裝置自身必然昂貴等各種問題點。
[0003]專利文獻
[0004]專利文獻1:日本特開平9-99344號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決上述問題點而作出，其目的在于提供一種抑制發(fā)熱量、維護容易、廉價且實際上容易使用的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置。
[0006]本發(fā)明實施方式的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，為容納導(dǎo)電材料呈液相狀態(tài)的熔融金屬，通過冷卻所述熔融金屬而取出固相狀態(tài)的鑄件的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，包括:
[0007]鑄模，具有鑄造空間和磁場發(fā)生裝置容納室，所述鑄造空間具有在基本圓筒狀的側(cè)壁的中心側(cè)的入口和出口，所述磁場發(fā)生裝置容納室形成在所述側(cè)壁的內(nèi)部，位于所述鑄造空間的外側(cè)，所述鑄造空間容納從所述入口供給的液相狀態(tài)的所述熔融金屬，通過在所述鑄造空間的冷卻，從所述出口排出固相狀態(tài)的所述鑄件；
[0008]攪拌裝置，對應(yīng)所述鑄模設(shè)置的攪拌裝置，包括電極部和磁場發(fā)生裝置，所述電極部具有至少能夠在所述鑄造空間內(nèi)的呈液相狀態(tài)的所述熔融金屬中流過電流的第一電極及第二電極，所述磁場發(fā)生裝置具有用于對呈液相狀態(tài)的所述熔融金屬施加磁場的永久磁鐵，所述磁場發(fā)生裝置構(gòu)成為容納在所述鑄模中的所述磁場發(fā)生裝置容納室中，朝向中心方向橫向產(chǎn)生磁力線，使所述磁力線貫通所述鑄模的側(cè)壁的一部分而到達所述鑄造空間，對所述熔融金屬施加與所述電流交叉的橫向磁力線。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1(a)是本發(fā)明的實施方式的整體結(jié)構(gòu)圖，(b)、(C)是其操作說明圖。
[0010]圖2(a)是沿圖1的線II(a)_II(a)看到的平面說明圖，(b)是外部鑄模的底面說明圖。
[0011]圖3(a)是攪拌裝置3中磁場發(fā)生裝置31的平面說明圖，(b)是該變形例的平面說明圖。
[0012]圖4(a)是攪拌裝置3中磁場發(fā)生裝置31的進一步不同的變形例的平面說明圖，(b)是該變形例的平面說明圖。
[0013]圖5是本發(fā)明的不同實施方式的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖6是本發(fā)明的其他實施方式的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖7是本發(fā)明的進一步不同的實施方式的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖8(a)是本發(fā)明的又一實施方式的整體結(jié)構(gòu)圖，(b)是鑄模的底面說明圖，(C)是沿圖8(a)的線VIII (c)-VIII (C)的截面圖，(d)是磁場發(fā)生裝置的平面說明圖，(e)是蓋的平面說明圖。
[0017]圖9(a)是本發(fā)明的又一實施方式的整體結(jié)構(gòu)圖，(b)是沿該線IX(b)_IX(b)的截面圖，(C)是磁場發(fā)生裝置的平面說明圖。
[0018]圖10是本發(fā)明的又一實施方式的整體結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0019]為了深入理解本發(fā)明的實施方式，簡單說明現(xiàn)有的連續(xù)鑄造設(shè)備中以電為動力的電磁攪拌裝置。
[0020]現(xiàn)有技術(shù)中，將非鐵金屬的熔融金屬從稱作中間包的熔融金屬容納箱中定量流出并澆注到下方的鑄模中。在鑄模內(nèi)使用于冷卻鑄模的冷卻水循環(huán)。由此，高溫的熔融金屬自接觸鑄模的瞬間，從外周側(cè)(鑄模側(cè))開始凝固。
[0021]由于位于鑄模中央部的熔融金屬遠離冷卻中的鑄模壁，凝固當然比外周側(cè)的熔融金屬慢。因此，在鑄模內(nèi)，熔融金屬變成液體(液相)狀態(tài)的熔融金屬與固體(固相)狀態(tài)的鑄件二者在通過界面連接的狀態(tài)下同時存在。而且通常，如果熔融金屬沒有快速凝固，則變成固體的鑄件(制品)中殘留氣體，使制品質(zhì)量降低。因此，攪拌凝固前的熔融金屬，促使脫氣。為了攪拌，現(xiàn)有技術(shù)中使用以電為動力的電磁攪拌裝置。
[0022]但是，如之前所描述的，如果使用這種電磁攪拌裝置，存在各種難點。
[0023]為此，本發(fā)明中想要提供不采用以電為動力的該電磁攪拌裝置，具有利用永久磁鐵進行攪拌的攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置。
[0024]本發(fā)明的實施方式進一步細節(jié)如下。
[0025]本發(fā)明的一實施方式的整體結(jié)構(gòu)圖示于圖1(a)中。圖2(a)是沿圖1的線II (a) -1I (a)看到的平面說明圖，主要表示鑄模2和攪拌裝置3的一部分，圖3 (a)示出了攪拌裝置3中磁場發(fā)生裝置31的平面說明圖。
[0026]從圖1(a)可知，本發(fā)明的實施方式的裝置大體具有供給Al、Cu、Zn或它們之中至少兩種的合金或者Mg合金等導(dǎo)體(導(dǎo)電體)的非鐵金屬或者其他金屬的熔融金屬M的熔融金屬供給裝置1、容納來自熔融金屬供給裝置I的熔融金屬的鑄模2以及攪拌鑄模2中的熔融金屬M的攪拌裝置3。鑄模2的中心側(cè)形成包括入口 2A(1)和出口 2A(1)2的所謂鑄造空間2A⑴。
[0027]上述熔融金屬供給裝置I包括容納來自鑄勺(未圖示)等的熔融金屬M的中間包(熔融金屬容納箱)1A。熔融金屬M儲存在中間包(熔融金屬容納箱)IA中，除去夾雜物，從下方的開口 IB將熔融金屬M以一定的供給速度提供給鑄模2。圖1中只示出了中間包(熔融金屬容納箱)IA。
[0028]所述鑄模2在本實施方式中配置為制出圓柱狀制品P (鑄錠)。因此，該鑄模2大致配置為雙重結(jié)構(gòu)的圓筒狀(橫截面為環(huán)狀)。即，以嵌合的狀態(tài)包括內(nèi)側(cè)由石墨(碳)等非導(dǎo)電材料(非導(dǎo)電耐火材料)構(gòu)成的內(nèi)部鑄模21和外側(cè)由鋁或銅等導(dǎo)電材料(導(dǎo)電耐火材料)構(gòu)成的外部鑄模22。
[0029]如以下詳細說明一樣，在該外部鑄模22的側(cè)壁的內(nèi)部以容納狀態(tài)安裝有磁場發(fā)生裝置31。而且，在制出棱柱狀制品(鑄板)的場合，技術(shù)構(gòu)思也一樣，以下說明的實施方式的技術(shù)思想可以直接適用。簡單地說，只是對應(yīng)作為制品的長方形鑄板的配件形狀改變了。
[0030]進一步，所述鑄模2在外部鑄模22的外側(cè)包括水套23。
[0031]該水套23用于冷卻流入內(nèi)部鑄模21中的熔融金屬Μ。即，從未圖示的入口讓冷卻水流入水套23內(nèi)，在水套23中讓冷卻水循環(huán)，通過該冷卻水冷卻外部鑄模22的外側(cè)，從未圖示的流出口排出冷卻水。通過該水套23，熔融金屬變得急速冷卻。水套23可以采用各種公知結(jié)構(gòu)，因此這里省略詳細說明。
[0032]進一步，如此構(gòu)成的鑄模2中在圓周上以規(guī)定間隔設(shè)有后述的電極32Α插入的多個電極插入孔2a，2a，...。該電極插入孔2a構(gòu)成為朝向鑄模2的中心側(cè)向下傾斜。因此，SP使熔融金屬M進入鑄模2的內(nèi)部，只要熔融金屬M的表面比電極插孔2a的上端開口低，也不用擔(dān)心熔融金屬M漏到外部。
[0033]如前所述，簡單地說，對于所述鑄模2的側(cè)壁以內(nèi)置狀態(tài)設(shè)有所述攪拌裝置3。該攪拌裝置3包括永久磁鐵式的磁場發(fā)生裝置31以及一對的上部電極(正極)32A和下部電極(負極)32B。
[0034]特別是從圖3(a)可以看出，所述磁場發(fā)生裝置31構(gòu)成為環(huán)狀(框狀)?？梢詫?nèi)周側(cè)的整個周圍磁化成N極，外周側(cè)的整個周圍磁化成S極。另外，可將內(nèi)周側(cè)、外周側(cè)分別部分地，例如如圖所示，將四處磁化成N極、S極。
[0035]從后述可以看出，該磁場發(fā)生裝置31不一定必需為環(huán)狀，可以是分開的狀態(tài)，例如圖8(d)所示，橫截面可由圓弧狀的多個永久磁鐵片構(gòu)成(圖4)。如之前簡單說明的，特別是從圖1(a)可以看出，該磁場發(fā)生裝置31安裝在外部鑄模22內(nèi)。
[0036]更詳細地，從圖1(a)可以看出，外部鑄模22在其側(cè)壁具有下方為敞開口的橫截面為環(huán)狀的磁場發(fā)生裝置容納室22a。該磁場發(fā)生裝置容納室22a從圖2(b)也可以看出。該圖2(b)是從下面看外部鑄模22的圖。特別是從圖1(a)可以看出，相同的橫截面為環(huán)狀的磁場發(fā)生裝置31從下面可通過移動調(diào)節(jié)上下位置地容納在該下方敞開的橫截面為環(huán)狀的磁場發(fā)生裝置容納室22中。即，磁場發(fā)生裝置31通過未圖示的所希望的方法，設(shè)為可以在磁場發(fā)生裝置容納室22a內(nèi)調(diào)節(jié)高度。由此，從圖1(a)可以看出，對應(yīng)呈液相狀態(tài)的熔融金屬調(diào)節(jié)高度，如后述一樣，能夠更有效地攪拌熔融金屬M。該磁場發(fā)生裝置容納室22a的下方的開口被環(huán)狀蓋22B封閉。該蓋22B，如后述的圖8 (a)的蓋22B所示，能夠配置為具有用于將冷卻水排放到外部的排水道22B(1)。
[0037]如前所述，該磁場發(fā)生裝置31的四個地方，如圖3(a)所示，被磁化并形成磁極對31a, 31a,…。即，如果就磁極對31a，31a來看，環(huán)的內(nèi)側(cè)磁極被磁化成N極，外側(cè)磁極被磁化成S極，從N極放出的磁力線ML朝向環(huán)中心，水平通過鑄模2內(nèi)部的熔融金屬M。
[0038]磁化也與此相反。即，可以是內(nèi)側(cè)完全被磁化為某極，外側(cè)完全被磁化為不同極。本發(fā)明的進一步特征之一在于，從圖3(a)可以看出，多個磁極配置在環(huán)繞固化前的熔融金屬M的周圍的多個位置。由此，如后述一樣，通過基于磁力線和電流的弗萊明定律的電磁力，均勻地攪拌熔融金屬M，能夠提高制品P的質(zhì)量。因此，磁極數(shù)在圖3(a)中為四個，但不限于該數(shù)，可為任意數(shù)。另外，如上所述，磁場發(fā)生裝置31，無需配置為一個環(huán)狀整體，可為如圖8(d)所示的分成任意數(shù)的多個磁石體(磁石片)。
[0039]在圖1(a)中，所述一對電極32A，32B之間通過熔融金屬M及鑄件(制品)P流通電流。電極32A可為一個，也可為多個，本實施方式中，為兩個。所述電極32A構(gòu)成為探針狀。
[0040]各電極32A插入先前所述的探針插入孔2a中。即，所述電極32A自所述水套貫通所述鑄模2(內(nèi)部鑄模21、外部鑄模22)，內(nèi)端露在所述內(nèi)部鑄模21中，接觸導(dǎo)通內(nèi)部的熔融金屬M，外端暴露在水套23的外部。所述外端與供應(yīng)可變直流電的電源裝置34相連。該電源裝置34如后所述也可以兼有交流電源的功能，并且，也可以有變頻功能。所述電極32A不貫通鑄模2的側(cè)壁，在鑄模2的上部開口的上方，其內(nèi)端以從流入鑄模2的熔融金屬M的表面插入熔融金屬M的狀態(tài)進行支 撐。電極32A也可以與石墨等內(nèi)部鑄模21電連接。
[0041]所述電極32A，可以采用任意數(shù)，可以將任意數(shù)的電極32A插入任意個所述電極插孔2a、2a、…中。
[0042]在圖1 (a)中，所述下部的電極32B設(shè)置為位置固定的狀態(tài)。該電極32B構(gòu)成為輥式。即，前端具有可旋轉(zhuǎn)的輥32Ba。該輥32Ba處于與固相狀態(tài)擠出的鑄件(鑄錠或鑄板)的圓柱狀制品P的外表面壓接的狀態(tài)，隨著制品P向下延伸而旋轉(zhuǎn)。即，制品P向下方擠出時，制品P保持與輥32Ba接觸，一邊使輥32Ba旋轉(zhuǎn)，一邊向圖1的下方延伸。
[0043]因此，由電源裝置34在所述一對電極32A、32B之間時間電壓時，電流就會通過熔融金屬M及制品P在一對電極32A、32B之間流通。如上所述，電源裝置34構(gòu)成為可以控制在一對電極32A、32B之間流通的電流量。由此，，可以與所述磁力線ML的關(guān)系選擇可最有效地攪拌液相狀態(tài)熔融金屬M的電流。
[0044]以下，關(guān)于上述結(jié)構(gòu)的裝置的操作進行說明。
[0045]在圖1(a)中，從中間包(熔融金屬容納箱)IA定量流出的熔融金屬M進入鑄模2的上部。鑄模2通過水套23內(nèi)的水循環(huán)被冷卻，鑄模2內(nèi)的熔融金屬M急速冷卻凝固。但是，鑄模2內(nèi)的熔融金屬M形成上部為液體(液相)，下部為固體(固相)的通過界面ITO鄰接的兩相結(jié)構(gòu)。熔融金屬M在通過鑄模2的同時對應(yīng)鑄模形狀(本實施方式中為圓柱狀)成型，連續(xù)制成鑄錠或鑄板的制品P。
[0046]進而，從圖1(a)等可以看出，在鑄模2的側(cè)壁內(nèi)部，容納有永久磁鐵式磁場發(fā)生裝置31，該磁場(磁力線ML)橫向到達鑄模2內(nèi)的熔融金屬M。在該狀態(tài)下由電源裝置34從上部的電極32A向下部的32B流過直流電時，電流從上部的電極32A流向下部的電極32B，通過鋁等熔融金屬(液相)M和制品(固相)P。此時，電流幾乎直角橫穿從永久磁鐵式磁場發(fā)生裝置31放出的磁力線ML，呈液相狀態(tài)的熔融金屬M按照弗萊明的左手定律產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。如此，進行熔融金屬M的攪拌，熔融金屬M中含有的雜質(zhì)、氣體等上浮，積極進行所謂的脫氣，從而提聞制品(鑄淀、鑄板)P的質(zhì)量。
[0047]現(xiàn)在，通過水套23等改變冷卻能力的強弱時，熔融金屬M的固化速度發(fā)生變化，熔融金屬(液相)M和制品(固相)P的界面ITO隨之上下變動。即，如果提高冷卻能力，如圖1(b)所示，界面ITO會上升與ITl 一樣。減弱冷卻能力，如圖1(c)所示，界面ITO會下降與IT2 一樣。進而，優(yōu)選根據(jù)界面IT0、IT1、IT2的位置使磁場發(fā)生裝置31上下移動來有效地攪拌熔融金屬Μ。由此，能夠可靠有效地攪拌熔融金屬M而得到高質(zhì)量的制品P。為此，根據(jù)這些的界面ΙΤ1、ΙΤ2的高度，如圖1(b)、(c)所示，上下調(diào)節(jié)磁場發(fā)生裝置31的高度，可以保持其位置。由此，如前所述，可以有效地攪拌熔融金屬Μ。
[0048]也可以跟上述相反，使所述鑄模2的雙重結(jié)構(gòu)為，內(nèi)側(cè)為導(dǎo)電材料，外側(cè)為非導(dǎo)電材料。這種情況下，至少可使所述電極32Α電接觸內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電材料。這種情況下，磁場發(fā)生裝置容納室22a也可設(shè)置于外側(cè)的部件。
[0049]另外，可不將鑄模2制成雙重結(jié)構(gòu)而制成單一結(jié)構(gòu)。這種情況下，可僅以導(dǎo)電材料制作鑄模2，使鑄模2與所述電極32A電導(dǎo)通即可。其他的電極32B的結(jié)構(gòu)可與前述相同。
[0050]另外相反，可以僅以非導(dǎo)電材料制作鑄模2。這種情況下，如圖1(a)所示，需要使電極32A貫通鑄模2，從而使電極32A與鑄模2內(nèi)的熔融金屬M電導(dǎo)通。
[0051]這些情況下，當然也可將磁場發(fā)生裝置容納室22a設(shè)置在單一結(jié)構(gòu)的部件中。
[0052]也可以采用圖3(b)的磁場發(fā)生裝置31A代替圖3(a)的磁場發(fā)生裝置31。圖3 (b)的磁場發(fā)生裝置31A與圖3(a)的磁場發(fā)生裝置31的磁化方向相反。兩者功能上等同。
[0053]另外，也可以采用圖4(a)、圖4(b)的磁場發(fā)生裝置31_2、31A_2代替圖3 (a)、圖3(b)的磁場發(fā)生裝置31、31A。圖4(a)、圖4(b)的磁場發(fā)生裝置31_2、31A_2配置為在環(huán)狀的支撐體(軛鐵)SP的內(nèi)側(cè)固定多個棒狀的永久磁鐵PM。它們在功能上等同。
[0054]進一步，上述實施方式中，作為下部的電極32B示出了前端具有輥32Ba的電極，不一定需要具備輥32Ba。即使制品P連續(xù)被擠出，制品P也只要與電極32B保持電導(dǎo)通即可，從而可以采用各種結(jié)構(gòu)。例如，作為電極32B使用規(guī)定長度的彈性材料，在圖1中，例如使其彎曲成向上凸出或者向下凸出，通過恢復(fù)力將前端壓接于所述鑄件P，該狀態(tài)下允許鑄件P向下延伸即可。
[0055]根據(jù)上述說明的本發(fā)明的實施方式，得到如下效果。
[0056]本發(fā)明的實施方式中，攪拌即將凝固前的熔融金屬M，對熔融金屬M提供運動、震動等而實現(xiàn)脫氣效果和組織的均勻化、細微化。
[0057]更詳細地，本發(fā)明的實施方式中，由于可上下調(diào)節(jié)磁場發(fā)生裝置31，所以能夠可靠地攪拌熔融金屬M，得到高質(zhì)量的制品P。這是如前所述的本發(fā)明的特征之一，如本發(fā)明的實施方式，在容易成為高溫、大型的裝置且?guī)缀鯖]有空間的裝置中，并且使外置于鑄模的磁場發(fā)生裝置31上下移動的構(gòu)思本身對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說并容易想到的構(gòu)思，因此，鑄模的內(nèi)部容納磁場發(fā)生裝置并對其上下進行調(diào)節(jié)的本發(fā)明技術(shù)是本發(fā)明人獨特的技術(shù)構(gòu)思。
[0058]另外，本發(fā)明的實施方式中，將磁場發(fā)生裝置31配置為在圍繞熔融金屬M周圍的位置上的多個磁極或者圍繞熔融金屬M周圍的環(huán)狀磁石，由此能夠以通過磁力線和電流按照弗萊明定律產(chǎn)生的電磁力均勻高效地攪拌熔融金屬M，從而可得到高質(zhì)量的制品P。即，本發(fā)明的實施方式中，按照該弗萊明定律最大限度地產(chǎn)生磁力線而能夠有效地攪拌熔融金屬M。而且熔融金屬M隨著該攪拌而旋轉(zhuǎn)的軸線是沿圖1(a)中制品P的中心軸的軸線。由此，通過使熔融金屬M可靠地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，能夠得到高質(zhì)量的制品P。
[0059]進一步，本發(fā)明的實施方式中，通過按照弗萊明定律產(chǎn)生的電磁力攪拌熔融金屬M，所以熔融金屬M中流過的小電流和從磁場發(fā)生裝置31產(chǎn)生的磁場協(xié)同進行攪拌，與根據(jù)電弧焊接原理等斷斷續(xù)續(xù)流過大電流進行的熔化攪拌不同，可以期待穩(wěn)定連續(xù)的可靠攪拌，可以得到噪音少且持續(xù)性高的裝置。
[0060]顯然，在以下說明的所有實施方式中能夠得到以上效果。
[0061 ] 而且，在以上的說明中，在電極32A、32B之間流過直流電，但也可以由電源裝置34流通I到5Hz左右的低頻交流電。這種情況下，基于與來自磁場發(fā)生裝置31的磁場的關(guān)系，熔融金屬M不旋轉(zhuǎn)，而是根據(jù)其周期重復(fù)震動。通過該震動也可以從熔融金屬M中去除雜質(zhì)。該變形例能夠適用于以下說明的所有實施方式。此時，作為電源裝置34顯然要采用具有變頻功能的電源。
[0062]而且，目前行業(yè)中需要實現(xiàn)量產(chǎn)設(shè)備?？紤]量產(chǎn)時，實現(xiàn)盡可能小的鑄模是必不可少的。
[0063]這里，在現(xiàn)有技術(shù)的電磁式攪拌中，一次生產(chǎn)的鑄錠或鑄板數(shù)量可以對應(yīng)數(shù)個的情況。但是現(xiàn)在要求能夠同時生產(chǎn)超過100個的鑄錠。該要求是現(xiàn)有技術(shù)的電磁攪拌裝置無法解決的。
[0064]但是，本發(fā)明的裝置中，作為磁場發(fā)生裝置使用永久磁鐵。因此，與流過大電流的電磁攪拌裝置相比可以實現(xiàn)極其緊湊化。由此可知，可充分實現(xiàn)用于量產(chǎn)設(shè)備的鑄模裝置。另外，因為是永久磁鐵，所以作為磁場發(fā)生裝置可以得到具有不發(fā)熱、省電、節(jié)能，低維護等效果的裝置。
[0065]圖5進一步示出了不同實施方式。
[0066]對該液相狀態(tài)的熔融金屬M流過更多電流，產(chǎn)生更大的電磁力而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動熔融金屬M。
[0067]與圖1(a)的實施方式的不同點在于鑄模2A的結(jié)構(gòu)。其他結(jié)構(gòu)與圖1(a)實質(zhì)相同。因此,在此不再敖述。
[0068]S卩，該實施方式的鑄模2A具有近似圓筒狀的鑄模主體2A1。該鑄模主體2A1形成為在其內(nèi)周面具有圓周狀的槽2A1 (a)。該槽的內(nèi)面(周側(cè)面及底面)形成絕緣膜2A2，該絕緣膜2A2上埋入與所述鑄模主體2A1相同的導(dǎo)電材料而構(gòu)成埋入層2A3。所述絕緣膜2A2與所述埋入層2A3構(gòu)成絕緣層部分。該絕緣層部分形成于所述鑄模的內(nèi)表面的一部分，起到不允許來自所述鑄模的所述電流流動的作用。
[0069]該絕緣層部分設(shè)置于鑄模主體2A1的內(nèi)表面的稍下方部分。
[0070]由此，幾乎不允許電流從鑄模主體2A1中的絕緣層部分，即與鑄件P接觸的部分流向鑄件P。
[0071]進一步，鑄模主體2A1的外周側(cè)設(shè)有端子2A4。通過該端子2A4可以由所述電源裝置34對鑄模2A供電。
[0072]在如此構(gòu)成的裝置中，通過電源裝置34向端子2A4和電極32B之間施加電壓時，電流流過鑄模主體2A1、熔融金屬M和鑄件P。此時，絕緣膜2A2和埋入層2A3中沒有電流流過，所以熔融金屬M中流動更大的電流，從而可得到更大的將要攪拌熔融金屬M的所述電磁力。[0073]圖6進一步示出了其他實施方式。
[0074]該實施方式是圖1(a)的實施方式的變形。
[0075]本實施方式與圖1(a)的實施方式的不同之處在于圖1(a)的上部的電極32A的配置方法。即，在本實施方式中，配置一個或多個電極32A0、32A0...，多個的情況下為環(huán)狀配置，用鑄模2A等(鑄模2A及水套23)以外的任意構(gòu)件支撐這些電極32A0，各32A0的下端部分處于插入熔融金屬M的狀態(tài)。由此，可以與鑄模2a等無關(guān)地大自由度地進行電極32A0的下端部分插入所述熔融金屬M中的插入量調(diào)節(jié)。進一步，當然，作為鑄模2A等可以使用普通的鑄模，無需對鑄模2A等設(shè)置用于電極32A1的電極插入孔2a，可以防止其制造成本增加。
[0076]其他的結(jié)構(gòu)與圖1(a)的實施方式相同。
[0077]圖7進一步示出了不同的實施方式。
[0078]該實施方式可以看作圖6的實施方式的變形例。
[0079]圖7的實施方式假定為在熔融金屬M從上方的中間包(熔融金屬容納箱)IA向下方的鑄模2A不斷地連續(xù)注入的情況下可以工作的裝置。即，假定為中間包(熔融金屬容納箱)IA內(nèi)的熔融金屬M和鑄模2A內(nèi)的熔融金屬M連為一體的情況。
[0080]圖6中將電極32A0插入了鑄模2中的熔融金屬M，而圖7中，以上述情況為前提，通過任意構(gòu)件支撐電極32A1以處于插入到中間包(熔融金屬容納箱)IA中的熔融金屬M的狀態(tài)。通過這樣，可以獲得與所述圖7的實施方式中相同的優(yōu)點。而且，可以與電極32A1無關(guān)地設(shè)定、調(diào)節(jié)中間包(熔融金屬容納箱)IA和鑄模2A等之間的距離。
[0081]其他的結(jié)構(gòu)與圖6相同。
[0082]圖8(a)-⑷、圖9(a)-(C)、圖10進一步分別示出了本發(fā)明的其他實施方式。
[0083]在這些實施方式中，對與先前說明的實施方式相同的部件賦予相同符號，并省略說明。
[0084]在這些實施方式中，不另外設(shè)置用于冷卻的水套，在鑄模2的側(cè)壁，即外部鑄模22的側(cè)壁內(nèi)部形成冷卻室和磁場發(fā)生裝置容納室兼用的水流通室22a(2)，該水流通室22a(2)內(nèi)容納有可上下調(diào)節(jié)位置的作為永久磁鐵的磁場發(fā)生裝置31。
[0085]而且，圖8 (C)中所示磁場發(fā)生裝置容納空間(磁場發(fā)生裝置容納室)22a (2)可為應(yīng)該分別逐個容納圖8(d)所示的規(guī)定間隔的多個永久磁鐵片31A的相互間分開劃分例如橫截面為圓弧狀的多個部分磁場發(fā)生裝置容納室。
[0086]首先，對圖8(a)-(e)中所示實施方式的鑄錠的制造裝置進行說明。
[0087]即，從圖8(a)可以看出，外部鑄模22包括下方敞開的橫截面為環(huán)狀的水流通室22a(2)，用蓋22B(1)密封該水流通室22a(2)。圖8 (b)是將蓋22B(1)移除，從下面沿線VIII (b)-VI11(b)看到的內(nèi)部鑄模21和外部鑄模22的圖。該蓋22B(1)構(gòu)成鑄模2的一部分。
[0088]從圖8(a)可以看出，作為磁場發(fā)生裝置容納空間(容納室)的環(huán)狀水流通室22a(2)中可上下調(diào)節(jié)地容納有橫截面圓弧狀的多個永久磁鐵片31A、31A、…(圖8(c))構(gòu)成的磁場發(fā)生裝置31。即，水流通室(冷卻室)22a(2)兼有作為冷卻水流通室和磁場發(fā)生裝置容納室的功能。這些永久磁鐵片31A的平面圖如圖8(d)所示。各永久磁鐵片31A例如內(nèi)側(cè)為N極，外側(cè)為S極。也可以與之相反進行磁化。即，磁場發(fā)生裝置31通過未圖示的任意構(gòu)件，可以調(diào)節(jié)高度地設(shè)置在水流通室22a (2)內(nèi)。由此，如之前所述，可對應(yīng)液相狀態(tài)的熔融金屬M調(diào)節(jié)高度，從而可以更有效的攪拌熔融金屬M。
[0089]該水流通室22a(2)的下方的開口被所述環(huán)狀的蓋22B關(guān)閉。該蓋22B的平面圖如圖8(e)所示。從該圖8(e)和圖8(a)可以看出，該蓋22B(1)形成有多個冷卻水的排水道22B(1)。從圖8 (a)和圖8(e)可以看出，多個排水道22B (I)具有在蓋22B的上面開口的多個入口 22B(l)al，蓋22B的周側(cè)面具有出口 22B(l)a2。由此，水流通室22a (2)內(nèi)的冷卻水從多個入口 22B(l)al進入，從出口 22B(l)a2流出并噴向制品P的外周使其冷卻。S卩，冷卻水從未圖示的入口進入水流通室22a (2)，一邊冷卻一邊在此循環(huán)，從所述排水道22B (I)呈噴射狀態(tài)排出到外部。
[0090]以上說明的圖8(a)?(e)的裝置的操作與先前說明的實施方式相同，因此省略說明。
[0091]而且，以上說明的圖8(a)?(e)的實施方式中，磁場發(fā)生裝置31由多個永久磁鐵片31A構(gòu)成，但當然也可將其如圖3(a)同樣一體成形。還有，從圖8(b)可以看出，作為磁場發(fā)生裝置容納空間的水流通室22a(2)構(gòu)成為圓周狀，但不必僅限于此形狀，也可以構(gòu)成為在周向上劃分為多個橫截面圓弧狀的小室。只要各小室可以流通冷卻水并且可以上下移動地容納永久磁鐵片3IA即可。
[0092]該圖8(a)?(e)的裝置中，磁場發(fā)生裝置31沒有設(shè)置在鑄模2的外側(cè)，而是在鑄模2(外部鑄模22)設(shè)置空腔(水流通室22a(2))，在該空腔內(nèi)容納磁場發(fā)生裝置31，因此可以得到下述特征。
[0093]-可以使用小型且小能力的永久磁鐵作為磁場發(fā)生裝置31。
[0094]即，如果磁場發(fā)生裝置31外置于鑄模，不可避免會使磁場發(fā)生裝置31與熔融金屬M的距離稍微變遠。然而，本實施方式中，內(nèi)置在鑄模2中，所以磁場發(fā)生裝置31與熔融金屬的距離縮短，在擁有相同攪拌能力的情況下，可以使用更加小型且小能力的永久磁鐵。
[0095]-可以大幅度改善操作性。
[0096]S卩，該裝置運行時，由于要進行確認制品P的制品檢查，應(yīng)實施各種檢測、非破壞性檢查等的多個檢查員必須位于該裝置的周圍，進行此類檢測。然而，外置磁場發(fā)生裝置的情況下，不可避免地變成大型且體積增大的裝置，并且產(chǎn)生強大的磁場，因此，不可否認此檢測作業(yè)難以實施。然而，該實施方式中，磁場發(fā)生裝置31設(shè)于鑄模2中，因此不僅不會體積增大而且射到外部的磁場強度也會變?nèi)?，各種檢測會變得容易實施。
[0097]-可以大幅度提高生產(chǎn)率。
[0098]S卩，如上所述可以縮短檢測等所需的時間，結(jié)果可以提高短時間內(nèi)的制品P的制
造速度。
[0099]-可以小型化。
[0100]S卩，磁場發(fā)生裝置31為內(nèi)置型，那部分作為整體的裝置可提供為小型裝置。
[0101]-設(shè)置場所可以省空間化。
[0102]S卩，與上述相同，但在看作制造相同制品P的裝置的情況下，由于磁場發(fā)生裝置31為內(nèi)置型，因此作為整體的尺寸變小，可以設(shè)置在狹小場所，能夠獲得裝置的有用性和靈活性。
[0103]從其他角度說明以上效果時，如下所述。[0104]用本裝置制造制品P時，裝置的周圍聚集有例如5、6位作業(yè)人員，不可避免地在短時間內(nèi)實施高密度作業(yè)(監(jiān)視、防止熔融金屬泄露、監(jiān)視、防止熔融金屬噴出作業(yè)等)。這些作業(yè)在多個作業(yè)人員進行的情況下，與磁場發(fā)生裝置31外置凸出相比，內(nèi)置型的本實施方式的裝置的作業(yè)性良好。即，裝置的外觀可為與不具有磁場發(fā)生裝置31的現(xiàn)有技術(shù)的裝置的尺寸相同，本實施方式的裝置的現(xiàn)場使用狀況極為良好。
[0105]另外，為使磁場能夠可靠地作用于熔融金屬M，磁場發(fā)生裝置31盡可能離熔融金屬M近會較好，對此，內(nèi)置型可以實現(xiàn)。
[0106]磁場發(fā)生裝置31外置的場合，必須考慮磁場對溫度傳感器等各種檢測儀器的影響，內(nèi)置型中這種影響會減少，對檢測更有利。即，在制造鑄錠或鑄板等制品P時，為了維持制品的質(zhì)量，在制品P的多個地方進行溫度檢測、管理等都是極為重要的課題。對于這種溫度檢測，本實施方式極為有利。
[0107]用本實施方式的內(nèi)置型來代替外置的磁場發(fā)生裝置時，作為向熔融金屬施加相同的磁場，可以小型化，可在重量、體積上同時變小，可使裝置的使用狀況良好。即，本裝置的各部件為消耗品，每經(jīng)過一定運轉(zhuǎn)時間后需要適當更換。然而，磁場發(fā)生裝置31等可以小型輕質(zhì)化，所以可極容易進行更換作業(yè)等。
[0108]利用本實施方式的裝置的作業(yè)由于是所謂700°C左右的高溫作業(yè)，所以對作業(yè)人員來說是極度危險的作業(yè)。然而，可以使用磁場發(fā)生裝置31為小型且磁場強度也低的裝置。于是，進行本裝置的調(diào)整、維護等工具通常帶有鐵制的強磁體，且安全靴等也是鐵制的，但向外放射的磁場發(fā)生裝置31的磁場稍微變?nèi)鯐r，也可保證安全員、作業(yè)人員、檢測人員的安全性。
[0109]顯然，圖8(a)?(e)相關(guān)的上述效果也適用圖1等裝置以及以下說明的圖9 (a)?(C)、圖10的制造鑄板的裝置。
[0110]圖9(a)-(C)是制造鑄板的裝置，相對于圓形鑄錠，除了鑄板為長方形，基本的技術(shù)想法相同。因此，相同部件賦予相同符號并省略說明。
[0111]不同點如下所述。
[0112]鑄板制品P的重量明顯重。因此，鑄錠可以橫拉，但鑄板只能垂直取出。因此，準備了臺座51，放到該臺座51上以向下慢慢拉的狀態(tài)取出制品P。該臺座51中埋有下方的電極32B。磁場發(fā)生裝置31如圖9(b)、(c)所示。圖9(b)為沿著圖9(a)的線IX(b)-1X(b)的截面圖，圖9(c)為磁場發(fā)生裝置31的平面圖。這里，磁場發(fā)生裝置31使用了四個永久磁鐵片31A，形成相對的兩組，用任何一組都可以。
[0113]圖10是圖9(a)的變形例。
[0114]該圖10中，一對電極32A、32B以插入熔融金屬M的狀態(tài)使用。本
【發(fā)明者】通過實驗確認了這樣使用電極32A、32B也可以攪拌熔融金屬M。S卩，如圖10所示，即使用一對電極32A、32B，來自磁場發(fā)生裝置31的磁力線和一對電極32A、32B之間流動的電流在熔融金屬M中采取各種路徑流動，根據(jù)弗萊明定律產(chǎn)生電磁力。
【權(quán)利要求】
1.一種具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，為容納導(dǎo)電材料呈液相狀態(tài)的熔融金屬，通過冷卻所述熔融金屬而取出固相狀態(tài)的鑄件的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，包括: 鑄模，具有鑄造空間和磁場發(fā)生裝置容納室，所述鑄造空間具有在基本圓筒狀的側(cè)壁的中心側(cè)的入口和出口，所述磁場發(fā)生裝置容納室形成在所述側(cè)壁的內(nèi)部，位于所述鑄造空間的外側(cè)，所述鑄造空間容納從所述入口供給的液相狀態(tài)的所述熔融金屬，通過在所述鑄造空間的冷卻，從所述出口排出固相狀態(tài)的所述鑄件； 攪拌裝置，對應(yīng)所述鑄模設(shè)置的攪拌裝置，包括電極部和磁場發(fā)生裝置，所述電極部具有至少能夠在所述鑄造空間內(nèi)的呈液相狀態(tài)的所述熔融金屬中流過電流的第一電極及第二電極，所述磁場發(fā)生裝置具有用于對呈液相狀態(tài)的所述熔融金屬施加磁場的永久磁鐵，所述磁場發(fā)生裝置構(gòu)成為容納在所述鑄模中的所述磁場發(fā)生裝置容納室中，朝向中心方向橫向產(chǎn)生磁力線，使所述磁力線貫通所述鑄模的側(cè)壁的一部分而到達所述鑄造空間，對所述熔融金屬施加與所述電流交叉的橫向磁力線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，磁場發(fā)生裝置容納室形成在所述鑄模的側(cè)壁的內(nèi)部且形成在所述鑄造空間的外周位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，磁場發(fā)生裝置容納室在所述鑄模的側(cè)壁的內(nèi)部形成有下方敞開的開口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，所述鑄模的外側(cè)設(shè)置有冷卻構(gòu)件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，所述磁場發(fā)生裝置容納室的所述開口被蓋封閉，從而所述磁場發(fā)生裝置容納室構(gòu)成為同時具備允許冷卻水流通的冷卻室的功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一`項所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，所述磁場發(fā)生裝置設(shè)置為在所述磁場發(fā)生裝置容納室內(nèi)根據(jù)所述鑄造空間內(nèi)的液相狀態(tài)的熔融金屬與固相狀態(tài)的制品的界面位置能夠上下調(diào)節(jié)位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，將所述磁場發(fā)生裝置容納室內(nèi)流動的冷卻水噴向所述制品的排水道形成在所述鑄模內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，所述磁場發(fā)生裝置容納室的橫截面形成為框狀，以圍繞所述鑄造空間的整個周圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，所述磁場發(fā)生裝置容納室構(gòu)成為包括分別劃分的多個獨立的部分磁場發(fā)生裝置容納室，每個所述部分磁場發(fā)生裝置容納室形成為圍繞所述鑄造空間的整個周圍的一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，所述磁場發(fā)生裝置的橫截面構(gòu)成為框狀，所述磁場發(fā)生裝置的內(nèi)周側(cè)磁化為第一極，外周側(cè)磁化為第二極。
11.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，所述磁場發(fā)生裝置包括橫截面為框狀的支撐體和在所述支撐體的內(nèi)部以規(guī)定間隔安裝的多個永久磁鐵片，每個所述永久磁鐵體的內(nèi)面?zhèn)群屯饷鎮(zhèn)确謩e被磁化。
12.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的熔爐系統(tǒng)，其特征在于，所述磁場發(fā)生裝置包括多個永久磁鐵片，所述多個永久磁鐵片以規(guī)定間隔容納在所述磁場發(fā)生裝置容納室內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的熔爐系統(tǒng)，其特征在于，所述磁場發(fā)生裝置包括多個永久磁鐵片，所述多個永久磁鐵片分別容納在所述部分磁場發(fā)生裝置容納室內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，所述第一電極設(shè)置為與所述鑄模中的液相狀態(tài)的熔融金屬、與該熔融金屬電導(dǎo)通的熔融金屬、或其他部件能夠電導(dǎo)通，所述第二電極設(shè)置為與從所述鑄模中取出的固相狀態(tài)的制品或者與所述制品能夠電導(dǎo)通。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，所述第一電極和所述第二電極都設(shè)置為與所述鑄模中的液相狀態(tài)的熔融金屬能夠電導(dǎo)通。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，所述第一電極和所述第二電極與使直流電流過所述第一電極和所述第二電極之間的電源裝置連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，所述第一電極和所述第二電極與使交流電流過所述第一電極和所述第二電極之間的電源裝置連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求17中所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，所述電源裝置具有變頻功能。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，所述鑄模構(gòu)成為由非導(dǎo)電材料制成的單一結(jié)構(gòu)，由導(dǎo)電材料制成的單一結(jié)構(gòu)，或者由非導(dǎo)電材料和導(dǎo)電材料制成的雙重結(jié)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項所述的具有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于，所述第二電極在前端具有輥，所述輥構(gòu)成為在取出前通過與所述鑄件的外面接觸而能夠旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號】B22D11/00GK103459064SQ201280006449
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年2月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月10日
【發(fā)明者】高橋謙三 申請人:高橋 謙三