專利名稱：連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器的制作方法
對(duì)本發(fā)明的說明本發(fā)明涉及用于薄壁產(chǎn)品的連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器，更準(zhǔn)確地說，涉及一種連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器，該進(jìn)料器易于將熔融金屬以均勻的方式送進(jìn)鑄模中，且易于與鑄模本身垂直。
正如眾所周知那樣，熔融金屬的連續(xù)澆鑄機(jī)包括鑄模，該鑄模由一對(duì)反向旋轉(zhuǎn)的圓柱輥?zhàn)铀薅?，兩個(gè)輥?zhàn)泳哂兴捷S線，該兩個(gè)軸線或位于同一平面內(nèi)，或不在同一平面內(nèi)，鑄模容器的兩個(gè)側(cè)端部元件與所述輥?zhàn)拥亩瞬肯嘟佑|。
所述輥?zhàn)油ǔＳ山饘僦瞥?，并從?nèi)部用壓力制冷液(例如水)循環(huán)冷卻，輥?zhàn)娱g彼此留有一定間隔，以便允許由固體的鑄模連續(xù)澆鑄，該固體的鑄模的厚度與寬度大約等于輥?zhàn)拥拈L(zhǎng)度，在輥?zhàn)犹幦廴诮饘僦饾u凝固。
此外，所述鑄模設(shè)置成由熔融金屬進(jìn)料器供料，該進(jìn)料器與鑄模上方的澆口盤相連接。
最大的鋼鐵制造廠商和設(shè)備安裝廠商迄今已付出巨大的努力，以解決有關(guān)合金鋼薄壁制件連續(xù)澆鑄的一些問題，特別是不銹鋼和磁性鋼，其質(zhì)量，在其它各因數(shù)中，取決于鑄件表面的完整性。
事實(shí)上，造成連續(xù)澆鑄制品的表面缺陷的諸因素中最重要的是熔融金屬在鑄模中分布不均勻。所述不均勻性導(dǎo)致溫度和材料流的差異，從而影響冷卻速度和鑄造制品的厚度，以及鑄件的結(jié)構(gòu)和表面的均勻性。
特別是，材料流和溫度的改變導(dǎo)致下列問題a)表面波度，這種表面波度決定了凝固起始的各點(diǎn)位于一非水平曲線上，這是由于鑄造制品連續(xù)的溫度不均勻所致，這種表面波度助長(zhǎng)了表面缺陷的增加，也就是說，增加裂紋的密度和表面粗糙度；b)鑄模中溫度分布的不均勻，這將導(dǎo)致縱向厚度的變動(dòng)，也稱為凹陷。
在薄壁制品的連續(xù)澆鑄的情況下，上述問題發(fā)生得更多。事實(shí)上，即使使用小尺寸的鑄模，也難于控制材料流與有關(guān)的擾動(dòng)以及溫度的分布。
不同的方法和裝置已經(jīng)為此目的而創(chuàng)造出來。例如EP 515 075專利，圖解說明了一種用于薄壁金屬制品連續(xù)鑄造的方法和裝置。
根據(jù)上述專利，該裝置包括一向鑄模供料的熔融金屬進(jìn)料器，該進(jìn)料器包括一熔融金屬進(jìn)料導(dǎo)管，該進(jìn)料導(dǎo)管延伸至熔融金屬出料口。該進(jìn)料器的特征在于，所述導(dǎo)管具有曲邊表面，易于消除在鑄模中熔融金屬流可能的擾動(dòng)和不連續(xù)性。
一方面，所述技術(shù)方案從機(jī)械的觀點(diǎn)出發(fā)，從需要一澆口盤與澆口和與裂口柱塞集成一體的觀出發(fā)，過于復(fù)雜；另一方面，該方法并未表現(xiàn)出良好的功能需求，例如進(jìn)料器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、易于操作、易于對(duì)進(jìn)料器在安裝狀態(tài)和離線狀態(tài)兩種情況下都能預(yù)熱，以及為了操作需要，具有在熱的情況下將進(jìn)料器移去的可能性。
本發(fā)明克服了上述全部缺點(diǎn)。實(shí)際上，本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器，該進(jìn)料器包括一圓柱體，該圓柱體內(nèi)，一熔融金屬的主流出導(dǎo)管從澆口盤處制成，圓柱體借助于一截頂圓錐體接頭與澆口盤相連接，該截頂圓錐體接頭與圓柱體的上端制成整體，其特征在于，圓柱體的自由端本質(zhì)上制成截頂棱錐體形狀，并具有數(shù)個(gè)出料口，該出料口與主流出導(dǎo)管連通。
此外，根據(jù)本發(fā)明，圓柱體的自由端至少具有兩個(gè)傾斜壁，該傾斜壁與進(jìn)料器的縱軸線夾角在10°至45°之間。
此外，根據(jù)本發(fā)明，所述數(shù)個(gè)出料口中至少兩個(gè)出料口的縱軸線與進(jìn)料器縱軸線的夾角在0°至95°之間，最好在65°至95°之間。
此外，根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)料器截頂棱錐體自由端底面可以是平面或凸面。
此外，根據(jù)本發(fā)明，所述數(shù)個(gè)出料口中至少部分出料口的縱軸線與進(jìn)料器縱軸線位于同一平面內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，在所述數(shù)個(gè)出料口中至少兩個(gè)出料口的縱軸線與進(jìn)料器縱軸線間的夾角為0°至90°，且每一所述縱軸線位于一平面內(nèi)的情況下，則該平面與包含所述進(jìn)料器的其它出料口的縱軸線的平面正交。
此外，根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)料器的自由端可選擇這樣的底面，該底面上具有至少一個(gè)裂口形出料口。
此外，根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)料器的特征在于是用高熔點(diǎn)材料制成，該材料是從下列材料中選擇的二氧化硅、石墨氧化鋁(Graphitealumina)、涂鋯石墨氧化鋁(Zirconium-coated graphitealumina)。
對(duì)于本發(fā)明，將通過各種推薦實(shí)施例，并參看附圖在下面給予詳細(xì)說明，這些推薦實(shí)施例并非作為限制的例子。


圖1為根據(jù)本發(fā)明之進(jìn)料器第一推薦實(shí)施例的縱向剖面圖；圖2為圖1所示進(jìn)料器的底視圖；圖3為圖1所示進(jìn)料器側(cè)視圖的剖面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明之進(jìn)料器第二推薦實(shí)施例的縱向剖面圖；圖5為圖4所示進(jìn)料器的底視圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明之進(jìn)料器第三推薦實(shí)施例的縱向剖面圖；圖7為圖6所示進(jìn)料器的底視圖；和圖8、圖9和圖10分別為根據(jù)本發(fā)明之進(jìn)料器第四推薦實(shí)施例的縱向剖面圖、底視圖和側(cè)視圖的縱向剖面圖。
現(xiàn)在參看圖1，該圖示出了根據(jù)本發(fā)明之進(jìn)料器第一推薦實(shí)施例的縱向剖面圖。
進(jìn)料器具有一圓柱體1，該圓柱體的上端，制成一截頂圓錐體接頭2，用以與位于其上部的澆口盤(圖中未示出)相連接。進(jìn)料器的自由端具有形狀為截頂棱錐體部3，該截頂棱錐體與圓柱體1制成一體，并具有凸起的底面4。
截頂棱錐體部3具有兩個(gè)傾斜壁3a和兩個(gè)本質(zhì)上為垂直的壁3b(該圖中未示出，將在后面詳細(xì)圖解說明)。
主流出導(dǎo)管5在圓柱體1的內(nèi)部制成，該導(dǎo)管用以供熔融金屬從中流過。主流出導(dǎo)管5通過開口6向上與外部連通，向下與數(shù)個(gè)出料口連通(將在后面對(duì)其作更詳細(xì)的說明)，該出料口與外部連通。
所述數(shù)個(gè)出料口由一對(duì)對(duì)稱設(shè)置的開口7組成，該出料口的縱軸線與進(jìn)料器的縱軸線所形成的夾角為α。
在每一出料口7下面分別制出出料口8和9，其直徑小于出料口7的直徑。出料口8和9的縱軸線與進(jìn)料器的縱軸線之間的夾角分別為β和γ。此外，一輔助出料口10在底面4的中心制出，并垂直設(shè)置，該輔助出料口的直徑與出料口8和9的直徑相同。
此外，在制出出料口7的截頂棱錐體部，還制出兩個(gè)附加出料口11(該圖中只示出了其中的一個(gè)出料口)，其直徑等于出料口8、9和10的直徑，所述出料口11面向自由端3的壁3b，因此，垂直于壁3a。正如出料口7那樣，出料口11的縱軸線與進(jìn)料器的縱軸線的夾角為α。
現(xiàn)在參看圖2，該圖示出了圖1所示進(jìn)料器的底視圖。
可以更好地注意到，出料口7、8、9、和10的軸線均位于同一平面上，該平面也包含進(jìn)料器的縱軸線。
參看圖3，該圖示出了圖1所示進(jìn)料器的側(cè)視圖的縱剖面圖。
可以更好地注意到，出料口11在壁3b上制出，該出料口的縱軸線與進(jìn)料器的縱軸線之間的夾角為α，其直徑本質(zhì)上等于出料口8、9、和10的直徑。
現(xiàn)在參看圖4和圖5，該圖分別示出了本發(fā)明之進(jìn)料器第二實(shí)施例的縱剖面圖和底視圖。
為簡(jiǎn)化起見，對(duì)于與前面已經(jīng)說明的相同部分使用相同的標(biāo)記，因此，對(duì)于這些部分的說明均予以省略。
可以從圖中更好地注意到，底面4上示出了唯一的出料口12，該出料口為切口形。類似于上述實(shí)施例，該出料口位于出料口7縱軸線與進(jìn)料器縱軸線所在的同一平面內(nèi)。此外，出料口7的縱軸線與進(jìn)料器的縱軸線的夾角為α。
現(xiàn)在參看圖6和圖7，該圖分別示出了本發(fā)明之進(jìn)料器第三實(shí)施例的縱剖面圖和底視圖。
為簡(jiǎn)化起見，對(duì)于與前面已經(jīng)說明的相同部分使用相同的標(biāo)記，因此，對(duì)于這些部分的說明均予以省略。
可以從圖中更好地注意到，進(jìn)料器的自由端3的形狀是平面形，并具有數(shù)對(duì)出料口7、8和9，該出料口的軸線與進(jìn)料器縱軸線之間的夾角分別為α、β、γ。此外，一附加出料口10在底面4上垂直于底面制成，該出料口的直徑與出料口8和9的直徑相同。
需要確切地說，正如可以從上述圖中注意到的那樣，出料口的截形可以是圓形、橢圓形、矩形、正方形、多邊形或任何其它形狀。然而，出料口的位置設(shè)置對(duì)稱于進(jìn)料器的縱軸線。每一對(duì)出料口7的縱軸線的方向可以是水平、向上傾斜或向下傾斜。
自由端每個(gè)壁，即壁3a、3b上的出料口數(shù)可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)(2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)等等)。出料口11的尺寸小于或等于側(cè)出料口7的尺寸，可以設(shè)置在兩個(gè)側(cè)壁3b上。這樣，金屬流動(dòng)變得更為方便。
此外，下面的出料口8、9、和10的形狀和數(shù)量可以不同。
進(jìn)料器的下部可以是曲面或平面。采用這種或那種技術(shù)方案，一方面與制造所必須保證的強(qiáng)度有關(guān)，另一方面與為了引導(dǎo)金屬流所需適當(dāng)?shù)膶?dǎo)管長(zhǎng)度有關(guān)。
現(xiàn)在參看圖8、圖9和圖10，該圖示出了本發(fā)明之進(jìn)料器第四實(shí)施例。
所述第四實(shí)施例相當(dāng)于進(jìn)料器的優(yōu)化尺寸設(shè)定。
為了設(shè)定進(jìn)料器橫截面和長(zhǎng)度的尺寸，已經(jīng)使用商品化的熱流體機(jī)械計(jì)算程序(Cham的PHOENICS)進(jìn)行了數(shù)字仿真計(jì)算，該程序應(yīng)用眾所周知的熱動(dòng)力學(xué)方程，因此，為了清楚和簡(jiǎn)化的目的，這里沒有給予舉例說明。
根據(jù)附圖的圖解說明，以參數(shù)化尺寸的形式給出了一個(gè)表，該表圖解說明了進(jìn)料器的優(yōu)化尺寸設(shè)定。
表1
因此，一旦獲得優(yōu)化的尺寸設(shè)定，便創(chuàng)建試驗(yàn)原型并用與鑄模比例為1∶1的模型測(cè)試，試驗(yàn)中用水作為工作液。
液態(tài)鋼已經(jīng)被選作參考金屬流體。
試驗(yàn)測(cè)試是在流量大約為10m3/h的熔融金屬，在主流出導(dǎo)管內(nèi)的平均流速大約為1.4m/s。
此外，本發(fā)明的熔融金屬進(jìn)料器易于預(yù)熱，預(yù)熱的溫度在Tliquidus-600℃與Tliquidus之間，Tliquidus是熔融金屬開始凝固的溫度。
另外，根據(jù)本發(fā)明的所述進(jìn)料器易于向所述鑄模供料，這是借助于將進(jìn)料器部分地浸入熔融金屬浴槽中，浸入深度等于從進(jìn)料器最高的出料口起始計(jì)5至120mm的距離。
這樣構(gòu)成的進(jìn)料器的性能已經(jīng)與一作參照的圓柱進(jìn)料器進(jìn)行了比較，該參照進(jìn)料器有兩個(gè)出料口，并具有水平軸線。
所述性能是指熱均勻性的水平、液態(tài)金屬分布的均勻性、表面波度、在側(cè)板上的熱金屬流和表面金屬流。
比較結(jié)果列于下表。
表2
a)是指本發(fā)明之進(jìn)料器與參照進(jìn)料器之間在正交方向上的最大溫度差之比；(b)是指本發(fā)明之進(jìn)料器與參照進(jìn)料器之間沿縱向方向的溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)偏差之比；(c)是指使用本發(fā)明之進(jìn)料器所形成的平均波紋高度與使用參照進(jìn)料器所形成的平均波紋高度之比；(d)是指使用本發(fā)明之進(jìn)料器時(shí)被鋼所浸濕的面積與容器側(cè)壁總面積之比，這時(shí)鋼的溫度是在液相-固相線區(qū)間內(nèi)等于或高于固相溫度35％，因此，通常是與參照進(jìn)料器的這一指標(biāo)進(jìn)行比較；(e)是指本發(fā)明之進(jìn)料器與參照進(jìn)料器之間液態(tài)金屬在頂面環(huán)繞進(jìn)料器的平均停留時(shí)間之比(這是具有最低熔融金屬流的面積)。
可以看到，此表表明使用根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)料器，與使用參照進(jìn)料器相比，在熱均勻性、表明波度和頂面金屬流方面均可獲得最佳性能。
本發(fā)明并不局限于所述實(shí)施例，而是包括所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的任何其它實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器，包括圓柱體(1)，在該圓柱體內(nèi)制出主流出導(dǎo)管(5)，用于導(dǎo)流從澆口盤流來的熔融金屬，圓柱體(1)借助于一截頂圓錐接頭(2)與澆口盤連接，該截頂圓錐接頭與圓柱體(1)上端制成一體，其特征在于圓柱體(1)的下端(3)本質(zhì)上是截頂棱錐體形狀，并具有數(shù)個(gè)出料口(7，8，9，10，11)，該出料口均與主流出導(dǎo)管(5)相連通。
2.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器，其中，圓柱體(1)的下端(3)具有至少兩個(gè)傾斜壁(3a)，每一壁與進(jìn)料器縱軸線形成的夾角在10°至45°之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器，其中，所述數(shù)個(gè)出料口(7，8，9，10，11)中的至少兩個(gè)出料口的縱軸線與進(jìn)料器縱軸線形成的夾角在0°至95°之間，推薦在65°至95°之間。
4.如上述權(quán)利要求其中之一所述的連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器，其中，進(jìn)料口面積與出料口總面積之比在0.4與1.1之間，更推薦在0.6至0.8之間。
5.如上述權(quán)利要求其中之一所述的連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器，其中，截頂棱錐體的下端(3)具有平底面(4)。
6.如權(quán)利要求1至4其中之一所述的連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器，其中，截頂棱錐體的下端(3)具有凸底面(4)。
7.如上述權(quán)利要求其中之一所述的連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器，其中，所述數(shù)個(gè)出料口(7，8，9，10，11)中一部分出料口的縱軸線與進(jìn)料器縱軸線位于同一平面內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1至6其中之一所述的連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器，其中，所述數(shù)個(gè)出料口(7，8，9，10，11)至少兩個(gè)出料口的縱軸線與所述進(jìn)料器的縱軸線之間的夾角在0°至90°之間，且所述至少兩個(gè)出料口的各所述縱軸線位于一平面內(nèi)，該平面正交于包含其余出料口的縱軸線和所述進(jìn)料器縱軸線的平面。
9.如權(quán)利要求1至4其中之一所述的連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器，其中，本質(zhì)上為截頂棱錐體形狀的下端(3)的底面(4)具有至少一個(gè)裂口形狀的出料口(12)。
10.如上述權(quán)利要求其中之一所述的連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器，其特征在于由高熔點(diǎn)材料制成，該材料從包括下列材料的材料組中選擇二氧化硅、石墨氧化鋁和涂鋯石墨氧化鋁。
11.如上述權(quán)利要求其中之一所述的連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器，其中，所述進(jìn)料器易于預(yù)熱，預(yù)熱的溫度在Tliquidus-600℃與Tliquidus之間，Tliquidus是熔融金屬開始凝固的溫度。
12.如上述權(quán)利要求其中之一所述的連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器，其中，所述進(jìn)料器易于向所述鑄模供料，這是借助于將進(jìn)料器部分地浸入熔融金屬浴槽中，浸入深度等于從進(jìn)料器最高的出料口起始計(jì)5至120mm距離。
13.如上所述的、舉例說明的和作為權(quán)利要求的連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一連續(xù)澆鑄機(jī)鑄模的熔融金屬進(jìn)料器,該進(jìn)料器包括圓柱體(1),在該圓柱體內(nèi)制出主流出導(dǎo)管(5),用于導(dǎo)流從澆口盤流來的熔融金屬,圓柱體(1)借助于一截頂圓錐接頭(2)與澆口盤連接,該截頂圓錐接頭與圓柱體(1)上端制成一體,其特征在于,圓柱體(1)的下端(3)本質(zhì)上是截頂棱錐體形狀,并具有數(shù)個(gè)出料口(7,8,9,10,11),該出料口均與主流出導(dǎo)管(5)相連通。
文檔編號(hào)B22D41/50GK1247490SQ98802550
公開日2000年3月15日 申請(qǐng)日期1998年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月14日
發(fā)明者彼得羅·托爾韋, 佛朗哥·馬奇, 羅密歐·卡波托斯蒂 申請(qǐng)人:阿奇亞斯佩絲阿里特爾尼公司, 奧地利鋼鐵聯(lián)合企業(yè)阿爾帕工業(yè)設(shè)備制造公司