專利名稱：用于連續鑄造設備的金屬填充裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于連續鑄造模具的金屬填充設備，尤其是用于不同尺寸的鋁板錠或板坯的半連續直冷(Direct Chilling, DC)鑄造的模具。
背景技術：
上述類型的模具包括模具框架，該模具框架具有一對面對的側壁和一對面對的端壁，這些壁將模具限定成具有一個向上打開的入口，用于供應金屬，還具有一個面向下的出口，該面向下的出口在活動支撐部上設有起動器(starter)塊以延展(extend)要鑄造的錠，并且在每次鑄造前，起動器塊封閉面向下的開口。該設備還包括用于在鑄造期間冷卻金
屬的裝置。
當利用上述DC模具鑄造板錠時，通常是借助于流槽或敞開的供應管道從保溫爐將金屬供應至模具。根據鑄造模具的數量、鑄造速度等使爐傾斜，并因此以可控的方式供應要保持流槽內的液面(level)所需要的金屬總量。另一方面，鑄造模具內的金屬液面一般借助于流出槽(spout)和止擋器而被控制，其中止擋器轉而借助于浮子(早期解決方案)或電力致動器而被啟動和控制。這種已知類型的傳送和金屬填充設備受到諸多缺點的困擾，在這些缺點中尤其突出的是，由于熔融體紊流(turbulent melt flow),導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鑄造設備的填充系統，其中，借助于流槽系統將金屬從爐輸送至鑄造模具，并且其中，測量裝置用于確定金屬熔融體液面，并且通流調節器根據預先描述的理論值級數和測出的與時間相關的金屬熔融體液面的差異來控制模具內的金屬供應。測量裝置由兩個物理工作方式不同的測量系統組成，每個測量系統都具有相對于模具固定在預定位置內的獨立傳感器。此外，申請人擁有的EP-Bl 1648635示出一種低壓連續鑄造系統，其中金屬從保溫爐經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是受控的，使得金屬靜壓力在凝固區內基本為零。
發明內容
本發明提供一種用于連續鑄造模具的金屬填充設備，尤其是用于鋁板錠或板坯的半連續直冷(DC)鑄造的設備，其制造和使用廉價且簡單，而且其具有極好的金屬分布，此設備在金屬液面控制方面是可靠的，并且維護成本低。此設備可以易于既適合于現有的鑄造模具(改造安裝)又適合于全新(greenfield)安裝。本發明的特征在于如所附獨立權利要求I中所限定的特征。本發明的優選實施例在所附從屬權利要求2-6中被進一步限定。
將通過實例并參考附圖在下文中進一步詳細描述本發明，附圖中
圖I示出帶有流出槽和止擋器的傳統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，其具有四個模具，并具有根據本發明的填充裝置，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束的順序。
具體實施例方式用于鑄造鋁板錠的傳統已知裝置I如圖I和2所示，可以由一個或更多個模具2組成。設有保溫流槽或管道(未示出)，其用以將熱的液態鋁金屬8從保溫爐(未示出)輸送至在模具2上方設置的保溫分布器9的流槽3。鑄造期間，金屬經過流出槽5和止擋器4裝置供應至模具2。在來自金屬液面檢測器7的信號的基礎上，通過致動器6實現止擋器4的打開和關閉以及因此供應至模具2的金屬量，力求將模具內的金屬液面保持在所需的恒定高度。這種傳統流出槽和止擋器的鑄造設備的缺陷如上所述。本發明基于一種完全不同的解決方案，該方案將在下文中進一步描述。圖3和4示出根據本發明的鑄造設備1，其包括四個用于板錠的鑄造模具2。每個模具2都配備有間接和直接水冷卻裝置(未示出)，并且每個模具2都被設置在共同的框架結構(也未示出)內。設備設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優選地設置在各模具2上方的獨立框架結構(未示出)上。對于每個模具，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。為了在模具內獲得良好的金屬分布和均勻的溫度，優選地，對于每個模具，設有至少兩個管頭18。在填充箱10的頂部上以密封關系進一步提供蓋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的便捷途徑。借助于流槽11將金屬從保溫爐(未示出)供應至填充箱10，并且金屬經過受到閥裝置16控制的入口進入填充箱，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動的致動器13、基于來自PLC控制設備的信號(參見后續部分)，對閥裝置16的止擋器14進行控制。在蓋的頂部上設有真空閥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鉸接至框架結構，因此填充箱可以相對于鑄造模具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，對于一個或更多個模具提供一金屬液面檢測器23，以檢測金屬液面，將信號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計成向一個、兩個或更多個鑄造模具2供應金屬。然而，用于檢測模具內的金屬液面的僅僅一個檢測器23和用于控制至金屬填充箱和模具的金屬流的單個閥裝置是填充操作必需的。這樣，根據本發明的設備的制造和操作非常經濟和簡單。
根據本發明的填充箱的工作方式將在下文中進一步解釋。圖5-13按照鑄造操作從開始至結束的順序示出根據本發明的具有填充箱10的各模具中的一個模具的橫截面。圖5示出鑄造操作的初始起點，其中，當起動器塊25處于其靠置在模具壁26上的高位(upper position)時,模具2準備好以備鑄造。保溫爐(未示出)已經傾斜，由此液態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，以使金屬能夠進入填充箱10。從此圖可見，金屬開始填滿起動器塊25，并且箱10內的液面升高至金屬分布器管頭18的下端。此時，箱10的外部壓力和內部壓力與大氣壓相同。通過液面傳感器23檢測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的空腔內被抽出。通過進一步打開止擋器 14，金屬液面現在將在填充箱內部升高，到達所需液面一該所需液面高于流槽11內的液面，以實現充分的裝料以及將金屬平均地分布至各模具。借助于經過閥裝置16和止擋器14的金屬流、以及金屬填充箱10內部的壓力，對一個或更多個模具內的所需金屬液面進行保持和控制。一旦金屬27已經達到其所需的高位液面，起動器塊25就同時開始向下移動，如圖7所示，然后通過熔融金屬27的凝固而形成鑄鋁錠28。進一步參考圖8，當錠28接近它的最終長度時，止擋器14基于來自PLC的信號而關閉，并且至填充箱10的金屬流停止。同時，填充箱內部的真空受到控制，使得箱內部的壓力接近大氣壓。對PLC編程以相關于填充箱10內剩余的金屬及完成鑄造操作所需的金屬量而計算關閉止擋器14的時間，使得當錠鑄造完時，填充箱或管頭18內無熔融體剩下。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中剩下的金屬經過流槽內的孔流出到坩鍋，或優選地，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備的最終位置，其中蓋17繞鉸鏈19被打開，并且填充箱準備好以備清理、檢查及可能的維護。如上所述的設備具有幾個優勢-沒有由于熔融體流中的紊流而導致的氧化物。-由于改進的金屬供應和模具內的金屬分布，使得一個或更多個模具內的溫度均勻。-只需要一個金屬液面檢測器、一個啟動器和金屬閥裝置，因此降低了設備制造成本，簡化了金屬供應和液面控制。-避免了鑄造操作開始和結束時金屬的凝固。如權利要求書中限定的本發明不限于圖中示出的和上述的實例。因此，可以將金屬填充箱設計成給多于或少于四個鑄造模具供應金屬。此外，蓋17可以不鉸接至設備，但可以只在每次鑄造操作后提離。
權利要求
1.一種金屬填充設備，其用于一個或更多個連續鑄造模具(2)，尤其是用于不同尺寸的鋁板錠或板坯的半連續直冷(DC)鑄造的一個或更多個模具，其中，金屬從保溫爐經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)、相應的致動器(6、13)和金屬閥裝置(16)對金屬的供應進行檢測和控制， 其特征在于，所述設備包括設置在所述一個或更多個模具(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)和致動器/閥裝置(16)而被控制，其中，所述金屬填充箱設有抽氣裝置(20)，以在鑄造期間在所述箱內部獲得升高的金屬液面，并且對于每個模具設有呈保溫管頭(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的金屬分布、均勻的金屬溫度和金屬液面控制。
2.根據權利要求I所述的設備， 其特征在于， 所述金屬填充箱(10)相對于所述一個或更多個鑄造模具被設置在獨立框架結構上。
3.根據權利要求I和2所述的設備， 其特征在于， 每個模具(2)都設有兩個或更多個保溫管頭(18)。
4.根據權利要求1-3所述的設備， 其特征在于， 所述金屬填充箱(10)相對于所述框架結構和一個或更多個模具是可傾斜的。
5.根據權利要求1-4所述的設備， 其特征在于， 所述金屬填充箱(I)設有能容易地移動的蓋(11)。
6.根據權利要求5所述的設備， 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.根據權利要求1-6所述的設備， 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行控制。
全文摘要
金屬填充設備，用于一個或更多個連續鑄造模具，尤其是用于不同尺寸的鋁板錠或鋁板坯的半連續直冷(DC)鑄造的一個或更多個模具，尤其是用于軋制薄鋁板或鋁帶的錠或板坯。該設備包括設置在一個或更多個模具(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，金屬填充箱設有抽氣裝置(20)，以在鑄造期間獲得箱內部升高的金屬液面。每個模具都設有呈保溫管頭(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或更多個模具的改進的金屬分布和均勻的金屬溫度。
文檔編號B22D35/04GK102665965SQ201080049943
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月5日 優先權日2009年11月6日
發明者A·哈康森, J·O·法格列, T·伊韋蘭, 小H·內斯 申請人:諾爾斯海德公司