专利名称：铝或铝合金铸造方法和铸造设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1通用术语的铝和/或铝合金的铸造方法，还涉及一种用于实现该方法的铸造设备。
铝和/或铝合金的铸造方法和铸造设备在本技术领域中是公知的，其中固态或液态铝在熔炼炉中熔化然后被保留在精炼炉中，熔融铝从精炼炉经过长槽流至一个浇注工位并由此受到多种不同处理。因此，将合金添加剂加到沿该槽流下的熔融铝中，并在该熔融金属经过过滤器到达浇注工位之前注入惰性净化气体(氩气)，熔融铝在浇注工位内浇注成半成品(参见
图1，图中简略地示出了一种普通铸造设备)。在该设备中仅可能进行有限的熔融铝均匀化。处理时间依赖于该铸造过程，因而就时间而言是预定且有限的。
各个处理站必须相互间非常好地协调一致。如果这种串联式设备中的一段不起作用，那么整个铸造设备就必须停止工作。熔融铝流经的长槽则意味着温度损失，从而使得物料不得不在精炼炉内过热，致使到达浇注工位时可达到足够高的温度。延长的浇注时间则意味着熔炼炉和精炼炉在使用下一批熔融物料之前的整个浇注时间内必须有效。所述炉的能量消耗量相应较高。通常，使用具有烃燃料的反射炉，从而导致从燃烧器火焰中迅速吸收氢的缺点。此外，还形成加重大气负担的多种温室气体和其它污染物。然而，熔融铝流经的开放长槽还意味着金属从大气中吸收氢并导致形成熔渣。
基于以上问题，本发明提出一种更经济和更灵活的铝和/或铝合金的铸造方法，同时创造一种实现所述方法的铸造设备，使得能够具有一个用来处理和浇注熔融铝的最佳周期，并由此使要生产的半成品的质量得到改进。
本发明使用一种具有权利要求1所述特征的铸造方法以及使用一种具有权利要求13所述特征的铸造设备解决所述问题。
本发明铸造方法和本发明铸造设备的优选实施方式构成从属权利要求的主题。
通过利用根据本发明的浇包能够以可控工序处理熔融铝并且将熔融铝优选输送到多个浇注工位，所述方法的该阶段依据来自实际铸造过程的时间进行分隔。各种处理不再固定并暂时受到限制，但如果有必要，则能够被改变，直到在相关浇包内获得要进行浇注的熔融铝的所需质量。
由于不再需要任何大型精炼炉，因此根据本发明的方法与串联式方法相比显著地更加有效。如果完全使用的话，所述炉就用于进行熔炼和加热，但不用于在较长周期范围内进行保温。这些炉可以是能量有效和对生态有利的感应炉的形式。
下面借助附图，以更详细的方式描述本发明，其中图1示出了一种目前工艺水平的铝铸造设备的一个实施例的示意图；和图2示出了根据本发明的铝铸造设备的一个实施例的示意图。
图1示出了一种目前工艺水平的铝和/或铝合金铸造设备1。液态铝或固态铝作为原料被引入第一站或者工位2，所述工位包括附接到其上的熔炼炉3和精炼炉4。例如，该铝可借助于转运浇包5从电解车间进行供应，或者作为回炉料进行供应。炉3、4通常为使用烃燃料的大型反射炉。在熔炼炉3内生成的熔体在精炼炉4内被加热至所需温度并且通过搅拌而部分地均匀化。
一旦该熔融铝已达到所需温度，就将熔融铝从精炼炉4中导出并经过长槽6流至浇注工位7，由此熔融铝流过不同的处理工位11、12，所述处理工位与一个连接在浇注工位7上游的过滤器13一起形成铸造设备1的第二站10。在处理工位11中，将多种合金添加剂加到熔融铝中。在处理工位12中还进行气体净化。
熔融铝在浇注工位7被浇成半成品，浇注工位7可按照本领域中已公知的方式进行连续或半连续作业，因此不再对此进行详细描述。
在第二站10处的处理周期依赖于要在浇注工位7执行的浇注过程，因而是预先确定并且是受到限制的。各个处理工位11、12必须按照它们的功能相互间精确地同步。如果这种串联式设备的多个站之一不起作用，那么整个铸造设备1就不得不停止工作。熔融铝流经的长槽意味着温度损失，因而物料必须在精炼炉4内过热(例如达到730℃)，从而在到达浇注工位7时能够达到足够高的温度(例如700℃)。延长的浇注时间意味着在使用下一批熔体之前的整个浇注时间内熔炼炉和精炼炉4必须有效。所述炉3、4的能量消耗量相应较高。
在使用烃燃料的反射炉中，缺点起因于从燃烧器火焰中迅速吸收氢。此外，还会形成加重大气负担的多种温室气体和其它污染物。然而，熔融铝流经的开放长槽6还意味着金属从大气中吸收氢并导致形成熔渣。
图2示出了一种根据本发明的铝和/或铝合金铸造设备的示意图。本发明铸造方法的第一站位于充注工位21，在充注工位中，热的熔融铝被浇入多个浇包25中。所述浇包例如可具有15t的容量。来自电解车间的任何一种液态热(温度约为900℃)铝可利用转换浇包直接浇入多个浇包25或至少一个，优选多个炉22、23、24被分配给充注站21并对递送熔融铝负责，由此除液态铝之外，提供用于进行重铸的回炉料铝或铸锭也能用作原料。例如可以半小时的间隔将该熔融铝浇入多个浇包25中的一个。有利的是，能将质量变化(具有不同程度的铝纯度)的熔融铝从各个炉浇入浇包25中，由此能够对用熔融铝，也能用来自不同炉22、23、24的混合物料充注浇包25进行计算机控制。
优选地，电感应炉可被用作炉22、23、24，这是因为它们在能量方面比反射炉显著地更加高效。这些炉例如可为具有20t容量的感应炉，来自其中每个炉的15t熔融铝可浇入浇包25之一，而余下的5t能在熔炼其它炉料时使用。
根据本发明的铸造设备具有净化和预备工位30，已净化和预热的浇包25a从该处被输送至充注工位21用于进行充注(在输送区段上的浇包25在图2中均用字母T标明)。通过预热浇包25至例如900℃，从以大约800℃温度工作的炉22、23、24浇入的熔融铝可以在浇包25中保留更长时间，直至熔融铝降到不预热情况理应的700℃典型浇注温度为止。
在各自的浇包25已进行充注之后，通过倾斜浇包从熔池表面撇去熔渣(除渣)。
将已在充注工位21进行充注的浇包25输送到处理工位32，并在那里形成铸造过程第二站。首先将合金添加剂加到熔融铝中(参见在图2中被标注为25b的多个浇包)。(然而，也有可能首先在注入熔体之前将至少一部分合金添加剂放入已清理的浇包25a中)。在此之后，使熔融铝均匀化和净化(参见浇包25c)。为此，将该浇包放置在可浸入相应浇包25c的旋转叶轮下方以便注射惰性气体例如氩或氮，由此综合地对熔融铝进行除氢、均匀化和/或热调节。注射氩消除了从出现在大气中的湿气中吸收氢的可能，而且减少了熔渣的形成。为了除去碱金属痕量杂质，可在净化气体中加入少量氯。
在处理熔融铝之后，能将浇包25保持在为此用途提供的多个贮存工位中(在图2中这种贮存工位均用字母S标明)，直到可以利用浇注工位33或34为止。铸造设备20优选具有多个这样的浇注工位(图2中示出了两个)，浇包25可从处理或贮存工位输送到浇注工位，并在浇注工位将熔融铝浇注成半成品。
通过用一个盖子覆盖浇包25有利于保持熔融铝的温度。
在贮存工位S中经过的时间过程中，能够借助于通过浇包底部的多孔插塞注射氩气来降低浇包25内的温度，或者借助于装入浇包盖内部的小型燃烧器来保持或升高该温度。
在相应浇注工位33、34处借助可控地开启滑动挡板通过该浇包底部排空浇包25d，由此将流出的熔融铝导入一个优选被惰性气体包围的收集流槽。在该状态期间，还可通过浇包底部内的多孔插塞吹入氩气，从而搅拌和净化该熔体。借助于覆盖多个浇包25d，在它们的上部区域内能形成惰性气氛，从而减弱氧化和吸氢。
浇注工位33、34各自按照本领域中已公知的方式装备过滤系统并进行连续或半连续作业。
在排空浇包25d之后，将浇包输送到上文提及的清理和预备工位30，在那里对浇包进行清洗(参见浇包25e)并准备重新使用，尤其是进行预热(参见浇包25a)。还能在为此用途提供的贮存工位S内贮存已排空浇包，直到进一步使用为止。
还提供多条通路，以便将浇包25从一个工位输送到下一个工位或者输送到贮存工位(S)，由此能够在轨道上或用吊运装置输送浇包25。
根据本发明的铸造设备装备有控制系统，以便控制要从各个炉22、23、24浇入相应浇包25的装料量、合金添加剂、加热、冷却、气体供应和处理时间，从而使得熔融铝按符合需要的质量、以符合需要的温度并充分均匀化地到达浇注工位33、34。
利用根据本发明的浇包25以便按可控工序处理熔融铝并将其输送到多个优选浇注工位33、34，这一工艺过程状态依据来自实际铸造过程的时间进行分隔。各种处理不再预先确定并且在时间方面受到限制，但是能够按照需要进行调整，直到在相应浇包内达到要被浇注的熔融铝的所需质量为止。例如，如果需要较低氢含量，那么可延长气体净化周期。在如图1所示的传统串联式过程中不存在这种选择。这种铸造设备的生产产量仅取决于在浇注工位处的实际铸造过程，它能连续进行，直至到达浇注工位的已处理熔融铝供应根据需要被中断为止。
由于不再需要大型精炼炉，因此根据本发明的方法比起串联式过程来显著地更加高效。如果完全使用的话，所述炉就用于进行熔炼和加热，但不用于在较长周期范围内对熔体进行保温。这些炉可以是能量有效和对生态有利的感应炉的形式。通过预热浇包，在所述炉内可得到的熔炼温度可更低。
权利要求
1.铝或铝合金的铸造方法，其中熔融铝被处理并被送到至少一个浇注工位(33，34)，在所述浇注工位内所述熔融铝被浇成半成品或类似物，其特征在于，多个浇包(25)被用于处理所述熔融铝并将所述熔融铝输送到相应的浇注工位(33，34)，熔体被浇入所述浇包，被输送到另一个站(32)并在那里进行处理，然后被输送到所述浇注工位(33，34)，在所述浇注工位排空所述浇包(25)。
2.根据权利要求1所述的铸造方法，其特征在于，在另一个站(30)中所述已排空浇包(25)被清洗并预备再次使用，尤其是被预热。
3.根据权利要求1或2所述的铸造方法，其特征在于，在所述第一站(21)中将所述熔体从一个或其它可选地从多个炉(22，23，24)中浇入所述浇包(25)，由此如果存在多个炉(22，23，24)，能将来自各个所述炉(22，23，24)的质量变化的熔融铝浇入所述浇包(25)中。
4.根据权利要求3所述的铸造方法，其特征在于，在所述第一站(21)中使用感应炉。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的铸造方法，其特征在于，在充注相应的所述浇包(25)之后，从熔池表面撇去熔渣(除渣)，为此使所述浇包呈倾斜位置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的铸造方法，其特征在于，所述第二站(32)包括将多种合金添加剂加到所述熔体中，所述熔体的净化和均匀化，如果需要还有各种温度调节。
7.根据权利要求6所述的铸造方法，其特征在于，在所述第二处理站(32)中，所述浇包(25)可被放置在一个可浸入旋转叶轮的下面以便吹入氩气或氮气，由此综合地进行除氢、均匀化并且如果需要则进行热调节，由此附加的少量氯能混入净化气体以便除去碱金属痕量杂质。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的铸造方法，其特征在于，在浇入所述熔融铝之前，至少一部分所述合金添加剂已被放置在已排空和已清洗的所述浇包(25)中。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的铸造方法，其特征在于，所述浇包(25)在轨道上或借助于吊运装置运行通过各个所述站或者工位，由此多条通路优选通往多个浇注工位(33，34)，并通往附加的贮存站(S)以便贮存已充注熔融铝的浇包(25)和/或排空的浇包(25)直到使用为止。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的铸造方法，其特征在于，在相应浇注工位(33，34)借助可控地开启滑动挡板通过所述浇包底部排空所述浇包(25)，由此流出的熔融铝被导入一个优选用惰性气体包围的收集器流槽。
11.根据权利要求6到10中任一项所述的铸造方法，其特征在于，由计算机对用熔融铝，如果需要用来自不同炉(22，23，24)的混合物料充注所述浇包(25)、加入合金添加剂、均匀化、热调节以及处理所述熔融铝与将所述熔融铝输送到选定浇注工位(33，34)的时间顺序进行控制。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的铸造方法，其特征在于，相应的浇注工位(33，34)连续或半连续作业并装备有过滤系统。
13.执行根据权利要求1所述的方法的铸造设备，具有至少一个浇注工位(33，34)并且具有处理熔融铝并将熔融铝输送到所述浇注工位(33，34)的装置，其特征在于，所述处理和输送熔融铝的装置包括多个可在第一充注工位(21)用所述熔融铝进行充注的浇包(25)，所述浇包可被运输到第二处理站(32)并从那里到达相应的浇注工位(33，34)，由此提供多条输送用通路，而且所述浇包(25)各自安装有一块滑动挡板或类似物，通过开启所述挡板能够排空所述浇包。
14.根据权利要求13所述的铸造设备，其特征在于，提供一个进一步的所述已排空浇包(25)用净化和预备工位(30)，所述浇包可从所述净化和预备工位输送到所述充注工位(21)。
15.根据权利要求13或14所述的铸造设备，其特征在于，提供附加的贮存工位(S)，以便贮存用熔融铝进行充注的浇包(25)和/或已排空的浇包(25)直至使用。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的铸造设备，其特征在于，所述充注工位(21)装备有多个能够供应原料的炉(22，23，24)，而且优选为感应炉，由此如果需要则各个所述炉(22，23，24)可供应质量变化的铝料。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的铸造设备，其特征在于，所述浇包(25)能够用一个盖覆盖住，在所述盖内可安装一个燃烧器以便保持或升高所述熔融铝的温度。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的铸造设备，其特征在于，所述浇包(25)装备有用于注射惰性气体的多孔插塞。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的铸造设备，其特征在于，提供轨道或吊运装置，以便将所述浇包(25)从一个工位输送到下一个工位以及输送到所述贮存工位(S)。
全文摘要
本发明涉及一种铝或铝合金的铸造方法，其中熔融铝被处理并被输送到至少一个浇注工位(33，34)，在所述浇注工位中熔融金属被浇注成半成品或类似物。多个铸造浇包(25)用于处理熔融铝并将熔融铝输送到相应的浇注工位(33，34)。浇包用熔融金属进行充注，而后者随后被输送到至少一个附加站(32)并在那里进行处理。该熔融金属随后在浇包(25)中被送到浇注工位(33，34)，在那里排空浇包(25)。因此本发明提供一种有效的方法，所述方法能够灵活地适应所述工艺的时间周期，并且所述周期据情况而改变。
文档编号B22D47/00GK1976773SQ200580019847
公开日2007年6月6日 申请日期2005年6月16日 优先权日2004年6月16日
发明者D·科特泽, D·德维特－史密思 申请人:斯托品克股份公司