专利名称：使用玻璃涂层的反应性金属的连续铸造的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及金属的连续铸造。特别是，本发明涉及对反应性 金属的保护，以防止在熔融或温度升高时与大气发生反应。具体地说， 本发明涉及使用熔融材料例如液态玻璃来形成屏障，以防止大气进入 到连续铸造炉的熔化腔室中，并包覆由该金属形成的金属铸件，以保 护金属铸件防止受到大气损害。
背景技术：
炉床熔融方法、电子束冷炉床精炼(EBCHR)和等离子体弧冷炉 床精炼(PACHR))最初是为了提高用于喷气发动机旋转部件的钛合 金的质量而开发出的。在该领域中，质量的提高主要涉及清除掉有害 的颗粒，例如高密度夹杂物(HDI)和硬质的a粒子。近来，对EBCHR 和PACHR的应用更多地集中在降低成本方面。能影响到成本降低的 一些途径是增强对各种形态的输入材料的灵活使用；创造出单步骤 的熔融工艺(例如，通常钛材的熔融需要两个或三个熔融步骤)；以及 促进更高的产量。
钛和其它金属具有高反应性，因此必须在真空或惰性气体中进行 熔融。在电子束冷炉床精炼(EBCHR)中，在炉的熔融和铸造腔室中 保持高的真空度，以使得电子束枪可以工作。在等离子体弧冷炉床精 炼(PACHR)工艺中，等离子体弧炬使用惰性气体例如氦或氩(一般 为氦)来产生等离子体，因此，铸造炉中的气氛主要是由等离子体炬 所使用气体的部分压力或正压力构成的。在任一情况下，由与熔融钬 发生反应的氧气或氮气对炉腔室造成的污染可能会在钛铸件中引起硬 a粒子缺陷。
为了能在以最小程度中断铸造过程、且不会对熔化腔室造成氧气/ 氮气/或其它气体污染的情况下将铸件从炉中取出，目前的炉采用了拉出式腔室。在铸造处理过程中，伸长的铸件通过隔绝闸阀从铸模的底 部移出，并进入到拉出式腔室中。当铸件达到了合适的或最大长度时， 它通过闸阀从铸模中完全拉出，并进入到拉出式腔室中。然后，闸阀 关闭，以将拉出式腔室与炉的熔化腔室隔绝开，拉出式腔室从铸造炉 的下方移出，然后将铸件取出。
尽管可以工作，但这样的炉具有一些局限性。首先，铸件的最大 长度被限制为拉出式腔室的长度。此外，在将铸件从炉中取出的过程 中，必须要停止铸造。因此，这样的铸造炉能进行连续熔融操作，但 却不能连续铸造。而且，铸件的顶部通常具有在其冷却时形成的缩孔 (缩孔管)。对铸件顶部(称为"热顶")的冷却进行控制能减少这些缩 孔，但热顶是消耗时间的处理，该处理会降低生产率。铸件的带有缩 孔或缩孔管的顶部部分是无用的材料，因此，这会导致产量的降低。 而且，由于在铸件底部的、安装在取件冲顶器上的燕尾榫，产量将会 额外地降低。
本发明通过密封装置而消除或明显减少了这些问题，该密封装置 允许对钛、超级合金、难熔金属、以及其它反应性金属进行连续铸造， 因此使得铸锭、棒、板坯或类似形式的铸件可从连续铸造炉的内部移 动到外部，而不会将空气或其它外部大气带入到炉腔室中。
发明内容
本发明提供了一种装置，它包括连续铸模，该连续铸模适用于
生产具有外周缘的金属铸件；金属铸件通路，该金属铸件通路从铸模
向下延伸，适用于使得金属铸件能够通过其；储存器，该储存器邻近 所述通路，适用于容纳熔池，该熔池用于向金属铸件的外周缘施加熔 融材料涂层；供给路径，该供给路径与储存器连通，适用于将固态颗 粒供给到储存器中；以及第一振动器，该笫一振动器邻近供给路径， 用于使供给路径振动。
本发明提供了一种装置，它包括连续铸模，该连续铸模适用于 生产具有外周缘的金属铸件；金属铸件通路，该金属铸件通路从铸模 向下延伸，适用于使得金属铸件能够通过其；储存器，该储存器邻近所述通路，适用于容纳熔池，该熔池用于向金属铸件的外周缘施加熔
融材料涂层；固态颗粒供给路径，该固态颗粒供给路径具有与储存器 连通的出口端，并适用于将固态颗粒供给到储存器中；以及冷却装置， 该冷却装置邻近供给路径的出口端，用于冷却供给路径。
本发明提供了一种装置，它包括连续铸模，该连续铸模适用于 生产具有外周缘的金属铸件；金属铸件通路，该金属铸件通路从铸模 向下延伸，适用于使得金属铸件能够通过其；储存器，该储存器邻近 通路，适用于容纳熔池，该熔池用于向金属铸件的外周缘施加熔融材 料涂层；容器，该容器适用于容纳固态颗粒；多个导管，这些导管与 储存器连通，并适用于将固态颗粒供给到储存器中；以及分配器，该 分配器与容器连通且位于容器的下游，并与导管连通且位于导管的上 游，用于将来自容器的颗粒流分配至导管中。
图l是本发明的密封件与连续铸造炉结合使用时的剖视图。
图2是与图1类似的视图，显示了用熔融材料形成铸锭的起始阶 段，其中，熔融材料从熔化/精炼炉床流入到铸模中，并被位于炉床和 铸模各自上方的热源进行加热。
图3是与图2类似的视图，显示了形成铸锭的进一步的阶段，其 中，铸锭降低至提升器上并进入到密封区域中。
图4是与图3类似的视图，显示了形成铸锭和在铸锭上形成玻璃 涂层的进一步的阶段。
图5是图4中的圏绕部分的放大图，其显示了玻璃颗粒进入到液 态玻璃储存器中和形成玻璃涂层的情形。
图6是铸锭在从炉的熔化腔室中取出之后的剖视图，显示了在铸 锭外表面上的玻璃涂层。
图7是沿图6中的7-7线的剖视图。
图8是本发明的连续铸造炉的示意正视图，显示了铸锭的驱动机 构、铸锭切割机构、以及铸锭处理机构，其中，新生产的、带有涂层 的金属铸件向下延伸到熔化腔室的外部，并由铸锭驱动机构和铸锭处
7理机构支撑。
图9与图8类似，显示了由切割机构切割开的一段涂层包覆金属 铸件。
图IO与图9类似，显示了被降低的切割段，用于方便对它的处理。 图ll是与图8-10类似的放大示意正视图，更详细地显示了本发 明的供给系统。
图12是料斗、供给腔室、供给管和振动器的放大局部侧视图，其 中，部分以剖视显示。
图13是沿图12中的线13-13的剖视图。
图14是沿图11中的线14-14的剖视图。
在所有的附图中，类似的标识表示类似的部件。
具体实施例方式
在图1-5中，本发明的密封件总体由标号IO表示，其与连续铸造 炉12—起使用。炉12包括围绕熔化腔室16的腔室壁14，密封件IO 布置在熔化腔室16中。在熔化腔室16中，铸造炉12还包括熔化/精 炼炉床18，该熔化/精炼炉床18与铸模20流体连通，铸模20具有基 本圆柱形的侧壁22,该侧壁具有基本圓柱形的内表面24，该内表面 24限定了在铸模中的模腔26。热源28和30分别布置在熔化/精炼炉 床18和铸模20的上方，用于对反应性金属例如钛和超级合金进行加 热，并使其熔化。优选是，热源28和30是等离子体炬，但也可釆用 其它合适的热源，例如感应式加热器和电阻加热器。
炉12还包括提升器或取件沖顶器32，其用于将金属铸件34放低 (参见图2-4)。可采用任何合适的取件装置。金属铸件34可以为任何 合适的形状，例如圆形铸锭、矩形板坯或类似物。沖顶器32包括具有 铸模支撑件38的细长的臂36，该铸模支撑件38为基本圆柱形板的形 状，安置于臂36的顶部上。铸模支撑件38具有基本圆柱形的外表面 40，当沖顶器32沿垂直方向运动时该外表面40布置成紧邻铸模20 的内表面24。在工作过程中，熔化腔室16中含有气体42，该气体42 不与可以在炉12中熔化的反应性金属例如钛和超级合金反应。可釆用惰性气体来形成非反应性的气体42 ，特别是在使用等离子体炬的情况 下，通常使用氦或氩，特别是氦。腔室壁14的外部是气体44，当处 于加热状态时，该气体44可以与反应性金属发生反应。
密封件10构造成防止反应性的气体44在反应性金属例如钛和超 级合金连续铸造的过程中进入到熔化腔室16中。密封件IO还构造成 当加热的金属铸件34进入到反应性气体44中时保护该加热的金属铸 件34。密封件10包括通道壁或孔壁46，该通道壁或孔壁46具有基本 圆柱形的内表面47,该内表面47在其内部限定了通道48，该通道48 具有进口开口 50和出口开口 52。孔壁46包括向内延伸的环形凸缘54， 该凸缘54具有内表面或周边56。孔壁46的邻近进口开口 50的内表 面47限定通道48的扩大段或较宽段58，而凸缘54形成了通道48的 缩窄段60。在环形凸缘54的下面，孔壁46的内表面47限定通道48 的扩大出口段61。
如下文所述，在炉12的工作过程中，用于熔融材料例如液态玻璃 的储存器62形成于通道48的扩大段58中。玻璃颗粒或其它合适的可 熔融材料(例如熔盐或炉渣)的供应源64与供给机构66连通，该供 给机构66与储存器62连通。密封件10还可以包括热源68,该热源 68可以包括感应线圏、电阻加热器或其它合适的热源。此外，绝热材 料70可以环绕着密封件IO布置，以利于保持密封件的温度。
下面将参考图2-5介绍炉12和密封件10的工作。图2显示了热 源28进行操作以便在熔化/精炼炉床18中使反应性金属72熔化。熔 融的金属72如箭头A所示流入铸模20的模腔26中，并初始利用热 源30的工作将金属保持为熔融状态。
图3显示了当附加熔融金属72从炉床18流入到铸模20中时，冲 顶器32如箭头B所示被向下抽出。金属72的上部部分73通过热源 30而保持熔融状态，而金属72的下部部分75开始冷却以形成铸件34 的初始部分。当沖顶器32被向下拉出时，铸模20的水冷壁22将促进 金属72的固化，以形成铸件34 大约在铸件34进入到通道48的缩 窄段60(见图2)中的同时，颗粒玻璃74从供应源64通过供给机构66供给到储存器62中。尽管铸件34受到足够的冷却而局部固化，但 它通常仍然足够热，足以使颗粒玻璃74熔化而在储存器62中形成液 态玻璃76，储存器62的边界由铸件34的外表面79和孔壁46的内表 面47来限定。如果需要，可操作热源68，以便通过孔壁46提供额外 的热量，从而有助于颗粒玻璃74的熔化，以保证液态玻璃76的足够 供应源和/或有助于将液态玻璃保持在熔融状态。液态玻璃76填充了 储存器62与缩窄部分60之间的空间，以便产生屏障，该屏障阻止外 部的反应性气体44进入到熔化腔室16中并与熔融金属72发生反应。 环形凸缘54限定了储存器62的下端边界，并减小了铸件34外表面 79和孔壁46内表面47之间的间隙或空隙。通道48的、由凸缘54形 成的缩窄使得液态玻璃76能汇聚在储存器62 (见图2)中。储存器 62中的液态玻璃76池围绕着金属铸件34延伸，并与铸件的外表面79 接触，从而形成了环形的储池，该储池为基本圆柱形并在通道48中。 这样，液态玻璃76池形成了液态密封件。在形成了该密封件之后，一 直使非反应性气体42与反应性气体44分离的底部门(未示出)可以 被打开，以便能够将铸件34从熔化腔室16中取出。
如图4-5所示，当铸件34继续向下运动时，液态玻璃76在其流 经储存器62和通道48缩窄段60时涂覆铸件34的外表面79。缩窄段 60减小了邻近铸件34的外表面79的液态玻璃76层的厚度或者使该 液态玻璃76层变薄，以对与铸件34 —起离开通道48的玻璃层的厚度 进行控制。然后，液态玻璃76充分冷却，以固化为在铸件34的外表 面79上的固态玻璃涂层78。处于液态和固态形态的玻璃涂层78提供 了保护性屏障，以防止形成铸件34的反应性金属72与反应性气体44 发生反应，同时铸件34被仍然加热到能够进行这样的反应的足够的温 度。
图5更为清楚地显示了颗粒玻璃74如箭头C所示运行通过供给 机构66而进入到通道48的扩大段58中，并进入到储存器62中，在 该储存器中，颗粒玻璃74被熔化以形成液态玻璃76。图5还显示了 当铸件34向下运动时，在通道48的缩窄段60中形成液态玻璃涂层。图5还显示了在铸件34与涂层78 —起运动经过通道48的扩大出口段 61时，位于该扩大出口段61中的在玻璃涂层78与孔壁46之间的开 口空间。
如图6所示， 一旦铸件34离开铸造炉12足够程度之后，铸件34 的一部分就被切割，以形成任意合适长度的铸锭80。如图6和图7所 示，固态的玻璃涂层78沿着铸锭80的整个周围延伸。
因此，密封件10提供了阻止反应性气体44进入到熔化腔室16 中的机构，并保护铸锭、杆棒、板坯或类似形式的铸件34免受反应气 体44的损害，同时铸件34被仍然加热至其仍可与气体44反应的温度。 如前所述，铸模20的内表面24为基本圆柱形，以便于生产基本圆柱 形的铸件34。孔壁46的内表面47同样为基本圆柱形，以便产生用于 储存器62的空间以及在铸件34和凸缘54的内表面56之间的空间， 以产生密封，以及在铸件34向下通过时还在铸件上提供合适厚度的涂 层。但是，液态玻璃76能够产生具有多种与圆柱形不同的横截面形状 的密封件。铸模的内表面和铸件的外表面的横截面形状优选是与孔壁 的内表面(特别是向内延伸的环形凸缘的内表面)的横截面形状基本 相同，以便使得铸件与凸缘之间的空间足够小，从而允许液态玻璃在 储存器中形成，并且足够扩大，以使得玻璃涂层的厚度足以防止在热 铸件与炉外部的反应性气体之间发生反应。为了形成其尺寸被适合地 制成为运动通过该通道的金属铸件，铸模的内表面的横截面形状小于 孔壁的内表面的横截面形状。
在本发明的范围内还可以对密封件10和铸造炉12进行附加变化。 例如，炉12可包括多于一个的熔化腔室，这样，材料72在一个熔化 腔室中熔化，并转移到分开的腔室中，在该分开的腔室中，布置有连 续铸造铸模，并布置有从该分开的熔化腔室通向外部气体的通道。此 外，通道48可以被缩短，以取消或基本上取消该通道的扩大出口段 61。还有，用于容纳熔融玻璃或其它材料的储存器可以形成在通道48 的外部，并与通道流体连通，从而允许熔融材料流入到与通道48类似 的通道中，以便形成阻止外部气体进入到炉中的密封结构，并在金属
ii铸件通过该通道时涂覆到铸件的外表面上。在这种情况下，供给机构 可与该可选的储存器连通，以使固态材料能够进入到储存器中并在其 内熔化。因此，可选的储存器可以设置作为用于固态材料的熔化位置。
但是，密封件10的储存器62更简单，并使得更容易在金属铸件经过 通道时利用铸件的热量将材料熔化。
本发明的密封件提供了提高的生产率，这是因为可以在炉的外部 切割一定长度的铸件，同时，铸造过程继续进行而不被中断。此外， 由于在切割时各个铸件的暴露的部分不包含缩孔或管腔，且铸件的底 部不带有燕尾榫，所以可提高产量。此外，由于炉没有拉出式腔室， 所以铸件的长度不再受到这样的腔室的限制，因此，铸件可以实质上 具有能够可行性制造的任何长度。而且，通过釆用合适类型的玻璃， 涂覆在铸件上的玻璃可为铸件的随后挤出操作提供润滑。另外，当随 后在进行锻压之前对铸件进行加热时，铸件上的玻璃涂层可以提供屏 障，以防止铸件与氧气或其它气体发生反应。
尽管本发明密封件的优选实施例已被描述为与玻璃颗粒物质一起
使用以形成玻璃涂层，但也可以使用其它材料来形成密封件和玻璃涂 层，例如熔盐或矿渣。
本发明的装置和方法对于高反应性金属例如钛特别有用，当反应 性金属处于熔融状态时，它与熔化腔室外部的气体具有非常强的反应 性。但是，该方法适用于任何等级的金属，例如超级合金，其中，需 要屏障来将外部气体排除到熔化腔室之外，以防止熔融金属暴露在外
部气体中。
下面参见图8来进一步地介绍铸造炉12。炉12显示为处于在制 造设施或类似物的地板81之上的升高位置。在内部腔室16中，炉12 包括为感应线圈82形式的附加热源，该附加热源布置在铸模20的下 方和孔壁46的上方。感应线圏82围绕在金属铸件34朝向通道壁46 中的通道移动的过程中该金属铸件34所经过的通路。因此，在工作过 程中，感应线圏82围绕着金属铸件34，且邻近金属铸件的外周缘布 置，用于将金属铸件34的热量控制在用于使它插入到通道(熔池布置
12在该通道中)中的合适温度。
还有，在内部腔室16中还设置有为水冷管道84形式的冷却装置， 该冷却装置用于对颗粒材料的供给机构或配送器的导管66进行冷却， 以防止颗粒材料在导管66中熔化。管84基本上为环形的环，该环与 金属铸件34在外面间隔开，并与导管66相接触，以便于在管道84 与导管66之间进行热传递，从而提供上述冷却作用。
炉12还包括光学高温计86形式的温度传感器，用于在热检测位 置88处检测金属铸件34外周缘的热量，该热检测位置88设置在感应 线圏82附近并在孔壁46之上。炉12还包括第二光学高温计90，用 于对孔壁46的另一热检测位置92处的温度进行检测，由此，高温计 90能够确定储存器62中的熔池的温度。
在腔室壁14的底壁的外部和下面，炉12包括铸锭驱动系统或提 升器94、切割机构96、以及取件机构98。提升器94构造成在需要时 降低、升高、或停止金属铸件34的运动。提升器94包括第一提升转 辊100和第二提升转辊102，它们在横向上相互间隔开，并能够如箭 头A和B所示沿交替方向转动，以便提供金属铸件34的各种运动。 因此，在工作过程中，转辊100和102相互间隔开的距离大致等于涂 覆的金属铸件和接触涂层78的直径。切割机构96布置在转辊100和 102的下方，并构造成切割金属铸件34和涂层78。切割机构96通常 是割炬，但也可采用其它合适的切割机构。取件机构98包括第一取出 转辊104和第二取出转辊106，它们以与转辊100和102类似的方式 在横向上相互间隔开，且在金属铸件在它们之间移动的过程中同样地 与涂覆金属铸件的涂层78啮合。如箭头C和D所示，转辊104和106 能够沿交替方向转动。
下文将参考图8-图IO来描述铸造炉12的工作的其它方面。参见 图8，熔融金属如前所述浇注到铸模20中，以制造金属铸件34。然后， 铸件34沿着通路从铸模20向下运动，穿过由感应线圏82限定的内部 空间，并进入到由通道壁46限定的通道中。感应线圏82、 68以及高 温计86、 90是控制系统的组成部分，该控制系统用于为在储存器62中形成熔池提供最佳的条件，以提供液态密封件和涂层材料，该液态
密封件和涂层材料最终在金属铸件34上形成保护性屏障78。特别是， 高温计86在金属铸件34的外周缘上的位置88处检测温度，而高温计 90在位置92处检测通道壁46的温度，以便于估计储存器62中的熔 池的温度。该信息用于控制供应给感应线圈82和68的能量，以实现 上述最佳条件。因此，当在位置88处的温度太低时向感应线圈82供 能，以便加热金属铸件34，从而使得位置88处的温度达到合适范围。 同样的，当位置88处的温度太高时，减小或切断供应给感应线圏82 的能量。优选地，位置88处的温度保持在给定的温度范围内。类似地， 高温计90对位置92处的温度进行估计，以确定熔池是否处于合适温 度。根据位置92处的温度，可以增大、减小、或完全地关闭供应给感 应线圈68的能量，以便将熔池的温度保持在合适的温度范围内。当控 制金属铸件34和熔池的温度时，操作水冷管道84以对导管66进行冷 却，以便于使得颗粒材料能够从供应源64以固态形式到达通道壁46 内的通道中，从而防止由于在导管中熔化而将导管66堵塞。
继续参见图8，金属铸件运动经过密封件10，以便于对金属铸件 34进行涂覆而形成涂覆的金属铸件，该涂覆的铸件向下运动进入到外 部气体中，并位于转辊IOO和102之间，这两个转辊以受控方式与涂 覆的金属铸件接合并将其向下降低。涂覆金属铸件继续向下运动并与 转辊104和106接合。
参见图9，然后，切割机构96对涂覆的金属铸件进行切割，以便 形成涂覆铸锭80形式的切割段。因此，当涂覆的金属铸件到达切割机 构96的高度时，它已冷却到这样的温度上，在该温度，金属基本上不 与外部气体发生反应。图9显示了处于切割位置的铸锭80，在该切割 位置中，铸锭80已从金属铸件34的母体段108上分离。然后，如图 10中的箭头E所示，转辊104和106作为一个单元而从图9所示的接 收或切割位置向下朝着地板81旋转，以便移向降低的卸载或排出位 置，在该卸载或排出位置处，铸锭80基本水平。然后，转辊104、 106 如箭头F和G所示转动，以移动铸锭80 (箭头H方向)，从而将铸锭80从炉12中取出，这样转辊104、 106可返回到图9所示位置，以接 收另外一个铸锭段。这样，取件机构98从图9所示的铸锭接收位置移 动到图IO所示的铸锭卸载位置，并返回到图9所示的铸锭接收位置， 这样就能够继续按照不停歇的方式来生产金属铸件34和利用熔池对 其进行涂覆。
下面参考图11-14更详细地介绍本发明的、用于供给固态颗粒材 料的供给机构。参考图11，供给机构包括料斗110、供给腔室112、 安装块114和多个供给管116，该安装块114通常通过焊接安装在腔 室壁14上，所述多个供给管116中的每一个都与冷却装置84连接并 通过该冷却装置84。图11中显示了所述供给管116中的四个，而图 14中显示了全部六个供给管。实际上，供给管的数目通常在四个和八 个之间。供给机构的这些各种元件提供了供给路径，颗粒和固态涂层 材料通过该供给路径被供给到储存器62中。料斗110、供给腔室112 和供给管116都与腔室14密封在一起，这样，在该装置的这些元件中 的每一个内的气体都相同。通常，该气体包括氩气或氦气中的一种， 并可以处于例如与等离子体炬的使用相关的真空。
参考图12，料斗110包括出口孑L，该出口孔通常由阀118来控制。 料斗110的出口孔与安装在腔室112的顶壁上的管连通，以提供进入 所述腔室的进口孔120。在料斗110和进口孔120之间的连接优选是 使用环形连接器，该环形连接器可以形成为弹性体材料，该弹性体材 料保持料斗110和腔室112之间的密封，并使料斗110能够具有可拆 卸性，以便由另外的料斗代替，从而在料斗110的重新充装过程中加 快转换处理。进口孔120输入到布置在腔室112内的容器或壳体124 内，该腔室112与振动供给盘126连接，并从该振动供给盘126的进 口端128向上延伸。可变速度的振动器130安装在盘126的底部，用 于使所述盘振动。供给块132安装在腔室112内，并限定了低于盘126 的出口端136的多个倾斜供给孔134。各供给管116包括第一管段138， 该第一管段138与供给块132连接，并与孔134连通。各第一管段138 与腔室112的底壁连接并贯穿该底壁延伸。各供给管116还包括第二柔性管段140，该第二柔性管段140与第一管段138的出口端连接； 以及第三管段142，该第三管段142与柔性管段140的出口端连接。 柔性管段140部分补偿在相应的第一和第三管段138和142之间的任 何不对准。各管段142从第二管段140连续延伸至在端壁46之上的出 口端(图11)。因此，块114具有穿过其形成的多个通道，管段142 穿过这些通道延伸。另一振动器144安装在块114的底部上，以便使 所述块和管段142振动。
下面将参考图13更详细地介绍壳体124和供给盘126。盘126包 括基本水平的底壁146和七个槽道壁148，在这七个槽道壁之间限定 了六个槽道150，各个槽道从进口端128延伸至出口端136。尽管槽道 150的尺寸可以变化，但是在示例性的实施例中，它们近似为半英寸 宽和半英寸高。壳体124包括前壁152、与该前壁连接的一对侧壁154 和156以及与各侧壁154和156连接的后壁158 (图12)。侧壁154 和156以及后壁158向下延伸，以^使邻结盘126的底壁146。不过， 前壁152具有底边缘160,该底边缘160安置于槽道壁148的顶部， 以产生各自由底边缘160、底壁146和一对相邻槽道壁148界定的出 口开口 。
下面参考图14进一步介绍冷却环84。环84具有环形构型，并且 为管状结构，该管状结构限定了环形通道162。环84限定了金属铸件 通路，金属铸件34在铸造处理过程中通过该金属铸件通路。环84布 置成相当靠近铸件34和壁46的顶表面164，以便在供给管116的相 应出口端166的附近提供对供给管116的冷却。环84具有进口孔168 和出口孔170，以便使水172能够通过环84循环。进口孔168与水源 176和泵178连通，该泵178用于泵送水通过环84，如图14中的相应 箭头所示。多个孔形成于环84的侧壁中，更小直径的供给管116通过 这些孔，以便使水172能够在供给管116的出口端166附近直接与供 给管116接触。各供给管116在出口端166附近紧邻或邻接壁46的顶 表面164。各出口端166和孔壁46的内表面47与金属铸件34的外周 缘79间隔开距离Dl，如图14中所示。距离Dl通常在1/2至3/4英寸的范围内，优选是不超过l英寸。
炉12构造成具有金属铸件通路，该金属铸件通路从铸模20的底 部向下延伸并穿过储存器壁46的通道。该通路具有与铸件34的外周 缘79相同的水平横截面形状，其基本与铸模20的内表面24的横截面 形状相同。因此，距离Dl也表示从金属铸件通路至壁46的内表面47 的距离以及在所述通路和供给管116的出口端166之间的距离。
颗粒涂层材料显示为基本球形颗粒74，它们沿供给路径从料斗 110供给到储存器62。已经发现，碱石灰玻璃能很好地用作涂层材料， 这部分地由于该玻璃可用于基本球形形状。由于相对较长的通路(颗 粒74必须沿该通路运行，同时保持对它们向下游朝着储存器62流动 的控制)，发现使用球形颗粒74能非常有利于通过导管116的供给处 理，该导管116以适合保持该控制流动的角度定位。供给管116的段 142沿通常恒定的角度布置，而不管图11中所示的示意图如何。颗粒 74具有在5至50网目范围内的颗粒尺寸，通常在更窄范围，例如8 至42网目；10至36网目、12至30网目、14至24网目，最优选是 16至18网目。
下面参考图11-14介绍供给系统的操作。首先，料斗110用相当 数量的颗粒74充满，且阀118定位成使它们能够通过进口孔120流入 腔室112中的壳体124内，如箭头J所示，这样，壳体124将局部充 满颗粒74。然后，振动器130以合适的振动速率来操作，以便使盘126 和颗粒74振动，从而促进它们沿槽道150朝着出口端136运动，其中， 颗粒74从盘126上跌落，并通过孔134进入管段138中，如图12和 13中的箭头K所示。颗粒74朝着块114继续它们的运动，通过管段 140并进入管段142,如箭头L所示。振动器144工作，以使z使块114、 管段142和通过该管段142的颗粒74振动，从而额外地促进它们朝着 储存器62的运动。颗粒74的球形形状使它们能够滚过导管116并沿 供给路径的各种其它表面滚转，从而基本促进它们的运行。
当颗粒74到达端部166和从该端部离开供给管116时，这些颗粒 74完成它们沿供给路径的运行，如图14中所示。颗粒74在它们通过段142运行至熔化腔室内时被预热，这由于它们的较小尺寸而更明显。不过，颗粒74保持固态，直到它们运动超过端部166,从而保证供给管116不会由熔融涂层材料堵塞。为了保证颗粒不会在供给管116内在出口端166附近熔化和保证供给管116在该区域的整体性，泵178(图14)工作，以经过进口孔168和出口孔170通过环84从水源176泵送水，这样，水172直接与供给管116的外周缘接触，供给管在该处通过环84的通道162。因此，颗粒74在离金属铸件34的外周缘79一定距离(该距离甚至小于距离Dl)处为固态。不过，颗粒74主要由于新形成的铸件34辐射的热量以及由线圏68提供的任意所需的附加热量而被快速地熔化。因此，颗粒74在由铸件34的外表面79和孔壁46的内表面47界定的熔化位置174处(因此在金属铸件34的外周缘79的距离Dl内)被熔化。
因此，炉12提供了一种简单的装置，用于连续铸造和保护金属铸件(该金属铸件在处于热态时可与外部气体发生反应)，从而能显著地提高生产率，并能显著地改善最终产品的质量。
在前述说明中，为了简要、清楚、易于理解而采用了一些术语。由于这些术语是为了介绍性的目的而采用的，所以，这些术语并不暗示着任何不必需的、超出现有技术需求的限定作用，而应当宽泛地理解这些术语。
而且，本发明的说明和图示是示例性的，本发明并不局限于所示或所述的确切的细节内容。
18
权利要求
1.一种装置，其包括连续铸模，该连续铸模适用于生产具有外周缘的金属铸件；金属铸件通路，该金属铸件通路从铸模向下延伸，适用于使得金属铸件能够通过其；储存器，该储存器邻近所述金属铸件通路，适用于容纳熔池，该熔池用于向金属铸件的外周缘施加熔融材料涂层；供给路径，该供给路径与储存器连通，适用于将固态颗粒供给到储存器中；以及第一振动器，该第一振动器邻近供给路径，用于使供给路径振动。
2. 根据权利要求1所述的装置，还包括在供给路径上的供给盘， 该供给盘能够响应于第一振动器的振动而振动。
3. 根据权利要求2所述的装置，还包括第二振动器；以及在供 给路径上的导管，该导管与供给盘连通并位于该供给盘的下游，该导 管能够响应于第二振动器的振动而振动。
4. 根据权利要求l所述的装置，还包括在供给路径上的导管， 该导管能够响应于第一振动器的振动而振动。
5. 根据权利要求4所述的装置，还包括内部腔室，该内部腔室 由侧壁界定；以及安装在侧壁上的块；其中，导管和第一振动器安装 在该块上，储存器处于内部腔室中。
6. 根据权利要求l所述的装置，还包括在供给路径上的多个导 管，这些导管与储存器连通；以及分配器，该分配器与导管连通并位 于导管的上游，用于将来自容器的颗粒流分配至导管中。
7. 根据权利要求6所述的装置，其中分配器包括多个槽道，所 述槽道具有相应的用于接收颗粒的进口端以及相应的排列成用于将颗 粒供给到导管中的出口端。
8. 根据权利要求7所述的装置，还包括在供给路径上的容器， 该容器安装在进口端之上的槽道上，并从该槽道向上延伸。
9. 根据权利要求6所述的装置，还包括在供给路径上的容器， 该容器与分配器连通，并位于该分配器的上游。
10. 根据权利要求1所述的装置，其中供给路径具有出口端， 该出口端与储存器连通；且该装置还包括冷却装置，该冷却装置邻近 供给路径的出口端，用于冷却供给路径。
11. 根据权利要求10所述的装置，其中冷却装置包括管、在管 上的流体进口孔和在管上的流体出口孔。
12. 根据权利要求11所述的装置，还包括在供给路径上的导管， 该导管穿过所述管。
13. 根据权利要求12所述的装置，其中所述管包围通路；且多 个导管穿过该管。
14. 根据权利要求1所述的装置，其中铸模具有内周缘；金属 铸件通路具有外周缘，该外周缘与铸模的内周缘基本相同，并从铸模 延伸至储存器；供给路径具有出口端，该出口端与储存器连通，并在 通路的外周缘的1.0英寸内。
15. 根据权利要求1所述的装置，还包括储存器壁，该储存器 壁具有用于界定熔池的内周缘，铸模具有内周缘，金属铸件通路具有 外周缘，该外周缘与铸模的内周缘基本相同，并从铸模延伸至储存器； 且储存器壁的内周缘的各部分离通路的外周缘都不超过1.0英寸。
16. 根据权利要求1所述的装置，还包括固态颗粒；其中，该 颗粒为基本球形。
17. 根据权利要求1所述的装置，还包括固态颗粒，其中，该 颗粒的尺寸在5至50网目的范围内。
18. 根据权利要求17所述的装置，其中，颗粒具有在10至30 网目的范围内的尺寸。
19. 一种装置，其包括连续铸模，该连续铸模用于生产具有外周缘的金属铸件； 金属铸件通路，该金属铸件通路从铸模向下延伸，适用于使得金 属铸件能够通过其；储存器，该储存器邻近所述金属铸件通路，适用于容纳熔池，该熔池用于向金属铸件的外周缘施加熔融材料涂层；固态颗粒供给路径，该固态颗粒供给路径具有与储存器连通的出 口端，并且适用于将固态颗粒供给到储存器中；以及冷却装置，该冷却装置邻近供给路径的出口端，用于冷却供给路径。
20. —种装置，其包括连续铸模，该连续铸模用于生产具有外周缘的金属铸件；金属铸件通路，该金属铸件通路从铸模向下延伸，适用于使得金 属铸件能够通过其；储存器，该储存器邻近所述金属铸件通路，适用于容纳熔池，该 熔池用于向金属铸件的外周缘施加熔融材料涂层；容器，该容器用于容纳固态颗粒；多个导管，这些导管与储存器连通，并且适用于将固态颗粒供给 到储存器中；以及分配器，该分配器与容器连通且位于容器的下游，并与导管连通 且位于导管的上游，用于将来自容器的颗粒流分配至导管中。
全文摘要
用于具有熔化腔室的连续铸造炉的密封件包括在熔化腔室和外部大气之间的通道，在该熔化腔室中具有铸模，用于制造金属铸件。当铸件运动通过通道时，铸件的外表面和通道的内表面限定了在它们之间的储存器，用于容纳液态玻璃或其它熔融材料，以防止外部大气进入熔化腔室。供给到储存器中的颗粒材料通过来自铸件的热量而熔化，以形成熔融材料。当铸件运动通过通道时，熔融材料涂覆铸件并固化，以形成涂层，从而保护热铸件不与外部大气反压。优选地，铸模具有内表面，该内表面的横截面形状限定了铸件外表面的横截面形状，由此，这些横截面形状与通道的内表面的横截面形状基本相同。
文档编号B22D11/12GK101678441SQ200880014506
公开日2010年3月24日 申请日期2008年4月28日 优先权日2007年5月2日
发明者B·W·马丁, F·P·斯帕达福拉, K-O·余, M·P·雅克 申请人:Rti国际金属公司