专利名称：连续铸造的制作方法
技术领域：
本发明是关于振动铸型装置和其工作方法，该铸型装置有用于连续铸造金属坯料，围绕铸型管设置的冷却水套。特别是通过采用不同长度铸型结合，把延长装置固定到铸型装置上或拆去延长装置，并通过更替冷却水套和铸型的内壁，使铸型装置的长度能从一个尺寸变到另一个尺寸。
按照目前的连续铸造，用于铸造金属，如黑色金属的振动铸型装置通常有一个固定的长度。铸型装置的这个固定长度通常是根据低含碳量金属的凝固速度进行选择的。该铸型装置的固定长度应保证铸件凝固的壁部足够厚，因此铸皮不会断裂，由此使金属液从心部流出铸件。
如果使用明浇流油模方法铸造含碳量在中等范围尤其是0.15%和0.35%或更高的金属时，则金属液不均匀地凝固。金属不均匀地且比低碳金属更快地收缩脱模，使凝固不均匀而导致不合格形状产品。铸型越长，金属壳在铸型中则越长。因为水冷却铜管的冷却作用所增加的时间，使已经不均匀凝固的外壳变得更坏。
用于铸造钢，类似以上所说的目前具有固定长度之铸型装置的铸型管通常由铜制成。这些铜制铸型管在其下部趋于很快地磨损，然后不得不报废，结果导致铸型管高的更换造价。
在美国专利3528487中进一步阐述了以上所说的用铸造相对低和高碳钢的，具有固定长度铸型装置的这些限制。因此在工业中需要使铸型装置适应一长度，它允许与凝固速度成比例的足够铸型时间和不同含碳金属的含碳范围。在一部分管磨损时，在技术上还需要提供能被利用的铜制铸型管。
因此本发明的一个目的是提供一个铸型装置和工作方法，此铸型装置具有可适应性以提供适应不同化学成分的凝固速度所需要的铸型时间，由此提供高质量产品。提供这样的铸型装置能适应快速和高效。
本发明的另一个目的是提供可变长度的铸型装置，因此当较长铸型管在其下部磨损时，能被缩短并放置在需要短铸型时间铸造产品的铸型装置中。
本发明的另一个目的是为在铸造不同化学成分金属时所需的长度变化提供具有灵活性的铸型装置，由此证明用于工业中是有很好技术经济价值的。
冷却水套式的铸型装置由不动冷却水套和可动冷却水套部分组成，两个冷却水套部分都有法兰，为了把可动部分的附件连到不动部分上，它们彼此互连并用螺栓一起被固定到铸型装置上。法兰的连接也把可动冷却水套部分固定到连续铸造机的第2冷却装置的一部分上。不动冷却水套和第2冷却装置的法兰当除去可动冷却水套部分时，为了互相连接，它们互相配合。
本发明更进一步的目的是提供法兰连接，从而适当地将铸型装置的冷却水套连接到第2冷却装置的一部分上，其中第2冷却装置带有或不带有可动冷却水套部分。管状铸型件和与其相邻的用于冷却水套的内壁可容易地被缩短或完全更换，所以，它们的长度通常与冷却水套相符。
本发明的更进一步的目的是提供可连接到铸型装置上的一部分第2冷却装置和进一步冷却装置，当使用较短铸型装置时，在可连接的冷却装置和一部分固定的第2冷却装置间提供进一步的冷却装置。
图1示出本发明包括可动下部的铸型装置。
图2示出本发明除去可动下部的铸型装置。
图3A和3B为本发明铸型装置10、10a的两个示意图，其中有一个固定的冷却部分12a，并示出其相对于第2冷却装置12的部分12b的位置。
图4示出了由图3A和3B中的第2冷却装置得到的冷却曲线。
图1和图2示出了一个铸型装置，通过适当装置(未示出)使其振动，并且铸型装置接收金属液，例如钢液。众所周知，在连续铸造设备中，由浇包带来金属液并被注入将此液流引入铸造型腔10中的中间包中。在金属凝固期间，为了使铸皮松开脱离铸型装置10的壁，使铸型装置10振动并使其内的金属颤动。
最初凝固是在铸型装置10中发生，接着在位于铸型装置10下方的第2冷却装置12中实现心部的进一步凝固。冷却装置12由多个辊子14和喷射装置16组成，这些在连续铸造设备中也是通用的。特别是如图3a和3b所示，第2冷却装置由两部分12a和12b组成，其中部分12a紧紧与铸型装置10的底部邻接，部分12b设置在部分12a的下面，不久将会对其做出更多的叙述。在此参见美国专利3289257和3811490，将进一步举例说明连续铸造实践的背景技术。
当铸造被认为是高合金的金属时，通常采用图1中的铸型装置10，而图2中的铸型装置10a较短，并不具有延长部分，通常在浇铸一般在0.15%～0.35%之间范围的低碳金属时，尤其是在浇铸用油作润滑剂的金属时使用。图1和图2中相同的标号在此表示相同部件。
图1和2所示的铸型装置10、10a分别包括一个环绕管状铜铸型20、21的冷却水套18。铸型20、21有一型腔，它们各有两端20a、20b，和21a、21b，顶端20a、21a用来接收金属液，下端20b、21b用来逐渐地排出坯状金属，该坯状金属然后进入冷却区域12中去。图1和2的冷却水套18包括不动的上部22，并且图1的冷却水套还包括可动下部24，下部24对不动部分22起到延长长度的作用。
不动和可动部分22、24部分地都由内壁件26、26a形成，内壁件26、26a实质上延长管状铸型20、21的长度，并位于与铸型20、21邻接且有间隔的地方。冷却水套18的内壁件26、26a的精确间隔和排列通过多个隔离件实现，围绕并位于环形内壁件26、26a各自的顶部和底部设置这些隔离件，这样的隔离件在顶部用28、28a表示，在底部用30、30a表示。
隔离件28、28a靠在环形件32的上表面，此环形件32部分地形成不动上部22的顶部。环形件32有一个内顶肩34，用来支撑环36以形成进入铸型20、21的型腔的入口，还有一个用来接收用于不动上部22的外壁件42的套环40的下切槽38。上部22装有部分地形成的并固定到外壁件42上的环形挡板44。挡板44有一进口部分和冷却液出口部分，这些部分在图中均未示出。在挡板44下方被固定到内壁26、26a上的环形件46支撑着一垫圈48。件26或26a，28和48是整体制造的结构。冷却液流入不动部分22，参见图1的铸型装置，并流入可动部分24中。冷却液在内壁26或26a的下方的隔离件30之间流动并充满图2中的铸型21和内壁26a间的空间。在环形壁件26的顶部冷却液连续流入隔离件28返回到不动部分22的挡板44的出口部分中。
不动部分22的下端有一环形法兰件50，图1中的其上表面靠着支撑件52，并且其下表面连接到图1所示的延长部分24上或连接到图2所示的第2冷却装置12的部分12a上，下面将会对此作更多的论述。
通过使用延长部分(即可动部分)24可延长冷却水套18的长度。如图1所示，可动部分24由上环形法兰54和下环形法兰56组成，由外壁件58将法兰56与法兰54隔开。由延长可动部分24长度的内壁件26和环形件60将可动部分24封住。图1中环形件60支撑下法兰56和隔离件30、30a并形成铸型装置10的底座。底座60本身又被连接到环形件62上，环形件62分别作为图1和图2的铸型装置10、10a的冷却装置12的部分12a的一部分。图1和图2中，在环形件32处管状铸型20、21在其顶部被支撑在环形件32内，并且其底部由环形件60支撑，在此之间通过分别位于铸型装置10、10a的顶部和底部的环形垫圈61、63形成密封。
经过管17、19将冷却液输送到图1和图2中的第2冷却装置12a的喷射装置16上，虽然图1和图2未示出，但几个喷射装置16是沿冷却装置12a的两侧边以及沿另一排辊子14设置的，特别是如图3所示。
用螺栓将可动部分24的法兰54和56分别固定到法兰50和环形件60上，如图1右侧所示。如图1左侧所示，在可动部分的法兰54和56之间的更稳定的作用是通过采用套筒65和螺栓67来实现的，螺栓67向下延伸通过支撑件52、环形法兰50、法兰54和56、底座60和件62。这些件由用64、66、68和70表示的定位销连接起来，前面所讨论过的冷却液流经环形口69、71，特别见图1。由法兰50和内壁26形成开口69，且由法兰54和内壁件26形成开口71(图1)如图1和2所示，可动部分24的法兰54有一延长的内凸起部分72并且底座60有一类似凸起部分74。这些内凸起部分72、74在不动上部22和冷却装置12的部分12a之间适当地起到可动部分24的底座的作用，特别是图2也能示出，上部22的法兰50有一下表面区域，与可动部分24的法兰56的下表面相符，以便当去除可动部分24时能适当地将其置入冷却装置12的部分12a中。
通过与挡板44连通的冷却液进口和出口管将冷却液输送到冷却水套18中。为了排除冷却液，在挡板44上设置多个开口，用78、80表示其中的两个开口，借此将冷却液从铸型装置10、10a中排除。
再参见图1，管状铸型20和内壁26延长铸型装置10的长度，此铸型装置10带有用来将其延长的可动部分24。如图2所示，分别延长铸型装置10a的长度的部件21，26a取代这些部件20和26，图2中的这些部件21、26a其长度小于图1的那些部件，并被固定到铸型装置10a中，所以它们能容易地被更换以适应所使用的铸型装置的长度。在使用图1的较长铸型20和内壁26的情况下，且在其下部区域开始磨损时，则这些部件20、26的已磨损的区域能被切去。一旦变短，那么就以图2的铸型装置10a的较短形式使其投入使用。
如上所述，当铸造很低的，大约在0.15%和较低之间的范围的含碳钢等级时，使用图1的铸型装置10。当应用明浇流油铸造方法铸造高碳钢时，这在工业中众所周知，采用图2的铸型装置，其中已将冷却水套18的可动下部24去除。通过显而易见的措施容易地去除图1中的此部分24并且使环形件60与环形法兰件50相配合，如图2所示，环形法兰50是冷却水套18的不动部分22的一部分。
在使用图1和2中的铸型装置10的铸造过程中，以一公知方式，将金属液注入振动管状铸型20、21中。当其与管状铸型20、21接触时金属液的外壁发生凝固，并且当向下通过铸型进行铸造时逐渐地向型芯发生凝固现象。当其离开铸型装置10、10a时，所形成的坯料进入第2冷却装置12中。
图3A和3B示出铸型装置10、10a分别相对于第2冷却装置12的示意图。图3A的示意图是图1中带有可动部分24和冷却部分12a的铸型装置10的示意图。通过上述方式将由两排辊子14和带有喷射装置16的管17、19组成的冷却部分12a固定到铸型装置10上。这个示意图的底部表示第2冷却装置12的永久冷却装置12b。
图3B的示意图表示了图2中不带下可动铸型装置部分24的铸型装置10a。如图2所示，冷却部分12a被固定到铸型装置10a上。沿着由“A”表示的共同的金属液输送线将这两个示意图中的铸型装置10、10a定位，其中输送线设置在此设备中。如前所述，在连续铸造工厂中第2冷却装置12b也是永久性结构，其最上平面的终点由线“B”表示。当采用图2的铸型装置时，与其冷却装置12a一道，如图3B中22箭头所示形成B和C间的间隙。当使用铸型装置10a时，为获得图4所示的所希望的冷却曲线，在此间隙处提供填充装置例如预先确定有一定间隔的并类似装置12b中的附加喷射装置，以便保持预先确定的冷却曲线。
这里，在指出所介绍和描述的有关实施例的重要考虑内容的同时，应该认识到，本发明能够作出许多实施例，而且根据本发明的优选实施例能够进行许多变化，而不超出本发明的范围和脱离本发明精神实质。例如铸型20、21和冷却水套18的内壁件26、26a每个能是两部分排列，其中通过适当装置将两部分固定在一起，所以当需要图2中铸型10的较短型式时，每个部件20、26的下部能被容易地切断使其基本上和图2的铸型装置10a的相符。
根据专利法规，我们已经说明了本发明的工作和原理，并已经描述和说明了我们认为的最佳实施例。
权利要求
1.连续铸造金属液的装置包括铸型装置，它包括铸型件，具有一个带有两个开口端的贯通壁腔，一端接收所述金属液另一端以铸件形式逐渐地排出，所述金属在发生凝固时有与所述壁腔分离的外表面，第一冷却装置，围绕所述铸型设置，用来接收和排出冷却液使所述金属液产生凝固，流体进口装置，用来将所说冷却液引入所说的铸型装置中，所说的第一冷却装置具有围绕并与所说铸型件邻接的内壁装置，所说的冷却液在铸型件和内壁装置间流动。环形延长装置，至少能够与所说的第一冷却装置相连，用来延长所述铸型装置的长度。在所说的铸型装置中的固定装置，用于所说的铸型件和所说的第一冷却装置的内壁装置，在所说的铸型装置中用不同的铸型件和第一冷却装置的不同的内壁代替所说的铸型件和内壁件，每一个都有与所说铸型装置的长度相符的长度，此长度取决于用或不用所说的延长装置，由此每个所说铸型件和与所说延长装置一起使用的内壁装置的长度为所说铸件表面从所说壁腔中分离开来提供一较长的凝固周期。
2.根据权利要求1的装置，还包括第2冷却装置，与所说铸型件的排出端邻接设置以接收所说铸件和提供进一步冷却作用。所说第2冷却装置由多个辊子和喷射装置组成，并具有连接到所说铸型装置上的上部。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征是第2冷却装置还包括不动的固定下部，它与所说的上部相邻接设置，由此所说第2冷却装置的上部和下部间的间隔通过在所说铸型装置上使用或不使用延长装置而变化，并且在不使用延长装置时所说间隔较大。
4.根据权利要求3的装置，还包括填充装置，在不使用所说延长装置时被设置在所说的间隔中。所说的填充装置由冷却喷射装置组成，喷射装置在所说的铸件中保持预定的冷却曲线。
5.根据权利要求2的装置，还包括上环形件，在所说铸型件接收端形成一入口。底部环形件，在所说铸型件排出端形成一出口。所说的上环形件和底部环形件是所说的第一冷却装置的一部分。其中用于所说铸型件和内壁装置的固定装置位于所说上部和底部环形件中。
6.根据权利要求1的装置，其特征是所说的第一冷却装置是所说装置的一永久部分并且在其底部由第一环形法兰件组成。
7.根据权利要求6的装置，还包括第2冷却装置，位于与所说第1冷却装置相邻接处，用来使所说铸件进一步冷却和凝固，并具有第2环形法兰装置，以某种方式成形其表面区域以便适当地将所说的第一冷却装置的第一环形法兰安置，以便将所说第2冷却装置连接到所说的第一冷却装置上。
8.根据权利要求7的装置，所说的用于第一冷却装置的环形延长装置包括相隔开的第3和第4环形法兰件，所说第3环形法兰件的形状具有切掉部分以便适当地安置所说的第一冷却装置的第一环形底部法兰，并且所说第4环形法兰具有成形的表面区域以便接收和适当地安置所说的第2冷却装置的第2环形法兰装置。
9.根据权利要求8的装置，还包括稳定装置，位于所说的用于第一冷却装置之延长装置的，相隔开的第2和第4环形法兰之间，以便使第一冷却装置增加稳定性。
10.具有适应于提供多于一个有效铸型冷却长度的内铸型装置和外铸型装置连续铸造机，包括所说的内铸型装置包括至少两个不同的铸型件，所说的铸型件在其一端具有金属液接收开口，在另一端具有铸件排出口，所说的装置具有铸型件冷却装置和将所说冷却装置连接到所说的外铸型装置上的装置，用来将所说铸型冷却装置的冷却液排放到所说内铸型装置的装置，所说不同铸型件具有不同的冷却长度。所说外铸型装置包括在公共金属液接收位置上交替地将一个或另一个所说铸型件固定到所说外铸型装置上的装置，在所说的用于两个所说铸型件的公共铸型物品接收位置的外铸型装置下面设置第2冷却装置的一部分，在所说铸型件的排出端和所说第2冷却装置的所说部分之间设置用来把冷却液施加到由所说铸型件产生的铸造物品上的装置，不论采用哪个所说铸型件，在所说铸型件的排出端和所说第2冷却装置的所部分之间设置的装置，以便通过所说铸造物品冷却液施加装置保持预定冷却施加曲线。
11.根据权利要求10的连续铸造机，还包括用于所说内和外铸型装置的支撑装置，包括用来在公共金属液接收位置上支撑所说铸型件的装置。
12.具有内和外铸型装置，适应提供多于一个有效铸型冷却长度的连续铸造机包括所说内铸造装置，包括至少两个不同铸型件，所说铸型件在其一端具有金属液接收口，且在另一端具有铸造物品排出口，所说不同铸型件具有不同有效冷却长度，所说外铸型装置包括在公共金属液接收位置上交替地将一个或另一个所说铸型件固定到所说外铸型装置上的装置，
13.用于连续将金属液铸成铸件的方法，采用铸造机，它带有包括具有金属液接收端和铸件排出端的至少两个不同长度铸型件的铸型装置，和带有围绕铸型件设置的，至少有两个不同长度的第1冷却装置，其步骤包括将冷却液引入所说内壁装置和所说铸型件之间使所说金属液产生凝固作用，把延长装置连接到所说第1冷却装置上以增加所说金属的凝固周期，当使用所说延长装置时，用较长的铸型件和较长的内壁装置代替较短的铸型件，其中较长的长度基本上与带有所说延长装置并连接到其上的所说的第1冷却装置的长度相符，把所说冷却液引入所说较长的铸型件和内壁装置间。
14.根据权利要求13的方法，其步骤还包括交替地将所说两个不同长度铸型件和内壁装置固定在公共的金属液接收位置上，由第2冷却应用装置将冷却液从所说两个不同长度铸型件和不同长度内壁装置的公共铸件接收位置上引到所说铸件上，第2冷却施加装置有一个上部和下部并被设置在所说铸型装置下面，不论采用所说铸型件和内壁装置哪一个，通过所说第2冷却施加装置保持预定冷却液应用曲线。
全文摘要
用于连续铸造机的可变长度的振动铸型装置，包括带不动上部和可动下部的冷却水套，能使管状铸型和冷却水套的内壁与冷却水套的可变长度相符。
文档编号B22D11/04GK1032304SQ8710778
公开日1989年4月12日 申请日期1987年10月9日 优先权日1987年10月9日
发明者雷曼德劳·布理克, 凯尼斯·登·汤伯仑那, 埃特蒙·贝克 申请人:曼尼斯曼股份公司