器可以包括与含熔体的容器230和/或上部炉容器210关联的一个或多个温度计/热电偶。其它监测器包括与气体循环子系统250关联的温度监测器280，所述温度监测器提供引入含熔体的容器230和感应线圈的内表面之间的间隙中的气体(例如惰性气体)的温度。通过监测循环气体的温度，与含熔体的容器230关联的冷冻平面可以保持在期望位置。在一个实施方案中，通过邻近含熔体的容器230的外表面放置热电偶(热电偶344)，含熔体的容器的外表面的温度也可以被测量并且由控制器290监测。与气体循环子系统250关联的另一监测器与氢分析器258关联。当氢分析器258检测到气体中的过量氢时，将信号发送到控制器290或由控制器检测该信号并且控制器290打开排气阀259。在一个实施方案中，控制器290也控制与气体循环子系统250关联的阀251、252和256的打开和闭合，当从气体源255供应气体时(打开每个阀)，例如气体的流量由控制器290打开阀的程度控制，并且当从吹风机258供应环境空气时，每个阀闭合并且空气供给阀253和空气排放阀257打开。在一个实施方案中，在空气通过间隙循环的情况下，控制器290可以调节吹风机258的速度和/或供给阀253打开的量以基于例如来自邻近含熔体的容器230的外部的热电偶344的温度测量来调节含熔体的容器230的外表面的温度。另一监测器例如包括与关于感应炉205的渗漏检测子系统关联的探头。关于总系统200，可以提供额外的监测器以例如针对熔融金属渗漏或漏出而监测系统。关于监测和控制中间铸造产品形成工作站240处的渗漏或漏出，在一个实施方案中，控制器290至少监测和/或控制冷却剂流动到铸模的储存器、惰性气体流动到铸模的储存器、台板在铸锭坑中的移动、排气系统、气体(例如惰性气体)引入系统和再循环系统。
[0073]上述系统可用于形成坯或板坯或可以在各种工业中使用的其它中间铸造产品形式，包括但不限于汽车、体育、航空和航天工业。所示的系统显示用于通过直接冷硬铸造方法形成坯或板坯的系统。板坯或除了圆形或矩形之外的其它形式可以替代地在类似系统中形成。形成的坯例如可以用于挤出或锻造用于飞行器、用于汽车或用于使用挤出金属零件的任何工业的期望部件。类似地，板坯或其它形式的铸件可以用于例如通过乳制或锻造形成部件，例如用于汽车、航空或航天工业的部件。
[0074]上述系统示出供给中间铸造产品形成工作站240的一个感应炉。在另一实施方案，系统可以包括多个感应炉，并且代表性地，包括多个气体循环子系统，其包括多个气体源、多个过滤器和脱气器。
[0075]因此描述了一种用于使Al-Li合金的直接冷硬铸造中的爆炸的可能性最小化的商业上有用的方法和装置。可以领会尽管针对Al-Li合金进行描述，但是所述方法和装置可以在其它金属和合金的铸造中使用。
[0076]应该领会若干以上公开的和其它的特征和功能或其替代和变型可以理想地组合到多种其它不同的系统或应用中。而且本领域技术人员随后可以在其中实现也应由所附权利要求涵盖的各种替代、改变、变型或改进。
[0077]在上面的描述中，出于解释的目的，提出了多种特定要求和若干个特定细节，以便提供对实施方案的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言将清楚的是，可以在没有这些特定细节中的一些的情况下实施一个或多个其它的实施方案。所述特别的实施方案不是提供来限制本发明而是来说明本发明。发明的范围不应该由上面提供的特定实施例来确定，而仅由下面的权利要求来确定。在其它情况下，以框图形式显示公知的结构、装置和操作或者没有详细显示，以便避免模糊对说明的理解。在认为合适的情况下，在附图中重复附图标记或附图标记的末尾部分以指示相应或类似的元件，其可任选地具有类似的特性。
[0078]应当领会的是，遍及该说明书提到例如“一个实施方案”、“实施方案”、“一个或多个实施方案”或“不同的实施方案”意味着特别的特征可包括在本发明的实施中。类似地，应当领会的是，出于简化公开内容并且帮助理解各个发明方面的目的，在说明中有时将各种不同的特征一起集合在单一的实施方案、图或其说明中。然而，不应当将该公开方法解释为反映发明需要比在每个权利要求中明确记载的更多的特征的意图。更确切地说，如接下来的权利要求反映的，发明方面可存在于单一公开的实施方案的并非全部特征中。在另一种情形中，发明发面可包括本文中描述的实施方案的组合或在实施方案的组合中描述的并非全部方面的组合。因此，在此将【具体实施方式】之后的权利要求明确并入该【具体实施方式】中，每个权利要求基于自身作为发明的独立的实施方案。
【主权项】
1.一种装置，包含: 铸锭坑，该铸锭坑具有顶部部分、中间部分和底部部分； 位于该铸锭坑的顶部部分的模具，该模具包含储存器和腔体； 冷却剂供给装置，其可操作以用于将冷却剂引入从模具腔体露出的金属的周边； 可移动的台板，其可操作以用于当金属在模具中凝固时支撑金属； 用于检测渗漏发生的机构； 在该铸锭坑的至少顶部周边周围的一组水蒸气排气口 ；和 将惰性流体引入冷却剂供给装置中的机构。2.根据权利要求1所述的装置，还包含在该铸锭坑的中间部分和底部部分的周边周围的一组水蒸气排气口。3.根据权利要求2所述的装置，其中一组水蒸气排气口位于离模具出口从约0.3至约0.5米和从约1.5至约2.0米并且位于铸锭坑的顶部。4.根据权利要求1所述的装置，还包含: 用于不论是否检测到渗漏或漏出都通过水蒸气排气口从该铸锭坑连续地去除水蒸气的机构；和 用于当没有检测到渗漏时抽吸水蒸气和来自该铸锭坑的顶部部分的其它气体并且从这样的混合物连续地去除水且使其它气体再循环到该铸锭坑的相同上部区域的机构，但是该机构从上部区域完全排出水蒸气和其它气体以响应通过渗漏检测机构检测到渗漏。5.根据权利要求2所述的装置，其中一组水蒸气排气口允许连续排气。6.根据权利要求1所述的装置，其中将惰性流体引入冷却剂供给装置中的机构包含阀系统，该阀系统包含至少第一阀和第二阀，第一阀可操作以用于允许冷却剂进入储存器或冷却剂供给装置中，并且第二阀可操作以用于允许惰性流体进入储存器或冷却剂供给装置中。7.根据权利要求6所述的装置，其中该阀系统可操作以用于将冷却剂和惰性流体的混合物或惰性流体选择性地供给到正在铸造的锭的凝固区域。8.根据权利要求6所述的装置，其中该阀系统位于储存器的上游。9.根据权利要求6所述的装置，铸锭坑铸锭坑其中惰性流体为氦气。10.根据权利要求6所述的装置，其中惰性流体为氦气和氩气的混合物。11.根据权利要求6所述的装置，其中惰性流体为氦气和氩气的混合物，其包含至少约20%的氦气。12.根据权利要求6所述的装置，其中惰性流体为氦气和氩气的混合物，其包含至少约60%的氦气。13.一种用于铝-锂合金的直接冷硬铸造的方法，其中将熔融金属引入铸模中并且通过冷却剂冲击铸锭坑中的凝固金属来进行冷却，该铸锭坑具有顶部部分、中间部分和底部部分并且包括可移动的台板，该方法包括: 检测渗漏或漏出；和 在检测到渗漏或漏出后: 以一定的体积流量从该铸锭坑排出生成的气体，该体积流量相对于在检测到渗漏或漏出之前的体积流量得到提高； 将惰性气体引入该铸锭坑内，该惰性气体具有的密度小于空气的密度； 将惰性流体引入与铸模关联的冷却剂供给装置中； 和 停止冷却剂向冷却剂供给装置的流动。14.根据权利要求13所述的方法，其中惰性流体包含氦气或者氦气和氩气的混合物。15.根据权利要求13所述的方法，其中从该铸锭坑排出生成的气体包括通过在该铸锭坑的至少顶部部分的周边周围的一组排气口排气。16.根据权利要求15所述的方法，其中排出生成的气体还包括通过在该铸锭坑的中间部分和底部部分周围的多组排气口排气。17.根据权利要求13所述的方法，其中引入惰性气体包括通过在该铸锭坑的至少顶部部分的周边周围的一组气体引入口引入惰性气体。18.根据权利要求13所述的方法，其中引入惰性气体包括通过在该铸锭坑的顶部部分、中间部分和底部部分的周边周围的多组气体引入口引入惰性气体。19.根据权利要求13所述的方法，还包括在检测到渗漏或漏出后停止熔融金属到铸模中的流动。20.一种系统，包含: 至少一个炉，其包含含熔体的容器；和 中间铸造产品工作站，其连接至该至少一个炉并且可操作以用于接收来自该至少一个炉的熔融金属，该中间铸造产品工作站包含: 铸锭坑， 位于该铸锭坑的顶部部分的至少一个模具，该模具包含储存器和腔体， 冷却剂供给装置，其可操作以用于将冷却剂引入从模具露出的金属的周边； 将惰性流体弓I入冷却剂供给装置中的机构， 至少一个可移动的台板，其设置在该铸锭坑中并且可操作以用于当金属在模具中凝固时支撑金属，和 在该铸锭坑的至少顶部周边周围的一组排气口。21.根据权利要求20所述的系统，其中该中间铸造产品工作站还包含在该铸锭坑的至少顶部周边周围的一组气体引入口，并且该系统还包含惰性气体源，该惰性气体源可操作以用于向该组气体引入口供应惰性气体。22.根据权利要求20所述的系统，其中流量惰性流体是氦气。23.根据权利要求20所述的系统，其中惰性流体是氦气和氩气的混合物。24.根据权利要求20所述的系统，其中惰性流体是氦气和氩气的混合物，其包含至少约20%的氦气。25.根据权利要求20所述的系统，其中将惰性流体引入冷却剂供给装置中的机构包含阀系统，该阀系统包含至少第一阀和第二阀，第一阀可操作以用于允许冷却剂进入储存器或冷却剂供给装置中，并且第二阀可操作以用于允许惰性流体进入储存器或冷却剂供给装置中。26.根据权利要求20所述的系统，其中惰性流体是氦气和氩气的混合物，其包含至少约60%的氦气。27.中间铸造产品，包含使用根据权利要求20所述的系统制得的锂一铝合金。28.根据权利要求27所述的中间铸造产品，其中该合金包含约百分之0.1至百分之六的锂。29.根据权利要求27所述的中间铸造产品，其中该合金包含满足100，000镑每平方英寸(“psi”)的拉伸强度要求和80，OOOpsi的屈服强度要求的性质。30.挤压产品，包含使用根据权利要求20所述的系统制得的锂一铝合金。31.产品，其包含使用根据权利要求20所述的系统制得的锂一铝合金，其中该产品是用于飞行器或汽车的部件。
【专利摘要】装置和方法，包括：铸锭坑；包括储存器和腔体的模具；冷却剂供给装置，其可操作以用于将冷却剂引入从模具腔体露出的金属的周边；在至少该铸锭坑的顶部周边周围的一组水蒸气排气口；将惰性流体引入冷却剂供给装置中的机构。用于直接冷硬铸造的方法，包括在检测出渗漏后：以一定的体积流量从该铸锭坑排出生成的气体，该体积流量相对于在探测到渗漏或漏出之前的体积流量得到提高；将惰性气体引入该铸锭坑中；和将惰性流体引入冷却剂供给装置中至铸模。
【IPC分类】B22D11/14, B22D11/049, B22D11/22, B22D11/00
【公开号】CN105008064
【申请号】CN201480007290
【发明人】R·V·特拉克, R·W·沃特斯, R·M·斯特雷格
【申请人】美国阿尔美有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2014年2月4日
【公告号】CN104520030A, EP2950945A1, EP2950946A1, US20150139852, WO2014121295A1, WO2014121295A4, WO2014121297A1, WO2014121297A4