专利名称：用于连续铸造设备的金属填充装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于连续铸造模具的金属填充设备，尤其是用于不同尺寸的铝板锭或板坯的半连续直冷(Direct Chilling, DC)铸造的模具。
背景技术：
上述类型的模具包括模具框架，该模具框架具有一对面对的侧壁和一对面对的端壁，这些壁将模具限定成具有一个向上打开的入口，用于供应金属，还具有一个面向下的出口，该面向下的出口在活动支撑部上设有起动器(starter)块以延展(extend)要铸造的锭，并且在每次铸造前，起动器块封闭面向下的开口。该设备还包括用于在铸造期间冷却金
属的装置。
当利用上述DC模具铸造板锭时，通常是借助于流槽或敞开的供应管道从保温炉将金属供应至模具。根据铸造模具的数量、铸造速度等使炉倾斜，并因此以可控的方式供应要保持流槽内的液面(level)所需要的金属总量。另一方面，铸造模具内的金属液面一般借助于流出槽(spout)和止挡器而被控制，其中止挡器转而借助于浮子(早期解决方案)或电力致动器而被启动和控制。这种已知类型的传送和金属填充设备受到诸多缺点的困扰，在这些缺点中尤其突出的是，由于熔融体紊流(turbulent melt flow),导致差的金属分布性和氧化物形成。从EP-A-995523已知一种用于铝板锭的连续铸造设备的填充系统，其中，借助于流槽系统将金属从炉输送至铸造模具，并且其中，测量装置用于确定金属熔融体液面，并且通流调节器根据预先描述的理论值级数和测出的与时间相关的金属熔融体液面的差异来控制模具内的金属供应。测量装置由两个物理工作方式不同的测量系统组成，每个测量系统都具有相对于模具固定在预定位置内的独立传感器。此外，申请人拥有的EP-Bl 1648635示出一种低压连续铸造系统，其中金属从保温炉经由封闭的虹吸式管道输送至模具，并且其中金属液面在模具内是受控的，使得金属静压力在凝固区内基本为零。
发明内容
本发明提供一种用于连续铸造模具的金属填充设备，尤其是用于铝板锭或板坯的半连续直冷(DC)铸造的设备，其制造和使用廉价且简单，而且其具有极好的金属分布，此设备在金属液面控制方面是可靠的，并且维护成本低。此设备可以易于既适合于现有的铸造模具(改造安装)又适合于全新(greenfield)安装。本发明的特征在于如所附独立权利要求I中所限定的特征。本发明的优选实施例在所附从属权利要求2-6中被进一步限定。
将通过实例并参考附图在下文中进一步详细描述本发明，附图中
图I示出带有流出槽和止挡器的传统类型的用于铸造板锭的填充装置和模具的示意图，以立体图方式示出，图2示出沿着如图I所示的相同装置的模具之一的横截面，图3示出铸造装置的立体图，其具有四个模具，并具有根据本发明的填充装置，图4示出沿着图3所示的模具之一的铸造装置和填充装置的横截面，图5-11所示的与图4所示相同，但是比例更小，并且按照铸造操作从开始到结束的顺序。
具体实施例方式用于铸造铝板锭的传统已知装置I如图I和2所示，可以由一个或更多个模具2组成。设有保温流槽或管道(未示出)，其用以将热的液态铝金属8从保温炉(未示出)输送至在模具2上方设置的保温分布器9的流槽3。铸造期间，金属经过流出槽5和止挡器4装置供应至模具2。在来自金属液面检测器7的信号的基础上，通过致动器6实现止挡器4的打开和关闭以及因此供应至模具2的金属量，力求将模具内的金属液面保持在所需的恒定高度。这种传统流出槽和止挡器的铸造设备的缺陷如上所述。本发明基于一种完全不同的解决方案，该方案将在下文中进一步描述。图3和4示出根据本发明的铸造设备1，其包括四个用于板锭的铸造模具2。每个模具2都配备有间接和直接水冷却装置(未示出)，并且每个模具2都被设置在共同的框架结构(也未示出)内。设备设有封闭的金属填充箱或容器10，而非如上所述的开放的流槽。箱10优选地设置在各模具2上方的独立框架结构(未示出)上。对于每个模具，具有保温管头(pipe stub) 18形式的金属分布器出口从容器10向下突出。为了在模具内获得良好的金属分布和均匀的温度，优选地，对于每个模具，设有至少两个管头18。在填充箱10的顶部上以密封关系进一步提供盖17，并且盖17借助于铰链19附连至填充箱10，以获得用于清理和维护的便捷途径。借助于流槽11将金属从保温炉(未示出)供应至填充箱10，并且金属经过受到阀装置16控制的入口进入填充箱，阀装置16具有止挡器塞(心轴)14和座15的形式。继而借助于用电力驱动的致动器13、基于来自PLC控制设备的信号(参见后续部分)，对阀装置16的止挡器14进行控制。在盖的顶部上设有真空阀20，其具有用于连接至真空源的软管连接器(未示出)，由此，箱的空腔24可以被设定成压力(真空)低于大气压。这样的填充箱在连接部21处利用流槽11铰接至框架结构，因此填充箱可以相对于铸造模具2向上倾斜(参见后面部分)。在填充箱的流槽11上游中设有堰式或闸式闭合件22，以便在铸造操作的初始阶段阻挡来自保温炉的金属。此外，对于一个或更多个模具提供一金属液面检测器23，以检测金属液面，将信号提供给可编程序逻辑控制器(PLC-未示出)，该可编程序逻辑控制器从始至终控制全部的铸造操作。如上所述的填充箱可被设计成向一个、两个或更多个铸造模具2供应金属。然而，用于检测模具内的金属液面的仅仅一个检测器23和用于控制至金属填充箱和模具的金属流的单个阀装置是填充操作必需的。这样，根据本发明的设备的制造和操作非常经济和简单。
根据本发明的填充箱的工作方式将在下文中进一步解释。图5-13按照铸造操作从开始至结束的顺序示出根据本发明的具有填充箱10的各模具中的一个模具的横截面。图5示出铸造操作的初始起点，其中，当起动器块25处于其靠置在模具壁26上的高位(upper position)时,模具2准备好以备铸造。保温炉(未示出)已经倾斜，由此液态熔融体被填充到流槽11中，并且被处于低位(lower position)的堰式闭合件22阻滞(closedoff)。图6示出进一步的步骤，其中流槽11的堰式闭合件22被升高，并且用于阀装置16的止挡器14被打开，以使金属能够进入填充箱10。从此图可见，金属开始填满起动器块25，并且箱10内的液面升高至金属分布器管头18的下端。此时，箱10的外部压力和内部压力与大气压相同。通过液面传感器23检测的金属液面一旦升高到超过管头18的端部，PLC就开始打开真空阀20，并且空气从填充箱10的空腔内被抽出。通过进一步打开止挡器 14，金属液面现在将在填充箱内部升高，到达所需液面一该所需液面高于流槽11内的液面，以实现充分的装料以及将金属平均地分布至各模具。借助于经过阀装置16和止挡器14的金属流、以及金属填充箱10内部的压力，对一个或更多个模具内的所需金属液面进行保持和控制。一旦金属27已经达到其所需的高位液面，起动器块25就同时开始向下移动，如图7所示，然后通过熔融金属27的凝固而形成铸铝锭28。进一步参考图8，当锭28接近它的最终长度时，止挡器14基于来自PLC的信号而关闭，并且至填充箱10的金属流停止。同时，填充箱内部的真空受到控制，使得箱内部的压力接近大气压。对PLC编程以相关于填充箱10内剩余的金属及完成铸造操作所需的金属量而计算关闭止挡器14的时间，使得当锭铸造完时，填充箱或管头18内无熔融体剩下。铸造操作完成之后，如图9所示，通过移除其中的塞(未示出)，使流槽11中剩下的金属经过流槽内的孔流出到坩锅，或优选地，熔融体被传送回炉。大部分金属从流槽流出后，填充箱10绕铰链连接部21向上倾斜，如图10所示，并且现在随着止挡器14也随即被打开，剩余的金属从流槽及填充箱流出。通过这样做，填充箱被排干，从而防止管头内或管头周围的金属的凝固。图11示出铸造后和新的铸造操作之前设备的最终位置，其中盖17绕铰链19被打开，并且填充箱准备好以备清理、检查及可能的维护。如上所述的设备具有几个优势-没有由于熔融体流中的紊流而导致的氧化物。-由于改进的金属供应和模具内的金属分布，使得一个或更多个模具内的温度均匀。-只需要一个金属液面检测器、一个启动器和金属阀装置，因此降低了设备制造成本，简化了金属供应和液面控制。-避免了铸造操作开始和结束时金属的凝固。如权利要求书中限定的本发明不限于图中示出的和上述的实例。因此，可以将金属填充箱设计成给多于或少于四个铸造模具供应金属。此外，盖17可以不铰接至设备，但可以只在每次铸造操作后提离。
权利要求
1.一种金属填充设备，其用于一个或更多个连续铸造模具(2)，尤其是用于不同尺寸的铝板锭或板坯的半连续直冷(DC)铸造的一个或更多个模具，其中，金属从保温炉经过流槽或金属传送管道(11)而被传送，并且其中，借助于传感器(7、23)、相应的致动器(6、13)和金属阀装置(16)对金属的供应进行检测和控制， 其特征在于，所述设备包括设置在所述一个或更多个模具(2)的上方的封闭的金属填充箱或容器(10 )，所述箱接收来自所述保温炉经过所述流槽或金属传送管道(11)的金属，至所述箱的金属流借助于所述传感器(23)和致动器/阀装置(16)而被控制，其中，所述金属填充箱设有抽气装置(20)，以在铸造期间在所述箱内部获得升高的金属液面，并且对于每个模具设有呈保温管头(18)形式的金属分布器出口，所述保温管头从所述金属填充箱(10)的底部向下突出，横跨所述模具获得改进的金属分布、均匀的金属温度和金属液面控制。
2.根据权利要求I所述的设备， 其特征在于， 所述金属填充箱(10)相对于所述一个或更多个铸造模具被设置在独立框架结构上。
3.根据权利要求I和2所述的设备， 其特征在于， 每个模具(2)都设有两个或更多个保温管头(18)。
4.根据权利要求1-3所述的设备， 其特征在于， 所述金属填充箱(10)相对于所述框架结构和一个或更多个模具是可倾斜的。
5.根据权利要求1-4所述的设备， 其特征在于， 所述金属填充箱(I)设有能容易地移动的盖(11)。
6.根据权利要求5所述的设备， 其特征在于， 所述盖(17 )借助于铰链装置(19 )铰接至所述金属填充箱(10 )。
7.根据权利要求1-6所述的设备， 其特征在于， 铸造操作从始至终借助于可编程序逻辑控制器进行控制。
全文摘要
金属填充设备，用于一个或更多个连续铸造模具，尤其是用于不同尺寸的铝板锭或铝板坯的半连续直冷(DC)铸造的一个或更多个模具，尤其是用于轧制薄铝板或铝带的锭或板坯。该设备包括设置在一个或更多个模具(2)的上方的封闭的金属填充箱或容器(10)。箱接收来自保温炉(未示出)经过流槽或金属传送管道(11)的金属。至箱的金属流借助于阀装置(16)而被控制，金属填充箱设有抽气装置(20)，以在铸造期间获得箱内部升高的金属液面。每个模具都设有呈保温管头(18)形式的金属分布器出口，保温管头从金属填充箱(10)的底部向下突出。利用所描述的金属填充箱获得横跨一个或更多个模具的改进的金属分布和均匀的金属温度。
文档编号B22D35/04GK102665965SQ201080049943
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月5日 优先权日2009年11月6日
发明者A·哈康森, J·O·法格列, T·伊韦兰, 小H·内斯 申请人:诺尔斯海德公司