专利名称：浇注熔化材料的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将熔融金属之类的熔化材料浇注进铸模，可以称出与浇注有关的熔化材料重量的方法及装置。为了在铸造作业中保持熔化材料的低浇注高度，并使其运动尽量平稳，装熔化材料的铸勺的底部基本上设计为弯曲的，其曲率半径使铸勺内的熔化材料层的厚度达到最大值时也比该曲率半径小得多。使用根据本发明的铸勺支承装置有利于实现本发明的铸造方法。
浇铸金属液并称出与之相关的重量是非常重要的，例如在浇铸金属阳极时，因为浇铸后的下一工序是电解，在此情况下，取得高效率的先决条件是这些金属阳极在形状和重量上都要一样。在目前已知的浇注方法中，金属阳极大多数是在敞口铸模内铸造成的。
阳极铸造一般是用安装于铸勺下的液压缸使铸勺倾斜而完成的。铸勺和液压缸的另一端用轴承与桥式构件连接。铸勺、液压缸和桥式构件都浮动于一个复杂的杠杆装置之上。该杠杆装置将垂直作用于铸勺的力转变成能为一个或若干个牵引力探测装置所测量的力。
在现有技术中，有一种能称出与浇注有关的熔料重量的方法和装置是人们了解的，它就是加拿大专利924,477号中所说的那一种。该专利介绍了一种底部弯曲的铸勺。这种铸勺在浇铸开始时熔料层高度与铸勺底部曲率半径相等。铸勺的高度若与曲率半径大致相等，浇铸时铸勺就必须在铸模的上方移动。如果按照目前的惯常做法，铸勺在下面进行支承，采取上面这种办法，设备就很难制造。而且很明显，熔化材料的浇注高度也会很高，会造成飞溅。美国专利3,659,644号公开了与此类似的铸勺，其高度与曲率半径大致相等。
在现有技术中，人们还知道有一些其它的办法，能把浇注与测出熔化材料重量的工作结合在一起，就是把铸勺的底部基本上做成平的。采用这种方法，熔料的浇注高度低，在某些情况下，铸勺平底上的熔化材料流速加快会引起测重装置产生质量增加的错误印象。
本发明的目的是为了把浇注熔化材料的同时，测得的有关熔料重量的误差降到最低限度，并使浇铸过程尽量平稳，从而熔化材料的浇注保持低高度，流动尽量平稳。为了实现本发明上述目的，本发明提供了一种铸勺，其底部基本上是弯曲的，熔化材料层在浇铸前的垂直高度比曲率半径的长度小得多，至多为1/2，但最好是在1/3至1/5的范围内。此外还研制出了一种使这种铸勺运动的装置。本发明的重要的新奇特点从附后的权利要求书中可以看出。
能使浇铸平稳的铸勺也可用位于铸勺内的熔融金属构成的扇形夹角说明。在上述情况下，扇形夹角最多为140°，最好不超过90°。这里所说的扇形夹角是铸勺曲率中心与例如熔融铜之类的熔化材料两边相连的两直线之间的夹角。
在这种新装置里，铸勺的底部制成弯曲的，铸勺围绕通过底的曲率半径中心的直线而倾斜。这样，诸如金属之类的熔化材料就不必加速流动了，而且由于所说的金属的粘滞性几乎停留于原处。因此，使用这种方法，就不会向测重装置传递质量变化的错误信息了。熔融金属位于铸勺内时都不会得到向任何方向的力矩，其在铸勺内的飞溅也就少了。
当向铸勺内注入某一定量的金属液，其量一般为阳极重量加衬底金属，并且观察到阳极的宽度决定铸勺的宽度，就会占有一定的面积。研究的结果表明，铸勺底的曲率半径与金属液层厚度的比值越小，铸勺的旋转轴就越靠近铸模的前缘。例如铸勺底的曲率半径与熔料层的厚度之比为1∶1这就意味着在浇注过程中，铸勺实际上必须位于铸模的上方。这样铸勺是相当难支承的，在这种安排中，应用秤也是困难的。当铸勺底部的曲率半径比熔料层的厚度大时，金属液和铸勺的重心就会位于铸模之外。在这种情况下，秤和倾斜装置就好安排多了。
本发明所采用的方法的其它优点还有因为铸勺中的金属液的高度低，从铸勺到铸模之间的浇注高度在整个浇注作业中都可保持得较低。这一点在浇注开始金属液容易从空模中溅出时尤为重要。
下面参照附图对本发明的装置作更为详细的说明，附图中
图1说明本发明的铸勺在各种倾斜情况下的工作原理。
图2说明用于限定底部弯曲的铸勺的各种数据。
图3说明连接本发明的铸勺的一种好方法的工作原理。
图1A显示的是根据本发明制造的带有弯曲底部能使浇注平稳的铸勺1处于尚未倾斜即倾斜度为0°的位置。该铸勺有弯曲的底部和朝向铸模3的浇注口4。在铸勺的上方有中间包5，熔化材料从这个中间包注入铸勺。熔化材料标以标号6。本图没有详细显示铸勺的侧壁，但上述侧壁最好基本上是垂直的。图1的其它各种变化中，浇注开始前，垂直测量时，熔化材料的厚度小于铸勺底部曲率半径的1/10。
在图1B中，铸勺倾斜一角度(图中为4°)，使熔融金属面6’已经伸展到了浇注口4的唇部，这样浇注已经开始。
在图1C中，浇注在进行，在该情形下倾斜度为8°。对比图B和图C，可以看到浇注口与铸模之间的关系位置是怎样变化的。
正如从图1不同阶段所看到的，浇注口的唇部在浇铸过程中作水平移动。因此本方法的另一重要特点是在浇铸周期中水平移动大于垂直移动。从阳极铸模方面看，水平移动是有利的，因为这样能延长铸模及涂层的工作寿命，降低熔化材料冲击铸模时的局部温度峰值。如果熔化金属冲击铸模的位置在浇注过程中改变，作用分布在更大面积，因而铸模的工作寿命就会延长。
图2显示的是决定具有弯底的铸勺内的熔化材料层高度的某些因素。相应地，r＝铸勺1的弯度2的曲率半径，h＝垂直测量熔融金属层的高度(最厚处)，铸勺中的金属液的扇面夹角＝α，金属液浇注开始至结束之间浇注口的水平位移为Lh，垂直位移为Lv。以实线画出的铸勺底部显示浇铸开始时铸勺的位置，点划线显示的是浇铸结束时铸勺的位置。
具有弯底部的铸勺的运动主要会产生水平移动力。移动束度，即浇注速度，也可以加快却不会对测量的数据产生重大影响。
因为铸勺中的熔化材料层的高度只是铸勺底的曲率半径一个分数，至多为其1/2，所以使用这种结构，浇注高度可以降低，称量准确性好。由于曲率半径的数值，铸勺不是一端提升，而主要是水平移动，在这种情况下，铸勺的移动力很小，铸勺中央质点的垂直移动极小。因此铸勺中央质点的变化不会造成对重大的瞬时质量增加效应的错误信息。
弯底铸勺的传动连结方法必然不同于平底铸勺的。浇注装置构成要测量的质量的一部分，因此应尽量轻一些。实际上这就意味着必须从底下支承铸勺，从而使力以尽量短的路径作用于探测器。从底下支承之所以是最好的解决办法，还因为要从铸勺的两边或端部给料，不能有阻碍向其中加料的结构。如果传动连接结构位于铸勺之上，防热及防溅都会引起问题，还会增加重量。
图3显示的是连接铸勺1的一种有利方式。在图3A中，铸勺位于起始位置(倾斜角为0°)，在图3B中，铸勺倾斜到最大程度。铸勺置于活动托架7中，该托架至少由一极弯曲的梁组成，其上有一个经机械加工，适度弯曲的槽，形成绕铸勺底部曲率中心运动的轨迹。安装于秤座8中的支承滚柱9和10，沿上述轨迹移动。导向板通过绕活动摇架7内的销12转动并且两端连接于秤座8的钢弹簧嵌条11而可以受到保护，因此开口大致只有几毫米，而秤则为护罩13和14覆盖着。适当地保护秤使之不为飞溅的金属花侵害是很重要的，因为实践表明，经过一段时间金属微粒几乎会落到一切可能落到的地方。除了弯形槽外，还有其它一些能实现绕铸勺底曲率中心运行轨迹的方式。例如，使用若干个滚柱和一块导向板。
上面说明的结构最好使得滚柱不动而导向板移动。而重心则总是保持在两个滚柱之间而导向板则起摇架结构的作用，这有助于减轻机构的重量。另外导向板与滚柱的接触面是其上部表面，因而导向板上不会积聚脏物。
铸勺的摇架还可以这样构成，嵌条11的一端连接于称座8，另一端通过一个伸展量可与浇注时移动量一样大的挠性元件连接于摇架7上。
在浇注工序中，铸勺及其中的金属液不必上抬，铸勺主要是向后滚动，因此移动铸勺需力甚小。这就可以考虑使用若干种不同的移动铸勺的致动器。
本发明的浇注方法可以用于浇注时也要测出与浇注有关的液重的一切液态物质的计量。这里所说的液态物质主要指的是那些无法用阀和流量表调整的液体，例如高温金属液。
上面所说明的铸勺的结构也可安装于旧浇铸设备。
权利要求
1.一种从具有基本垂直的侧壁并具有对准铸模的浇注口(4)的铸勺内将熔化材料浇注到铸模(3)内并称出与浇注有关的熔化材料的重量的方法，其特征在于，为了在浇注过程中保持熔化材料的低浇注高度和熔化材料流动尽量平稳，铸勺底部(2)制成弯形的，使得在浇铸开始之前铸勺内的熔料层的垂直高度(h)与铸勺底的曲率半径(r)之比值至多为1/2。
2.根据权利要求1的方法，其特征还在于，在浇注步骤中，移动铸勺(1)时，铸勺底(2)的曲率中心保持于至多以底部的曲率半径的1/10为直径的圆形区域内。
3.根据权利要求1的方法，其特征还在于，在浇注开始之前铸勺内的熔料层的垂直高度(h)和铸勺底(2)的曲率半径r之比至多为1/3。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，在浇注开始之前铸勺内的熔料层的垂直高度(h)和铸勺底(2)的曲率半径r之比至多为1/5。
5.一种从具有基本垂直的侧壁并具有通向铸模的浇注口(4)的铸勺(1)内将熔料浇注到铸模(3)内并称出与浇注有关熔料的重量的方法，其特征在于为了在浇注中保持熔化材料的低浇注高度和熔料流动尽量平稳，铸勺底(2)制成弯形的，因而铸勺内的熔化材料形成的扇面夹角(α)至多为140°。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，为了在浇注中保持熔料的低浇注高度和熔料流动尽量平稳，铸勺底部制成弯形的，因而铸勺内的熔料所形成的扇面夹角(α)至多为90°。
7.根据上述权利要求中任何一项的方法，其特征在于，在浇注步骤的开始与结束之前这段时间内，浇注口的水平位移量(Lh)大于其垂直位移量(Lv)。
8.一种具有弯形底(2)的铸勺(1)的传动连接装置，其特征在于，所述的铸勺(1)的底部位于一个活动摇架(7)内，该摇架形成基本上围绕铸勺底的曲率中心运行的轨迹。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，在浇注过程中移动铸勺(1)时，铸勺底(2)的曲率中心保持于至多以底部曲率半径的1/10为直径的圆形区域内。
10.根据权利要求8的装置，其特征在于，所述的铸勺(1)的底部位于由至少一根弯曲的梁组成并制有弯曲的槽的活动摇架(7)内，而连接于秤座(8)的轴承滚柱(9，10)，在上述槽内移动，因而形成基本上围绕铸勺底曲率中心运行的轨迹。
11.根据权利要求10的装置，其特征在于，设有保护嵌条(11)围绕与活动摇架(7)连接的销(12)。
12.根据权利要求10的装置，其特征在于保护嵌条(11)的两端连接于秤座(8)。
13.根据权利要求8的装置，其特征在于，所述的保护嵌条(11)的一端连接于秤座(8)，另一端通过在浇注时能允许移动的挠性元件连接于活动摇架。
全文摘要
本发明涉及把诸如熔融金属之类的熔化材料浇注到铸模内，使得能称出与浇注有关的熔化材料重量的方法及装置。为了在浇注步骤中保持熔化材料的低浇注高度及熔化材料流动尽量平稳，容纳熔化材料的铸勺底部基本上设计的为弯曲形的，其曲率半径的长度比铸勺内的熔料最大厚度大得多。使用根据本发明的铸勺的摇架装置有利于实现上述浇铸方法。
文档编号B22D41/00GK1143550SQ9610622
公开日1997年2月26日 申请日期1996年5月9日 优先权日1995年5月9日
发明者朱哈·L·伦普伊奥 申请人:温梅克系统股份公司