用连续铸造模具减少金属铸锭内气泡或气袋的方法和设备技术

本发明专利技术提供一种方法和设备以用连续铸造模具铸造金属铸锭以使铸锭基本没有气袋，该气袋由形成期间困于铸锭的糊状区和固态区的气泡产生。其中这些气泡可由向形成中的铸锭的熔化的液态部分倾倒金属熔液引起或由等离子体焰炬的等离子体羽撞击在熔化的液态部分上表面引起。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种方法和设备以用连续铸造模具铸造金属铸锭以使铸锭基本没有气袋，该气袋由形成期间困于铸锭的糊状区和固态区的气泡产生。其中这些气泡可由向形成中的铸锭的熔化的液态部分倾倒金属熔液引起或由等离子体焰炬的等离子体羽撞击在熔化的液态部分上表面引起。【专利说明】用连续铸造模具减少金属铸锭内气泡或气袋的方法和设备
本专利技术一般涉及用于熔化金属的炉。尤其是，本专利技术涉及连续铸造炉及消除或减少铸锭内气泡或气袋的方法。
技术介绍
金属铸锭连续铸造的问题之一是形成或截留铸锭内的气泡或气袋。下文进行更详细的进一步讨论，这些气泡或气袋可能由向连续铸造模具内的金属熔液中倾倒熔料引起或由等离子焰炬的羽流沿着模具内熔融材料上表面的冲击引起。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供一种方法，包括如下步骤:提供分段连续铸造模具，所述连续铸造模具包括交替的多个导电且向上伸出的多个指状物及多个不导电的高温绝缘片；将金属铸锭从所述模具退出，其中，所述铸锭包括固态部分、位于所述固态部分顶上的糊状区及位于所述糊状区顶上的液态部分；通过下述至少一个方式在所述液态部分产生气泡:(a)向所述液态部分内倾倒金属熔液及(b)用等离子体焰炬的等离子体羽加热所述液态部分；及用与所述模具相邻的感应线圈加热所述液态部分，所述液态部分包括液态金属头及气泡区，以使所述液态金属头(metal head)位于所述糊状区顶上且基本没有气泡，所述气泡区位于所述液态金属头顶上并包括气泡。 另一方面，本专利技术提供一种方法，包括以下步骤:提供分段连续铸造模具，所述连续铸造模具包括交替的多个导电且向上伸出并具有各自顶部的指状物及多个不导电的高温绝缘片；从所述模具中退出金属铸锭；用顶部构件阻止所述倾倒中的金属熔液接触所述多个指状物的顶部，所述顶部构件设置在所述多个指状物正上方并与所述多个指状物相邻；和用与所述模具相邻的感应线圈加热所述模具中的所述铸锭的一部分。 另一方面，本专利技术提供一种设备，包括:分段连续铸造模具，包括交替的多个导电且向上伸出并具有各自顶部的指状物及多个不导电的高温绝缘件；顶部构件，设置在所述多个指状物的顶部正上方且与所述多个指状物的顶部相邻，并适于阻止倾倒中的金属熔液与所述多个指状物的顶部接触；和感应线圈，与所述模具相邻。 【专利附图】【附图说明】 本专利技术的优选实施方案(其描述了 申请人:采用其原理而构思出的最佳方式)将在下文描述中阐明并在附图中示出，并且在所附的权利要求中具体地和明确地指出并阐明。 图1为现有技术中连续铸造设备剖视图，显示了被限制在铸锭内的气泡或气袋； 图2为一示例性实施例的侧视图，带有以截面显示的各种组件； 图3为沿图2中3-3线取的连续铸造模具的顶部构件及部分俯视图； 图4为连续铸造模具沿图3中4-4线的剖视图； 图5为沿图4中5-5线的剖视图； 图6为与图2中相同视角的视图并显示了基本没有气泡截留的铸锭结构。 附图中相同的标号指相同的部分。 【具体实施方式】 参照图1，更详细地说明现有技术。现有的连续铸造炉可包括连续铸造模具CCM、熔化炉H及位于模具上方的等离子体焰炬T。在铸锭I形成期间，铸锭将具有固态区或部分S、位于固态部分S上方的糊状区M及位于糊状区M上方的液态部分或池L。本领域众所周知的是，糊状区M是过渡区，其部分为固体、部分为液体，且随着铸锭I降下和冷却变为固体。当金属熔液MM从炉H倒入模具CCM内液态部分L顶上时，倾倒中的金属熔液迫使一些气泡BP (气泡BP可能是惰性气体泡)进入液态区L。当使用等离子体焰炬时，它的等离子体羽P冲击液态区L的上表面，且可能也会在液态区L产生气泡BT。由于铸锭I冷却及下降，一些气泡BP和BT也可能会进入糊状区M并最终被困在固态区S，这样形成具有气泡或气袋BP、BT的铸锭I。不幸的是这些气袋或气孔不能通过铸锭的机械热处理去除，且对最终产品的机械性能不利。 本专利技术的炉的示例性实施例总体上由图2中的I表示。炉I可包括熔化腔室2、分段连续铸造模具4、熔化炉6、供给机构8、炉热源(如炉等离子体焰炬10)、模具热源(如模具等离子体焰炬12)、盖或顶板或构件16、铸锭升降器18、真空泵20及惰性气源22。熔化腔室2包括腔室壁24，腔室壁24限定设置有模具4、炉6、供给机构8、焰炬10和12、感应线圈14及顶部构件16的内腔室26。铸锭升降器18的顶部可移动进入及退出内腔室26。尤其是，熔化腔室2还包括环形通道壁28，环形通道壁28固定至壁24并具有限定通道30的内周，通道30与内腔室26及壁24和腔室2外的大气相通。铸锭升降器18的顶部因而可通过通道30进入和移出内部腔室26。炉I可在通道壁28区域内配置有各类密封组件，诸如在此通过引用而包括在本文中的美国专利8，196，641中所描述的。通常，这些密封组件与铸锭的外周形成密封，以阻止铸锭铸造期间空气通过通道30进入腔室26。 供给机构8可以为任何类型的供给机构，如输送机、振动给料器或其它本领域已知的用于向炉6的熔化腔室32供给固体金属的供给机构。炉6还可包括溢出或倾倒边缘34，溢出或倾倒边缘34沿着炉6的一侧以允许金属熔液通过溢出边缘34移动进入模具4的顶部。炉焰炬10设置在熔化腔室32上方，以当模具焰炬12同样设置在模具4上方以加热模具4内金属时，加热腔室32内的金属。感应线圈4可包围模具4，在下文进一步详细描述。顶部构件16为设置在模具4顶部的正上方并与模具4顶部相邻的环形构件。 主要参照图3?5，模具4包括具有内周38的模具侧壁36，内周38限定了模具腔或通道40，模具腔或通道40具有顶部入口 42和底部入口 44。通道40具有位于通道40中心的中心垂直轴X。内周38具有基本垂直的下部和基本垂直的上部，该下部限定腔或通道40的较窄的下腔部分46，上部限定腔室或通道40的较宽的上腔室部分48。当下部46和上部48为圆柱形(典型地是与内周38关于轴X同轴)时，较窄的部分46的内径小于较宽的部分48的内径。内周38在台阶50处从上部分48的底部向下部分46的顶部向内进一个台阶。台阶50可形成从上部48的底部至下部46的顶部径向向内且向下的角。侧壁36可包括具有下部54和上部56的导电或金属部分52。下部54和上部56均为环形。下部54限定环形腔58，环形腔58围绕或包围下腔部分46的下部，与底部入口 44相邻。金属部分52(可由铜形成)包括向上伸出的多个指状物60，多个指状物60为从下部54的顶部向上至限定侧壁36顶部的终端或顶端62及模具4的悬臂。 因此，每个指状物60具有底端64，底端64作为上部56的底端和下部54的顶端。每个指状物60的底端64刚性固定连接至下部54的顶端，并向上延伸，或从那里向上形成悬臂。因此，每个指状物60大体垂直并包括内表面66、外表面68及一对相对的侧面70和72，侧面70和72从轴X径向向外从内表面66向外表面68延伸。指状物60的内表面66形成较宽的上腔部分48的大部和较窄的下腔部分45的上部。至于每对相邻的指状物60，该对之一的侧面70和该对中另外一个指状物的侧面72通常为直立的、相互平行且紧密相邻，并于二者间限定槽或间隙74,槽或间隙74本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括如下步骤：提供分段连续铸造模具，所述连续铸造模具包括交替的多个导电的向上伸出的指状物及多个不导电的高温绝缘片；将金属铸锭从所述模具退出，其中，所述铸锭包括固态部分、位于所述固态部分顶上的糊状区及位于所述糊状区顶上的液态部分；通过下述至少一种方式在所述液态部分产生气泡：（a）向所述液态部分内倾倒金属熔液，以及（b）用等离子体焰炬的等离子体羽加热所述液态部分；和用与所述模具相邻的感应线圈加热包含液态金属头及气泡区的所述液态部分，以使所述液态金属头位于所述糊状区顶上且基本没有气泡，所述气泡区位于所述液态金属头顶上并包括气泡。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·P·杰克斯，K·O·余，
申请(专利权)人：RTI国际金属公司，
类型：发明
国别省市：美国;US