金屬鑄造中激烈冷卻鑄件的裝置的製作方法

2023-08-13 23:21:41

專利名稱：金屬鑄造中激烈冷卻鑄件的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在金屬鑄造中，特別在由底部往上垂直連續鑄造中激烈冷卻鑄件的裝置。
例如美國專利US 3746077公開的垂直連續底鑄方法中，金屬鑄件的冷卻通常使用如

圖1所示的冷卻器。其中冷卻劑通過在冷卻器外壁附近設置的冷卻劑進口，從冷卻器的頂部流到底部。在冷卻器中設置了中間管，使得冷卻劑在冷卻器內壁近處上升時導向其出口。在圖1中，金屬液導向注口1;在注口的高度2處形成了金屬液的凝固前沿，金屬液在該處凝固。在冷卻器3中，藉助於中間管4，冷卻劑首先通過冷卻劑進口往下導到冷卻器的底部，然後再往上返回，向冷卻器的頂部流，再從冷卻器中排出。很明顯，從注口1排出的熱含量基本是在凝固前沿2的高度處，因為在凝固過程中，金屬狀態改變並根據狀態轉變溫度散發出熱量。
當圖1所示的現有技術的冷卻器用來例如鑄造金屬絲時，這時鑄造速度比較快，可觀察到鑄造金屬絲溫度的增加是時間的函數。當以6米/分的速度鑄造銅絲時，在冷卻後，銅絲表面的溫度還高於500℃。如此銅絲溫度的增高通常使銅絲斷裂，使操作質量變劣。溫度增高的原因是例如在冷卻器下部的熱膨脹，這樣在注口和冷卻器之間的螺紋中產生了間隙。另外，在高的鑄造速度下高的熔化熱容量使冷卻器中水表面溫度升高，因而在冷卻器的冷卻表面產生了隔熱的蒸汽泡。
本發明的目的是消除現有技術的上述缺陷，提供一種新的改進型的操作更可靠的裝置，使得在高的鑄造速度下，特別在由底部往上垂直連續鑄造中，能更有效地冷卻鑄件。
為實現本發明上述目的，本發明提供了一種在鑄造中，特別在由底部往上垂直連續鑄造中激烈冷卻鑄件的裝置，至少連鑄機注口的頂部為一個冷卻器所包圍，在冷卻器中設置了一個隔離元件，它把冷卻器分成了兩部分，按照本發明，所述的冷卻器設置了至少一個導向元件，該導向元件裝在冷卻器殼體中並且/或與設置在冷卻器中的隔離元件相連。
按照本發明，在由底部向上垂直鑄造的連續鑄機的冷卻器中流動的冷卻劑的流道中設置了至少一個導向元件，特別設置在冷卻裝置的金屬液凝固前沿所限定的高度處，使得特別是至少在該高度處冷卻效果很有利地強化了。同時，也防止了鑄件溫度的升高，由此避免產品斷裂。
本發明的導向元件可以很有利地裝在冷卻器的殼體上並且/或由冷卻劑流動方向所限定的分離元件上，該分離元件使冷卻劑在冷卻器內先從頂部往下流，然後再返回上流。當把導向元件裝在冷卻器殼體中，這些元件形成了把冷卻劑引導到靠近要冷卻的表面處。如此強化了冷卻，也強化了在凝固前沿高度上方的部分的冷卻。
為了把本發明的導向元件設在冷卻劑的隔離元件上，在隔離元件的底部也可設置所述的導向元件，以便使冷卻劑可以以存利的方式引導到冷卻器位於凝固前沿高度處的表面。為了有利的校準冷卻劑，也可以在冷卻器殼體中位於凝固前沿的高度設置凹槽，這凹槽有利地擴展了處於最熱位置的冷卻表面。
使用本發明的導向元件，冷卻劑可以很有利地流過垂直連續鑄造中最熱的位置，可以充分使用冷卻劑的總冷卻能力。這樣可以提高現用的鑄造速度，而不會增加鑄件的溫度並避免了由此造成的鑄件斷裂的危險。
下面參照附圖詳細說明本發明，附圖中圖1示出了現有技術應用由底向上垂直連續鑄造的鑄造機的冷卻器的示意性側視圖;
圖2示出本發明的一個最佳實施例的示意性側視圖，其中冷卻劑的導向元件裝在冷卻器的殼體上;
圖3示出本發明的另一個最佳實施例的示意性側視圖，其中冷卻劑的導向元件裝在冷卻器的隔離元件上。
圖4示出本發明第三個最佳實施例的示意性側視圖，其中冷卻劑的導向元件裝在隔離元件和冷卻器的殼體上。
在前面對先有技術說明的部分已經解釋了圖1。
圖2中，冷卻器11安置成包圍注口12，使得至少注口12的頂部被冷卻。如水之類的冷卻劑通過位於冷卻器頂部的進口13進入冷卻器中。在冷卻器11中，冷卻劑沿著圖2中的箭頭方向首先往下流入在冷卻器11的外壁和在冷卻器內設置的隔離元件14之間的空間內。然後，按照本發明，冷卻劑通到在注口12中的金屬液凝固前沿15的高度時，進入設置在冷卻器11的殼體中的基本水平的導槽16中，使得冷卻劑流到實際上接近處於最熱位置的冷卻器11的內壁，這樣很有利地改進了冷卻效率。導槽16又與另一個導槽17相連，後者實際上與冷卻器11的垂直內壁相平行。除了導槽16和17把冷卻劑基本帶到冷卻器殼體的最熱位置外，在最熱位置處與冷卻劑相接觸的冷卻器殼體11的表面也被擴展了。這樣進一步提高了冷卻器11的冷卻能力。
在冷卻器11內壁和隔離元件14中的已加熱的冷卻劑上升通過導槽17，並經由冷卻劑出口18排出冷卻器。冷卻器中導槽16和17的數目可根據本發明裝置的應用來確定，可為一個或多個。
在圖3中，冷卻器22設置成包圍注口21，其中冷卻劑的流動方向也如圖2的方式以箭頭示出。冷卻劑通過進口23進入冷卻器22中，冷卻劑在冷卻器11的外壁和隔離元件24之間往下流到冷卻器的底部。按照本發明，在隔離元件24的底部，基本上處於注口21中的金屬液凝固前沿25的高度處，設置了至少一個導向或校準元件26，用以把冷卻劑導向冷卻器的內壁，很有利的是導到內壁要求激烈冷卻的地方。加熱了的冷卻劑通過隔離元件24和冷卻器11的內壁之間的空間，引導到冷卻劑出口27。使用本發明的導向元件26，冷卻劑的流速可增大，因此冷卻效率更好。同樣，冷卻劑的紊流也增加，因此很有利地防止在冷卻器表面產生一蒸汽層。
在圖4的實施例中，冷卻器31設置成包圍注口32的頂部。冷卻劑通過冷卻器頂部設置的冷卻劑進口33供入，並在冷卻器外壁和隔離元件34之間的空間往下流到冷卻器31的底部。為了把冷卻劑導向冷卻器的內壁，在隔離元件34的底部，基本上處於注口32中的金屬液凝固前沿35，聯接著至少一個導向或校準元件36，把冷卻劑引導到在冷卻器內壁上設置的與該內壁基本垂直的至少一個凹槽37中。由於導向元件36和凹槽37的作用，冷卻劑所包含的壓力能量轉變成功能。這樣，在防止產生會降低冷卻效率的絕熱蒸汽層的同時，改善了冷卻劑的冷卻效率。在基本處於冷卻器的最熱部位的冷卻器的底部加熱了的冷卻劑通過在冷卻器頂部設置的冷卻劑出口38從冷卻器31中排出。
上述圖2至圖4示出了本發明的最佳實施例，各具有一個不同形式的導向元件。但是可以明白，當需要的時候，各種形式的導向元件可以用在同一冷卻器中。
權利要求
1.一種在金屬鑄造中，特別在由底部往上垂直連續鑄造中激烈冷卻鑄件的裝置，至少連鑄機注口(12，21，32)的頂部為一個冷卻器(11，22，31)所包圍，在冷卻器中設置了一個隔離元件(14，24，34)，它把冷卻器(11，22，31)分成了兩部分，其特徵在於所述的冷卻器(11，22，31)設置了至少一個導向元件(16，26，36)，該導向元件裝在冷卻器殼體中並/或與設置在冷卻器中的隔離元件(14，24，34)相連。
2.根據權利要求1的裝置，其特徵在於所述的導向元件(16，26，36)裝在位於在注口(12，21，31)中的金屬液的凝固前沿(15，25，35)所限定的高度處。
3.根據權利要求1或2的裝置，其特徵在於所述的導向元件為設置在冷卻器殼體上的至少一個導槽(16，17)。
4.根據權利要求1或2的裝置，其特徵在於所述的導向元件(26)是與所述的隔離元件(24)相連的至少一個校準元件。
5.根據權利要求1或2的裝置，其特徵在於所述的導向元件具有與所述的隔離元件(34)相連的至少一個校準元件(36)，和在冷卻器殼體中形成的至少一個凹槽(37)。
全文摘要
在由底部向上連續鑄造中激烈冷卻鑄件的裝置，連鑄機的注口為冷卻器包圍，冷卻器中設置了隔離元件，按照本發明，冷卻器設置了至少一個導向元件，裝在冷卻器殼體中並/或與隔離元件相連。導向元件裝最好在位於注口中的金屬液凝固前沿高度處。例如，導向元件可以是設置在冷卻器殼體中的一個凹槽或者至少一個與隔離元件相連的校準元件。
文檔編號B22D11/04GK1060802SQ9110972
公開日1992年5月6日 申請日期1991年10月16日 優先權日1990年10月17日
發明者馬庫·赫曼尼, 希波·伊爾馬利 申請人:歐託庫普·卡斯特福股份有限公司