用於加熱金屬鑄造分配噴嘴構造的控制銷和噴嘴系統的製作方法
2023-06-03 00:52:46
專利名稱：用於加熱金屬鑄造分配噴嘴構造的控制銷和噴嘴系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於預加熱和/或加熱金屬鑄造分配噴嘴構造的控制銷和噴嘴系統，該金屬鑄造分配噴嘴構造用於將非鐵金屬(例如熔融鋁)澆注到鑄造模具中了 ；更具體地，涉及金屬流控制銷和/或噴嘴構造，其在金屬流控制銷和/或噴嘴處的鑄造之前，期間和/或之後提供熱量。
背景技術：
金屬錠、坯料及其它鑄件可通過一種鑄造過程而形成，在該鑄造過程中運用了一種豎直取向的模具，其位於一種在金屬鑄造設施的地面水平以下的大型鑄坑上方，儘管本發明也可被運用在水平模具中。豎直鑄造模具的下部部件是一種起始塊。當鑄造過程開始時，起始塊處於它們的最向上位置並且在模具中。當熔融金屬被傾注入模具孔或腔並被冷卻(通常由水冷卻)時，起始塊緩慢地由一種液壓缸或其它裝置以預定速率降下。當起始塊被降低時，凝固態的金屬或鋁從模具和錠的底部出現/顯露，其在本文中也可被稱為鑄件。儘管本發明一般而言適用於金屬的鑄造，包括但不限於招、黃銅、鉛、鋅、鎂、銅、鋼，等等，所給出的實例以及所披露的優選實施方式可針對鋁，並且因而術語鋁或熔融金屬可始終被一致地使用，即便本發明一般較為適用於金屬。儘管存在著多種方式用來實現並配置一種豎直鑄造布置，圖I圖示了一個實例。在圖I中，對鋁進行豎直鑄造一般發生在一種鑄坑中在工廠地面的高程水平以下。直接位於鑄坑地面IOla以下的是一種沉井103，其中安置了用於液壓缸的筒體102。如圖I所示，一種典型的豎直鋁鑄造設備的下部部分的部件，圖示成在鑄坑101與沉井103內，是一種液壓缸體筒體102、撞錘或夯106、一種安裝基座殼體105、以及一種起始塊基座114 (也稱為一種起始頭部或底部塊)，所有這些都圖示為在鑄造設施地面104下方的高程處。安裝基座殼體105安裝到鑄坑101的地面101a，其下方是沉井103。沉井103由其側壁103b及其地面103a加以限定。圖I中也示出了一種典型的模具臺組件110，其可如圖所示其頂部由液壓缸111連接，液壓缸111推動著模具臺傾斜臂IlOa從而使得傾斜臂IlOa繞點112樞轉，並且由此升高並旋轉了主鑄造框架(或砂箱)組件，如圖I所示。也存在著模具臺託架，其允許將模具臺組件移至鑄坑上方的鑄造位置或從該鑄造位置移動。圖I還示出了與部分地形成的鑄件或錠113 —起部分地下降到鑄坑101內的起始塊基座114。鑄件113在起始塊基座114上，起始塊基座114可包括一種起始頭部或底部塊，其常常(但不總是)承座在起始塊基座114上，所有這些是在本領域現有技術中已知的並且因而不需要被示出或更詳細描述。儘管術語起始塊用於物件114，應注意到術語底部塊和起始頭部也用在此行業中以指代物件114，當鑄造一種錠時通常使用底部塊，並且當鑄造一種坯料時通常使用起始頭部。當液壓流體在足夠壓力的情況下被引入到液壓缸內時，撞錘106以及由此起始塊114被升高到所需的高程起始水平用於鑄造過程，其是當起始塊處於模具臺組件110內時的。對起始塊114的降低可通過多個不同手段或機構(例如所示液壓的，滾珠螺杆或纜線系統)中的任一個完成。圖中所示的實施方式可利用計量預定速率的來自液壓缸的液壓流體，由此一種預定且受控的速率降低了撞錘106、並且因此以降低了起始塊(其也可稱為受到操作者或控制者的人工幹預)。在此過程期間，模具被可控地冷卻以幫助進行對出現的錠或坯料的凝固，通常使用水冷卻手段而實現。存在著眾多的模製和鑄造技術適用於模具臺中，並且特別地不需要它們來實踐本發明的各種實施方式，因為它們是本領域普通技術人已知的。典型的模具臺的上部側在操作上連接到金屬分配系統、或與之交互作用。典型的模具臺也在操作上連接到其容納著的模具。當使用一種連續鑄造豎直模具時，熔融金屬在模具中被冷卻並且當降低起始塊基座時從模具的下部端連續地出現。出現的坯料、錠或其它構造旨在被充分地凝固從而使得其維持著其所需形狀。在這下面，也存在著一種介於出現的凝固金屬與模具及相關設備的下部之間的一種模具空氣腔。在特定的鑄造完成後，如上所述，模具臺典型地向上傾斜並遠離鑄坑的頂部，如圖I所示。通常希望的是避免分配系統中熔融金屬的任何固化，大量工作被用於避免固化，因為其導致阻塞並且要求鑄造停止，這因此導致了不希望的非鐵金屬生產的停工時間。在特定的金屬分配系統中，噴嘴被用於分配和澆注熔融金屬，例如鋁，到模具中，包括生產稱為錠的鑄件的模具。這些分配系統的一些可包括槽，其分配熔融金屬到需要的模具中，所有這些通常是已知的並且在行業中使用。在本發明的方面中，一系列的壩和其他阻擋裝置可用於啟動，停止或以其他方式控制到一些或所有模具的流。控制銷通常用於在熔融金屬從金屬分配系統輸送到噴嘴時控制熔融金屬流，儘管控制銷也可用於開始和停止熔融金屬流經噴嘴並進入模具的一些部分。由於例如金屬的表面積與體積比和金屬的溫度的若干因素，噴嘴區域具有在過程不被充分控制的情況下熔融金屬趨於固化的區域。噴嘴區域處的大量熔融金屬的固化導致熔融金屬不均勻地流入具有多個模具的模具臺的一個模具和其他的模具，並且可導致噴嘴阻塞和/或需要在其完成前停止鑄造。加熱的噴嘴銷或控制銷通常放置在噴嘴中的孔內，以在需要時阻擋孔或塞住孔，通常在鑄造的開始和結束時。例如，在鑄造開始時，控制銷放置在噴嘴中的孔內以阻擋熔融金屬流入模具，直到希望的時間，例如當所有模具能夠大約同時被供給時。這些控制銷然後移動以改變孔尺寸從而改變鑄造長度上的金屬流率。在具有多個模具的模具臺上的鑄造結束時，通常將有多個噴嘴和人員將通常忙於移走每個噴嘴中的控制銷以避免熔融金屬在噴嘴中固化並產生對於接下來的鑄造所不希望的問題，這時噴嘴耐火材料典型地處於將導致 金屬在界面固化的溫度。在一些熔融金屬水平控制系統中，噴嘴被塞住直到流槽充滿並且然後控制銷被移走且噴嘴打開，由此控制金屬流，如圖8所示
發明內容
因此本發明的一些實施方式的目的是提供一種機構以避免熔融金屬在噴嘴表面處或噴嘴表面上和/或在控制噴嘴銷表面處或控制噴嘴銷表面上的固化。可由本發明的不同實施方式或方面實現的一些優點(儘管不是要求的)可為由於熔融金屬固化導致的冰凍的減少或消除。三個步驟導致系統關機，冰凍區域的清潔和然後鑄造過程的重新開始或啟動(這花去不必要的時間並要求不必要的花費)。在一些應用中例如可要求在控制銷和噴嘴位置處可採取的操作之前的25分鐘的冷卻時間段，然後另外45分鐘來重新加熱以準備下一鑄造。本發明的實施方式還可消除加熱烤箱，其在現有技術中用於將溫度維持在足夠的水平。在本發明的實施方式中的其他可能優點在於如果熱電偶被使用，由熱電偶讀數提供的數據可以給出控制銷和噴嘴的健康或狀態的指示，允許執行預防性維護，這在一些情況下應該會減小不期望的故障。在本發明的一些實施方式中的其他可能優點在於節省時間，即處理噴嘴加熱器的時間。本發明實施方式的進一步的優點可以在於在過程固有的時間處在過程中可維持更好的控制。本發明實施方式的進一步的優點在於人員在模具中或模具周圍所花的處理上述一些或全部問題的時間的減少，所述問題可由本發明消除。儘管本發明的實施方式和方面涉及上述目的，和/或涉及上述一些優點，本領域技術人員將認識到本發明不限於任一個目的或任何一個或多個優點。本發明的其他目的、特徵和優點將從形成了其一部分的說明書、權利要求書及所附附圖中顯而易見。在執行本發明的目的的過程中，應理解到其實質性特徵易受到設計及構造布置中的改變所影響，且在所附的附圖中按需僅圖示了一個實際的且優選的實施方式。
在下面參考下列附圖描述了本發明的優選實施方式，附圖中
圖I是一種現有技術的豎直鑄坑、沉井和金屬鑄造設備的立視 圖2是現有技術的控制銷構造的截面圖，圖中展示了分配槽噴嘴中的實心控制銷，其處於半連續金屬分配和鑄造系統的一個實例中；
圖3為本發明構思的半連續金屬分配和鑄造系統中的控制銷和噴嘴系統的一個實施方式的截面 圖4為圖3所示控制銷和噴嘴系統的一種實施方式的截面圖，只是已將其中的控制銷拆下，使其不能阻止熔融金屬流經噴嘴；
圖5是控制系統噴嘴銷的實施方式的透視截面圖，其可以如本發明構思地利用；
圖6是控制系統噴嘴銷的實施方式的截面圖，其可以如本發明構思地利用；
圖6A是控制系統噴嘴銷的實施方式中圖6的6A部分，其可以如本發明構思地利用； 圖6B是控制系統噴嘴銷的實施方式中圖6的6B部分，其可以如本發明構思地利用； 圖7是控制系統噴嘴的實施方式的截面圖，其可以如本發明構思地利用，其中噴嘴包括加熱元件以提供熱量；
圖7A是圖7中的7A詳 圖8是部件另一實施方式中一個實例的示例性橫斷面正視圖，這些部件可以用於實踐本發明的方面，圖中表明不同構造的控制銷，其主要控制大致位於或朝向噴嘴頂部的熔融金屬流；
圖9是部件另一實施方式中一個實例的示例性橫斷面正視圖，這些部件可以用於實踐本發明的方面，圖中表明不同構 造的控制銷，其主要控制大致位於或朝向噴嘴中部的熔融金屬流；
圖10為部件另一實施方式中一個實例的示例性橫斷面正視圖，這些部件可以用於實踐本發明的方面，圖中表明不同構造的控制銷，其主要控制大致位於或朝向噴嘴下部的熔融金屬流；
圖11為部件另一實施方式中一個實例的示例性橫斷面正視圖，這些部件可以用於實踐本發明的方面，圖中表明不同構造的控制銷，其主要控制大致位於或朝向噴嘴中部的熔融金屬流；
圖12為本發明另一實施方式中一個實例的示例性橫斷面正視圖，圖中展示了熱量從控制銷傳遞到嗔嘴中；和
圖13為本發明另一實施方式中一個實例的示例性橫斷面正視圖，圖中展示了熱量從噴嘴傳遞到控制銷中。
具體實施例方式在本發明中運用的許多緊固、連接、製造和其他器件和部件是在所描述的本發明的領域中廣泛已知並且使用的，且他們的準確性質或類型不是本領域或科學中的技術人員用於理解和使用本發明所必需的；因此，將不會在詳盡細節方面討論它們。此外，用於本發明的任何特定應用的在本文中所示出的或描述的多種部件可如本發明所預期那樣被變動或改變，並且任何元件的實施方式或特定應用的實踐可以是由本領域或科學的技術人員或者在本領域中已廣泛公知的或使用的；因此，它們中的每個將不會在詳盡細節方面加以討論。如在本文中用在權利要求是中的術語「一個」、「一種」以及「所述」被使用以順應長期以來存在的權利要求撰寫實踐、且並不是作為限制。除非在本文中具體闡明，術語一個」、「一種」以及「所述」不限於這些元件之一，但替代地意思是「至少一個」。圖I是一個典型現有技術的垂直鑄坑、沉井和金屬鑄造設備的正視圖，其更詳細的描述見上文。圖2是現有技術的控制銷構造的截面圖，圖中展示了分配槽噴嘴中的實心控制銷，其處於半連續金屬分配和鑄造系統的實例中。圖2展示了熔融金屬分配流槽125、熔融金屬分配槽120、限定熔融金屬分配槽120的耐火材料122、流槽框架123、噴嘴127和控制臂132。鑄造開始前，鑄件模具框架129示出為位於底部塊130的上面。本領域技術人員將認識到當冷卻器表面與熔融金屬接觸時，可以使熔融金屬在材料表面上冷卻或凝固的程度，此材料通常為耐火材料。例如，圖2所示的金屬分配槽120由多種耐火材料中的任何一種製成，其設計可以承受熔融金屬鑄造系統中存在的高熱量。儘管一些管狀或空心銷由不同的材料和組合物構成或組成，例如2007年I月23日公布的美國專利No. 7，165，757中披露的，但是現有技術的控制銷121通常由耐火材料和實芯製成。圖上顯示的控制銷121的下端121a插入噴嘴127中，以控制其中通過的金屬流。在典型的鑄造設施中，許多熔融金屬鑄造模具的上面為槽形構造，其中的許多控制銷121插入噴嘴(如噴嘴127)中，以控制流向槽形構造的熔融金屬流。一旦熔融金屬遍及整個槽系統時，通常希望同時經噴嘴向模具提供熔融金屬，通過已知的分配系統流控制方法，如水閘或其它裝置，就可以實現此目的。然後熔融金屬流經控制銷121和噴嘴127構造，其中利用控制銷121控制熔融金屬流。從 噴嘴127和控制銷121的構造可以看出噴嘴127、噴嘴中的孔、控制銷121中及其周圍如何會發生堵塞。本行業技術人員將認識到術語「控制銷」或「銷」用於識別此處提到的部件。為了本發明的目的，將會使用這個術語，但是，它不是用於將部件限制為任何特定外形、幾何形狀或構造，而是利用任何此類構造控制或管理流經噴嘴的熔融金屬流，這屬於本發明的範圍之內。一些實例見後面的附圖，但這些附圖絕不會限制用於實踐本發明的不同實施方式和方面的不同形狀或構造。某些情況下，銷也可以稱作塞，但是許多銷並不能完全塞住熔融金屬流，而是對其進行控制。圖3為本發明提出的控制銷143的一種實施方式的截面圖，此銷插入噴嘴144中並且部分或完全地阻止熔融金屬140流經孔。圖3展示了熔融金屬分配流槽138、流槽框架123、槽139及控制臂132，其中，槽139由耐火材料122和熔融金屬分配槽139的內表面147限定，其裡面盛有熔融金屬140。圖3進一步說明了本發明提出的一種控制銷143的一種實施方式的實例，此銷插入噴嘴144中，並且阻止熔融金屬140流過噴嘴144中的孔。線145展示了熱流從控制銷143流入噴嘴144中，並部分流入槽區，它傾向於使控制銷143的外表面保持在適當的溫度，從而使熔融金屬不能在此外表面或噴嘴144內的孔的內表面上凝固。後面的附圖中將對控制銷143進行更詳細的描述。圖3進一步展示了控制銷143的內腔中提供的熱量如何不僅加熱控制銷143的外部或外表面，而且還構造或設計成也可以將熱量傳遞到噴嘴144或噴嘴144的內表面。這樣可以降低熔融金屬在控制銷143的外表面或噴嘴144內表面上的凝固的趨勢。圖3所示的本發明實施方式中示出的空心控制銷構造可以由多種不同的耐火材料中的任何一種製成,利用一種材料製成,這種材料例如至少部分由複合陶瓷材料組成,這種複合陶瓷材料包括嵌入在陶瓷基體中的纖維增強材料，如美國專利No. 7，165，757中披露的那樣。通過本領域中已知的或已經發現的許多不同機構中的任何一種，都可以實現控制銷143的垂直運動。一個此類實例為控制系統，此控制系統包括線性致動器，此致動器與支點聯合工作。本發明構思內的多種機構、裝置或源中的任何一種都可以用於提供加熱，包括但不限於所示的電阻加熱、感應加熱、熱空氣或氣體火焰加熱，還有本領域技術人員將認識到的某些類型的化學反應。圖4為圖3所示控制銷和噴嘴系統的一種實施方式的截面圖，只是已將其中的控制銷拆下，使其不能阻止熔融金屬流經噴嘴。圖4示出了控制臂132轉動以提升控制銷143，如箭頭150所示，從而使控制銷143不再阻止熔融金屬分配槽139中的熔融金屬如金屬流箭頭152所示流經通過噴嘴144的內部通道。圖上顯示控制銷143的下端143a被顯示位於到噴嘴144的入口的上面。圖4所示的所有其它部件與圖3所示的部件相同，因此此處將不再進一步詳細描述。
圖3和圖4進一步展示了如何用控制銷保持器137封裝、固定或保持控制銷143，從而固定空心或管狀控制銷(如控制銷143)的垂直運動和定位，並有助於在空心控制銷143的內腔中提供加熱元件(如加熱線圈)和加熱控制元件(如熱電偶)。控制銷保持器137將具有內腔，其一般對應於控制銷143的外表面及構造，以允許其通過多種不同機構中的任何一種固定到其中，如通過機械銷或通過在其之間塗膠水。本領域技術人員將理解在正常現有技術操作條件下，急於在銷和噴嘴冷卻發生前將現有技術控制銷放入噴嘴內的位置並開始鑄造，從而使凝固不會引起鑄造延遲。在一些現有技術系統中，試圖利用外部氣體噴嘴加熱器加熱噴嘴以防止或減少噴嘴區域中熔融金屬的凝固，並且本發明實施方式將允許在熔融金屬系統中去除噴嘴加熱器。本發明的一些實施方式中會希望或優選的是，一旦鑄造或澆鑄已經開始後，中斷通過控制銷提供熱量，因為在此時間架構期間熔融金屬將提供足夠的熱量；然而，在其它應用過程中還將希望的是，在澆鑄過程中繼續給加熱線圈提供功率，以進一步確保熔融金屬沒有不希望的凝固。圖5是控制銷170和噴嘴系統的實施方式的透視截面圖，其可以如本發明構思地利用。圖5展示了控制銷170，其具有控制銷本體142、空心或管狀體142，其中具有內腔並且在其下端142c處封閉。管狀體142包括下體部分142a、中間體部分142b及上體部分142d。上體部分142d具有減小的直徑(雖然對於實踐本發明的實施方式不是必須的)，其中銷保持器137 (其它附圖上有顯示)操作地連接到其中。也可以利用控制銷保持器孔173與控制銷170相互作用或操作地將控制銷170與控制銷保持器137連接(如之前附圖所示)。儘管所示控制銷本體的實施方式包括內腔，其中嵌入或安裝加熱器，但是此處及權利要求中所用的術語內腔還可以包括加熱器線圈或加熱器單元模製到控制銷本體中的實施方式，使得其外邊界或表面包括內腔。如果加熱器元件位於噴嘴內(如模製到其中)，將使用內腔的相同用途(如下面參照圖7所述的)。圖5進一步展示了控制銷內腔145中的控制銷內腔襯151、加熱線圈143及加熱線圈電導體171。圖5也示意性展示了控制銷170的內腔145中的熱電偶147，此熱電偶可以用於控制和處理目的，以監控和控制所需的熱量或溫度。本領域技術人員將認識到多種不同類型和構造的熱電偶中的任何一種可用於監控和/或控制加熱線圈143將控制銷加熱到的溫度。也可以在噴嘴或噴嘴內表面中或附近利用熱電偶，如圖3中標記152所示的熱電偶。此熱電偶可以用於監控和控制何時該種溫度已經達到用於過程控制目的的預定或希望水平。雖然本領域技術人員將認識到不要求特定的加熱器元件或線圈來實踐本發明，可以使用500瓦特、220伏特構造在控制銷170內提供所需的熱量。本領域技術人員將認識到在控制銷170中也可以使用多種不同類型的特定熱電偶中的任何一種，以監控和控制控制銷170中的溫度和其提供的熱量，所有均在本發明實施方式的構思之內。圖5還示意性地展示了控制器155，其可以用於接收數據，並通過加熱器線圈143控制電輸入，以達到所需的或預定的溫度；其可以通過操作地連接到控制器155的一個或多個熱電偶147的使用監控和控制。本領域技術人員將認識到本領域中眾所周知的和使用的適當熱電偶控制器和/或電加熱器控制器，因此此處不再進一步描述，並且不需要一個特定類型或種類來實踐本發明的實施方式。
雖然沒有本發明的實施方式中的實踐必須提供熱量的特定部分或距離，一些實施方式中優選的是提供加熱器線圈和熱量到控制銷的下部，其可為例如下部10英寸。在所示實施方式中，控制銷170的中部可以為大約十二英寸，頂部可以稱作冷區或頂部。會希望的是控制銷170的頂部和熔融金屬之間維持一定的最小距離，因為170的頂部可以是導線或其它連接暴露的地方，最小距離可以用於保護或防護這些部件。在一個示例的實施方式或應用中，本系統可以預熱控制銷和/或噴嘴大約一小時，以使控制銷內的溫度達到例如900至1000攝氏度，而控制銷的外表面與噴嘴之間的溫度可以為約450攝氏度。圖6為控制銷170的一種實施方式的截面圖，控制銷170可以如本發明實施方式構思地使用。圖6展示了控制銷170的兩個剖面，即剖面6A和剖面6B，見圖6中說明性描述與更詳細的描述。圖中示出了控制銷本體142的下部142a和下端142c。圖中顯示控制銷保持器孔173朝向控制銷170的上端，並且用於操作地將控制銷170連接到控制銷保持器(圖6未顯示)。圖6進一步展示了示例性熱電偶181，其具有熱電偶導線182，其操作地連接到其上，並通過控制銷170的內腔145延伸到控制器或監視器以監控溫度並增加或減小到電子線圈的電輸入，而增加或減小控制銷外表面或噴嘴內表面的加熱器溫度(其它附圖上有顯示)。圖6進一步展示了電加熱器線圈143，其具有加熱器線圈導體171，其操作地連接到其上，並通過控制銷170的內腔145延伸。圖6還展示了控制銷170內腔145中的內腔襯151。內襯151可以由多種不同材料或成分中的任何一種製成，不要求一種特定的來實踐本發明。然而，如此處所示，實施方式中可以使用不鏽鋼。圖6A是控制銷和噴嘴系統實施方式中圖6的6A部分，其可以用於本發明的範圍中。提到的相同部件以相同方式編號，此處不再進一步描述。圖6B是控制銷和噴嘴系統實施方式中圖6的6B部分，其可以用於本發明的範圍中。提到的相同部件以相同方式編號，此處不再進一步描述。圖7是控制系統噴嘴實施方式的截面圖，其可以用於本發明的範圍中，其中的噴嘴包括加熱元件以提供熱量。圖7展示了本發明的另一實施方式，其中的加熱器線圈208鑄入噴嘴205中或嵌入其中。圖7展示了分配槽200，耐火材料201，控制銷保持器204，熔融金屬202，噴嘴205，控制銷本體207，控制銷內腔襯211及熔融金屬分配流槽構架209。圖7還展示了控制銷保持器204如何利用插入控制銷207的孔中的銷199，如圖5中標記173所示。控制銷保持器適配器203固定和圍繞控制銷保持器204。圖7A是圖7中的7A詳圖，展示了控制銷207，噴嘴205，加熱器線圈208，箭頭210展示了加熱器線圈208是控制銷205的周圍的圓形或盤繞的圖案。圖8是部件另一實施方式中一個實例的示例性橫斷面正視圖，這些部件可以用於實踐本發明的方面，圖中表明不同構造的控制銷，其主要控制大致位於或朝向噴嘴頂部的熔融金屬流。圖8展示了耐火材料201，熔融金屬202，熔融金屬分配流槽構架209及噴嘴251，其設有孔252，熔融金屬流經此孔。在圖8中，控制銷250其中具有加熱元件248，所示為連接到控制銷軸249 (控制銷軸249可以視為控制銷250的一部分或與其一體化，或與其分開)。控制銷250中的加熱器248應具有足夠的尺寸，以允許熱量通過控制銷本體從加熱器248中充分轉移到噴嘴251的上部。本領域技術人員將認識到的是控制銷用於控制熔融金屬流，並且由於操作問題，控制銷可不完全塞住噴嘴251中的孔252。可以在噴嘴251的噴嘴孔252中或與其相對應的任何位置實施控制，例如如圖8所示的噴嘴頂部處或頂部附近，或噴嘴251的中部處或附近(如圖9和圖11中的實例所示) ，或噴嘴251的下部處或附近(如圖10中的實例所示)，所有均在本發明實施方式的範圍內。圖9是部件另一實施方式中一個實例的示例性橫斷面正視圖，這些部件可以用於實踐本發明的方面，圖中表明不同構造的控制銷，其主要控制大致位於或朝向噴嘴251的中部的熔融金屬流。圖9展示了耐火材料201，熔融金屬202，熔融金屬分配流槽構架209及噴嘴251，其設有孔252，熔融金屬流經此孔。圖9進一步展示了控制銷261，控制銷軸260及加熱器262，所示的控制銷261的實施方式控制經過在噴嘴251中部的噴嘴251中的噴嘴孔252的熔融金屬流。圖10為部件另一實施方式中一個實例的示例性橫斷面正視圖，這些部件可以用於實踐本發明的方面，圖中表明不同構造的控制銷，其主要控制大致位於或朝向噴嘴下部的熔融金屬流。圖10展示了耐火材料201，熔融金屬202，熔融金屬分配流槽構架209及噴嘴251，其設有孔252，熔融金屬流經此孔。圖10進一步展示了控制銷271，控制銷軸270並且還包括加熱器，儘管圖10中沒有明確標出。所示的控制銷271的實施方式控制經過在噴嘴251下部處或附近的噴嘴251中的噴嘴孔252的熔融金屬流。圖11為部件另一實施方式中一個實例的示例性橫斷面正視圖，這些部件可以用於實踐本發明的方面，圖中表明不同構造的控制銷，其主要控制大致位於或朝向噴嘴中部的熔融金屬流。圖11展示了耐火材料201，熔融金屬202，熔融金屬分配流槽構架209及噴嘴251，其設有孔252，熔融金屬流經此孔。圖11進一步展示了控制銷281，控制銷軸280並且還包括加熱器，儘管圖11中沒有明確標出。所示的控制銷281的實施方式控制經過在噴嘴251下部處或附近的噴嘴251的孔252的熔融金屬流。圖12為本發明另一實施方式中一個實例的示例性橫斷面正視圖，圖中展示了熱量從控制銷290的加熱器中如箭頭291所示經過控制銷本體部分傳遞到噴嘴194中，其以傳導或對流方式的任一種或兩種，這取決於控制銷290的外表面及噴嘴251中的孔293的內表面之間的接觸的水平及性質。圖12還展示了耐火材料201，熔融金屬202及熔融金屬分配流槽構架209。因此，將認識到本發明促進噴嘴本體和/或控制銷本體的任一個用作傳熱介質，其將噴嘴本體或控制銷本體任一的內腔中的加熱器的熱量經該本體傳遞到另一本體(噴嘴本體或控制銷本體任一)，從而實現系統的所需預加熱。從最廣泛的意義上看，本發明將包括幾種實施方式，其中控制銷290的本體不僅自身預加熱，而且還用作傳熱管或介質，以傳遞熱量，並由此還預加熱噴嘴。圖13為本發明另一實施方式中一個實例的示例性橫斷面正視圖，圖中展示了熱量從噴嘴300的加熱器301中傳遞到控制銷306中，如箭頭302所示。圖13還展示了耐火材料201，熔融金屬202及熔融金屬分配流槽構架209。
從最廣泛的意義上看，本發明將包括幾種實施方式，其中噴嘴300的主體不僅以加熱器元件301自身預加熱，而且還用作傳熱管或介質，以傳遞熱量，並由此還預加熱控制銷 306。本領域技術人員將認識到，可以使用本發明的很多實施方式，元件和部件的變體，它們都在本發明的範圍內。例如，本發明的一個實施方式，公開了一種在用於鑄造的熔融金屬分配系統中用於控制熔融金屬流的控制銷，其中，所述控制銷包括控制銷本體，其具有內腔和外表面，其中所述外表面的尺寸設計成且構造成操作地與噴嘴的內表面相互作用，從而有效地塞住或控制噴嘴孔；以及所述控制銷本體的內腔中的加熱器元件。在其進一步的實施方式中，可以有熱電偶位於所述控制銷本體的內腔中以提供來自所述控制銷本體內的溫度信息。本文涉及的控制銷在本發明的一些實施方式中還可被進一步地構造，其中所述加熱器元件模製到所述控制銷本體中；或者其中所述控制銷本體至少部分由分層的複合陶瓷材料製成，該材料包括鑄造陶瓷基體內包含的多層增強纖維。在本發明的另一個實施方式中，提供了在用於管理從熔融金屬分配系統進入鑄造模具的熔融金屬流的控制銷和噴嘴的組合中使用的預加熱控制系統，其中預加熱控制系統包括控制銷，其具有控制銷本體和所述控制銷本體內的內腔；噴嘴，其具有噴嘴主體和所述噴嘴主體內的內腔；所述控制銷本體中的內腔或所述噴嘴本體中的內腔的一個中的加熱器；其中熱量從加熱器通過控制銷本體或噴嘴本體中的一個傳遞到控制銷本體或噴嘴本體中的另一個，從而預加熱控制銷本體和噴嘴本體二者。在本發明的另一個實施方式(方法實施方式)中，提供了一種預加熱用於控制經過熔融金屬分配系統並進入鑄造模具中的熔融金屬流的控制銷的方法，其中所述方法包括以下步驟提供噴嘴，其具有噴嘴孔，所述噴嘴孔構造成促進從熔融金屬分配系統進入鑄造模具中的熔融金屬流；提供控制銷本體，其具有內腔和外表面，其中所述外表面的尺寸設計成且構造成當插入其中時操作地塞住噴嘴孔；提供所述控制銷本體的內腔中的加熱器；將所述控制銷插入噴嘴中以防止熔融金屬流經過噴嘴；增加所述控制銷內的加熱器的溫度以在將金屬引入到噴嘴之前預加熱所述控制銷；以及將所述控制銷從噴嘴收回從而允許熔融金屬流經噴嘴。在前面的進一步的實施方式中，方法可還包括進一步增加加熱器的溫度使其足以額外地預加熱噴嘴。
權利要求
1.一種在用於鑄造的熔融金屬分配系統中用於控制熔融金屬流的控制銷，所述控制銷包括 控制銷本體，其具有內腔和外表面，其中所述外表面的尺寸設計成且構造成操作地與噴嘴的內表面相互作用，從而有效地控制經過噴嘴孔的熔融金屬流；以及 所述控制銷本體的內腔中的加熱器元件。
2.根據權利要求I所述的控制銷，進一步地，其特徵在於，熱電偶位於所述控制銷本體的內腔中以提供來自所述控制銷本體內的溫度信息。
3.根據權利要求I所述的控制銷，進一步地，其特徵在於，所述加熱器元件模製到所述控制銷本體中。
4.根據權利要求I所述的控制銷，進一步地，其特徵在於，所述控制銷本體至少部分由 分層的複合陶瓷材料製成，該材料包括鑄造陶瓷基體內包含的多層增強纖維。
5.一種在用於管理從熔融金屬分配系統進入鑄造模具的熔融金屬流的控制銷和噴嘴的組合中使用的加熱控制系統，預加熱控制系統包括 控制銷，其具有控制銷本體； 噴嘴，其具有噴嘴主體； 所述控制銷本體或所述噴嘴本體的一個中的加熱器； 其中熱量從加熱器通過控制銷本體或噴嘴本體中的一個傳遞到控制銷本體或噴嘴本體中的另一個，從而預加熱控制銷本體和噴嘴本體二者。
6.一種加熱用於控制經過熔融金屬分配系統並進入鑄造模具中的熔融金屬流的控制銷的方法，所述方法包括以下步驟 提供噴嘴，其具有噴嘴孔，所述噴嘴孔構造成促進從熔融金屬分配系統進入鑄造模具中的熔融金屬流； 提供控制銷本體，其具有內腔和外表面，其中所述外表面的尺寸設計成且構造成當控制銷插入其中時控制噴嘴孔和控制銷之間的開口 ； 提供所述控制銷本體的內腔中的加熱器； 增加所述控制銷內的加熱器的溫度以在將金屬引入噴嘴之前預加熱所述控制銷；以及 將所述控制銷放置到噴嘴中以控制經過噴嘴的熔融金屬流。
7.根據權利要求6所述的加熱控制銷的方法，其特徵在於，進一步地包括將所述控制銷從噴嘴收回從而允許熔融金屬流經噴嘴。
8.根據權利要求6所述的加熱控制銷的方法，其特徵在於，進一步增加加熱器的溫度使其足以額外地預加熱噴嘴。
全文摘要
控制銷系統，包括設備和方法，在用於鑄造的熔融金屬分配系統中用於控制熔融金屬流，其中在一些方面控制銷包括控制銷本體，其具有內腔和外表面，其中所述外表面的尺寸設計成且構造成操作地與噴嘴的內表面相互作用，從而有效地控制經過噴嘴孔的熔融金屬流；以及所述控制銷本體的內腔中的加熱器元件。在其他實施方式中，加熱器可位於噴嘴本體內並傳遞熱量到控制銷。
文檔編號C21C5/42GK102648297SQ200980162810
公開日2012年8月22日 申請日期2009年10月8日 優先權日2009年10月8日
發明者J.A.因瑟恩, T.J.庫珀 申請人:瓦格斯塔夫公司