專利名稱：用于金屬向上連鑄的冷卻方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分所述的方法。本發(fā)明還涉及在權(quán)利要求6的前序部分中所述的設(shè)備。
通常，可以從例如芬蘭專利FI46693和對(duì)應(yīng)的美國(guó)專利US3746077中得知垂直向上連鑄，其中從熔化物的自由表面沿向上方向進(jìn)行連鑄。普通的連鑄設(shè)備包含連接于鑄口的初級(jí)冷卻器以及次級(jí)冷卻器或再冷卻器。當(dāng)例如鑄造直徑8mm的線材時(shí)，其中該直徑是鑄造銅線時(shí)最普通的直徑，冷卻器的總長(zhǎng)度可以大約2m。金屬的結(jié)晶和初級(jí)冷卻在初級(jí)冷卻器中進(jìn)行，尤其是在鑄口部分，其長(zhǎng)度約為冷卻器總長(zhǎng)度的1-5％。次級(jí)冷卻在初級(jí)冷卻器的頂部和分離的次級(jí)冷卻器中進(jìn)行。初級(jí)冷卻器的上部和次級(jí)冷卻器由外殼、分離的冷卻水分配管和內(nèi)管構(gòu)成。冷卻劑，比如流動(dòng)的水，在內(nèi)管外側(cè)，鑄造線材、棒材或管材在內(nèi)管內(nèi)。在所述內(nèi)管和線材之間必須有間隙，以便可以使坯料毫無阻礙地移動(dòng)。在鑄造線材和內(nèi)管之間的間隙上發(fā)生熱傳遞。
當(dāng)由于鑄造產(chǎn)品的性質(zhì)造成生產(chǎn)水平比較有限時(shí)，生產(chǎn)線的投資成本較低已經(jīng)是普通垂直鑄造工藝的重要因素。然而，可以通過增加鑄造速度而進(jìn)一步降低生產(chǎn)線的相對(duì)投資成本，在這種情況下，所需的卷繞器和冷卻器數(shù)目將減少。然而，次級(jí)冷卻的低效率已經(jīng)成為提高鑄造速度的障礙。當(dāng)鑄坯從冷卻器中出來而過熱時(shí)，在表面上氧化而變黑，而認(rèn)為不適于進(jìn)一步精煉。例如對(duì)于8mm直徑的脫氧鑄造線材來說，當(dāng)冷卻器正常時(shí)最大的鑄造速度約為5-6m/min，冷卻水充分地冷卻且熔體的質(zhì)量可接收。其中，改進(jìn)次級(jí)冷卻的障礙是所述內(nèi)管不能過緊，因?yàn)殍T坯必須能自由地移動(dòng)，其次，由于鑄造線材的直徑較小，使冷卻器過長(zhǎng)無益。較長(zhǎng)且細(xì)的線材容易喪失通過鑄機(jī)形成的壓緊形式，這對(duì)線材的質(zhì)量有重要的影響。
本發(fā)明的目的是提供一種冷卻方案，該方案能增加普通的向上連鑄的鑄造速度。本發(fā)明的另一目的是提供一種冷卻方案，該方案能增加已在用的普通UPCAST設(shè)備的冷卻效率和產(chǎn)量。
本發(fā)明基于這種原理，即鑄機(jī)的上部分使冷卻劑噴口以防止冷卻劑回流入冷卻器和/或熔體中的方式直接對(duì)準(zhǔn)鑄造產(chǎn)品。
在所附的專利權(quán)利要求書中，本發(fā)明的主要特征將更為明顯。
本發(fā)明方法的主要特征是，除了初級(jí)冷卻之外，鑄造產(chǎn)品在熔爐壁外側(cè)、至少在另一冷卻階段由噴在鑄造工件表面上的冷卻劑噴流以防止冷卻劑接觸熔爐中的熔體的方式進(jìn)行冷卻。冷卻劑的直接噴流降低了產(chǎn)品的溫度，足以防止有害氧化的發(fā)生。本發(fā)明的這種直接次級(jí)冷卻可以提高鑄造速度，從而與普通設(shè)備相比，使鑄造設(shè)備效率更高，降低了冷卻和卷繞機(jī)的數(shù)目。通過添加根據(jù)本發(fā)明的冷卻設(shè)備，普通的UPCAST設(shè)備也可以提高冷卻效率和產(chǎn)量。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例特征在于冷卻劑的回收和再利用。這樣，冷卻循環(huán)是閉合的，在冷卻水中可以使用添加劑。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)有益實(shí)施例，冷卻劑利用收集裝置比如收集槽回收，位于冷卻劑噴口連接處。利用收集槽可以實(shí)現(xiàn)非常有效的冷卻劑再循環(huán)。這也防止液體進(jìn)入熔爐。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)有益實(shí)施例，所述冷卻劑噴流流至靠近其引導(dǎo)裝置比如彎曲輥的鑄造產(chǎn)品上。這樣，可以實(shí)現(xiàn)高度有效的冷卻效果。另一方面，可以實(shí)現(xiàn)用于使冷卻劑噴口固定到彎曲輥連接處的合適固定點(diǎn)。
本發(fā)明的另一有益實(shí)施例特征在于至少在初級(jí)冷卻器和冷卻劑噴口之間的部分距離上有保護(hù)氣體圍繞鑄造產(chǎn)品。這使鑄造速度增加，同時(shí)防止鑄造產(chǎn)品在冷卻器和冷卻劑噴口之間氧化。
下面參照附圖通過示例描述本發(fā)明。


圖1示出了一種立式澆鑄設(shè)備，其中裝有根據(jù)本發(fā)明的裝置，圖2示出了本發(fā)明的設(shè)備細(xì)節(jié)，圖3示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例，
圖4是本發(fā)明的設(shè)備圖。
圖1示出了普通的垂直向上鑄造設(shè)備，包含熔煉和鑄造爐1，部分置于熔爐內(nèi)的基本上垂直的初級(jí)冷卻器2，其中鑄口至少部分插入熔爐的熔體中。熔體在鑄口和初級(jí)冷卻器內(nèi)凝固，從而形成的鑄造產(chǎn)品3和3′，比如線材、棒材或管材，可以通過拉伸單元4的拉伸輥在引導(dǎo)裝置5比如彎曲輥上拉伸。在附圖中鑄造產(chǎn)品及其路徑以虛線示出。箭頭表示鑄造產(chǎn)品的方向。附圖中的設(shè)備包括至少一個(gè)冷卻劑噴口6，該噴口以從所述噴口噴出的冷卻劑不能進(jìn)入熔爐的方式位于熔爐壁外側(cè)。在附圖所示的裝置中，除了初級(jí)冷卻之外，鑄造產(chǎn)品在熔爐1的壁外側(cè)至少在另一冷卻階段，利用對(duì)準(zhǔn)鑄造產(chǎn)品3和3′表面的冷卻劑噴口6，以防止冷卻劑進(jìn)入熔爐內(nèi)的熔體的方式進(jìn)行冷卻。圖2示出了根據(jù)附圖的冷卻設(shè)備的細(xì)節(jié)，其中冷卻劑噴口6用于冷卻兩個(gè)分離的鑄造產(chǎn)品3和3′。通常，沿圖2所示的方向，有多個(gè)相繼(并排)的鑄造產(chǎn)品3和3′。為清楚起見，附圖中已經(jīng)省略了冷卻劑噴口6的安裝。噴口通常固定到彎曲輥5的支撐構(gòu)件14的十字支架上。
通常，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，冷卻劑回收并重新利用。利用收集裝置7，比如安裝在冷卻劑噴口6連接處的收集槽收集冷卻劑。
冷卻劑噴口6通常這樣安裝，即每一鑄造產(chǎn)品3，3′有至少一個(gè)噴口。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有益實(shí)施例，冷卻劑噴流流至靠近引導(dǎo)裝置5例如彎曲輥的鑄造產(chǎn)品3，3′。
圖3示出了鑄造產(chǎn)品可以至少在初級(jí)冷卻和冷卻劑噴流之間的部分距離上由保護(hù)氣體包圍。在這種情況下，保護(hù)氣體空間8比如套管，位于所述設(shè)備內(nèi)。通常，每一鑄造產(chǎn)品3，3′設(shè)有其自己的保護(hù)氣體空間，保護(hù)氣體從輸送單元9流到該空間。保護(hù)氣體，例如氮?dú)?，防止在冷卻劑噴口前的鑄造產(chǎn)品氧化。
圖4示出了一種冷卻劑裝置圖，該裝置包含冷卻劑罐10，利用泵送單元11將冷卻劑從該罐循環(huán)到噴口6，可取的是所述噴口裝有閥單元12。一部分冷卻劑從噴口6流到收集裝置7，例如收集槽，冷卻劑從收集槽處返回到冷卻劑罐10。所述罐通常設(shè)有熱交換器13，以便調(diào)整罐內(nèi)的冷卻劑溫度?？梢栽诶鋮s劑中使用添加劑，通常是水，因?yàn)槔鋮s劑的循環(huán)是封閉的。
權(quán)利要求
1.一種用于冷卻鑄造產(chǎn)品的方法，該方法用在沿向上方向進(jìn)行的基本上垂直的金屬連鑄過程中，尤其是在有色金屬線材、棒材和管材的連鑄過程中，其中鑄口和初級(jí)冷卻器至少部分插入熔爐(1)內(nèi)的熔體中，且金屬通過它們鑄造，而鑄造產(chǎn)品首先在初級(jí)冷卻時(shí)在鑄口內(nèi)冷卻，其特征在于，除了初級(jí)冷卻之外，鑄造產(chǎn)品(3，3′)在熔爐(1)的壁外側(cè)至少在另一個(gè)冷卻階段，利用正對(duì)鑄造產(chǎn)品表面的冷卻劑噴口(6)，以防止冷卻劑流入熔爐內(nèi)的熔體中的方式進(jìn)行冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述冷卻劑被回收并再利用。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于冷卻劑匯集在收集裝置(7)中，比如位于冷卻劑噴口(6)連接處的收集槽。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于冷卻劑噴口(6)正對(duì)在其引導(dǎo)裝置(5)比如彎曲輥附近的鑄造產(chǎn)品(3，3′)。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的方法，其特征在于鑄造產(chǎn)品(3，3′)至少在初級(jí)冷卻和冷卻劑噴口之間的部分距離上被保護(hù)氣體包圍。
6.一種用于冷卻鑄造產(chǎn)品的裝置，該方法用在沿向上方向進(jìn)行的基本上垂直的金屬連鑄過程中，尤其是在有色金屬線材、棒材和管材的連鑄過程中，其中鑄口和初級(jí)冷卻器至少部分插入熔爐(1)內(nèi)的熔體中，且金屬通過它們鑄造，而鑄造產(chǎn)品首先在初級(jí)冷卻時(shí)在鑄口內(nèi)冷卻，其特征在于，所述設(shè)備包含至少一個(gè)位于熔爐(1)壁外側(cè)上的冷卻劑噴口(6)，用于以防止冷卻劑流入熔爐內(nèi)的熔體中的方式冷卻鑄造產(chǎn)品。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于收集裝置(7)比如收集槽安裝在冷卻劑噴口(6)連接處。
8.如權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備，其特征在于對(duì)于每一鑄造產(chǎn)品(3，3′)設(shè)有至少一個(gè)冷卻劑噴口(6)。
9.如權(quán)利要求6-8任一所述的設(shè)備，其特征在于來自冷卻劑噴口(6)的噴流在產(chǎn)品的引導(dǎo)裝置(5)比如彎曲輥附近沖擊鑄造產(chǎn)品(3，3′)。
10.如權(quán)利要求6-9任一所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括保護(hù)氣體空間(8)，鑄造產(chǎn)品(3，3′)至少在初級(jí)冷卻(2)和冷卻劑噴口(6)之間的部分距離上流過所述空間。
全文摘要
一種用于冷卻鑄造產(chǎn)品的方法，該方法用在沿向上方向進(jìn)行的基本上垂直的金屬連鑄過程中，尤其是在有色金屬線材、棒材和管材的連鑄過程中，其中鑄口和初級(jí)冷卻器至少部分插入熔爐內(nèi)的熔體中，且金屬通過它們鑄造，而在初級(jí)冷卻時(shí)鑄造產(chǎn)品首先在鑄口內(nèi)冷卻。除了初級(jí)冷卻之外，鑄造產(chǎn)品(3，3′)在熔爐(1)壁外側(cè)至少在另一個(gè)冷卻階段由正對(duì)鑄造產(chǎn)品表面的冷卻劑噴口(6)，以防止冷卻劑流入熔爐內(nèi)的熔體中的方式進(jìn)行冷卻。
文檔編號(hào)B22D11/124GK1452526SQ01815190
公開日2003年10月29日 申請(qǐng)日期2001年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月5日
發(fā)明者馬克庫·科伊韋斯托, 塞波·皮提拉 申請(qǐng)人:奧托庫姆普聯(lián)合股份公司