專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)直接冷硬鑄造共鑄金屬的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明涉及通過(guò)直接冷硬鑄造技術(shù)鑄造金屬，特別是鋁
和鋁合金。更具體而言，本發(fā)明涉及通過(guò)直接冷硬鑄造共鑄金屬層。
背景技術(shù)：
0002通常通過(guò)直接冷硬(DC)鑄造熔融金屬來(lái)制造金屬錠，其中熔融金屬灌入具有開(kāi)口的上端和(啟動(dòng)后)開(kāi)口的下端的模。金屬?gòu)哪５南露艘越饘馘V狀態(tài)排出，其中金屬錠在鑄造操作進(jìn)行時(shí)下降。在其它情況下，鑄造水平地進(jìn)行，但是過(guò)程基本上是相同的。這種鑄造技術(shù)特別適合于鋁和鋁合金的鑄造，但也適合于其它金屬的鑄造。
0003這種鑄造技術(shù)詳盡的討論于Wagstaff的美國(guó)專(zhuān)利No.6，260，602中，僅僅涉及整體式錠，即，在整個(gè)鑄造過(guò)程中用相同材料將錠制成單層或單錠。公開(kāi)了通過(guò)DC鑄造的用于鑄造層結(jié)構(gòu)的裝置和方法，例如，在Kilmer等人的頒發(fā)于2004年3月16日的美國(guó)專(zhuān)利6，705，384中；以及在Anderson等人的公開(kāi)于2005年l月20日的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)2005/0011630 Al中。Kilmer等人的專(zhuān)利使用懸掛于直接冷硬模中的、金屬的分隔元件。分隔元件將模分成兩個(gè)室，可為它們提供不同的熔融金屬，并且當(dāng)熔融金屬凝固時(shí)該元件成為錠的一部分。因此，在鑄造操作進(jìn)行中，分隔元件通過(guò)入口端部連續(xù)地供給進(jìn)模，使得部分分隔元件總是在模中以保持熔融金屬池彼此分離。相比之下，Anderson等人的公開(kāi)使用所謂的連續(xù)凝固，其需要鑄造第一層(例如，芯錠)并允許其被冷卻到其形成固體的(或至少半固體的)外部表面的程度，此外，隨后但是在同一鑄造操作中，在第一金屬層的凝固的表面上鑄造一層或多層其它金屬。這可通過(guò)在模的入口處設(shè)置冷卻分隔壁以將模入口分成兩個(gè)室以接收不同熔融金屬的供給來(lái)實(shí)現(xiàn)。在鑄造操作期間，分隔壁保持在原位且其不并入凝固的錠中。分隔壁的長(zhǎng)度(在模的軸向方向上)足夠長(zhǎng)以允許第一層在與形成附加層的熔融金屬接觸前形成它的固體殼。在此以參見(jiàn)的形式引入Wagstaff ， Kilmer等人和Anderson等人參考文件的內(nèi)容。0004由這兩種共鑄技術(shù)制造的錠，即，使用并入錠中的連續(xù)供 給的分隔元件制造的錠，和提供冷卻的分隔壁制造的錠，會(huì)有某些缺點(diǎn)， 當(dāng)為了隨后巻成片產(chǎn)品，例如硬釬焊條時(shí)尤為如此。 一個(gè)問(wèn)題是形成在 較厚的芯錠上的相對(duì)薄的涂層可在軋制期間在錠的引導(dǎo)和結(jié)尾端部(即， 在錠的頭部和尾部端部)被"擦去，，，同樣也可在軋制期間在錠的寬度 側(cè)被"擦去"。這些現(xiàn)象分別稱(chēng)作頭部、尾部和邊緣擦除，并涉及對(duì)除 了錠的端部或側(cè)以外，在局部軋制壓力可能高于錠的剩下部分的點(diǎn)的涂 層的金屬的擠壓。另一個(gè)問(wèn)題是，因?yàn)殄V在鑄造操作的主要階段受到的 冷卻動(dòng)力與鑄造的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)不同，所以在這些階段冷卻錠受制于不 同的收縮率，層之間的界面在最終的鑄錠中也許會(huì)變成非平面的。這會(huì) 導(dǎo)致軋制后，涂層的厚度不同。
0005因此存在對(duì)這種鑄造裝置和方法進(jìn)行改進(jìn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
0006本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了用于鑄造復(fù)合金屬錠的裝 置。該裝置包括端部開(kāi)口、大致矩形的模腔，具有入口端部部分、 排出端開(kāi)口以及可移動(dòng)底部塊，可移動(dòng)底部塊適合于裝配在排出端開(kāi) 口中并在鑄造期間沿模的軸向移動(dòng)。模腔具有相對(duì)側(cè)壁和相對(duì)端部壁，
適合于鑄造大致矩形的具有相對(duì)面和相對(duì)端部的復(fù)合錠。分隔器位于 模腔中并穿過(guò)該腔朝腔的相對(duì)端部壁延伸，從而至少將模腔的入口端 部部分分隔成第一和第二供料室。該裝置還包括第一熔融金屬供給 設(shè)備，用于將用于復(fù)合錠的第一層的熔融金屬供給到供料室之一；以 及第二熔融金屬供給設(shè)備，用于將用于復(fù)合錠的笫二層的熔融金屬供 給到第二供料室。該裝置還包括用于分隔器的支撐，該支撐至少部分 是可移動(dòng)的，從而允許分隔器在鑄造期間在朝著或遠(yuǎn)離模腔的側(cè)壁之 一的方向上不時(shí)移動(dòng)和/或彎曲。
0007本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種鑄造金屬錠的方法， 金屬錠具有內(nèi)部金屬層和至少一個(gè)外部層。該方法涉及提供直接冷硬 鑄模，具有通過(guò)至少一個(gè)分隔器分成至少兩個(gè)室的模腔，分別將熔融 金屬引入該至少兩個(gè)室以制造鑄錠，鑄錠包括所述層并具有頭部區(qū)域、 尾部區(qū)域、橫向側(cè)區(qū)域和在頭部、尾部和側(cè)區(qū)域之間的中心區(qū)域。該 方法還涉及在鑄造期間的不同時(shí)間在鑄模中移動(dòng)和/或彎曲該至少一個(gè)分隔器。這允許鑄錠的該至少一個(gè)外部層在頭部區(qū)域、尾部區(qū)域以及 端部區(qū)域中的至少一個(gè)變得比中心區(qū)域厚，或者在層之間的界面上維 持平面布置。
0008另一個(gè)示例性實(shí)施例提供了用于鑄造復(fù)合金屬錠的裝置， 包括端部開(kāi)口、大致矩形的模腔，具有入口端部部分、排出端開(kāi)口 以及可移動(dòng)底部塊，可移動(dòng)底部塊適合于裝配在排出端中并在鑄造期 間沿模的軸向移動(dòng)，所述模腔具有相對(duì)側(cè)壁和相對(duì)端部壁，適合于鑄 造矩形的復(fù)合錠，復(fù)合錠具有相對(duì)面和相對(duì)端部；位于所述模腔中并 穿過(guò)該腔朝腔的相對(duì)端部壁延伸的分隔器，從而至少將模腔的入口端 部部分分隔成笫一和第二供料室；第一熔融金屬供給設(shè)備，用于將用 于所述復(fù)合錠的第一層的熔融金屬供給到所述供料室之一；以及第二 熔融金屬供給設(shè)備，用于將用于所述復(fù)合錠的第二層的熔融金屬供給 到所述第二供料室；其中所述分隔器具有中心部分和兩個(gè)相對(duì)端部部 分，所述端部部分相對(duì)于所述中心部分定向使得從所述模腔的所述排 出端排出的所述復(fù)合錠的所述第二層具有接近所述錠的所述相對(duì)端部 的、厚度大于中心區(qū)域的端部區(qū)域，其中中心區(qū)域位于所述端部區(qū)域 之間。
0009另 一 個(gè)示例性實(shí)施例提供了用于鑄造復(fù)合金屬錠的裝置， 包括端部開(kāi)口、大致矩形的模腔，具有入口端部部分、排出端開(kāi)口 以及可移動(dòng)底部塊，可移動(dòng)底部塊適合于裝配在排出端中并在鑄造期 間沿模的軸向移動(dòng)，所述模腔具有相對(duì)側(cè)壁和相對(duì)端部壁，適合于鑄 造矩形的復(fù)合錠，復(fù)合錠具有相對(duì)面和相對(duì)端部；位于所述模腔中并 穿過(guò)該腔朝腔的相對(duì)端部壁延伸的縱向分隔器，從而至少將模腔的入 口端部部分分隔成第一和第二供料室，所述分隔器在朝著和遠(yuǎn)離模腔 的所述相對(duì)側(cè)壁的方向上是可彎曲的；第一熔融金屬供給設(shè)備，用于 將用于所述復(fù)合錠的第一層的熔融金屬供給到所述供料室之一；第二 熔融金屬供給設(shè)備，用于將用于所述復(fù)合錠的第二層的熔融金屬供給 到所述第二供料室；以及作用在所述分隔器上的彎曲裝備，以在鑄造 期間的不同時(shí)間使所述分隔器的至少中心部分朝著和遠(yuǎn)離所述相對(duì)側(cè) 壁之一彎曲。
0010再一個(gè)示例性實(shí)施例提供了用于鑄造復(fù)合金屬錠的裝置， 包括端部開(kāi)口、大致矩形的模腔，具有入口端部部分、排出端開(kāi)口以及可移動(dòng)底部塊，可移動(dòng)底部塊適合于裝配在排出端中并在鑄造期 間沿模的軸向移動(dòng)，所述模腔具有相對(duì)側(cè)壁和相對(duì)端部壁，適合于鑄
造矩形的復(fù)合錠，復(fù)合錠具有相對(duì)面和相對(duì)端部；位于所述模腔中并 穿過(guò)該腔朝腔的相對(duì)端部壁延伸的分隔器，從而至少將模腔的入口端 部部分分隔成第一和第二供料室；第一熔融金屬供給設(shè)備，用于將用 于所述復(fù)合錠的第一層的熔融金屬供給到所述供料室之一；第二熔融 金屬供給設(shè)備，用于將用于所述復(fù)合錠的第二層的熔融金屬供給到所 述第二供料室；以及用于所述分隔器的引導(dǎo)器，所述引導(dǎo)器是可移動(dòng) 的，從而允許所述分隔器在鑄造期間在朝著或遠(yuǎn)離模腔的所述側(cè)壁之 一的方向上不時(shí)相對(duì)于所述模腔移動(dòng)。
0011其它的示例性實(shí)施例涉及用于制造如上文指出的錠的鑄 造方法。
0012在這個(gè)說(shuō)明書(shū)中(在具體實(shí)施方式
和權(quán)利要求中)所使 用的術(shù)語(yǔ)"分隔器"是為了包括任何用于將直接冷硬鑄模的入口部分 分成兩個(gè)內(nèi)部室(供料室)用于連續(xù)金屬鑄造的裝置。如果分隔器具 有供給到模的連續(xù)片或板的形式并且是為了成為錠的一部分(例如， 公開(kāi)于Kihner等人的)，其在這里稱(chēng)作"分隔元件"。另一方面，被 冷卻并在模中保持固定的分隔器(例如，公開(kāi)于Anderson等人的)在 這里稱(chēng)作"分隔壁"。當(dāng)然，分隔器可為剛性的(傳統(tǒng)的分隔壁通常 是這種情況)或完全或部分可彎曲的(通常更適合于分隔元件)，至 少在鑄造裝置的操作溫度下如此。分隔器可以只是可移動(dòng)的或只是可 彎曲的或可移動(dòng)并且可彎曲的。通過(guò)對(duì)這些特征的合適的結(jié)合，能夠 制造頭部、尾部和橫向邊緣區(qū)域中的任何一個(gè)或它們所有的都較厚的 外部層的錠，以補(bǔ)償在隨后的軋制期間擦去的外 部層的邊緣部分。應(yīng) 該理解，盡管外部層的這些部分在厚度上不同，優(yōu)選地，鑄錠的總厚
度在各處恒定(即，在這些部分處調(diào)節(jié)內(nèi)部層的厚度以保持總厚度相 同)。
0013注意到在本說(shuō)明書(shū)中用到的術(shù)語(yǔ)"矩形"意味著包括術(shù) 語(yǔ)"方形，，，盡管用于軋制的錠通常不是方形的。術(shù)語(yǔ)"大致矩形，， 包括對(duì)矩形輪廓的小的改變，其在這種鑄錠中是很普遍的。例如，收 縮會(huì)導(dǎo)致錠壁稍微凹入。通常在這種鑄造過(guò)程中難以制造精確的幾何 形狀，或者沒(méi)有必要，因此應(yīng)這樣解釋所提到的"矩形"或"方形"。


0014圖l為共鑄模裝置的簡(jiǎn)化的俯視圖；0015圖2為圖1的裝置的側(cè)視圖，示出了錠的鑄造；0016圖3為根據(jù)圖2的鑄錠的橫向截面圖；0017圖4為圖2中的鑄錠的縱向截面0018圖5為與圖1相似的俯視圖，但示出了用于鑄造操作中的 分隔元件的端部?jī)A斜；
0019圖6為根據(jù)圖5的鑄錠的橫向截面0020圖7和圖8為鑄造裝置的俯視圖，示出了允許分隔元件朝 著(圖8)或遠(yuǎn)離(圖7)模的側(cè)壁移動(dòng)的裝備；
0021圖9為才艮據(jù)圖7和圖8的鑄錠的縱向截面0022圖10為根據(jù)圖1的具有高鑄造收縮率的金屬錠的橫向截面
0023圖ll為具有裝備的模裝置(在鑄造的主要階段工作)， 以避免圖10示出的分隔元件中的彎曲的俯視0024圖12和13為與圖12相似的裝置的截面圖，部分為透視圖， 示出了被導(dǎo)致呈現(xiàn)具有曲線的分隔元件(圖12)或允許保持平面布置 的分隔元件(圖13);
0025圖14為示出了裝備的鑄模裝置的俯視圖，以使分隔元件 具有傾斜端部部分和中心部分，可允許中心部分為平面的(實(shí)線)或 導(dǎo)致其采用向外的彎曲(虛線)；以及
0026圖15為相似于圖14的具有用于連續(xù)共鑄的分隔壁而不是
嵌入在錠中的分隔元件的實(shí)施例的視圖。
具體實(shí)施例方式
0027附圖的圖1和圖2示出了對(duì)上文提到的Kilmer等人的鑄造 裝置的修改。本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)然可認(rèn)識(shí)到圖1和2被極大的簡(jiǎn)化了， 并且該裝置的工作形式將需要附加的裝備和結(jié)構(gòu)，所有這些對(duì)本領(lǐng)域 的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。
0028圖1和圖2示出了矩形的直接冷硬鑄模10，其具有模腔ll， 模腔由豎直分隔元件14分成兩個(gè)模室(即，金屬供料室)12和13。分隔元件14可連接到底部塊15，在啟動(dòng)期間底部塊15位于模腔的排出端 開(kāi)口 (或出口 ) 16并被從上面通過(guò)支撐或供料裝置(未示出)供入模 中。分隔元件14可由合適的金屬制成，例如，鋁、鋁合金或復(fù)合鋁產(chǎn) 品，其優(yōu)選地具有高于熔鑄合金液相線溫度的固相線溫度，其中熔鑄 合金經(jīng)在分隔元件的兩側(cè)之一的室12和13中鑄造的供給管19和19，，或 等同的金屬供給裝置例如流槽供給到室。當(dāng)在鑄造期間底部塊15下降 時(shí)，冷卻水17射向排出的錠20的外表面18以盡快冷卻錠的該表面。如 前面提到的，當(dāng)錠凝固時(shí)，分隔元件14并入到錠中。如有期望，可在 模腔中設(shè)置多于一個(gè)的分隔元件14以制造出具有多于兩層的錠。根據(jù) 圖1和圖2的并入單個(gè)分隔元件14的裝備制造的錠的水平截面圖示于圖 3和圖4中(圖3為橫向截面圖而圖4為通過(guò)同樣的錠的縱向截面圖)。 該錠具有由并入固體結(jié)構(gòu)的分隔元件14分開(kāi)的兩個(gè)不同的凝固的金屬 層21和22。應(yīng)該理解，其中一層，例如層21只是為了作為鍍層，從而 可比這里示出的更薄。
0029可以看到，分隔元件14基本上是平面的，使得每側(cè)的金 屬層在分隔元件14和金屬層的各自軋制面23或24之間的所有點(diǎn)上都為 恒定的厚度，在橫向和縱向方向都是如此。盡管這種結(jié)構(gòu)在某些應(yīng)用 中是期望的，很多以這種方式制造的錠是為了巻成與錠本身相比厚度 減小的片或板。這涉及將錠若干次經(jīng)過(guò)軋制機(jī)并且對(duì)于較薄表面層21 (鍍層)有朝錠的端部和邊緣從內(nèi)部層22 (芯)"擦去"趨勢(shì)，其中 在錠的端部和邊緣處，由輥?zhàn)邮┘拥牧εc該錠結(jié)構(gòu)的剩余區(qū)域比可能 顯著地增加。所得到的在軋制結(jié)構(gòu)中的鍍層的變薄能夠?qū)е嘛@著的損 耗，因?yàn)榭赡芤脺p掉和丟棄軋制片或板產(chǎn)品不具有要求的涂層厚度 的部分。
0030圖5和圖6示出的布置解決了在軋制結(jié)構(gòu)的橫向邊緣(寬 度邊緣)處層變薄的缺點(diǎn)。這些圖中示出的實(shí)施例利用分隔元件14的 相對(duì)柔性，分隔元件14的相對(duì)柔性由這種元件的相對(duì)薄性和因?yàn)闊嵫?著分隔元件從已經(jīng)并入熱錠的部分傳導(dǎo)使其在膜腔ll之前立即被加熱 到相對(duì)高的溫度這個(gè)事實(shí)(例如，500到60(TC或更高)所造成。這允 許分隔元件14設(shè)置為如圖5的俯視圖示出的輪廓，即元件的中心部分25 保持基本上是平面的，相對(duì)端部部分26被相對(duì)于中心部分以如下方式 彎曲或傾斜模的室之一 (室12)具有在分隔元件14和接近的側(cè)壁19之間的增大的間隔的端部區(qū)域27，而另一個(gè)室13具有在模腔的端部區(qū) 域中相對(duì)于分隔元件和相對(duì)側(cè)壁之間的距離減小的間隔的端部區(qū)域。 具有增大的間隔的室通常是為了得到的錠的總體較薄的鍍層，因此， 這樣形成的錠(以放大的形式示于圖6的橫向截面圖中)具有在錠的橫 向邊緣(寬度邊緣)30的厚度增加的較薄層21。錠20在各處具有恒定 的總厚度，因此鍍層21在錠的橫向端部30的區(qū)域中的增加的厚度由芯 層22的減少的厚度補(bǔ)償。
0031在軋制這種結(jié)構(gòu)的錠的期間，鍍層在錠的橫向邊緣的增 加的厚度補(bǔ)償了由"邊緣擦除，，導(dǎo)致的這種材料的損失，并從而減少 或消除了導(dǎo)致浪費(fèi)的對(duì)得到的片或板產(chǎn)品的裁邊的需要。優(yōu)選地，分 隔元件的輪廓在整個(gè)鑄造操作中保持恒定以制造鑄錠，其中鑄錠具有 沿著錠的整個(gè)長(zhǎng)度帶有增加的厚度的側(cè)邊緣的鍍層。當(dāng)然選擇分隔元 件的端部26彎出中心截面25的平面的位置，以及選擇在這些位置處彎 曲的角度，以使在完成的軋制的板或片產(chǎn)品中，涂層的厚度從橫向側(cè) 邊緣到另一橫向側(cè)邊緣的方向上盡可能均勻。通常，端部和中心部分 之間的角度(即，端部部分偏離平面位置的角)不大于30°，更優(yōu)選地 為15°到25°。在寬度為753mm ( 69英寸)的錠中，傾斜端部的長(zhǎng)度可 為，例如，達(dá)到381mm (15英寸)。長(zhǎng)度和角度可能要根據(jù)所鑄造的 金屬的固有性質(zhì)(特別是用于外部層的金屬的性質(zhì))、軋制期間使用 的壓力、以及片或板產(chǎn)品以及鑄錠的最終厚度而變化。但是，每種情 況下要求的長(zhǎng)度和厚度能夠通過(guò)進(jìn)行試驗(yàn)鑄造和軋制而經(jīng)驗(yàn)地獲得， 或基于所涉及的材料的知識(shí)和使用的軋制壓力而理論地獲得。例如， 當(dāng)使用鋁合金AA4045作為錠的外部層的金屬時(shí)，錠的尺寸可如下所示
錠寬度 753mm(69英寸)
錠厚度 702mm ( 27.63英寸)
鑄錠長(zhǎng)度 4，699mm (185英寸)
外部層厚度 77mm ( 3.01英寸)
分隔元件的每個(gè)傾斜部分的長(zhǎng)度: 381mm (15英寸)
分隔元件的每個(gè)傾斜部分的角度 25"。
0032如圖5所述，分隔元件14所要求的彎曲能夠通過(guò)使分隔元 件在兩組相對(duì)的輥?zhàn)?5、 35和36、 36之間經(jīng)過(guò)而實(shí)現(xiàn)，其中輥?zhàn)颖恢?撐在連接到模的上表面40的托架38上或由其它支撐結(jié)構(gòu)支撐。如果需要，可替代的使用覆蓋端部部分26的整個(gè)長(zhǎng)度的單組伸長(zhǎng)的輥?zhàn)?，?使用任何等同的引導(dǎo)裝置，代替兩組輥?zhàn)拥氖褂谩Ｈ绻屑?8可關(guān)于 樞軸41樞轉(zhuǎn)，則可改變分隔元件的彎曲的角度，并且托架隨后被夾住 以防止進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，從而使得其能夠制造具有不同邊緣厚度的錠。這 可能適合于在不同的鑄造操作中鑄造不同的金屬組合物。
0033如上文提到的，與橫向邊緣擦除一樣，在軋制期間也會(huì) 經(jīng)歷所謂的頭部擦除和尾部擦除，即，在由錠軋制的產(chǎn)品的縱向端部 (頭部和尾部)處的鍍層金屬的損失。能夠根據(jù)圖7示出的裝置為這種 金屬提供合適的補(bǔ)償。其示出了與圖l的相似的鑄模，但是可以以由雙 頭箭頭43和44示出的方式移動(dòng)分隔元件14的引導(dǎo)裝置，以從一個(gè)位置 更遠(yuǎn)離模的側(cè)壁19滑動(dòng)(圖7)，或更接近它滑動(dòng)(圖8)。例如可在 鑄造操作期間進(jìn)行這個(gè)移動(dòng)，使得在鑄造的開(kāi)始階段、并且也在鑄造 的結(jié)束階段，分隔元件14移動(dòng)成更加遠(yuǎn)離側(cè)壁19，并且隨后在鑄造剩 下的階段朝側(cè)壁19移動(dòng)(這被稱(chēng)作"運(yùn)行")。在分隔元件以這種方 式移動(dòng)期間，直接在金屬上的部分保持成平面并且形狀或柔性沒(méi)有顯 著改變。當(dāng)分隔元件從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置時(shí)，進(jìn)入和從熔融 金屬下降的部分在嵌入鑄錠的凝固金屬之前經(jīng)受平滑彎曲。在其它時(shí) 候，分隔元件在鑄造中一直保持成平面。這制造了如在圖9中以簡(jiǎn)化形 式示出的錠，圖9為以這種方式制造的錠的縱向截面圖。如在圖中所示 的，鍍層21在錠的頭部45和尾部46較厚以補(bǔ)償由于在這些位置擦去鍍 層造成的金屬損失。
0034再一次，在鑄造期間，移動(dòng)分隔元件14的位置取決于被 鑄造的金屬(特別是鍍層的金屬和厚度)并且能夠經(jīng)驗(yàn)地或由計(jì)算確 定。當(dāng)然，目的是制造具有鍍層的軋制的板或片產(chǎn)品，其中產(chǎn)品具有 這樣的鍍層其沿著錠長(zhǎng)度的整個(gè)長(zhǎng)度具有恒定的厚度。例如，當(dāng)使 用合金AA4045作為鍍層材料，用于尺寸如上所設(shè)計(jì)的錠時(shí)，分隔元件 可在距離頭部端部和尾部端部大約508mm (20英寸)的位置處移動(dòng)。 分隔元件移動(dòng)的程度再次取決于所鑄造的產(chǎn)品，但可達(dá)到在鑄造運(yùn)行 期間制造的鍍層厚度的17%。但是，小于5%的增加，或甚至小于2%的 增加可以令人滿意，這取決于期望的性質(zhì)。
0035引導(dǎo)裝置38的期望的可動(dòng)性能夠如下提供通過(guò)將引導(dǎo) 裝置38安裝到位于模的上表面40的導(dǎo)軌48和49，并由合適的電機(jī)例如線性驅(qū)動(dòng)或蝸輪(未示出)移動(dòng)。分隔元件的柔性使得這種運(yùn)動(dòng)是可 能的，如上文說(shuō)明的。
0036在一些情況下，例如，采用用于芯和鍍層的金屬的特定 的組合物時(shí)，也許期望為分隔元件14提供合適的彎曲或拱形(如在俯 視圖中看到的)，至少在鑄造過(guò)程的特定階段，當(dāng)使用圖5的裝置時(shí)， 在分隔元件的整個(gè)寬度上或者至少在中心部分25上提供。這是因?yàn)樵?凝固和冷卻期間芯層的收縮可導(dǎo)致金屬在軋制面的中心比靠近橫向邊
緣的區(qū)域收縮得更多。這種收縮會(huì)繼而導(dǎo)致鍍層跟隨芯層的收縮，并 可制造出這樣的錠其鍍層在軋制面中心的厚度大于在橫向邊緣的厚 度。實(shí)際上，整個(gè)錠可具有以這種方式中凹的軋制面。圖10以放大形 式示出了的這種錠(以截面圖示出在頭部和尾部中間的位置)，其由 矩形模制造并設(shè)有初始以平面形式引入到模中的分隔元件14。
0037為了補(bǔ)償這種收縮問(wèn)題，分隔元件14可在其供給到模時(shí) 向外彎曲，使得在錠凝固時(shí)，分隔元件采用更平面的構(gòu)造。這能夠通 過(guò)例如采用如圖11和12中所示的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中推動(dòng)桿50可移動(dòng)地 安裝在橫拉條51上，并且推動(dòng)桿50的外端部具有輥?zhàn)?2，輥?zhàn)?2在分 隔元件的中心處靠在分隔元件14的表面53上。在鑄造期間，錠在鑄造 過(guò)程的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)經(jīng)受更多的冷卻，并且在這些時(shí)段中金屬的凝固 也更加快速。正因如此，收縮力具有較小的作用距離并且作用在芯層 的金屬的時(shí)間較短，因此在這些初始和結(jié)束階段，芯層被牽引到中心 的趨勢(shì)較小。因此，在鑄造開(kāi)始和結(jié)束期間，可允許分隔元件采取平 面構(gòu)造，如圖13所示。但是，在開(kāi)始和結(jié)束階段之間的穩(wěn)定狀態(tài)鑄造 (鑄造運(yùn)行)期間，分隔元件14通過(guò)將推動(dòng)桿50移動(dòng)到圖11和12示出 的位置而設(shè)有凸起構(gòu)造。推動(dòng)桿50可由任何合適的電機(jī)(未示出)驅(qū) 動(dòng)，例如，經(jīng)作用在齒條55上的小齒輪(未示出)切進(jìn)推動(dòng)桿的下側(cè)， 如圖12和13所示。與上文提到的實(shí)施例一樣，使分隔元件產(chǎn)生凸起的 程度能夠經(jīng)驗(yàn)地或通過(guò)計(jì)算來(lái)確定，以允許在凝固的錠中分隔元件回 到平面構(gòu)造為目的。但是，通常彎曲部分可為鍍層總厚度的10%或更 小，并通常為5-7%?？勺⒁獾皆趫D11到圖13，鑄模的側(cè)壁19、 19，本身 向外弓彎以補(bǔ)償?shù)玫降腻V的軋制面的收縮，以用于制造在鑄造和冷卻 后接近矩形(平面的軋制面)的錠。
0038圖14示出提供了結(jié)合前面描述的特征的鑄模。這通過(guò)提供圖5的兩個(gè)輥?zhàn)硬贾?5、 36;圖7的可移動(dòng)托架38、 43、 44;以及 圖11到圖13的可移動(dòng)推動(dòng)件50、 52來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種布置能夠補(bǔ)償這種傳 統(tǒng)的共鑄的下面所有的不足，即
0039由軋制期間的橫向邊緣擦除引起的鍍層變??；
0040由軋制期間的頭部和尾部擦除引起的頭部和尾部鍍層變
薄；
0041由鑄造運(yùn)行中金屬收縮引起的芯層和鍍層之間的界面在 錠的中心部分的凹陷；以及
0042由鑄造運(yùn)行中金屬收縮引起的錠的軋制面的凹陷。0043當(dāng)使用由Anderson等人公開(kāi)的一種連續(xù)鑄造裝置時(shí)，是 使用固定的分隔壁而不是使用并入錠中的伸長(zhǎng)的柔性分隔元件。當(dāng)分 隔壁保持在模的入口部分時(shí)，不需要提供示于前面的實(shí)施例中的引導(dǎo) 輥?zhàn)右栽诜指粼蛳乱苿?dòng)通過(guò)模時(shí)引導(dǎo)和支撐分隔元件以與錠的鑄 造配合。圖15為與圖14等同的視圖，但是為具有冷卻的分隔壁的實(shí)施 例。分隔壁14本身可為柔性的，但是端部部分26由位于分隔壁的上端 的支撐桿58穩(wěn)固地保持。中心部分25沒(méi)有這種支撐，并因此可以如前 面參照?qǐng)D14所描述的在平面形狀和弓形形狀(以虛線示出)之間自由 移動(dòng)。圖14的實(shí)施例也是這種情況，分隔壁14可安裝在導(dǎo)軌48、 49等 等上，使得其可如雙頭箭頭43和44示出的向后或向前移動(dòng)，因此允許 在錠的頭部和尾部區(qū)域增加涂層的厚度。以這種方式，合并了分隔壁 和支撐58的鑄造裝置能夠用于以與圖3到圖14中的任意實(shí)施例相同的 方式操作，并基本上適用同樣的細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種用于鑄造復(fù)合金屬錠的裝置，包括端部開(kāi)口、大致矩形的模腔，具有入口端部部分、排出端開(kāi)口以及可移動(dòng)底部塊，可移動(dòng)底部塊適合于裝配在排出端開(kāi)口中并在鑄造期間沿模的軸向移動(dòng)，所述模腔具有相對(duì)側(cè)壁和相對(duì)端部壁，適合于鑄造大致矩形的復(fù)合錠，復(fù)合錠具有相對(duì)面和相對(duì)端部；分隔器，位于所述模腔中，并穿過(guò)該腔朝腔的相對(duì)端部壁延伸，從而至少將模腔的入口端部部分分隔成第一和第二供料室；第一熔融金屬供給設(shè)備，用于將用于所述復(fù)合錠的第一層的熔融金屬供給到所述供料室之一；以及第二熔融金屬供給設(shè)備，用于將用于所述復(fù)合錠的第二層的熔融金屬供給到所述第二供料室；特征在于所述裝置還包括用于所述分隔器的支撐，所述支撐至少部分是可移動(dòng)的，從而允許分隔器在鑄造期間在朝著或遠(yuǎn)離模腔的所述側(cè)壁之一的方向上不時(shí)移動(dòng)和/或彎曲。
2. 權(quán)利要求1的裝置，特征在于用于所述分隔器的所述支撐是可朝著或遠(yuǎn)離模腔的所述側(cè)壁的所述之一移動(dòng)的。
3. 權(quán)利要求1的裝置，特征在于所述分隔器為分隔元件以及所述支撐相對(duì)于所述模腔是固定的，但是包括可動(dòng)部分以使所述分隔元件朝著或遠(yuǎn)離模腔的所述側(cè)壁之一彎曲。
4. 權(quán)利要求1、權(quán)利要求2或權(quán)利要求3的裝置，特征在于所述裝置包括兩個(gè)分隔器，每個(gè)都設(shè)有一個(gè)所述支撐。
5. 權(quán)利要求2的裝置，特征在于所述分隔器具有中心部分和兩個(gè)相對(duì)端部部分，所述端部部分相對(duì)于所述中心部分定向使得從所述模腔的所述排出端排出的所述復(fù)合錠的所述第二層具有接近所述錠的所述相對(duì)端部的、厚度大于中心區(qū)域的端部區(qū)域，其中中心區(qū)域位于所述端部區(qū)域之間。
6. 權(quán)利要求5的裝置，特征在于所述分隔器在朝著和遠(yuǎn)離模腔的所述相對(duì)側(cè)壁的方向上是可彎曲的；以及其中所述支撐包括作用在所述分隔器上的彎曲裝備，以在鑄造期間的不同時(shí)間使所述分隔器的至少中心部分朝著和遠(yuǎn)離所述相對(duì)側(cè)壁之一彎曲。
7，權(quán)利要求6的裝置，特征在于用于所述分隔器的引導(dǎo)器位于所述端部部分接合所述中心部分的位置，所述引導(dǎo)器適合于防止所述中心部分的彎曲會(huì)導(dǎo)致所述端部部分的彎曲。
8. 權(quán)利要求3的裝置，特征在于所述分隔器具有中心部分和兩個(gè) 相對(duì)端部部分，所述端部部分相對(duì)于所述中心部分定向使得從所述模 腔的所述排出端排出的所述復(fù)合錠的所述笫二層具有接近所述錠的所 述相對(duì)端部的、厚度大于中心區(qū)域的端部區(qū)域，其中中心區(qū)域位于所 述端部區(qū)域之間，以及其中所述分隔器的所述中心部分在朝著和遠(yuǎn)離 模腔的所述相對(duì)側(cè)壁的方向上是可彎曲的，以及所述支撐包括作用在 所述分隔器的所述中心部分的彎曲裝備，以允許所述分隔器的至少中 心部分朝著和遠(yuǎn)離所述模腔的所述相對(duì)側(cè)壁之一的彎曲。
9. 一種鑄造具有內(nèi)部金屬層和至少一個(gè)外部層的金屬錠的方法，包 括提供直接冷硬鑄模，具有通過(guò)至少一個(gè)分隔器分成至少兩個(gè)室的 模腔，分別將熔融金屬引入該至少兩個(gè)室以制造鑄錠，鑄錠包括所述 層并具有頭部區(qū)域、尾部區(qū)域、橫向側(cè)區(qū)域和在所述頭部、尾部和端 部區(qū)域之間的中心區(qū)域，特征在于所述至少一個(gè)分隔器在鑄造期間 的不同時(shí)間在所述鑄模中移動(dòng)和/或彎曲。
10. —種用于鑄造復(fù)合金屬錠的裝置，包括端部開(kāi)口、大致矩形的模腔，具有入口端部部分、排出端開(kāi)口以 及可移動(dòng)底部塊，可移動(dòng)底部塊適合于裝配在排出端開(kāi)口中并在鑄造 期間沿模的軸向移動(dòng)，所述模腔具有相對(duì)側(cè)壁和相對(duì)端部壁，適合于 鑄造大致矩形的具有相對(duì)面和相對(duì)端部的復(fù)合錠；分隔器，位于所述模腔中并穿過(guò)該腔朝腔的相對(duì)端部壁延伸，從 而至少將模腔的入口端部部分分隔成第一和笫二供料室；第一熔融金屬供給設(shè)備，用于將用于所述復(fù)合錠的第一層的熔融 金屬供給到所述供料室之一；第二熔融金屬供給設(shè)備，用于將用于所述復(fù)合錠的第二層的熔融 金屬供給到所述第二供料室；以及用于所述分隔器的支撐，所述支撐是可移動(dòng)的，從而允許所述分 隔器在鑄造期間在朝著或遠(yuǎn)離模腔的所述側(cè)壁之一的方向上不時(shí)相對(duì) 于所述模腔移動(dòng)。
11. 一種用于鑄造復(fù)合金屬錠的裝置，包括端部開(kāi)口、大致矩形的模腔，具有入口端部部分、排出端開(kāi)口以 及可移動(dòng)底部塊，可移動(dòng)底部塊適合于裝配在排出端開(kāi)口中并在鑄造 期間沿模的軸向移動(dòng)，所述模腔具有相對(duì)側(cè)壁和相對(duì)端部壁，適合于鑄造大致矩形的具有相對(duì)面和相對(duì)端部的復(fù)合錠；分隔器，位于所述模腔中并穿過(guò)該腔朝腔的相對(duì)端部壁延伸，從 而至少將模腔的入口端部部分分隔成第一和第二供料室；第一熔融金屬供給設(shè)備，用于將用于所述復(fù)合錠的第一層的熔融金屬供給到所述供料室之一；以及第二熔融金屬供給設(shè)備，用于將用于所述復(fù)合錠的第二層的熔融 金屬供給到所述第二供料室；其中所述分隔器具有中心部分和兩個(gè)相對(duì)端部部分，所述端部部 分相對(duì)于所述中心部分定向使得從所述模腔的所述排出端排出的所述 復(fù)合錠的所述第二層具有接近所述錠的所述相對(duì)端部的、厚度大于中 心區(qū)域的端部區(qū)域，其中中心區(qū)域位于所述端部區(qū)域之間。
12. 權(quán)利要求11的裝置，其中所述分隔器至少在所述中心部分是可 彎曲的，并且所述裝置包括可移動(dòng)定位件，其作用在所述分隔元件上， 以4吏所述中心部分在平面的和彎曲的定向之間改變。
13. 權(quán)利要求11的裝置，包括用于所述分隔器的可移動(dòng)支撐，所述 支撐適合于將所述分隔器在所述模腔的所述入口端部部分中的不同位 置之間移動(dòng)。
14. 一種用于鑄造復(fù)合金屬錠的裝置，包括端部開(kāi)口、大致矩形的模腔，具有入口端部部分、排出端開(kāi)口以 及可移動(dòng)底部塊，可移動(dòng)底部塊適合于裝配在排出端開(kāi)口中并在鑄造 期間沿模的軸向移動(dòng)，所述模腔具有相對(duì)側(cè)壁和相對(duì)端部壁，適合于 鑄造大致矩形的具有相對(duì)面和相對(duì)端部的復(fù)合錠；縱向分隔元件，位于所述模腔中并穿過(guò)該腔朝腔的相對(duì)端部壁延 伸，從而至少將模腔的入口端部部分分隔成第一和第二供料室，所述 分隔元件在朝著和遠(yuǎn)離模腔的所述相對(duì)側(cè)壁的方向上是可彎曲的；第一熔融金屬供給設(shè)備，用于將用于所述復(fù)合錠的第一層的熔融 金屬供給到所述供料室之一；第二熔融金屬供給設(shè)備，用于將用于所述復(fù)合錠的第二層的熔融 金屬供給到所述笫二供料室；以及作用在所述分隔元件上的彎曲裝備，以使所述分隔元件的至少中 心部分朝著和遠(yuǎn)離所述相對(duì)側(cè)壁之一彎曲。
15. 權(quán)利要求14的裝置，其中所述分隔元件具有相對(duì)端部部分，分別在所述中心部分的每一側(cè)，所述端部部分相對(duì)于所述中心部分定向 使得從所述模腔的所述排出端排出的所述復(fù)合錠的所述笫二層具有接 近所述錠的所述相對(duì)端部的、厚度大于中心區(qū)域的端部區(qū)域，其中中 心區(qū)域位于所述端部區(qū)域之間。
16. 權(quán)利要求15的裝置，其中所述彎曲裝備只作用在所述分隔器的 所述中心部分，所述端部部分在鑄造期間保持不彎曲。
17. 權(quán)利要求15的裝置，其中用于所述分隔元件的引導(dǎo)器位于所述 端部部分接合所述中心部分的位置，所述引導(dǎo)器適合于防止所述中心 部分的彎曲會(huì)導(dǎo)致所述端部部分的彎曲。
18. —種鑄造具有內(nèi)部金屬層和至少一個(gè)外部層的金屬錠的方法， 包括提供直接冷硬鑄模，具有通過(guò)至少一個(gè)分隔元件分成至少兩個(gè) 室的模腔，并且分別將熔融金屬引入該至少兩個(gè)室以制造錠，錠具有 所述層，其中所述至少一個(gè)分隔元件具有中心部分和兩個(gè)相對(duì)端部部 分，以及其中所述端部部分在鑄造期間相對(duì)于所述中心部分傾斜，以 使所述至少一個(gè)外部層在接近錠的側(cè)邊緣處比在錠的中心處厚。
19. 一種鑄造具有內(nèi)部金屬層和至少一個(gè)外部層的金屬錠的方法， 包括提供直接冷硬鑄模，具有通過(guò)至少一個(gè)分隔元件分成至少兩個(gè) 室的模腔，并且分別將熔融金屬引入該至少兩個(gè)室以制造錠，錠包括 所述層并具有頭部區(qū)域、尾部區(qū)域和在頭部和尾部區(qū)域之間的中心區(qū) 域，其中所述至少一個(gè)分隔器在鑄造所述頭部和尾部區(qū)域時(shí)保持基本 上為平面的，但在鑄造期間的不同時(shí)間在所述鑄模中移動(dòng)以使所述至 少一個(gè)外部層在所述頭部和尾部區(qū)域處比在所述中心區(qū)域處厚。
全文摘要
在直接冷硬鑄造裝置中共鑄金屬錠的裝置和方法。該裝置和方法使用至少一個(gè)分隔器(分隔元件或分隔壁)，其將鑄模分成兩個(gè)或多個(gè)室以接收熔融金屬，其中熔融金屬被結(jié)合成為單個(gè)錠。在鑄造期間，分隔器可被移動(dòng)、傾斜和/或彎曲以制造主要設(shè)計(jì)用于卷成薄板或片的錠。錠具有至少一個(gè)外部層，外部層接近側(cè)(寬度)邊緣處比在中心處厚，和/或接近尾部或頭部區(qū)域處更厚。這補(bǔ)償了在軋制期間將外部層從錠芯的擦去。同樣，分隔器可在鑄造運(yùn)行期間向外朝著模壁之一向外弓彎。
文檔編號(hào)B22D7/02GK101646514SQ200880006568
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日
發(fā)明者R·B·沃斯塔夫 申請(qǐng)人:諾維爾里斯公司