專利名稱：直接冷硬鑄造的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及金屬直接冷硬鑄造的裝置。
背景技術(shù)：
在一個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)用新型涉及一種用于對(duì)熔融金屬例如鋁進(jìn)行直接冷硬鑄造 的方法和裝置。在另一個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)用新型涉及一種采用氮化硼鑄模鑲件來(lái)進(jìn)行直接 冷硬鑄造的方法和裝置。在另一實(shí)施例中，采用氮化硼鑄模鑲件或者氮化硼圈來(lái)進(jìn)行圓錠 鑄造就無(wú)需在鑄模和正凝固的鑄錠之間使用潤(rùn)滑劑。在另一個(gè)實(shí)施例中，該方法和裝置用 于直接冷硬鑄造圓錠。盡管具體討論了氮化硼鑲件用于圓錠鑄模，但這種氮化硼鑲件用在 其它形狀的錠模中也是有益的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是防止金屬粘在鑄模的壁上。根據(jù)本實(shí)用新型，實(shí)現(xiàn)了防止金 屬粘在鑄模壁上的技術(shù)效果。在一個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供了一種金屬直接冷硬鑄造的裝置，包括由鑄造 面形成的具有頂端和底端的端部開口模腔；位于模腔頂端的耐火套，用于接收熔融的金屬； 位于鑄模底端下面的冷卻劑輸送系統(tǒng)，用于供給冷卻劑，以使下降的熔融金屬體冷硬；以及 安裝于耐火套和模腔周壁之間的氮化硼圈。在另一個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供了一種裝置，其中，氮化硼圈基本上防止金屬 粘在鑄模的壁上。在另一實(shí)施例中，直接冷硬鑄造裝置的耐火套的內(nèi)徑小于鑄模的內(nèi)徑，從而所述 耐火套與模腔形成了懸突。在另一個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供了一種裝置，其中，冷卻劑是水。在另一實(shí)施 例中，本實(shí)用新型提供一種裝置，其中，金屬實(shí)質(zhì)上是純鋁或鋁合金。在另一個(gè)實(shí)施例中，金屬直接冷硬鑄造裝置包括由鑄造面形成的具有頂端和底 端的端部開口模腔；位于模腔頂端的流嘴，用于接收熔融的金屬，且該流嘴具有流控棒或浮 動(dòng)式擋板；位于鑄模底端下面的冷卻劑輸送系統(tǒng)，用于提供冷卻劑以使下降的熔融金屬體 冷硬；以及設(shè)于模腔頂端上的氮化硼圈，其中，流控棒或浮動(dòng)式擋板控制熔融金屬進(jìn)入模腔 的量。在另一實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供一種裝置，其中，冷卻劑是水。在另一實(shí)施例中， 本實(shí)用新型提供一種裝置，其中，金屬是鋁合金。在另一實(shí)施例中，提供一種金屬直接冷硬鑄造方法，包括持續(xù)地用熔融金屬填充 模腔的頂端，且使熔融金屬經(jīng)過(guò)鑄模向下移動(dòng)以形成鑄錠，以及同時(shí)通過(guò)從冷卻劑輸送系 統(tǒng)把冷卻劑噴射到鑄錠上來(lái)使鑄錠冷硬。 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種方法，其中，冷卻劑是水。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一 種方法，其中，所述金屬是鋁合金。[0012]因此，本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例是提供一種使用氮化硼鑄模鑲件和/或圈的直接 冷硬鑄造方法和裝置。本實(shí)用新型的這些和其它進(jìn)一步的實(shí)施例將通過(guò)下文的描述和附圖變得更清楚。
為了更完整地理解本實(shí)用新型，
以下結(jié)合附圖做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，其中附圖1示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的鑄模的縱剖圖；附圖2示出了本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的鑄模的縱剖圖；附圖3示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的氮化硼圈的頂部透視圖；附圖4示出了本實(shí)用新型圖3的實(shí)施例的氮化硼圈的底部透視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型公開了一種金屬直接冷硬鑄造裝置，包括由鑄造面形成的具有頂端 和底端的端部開口模腔；位于模腔頂端的耐火套，用于接收熔融的金屬；位于鑄模底端下 面的冷卻劑輸送系統(tǒng)，用于供給冷卻劑，以冷硬下降的熔融金屬體；以及安裝于耐火套和模 腔周壁之間的氮化硼圈。下面是對(duì)本申請(qǐng)使用的術(shù)語(yǔ)的定義。在本文中，術(shù)語(yǔ)“基本上”意味著很大的范圍 或程度。附圖1示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的鑄模的縱剖圖。這里，提供鑄造臺(tái)或模腔11，其裝配有一個(gè)或多個(gè)可通過(guò)0型圈密封在鑄造臺(tái)上 的鑄模體13。這里，熱頂澆口盆或耐火套12將熔融的金屬供給到鑄模體13。鑄模體13具 有環(huán)形的冷卻劑通道16，在該冷卻劑通道和鑄模體13下部?jī)?nèi)表面之間鉆有一系列冷卻劑 輸送孔17，以便當(dāng)鑄錠從鑄模中取出時(shí)輸送冷卻劑到鑄錠表面(虛線示出)。這里，冷卻劑 是水。其它的鑄模體設(shè)計(jì)可以在鑄模體內(nèi)部具有內(nèi)部水通道，而不是象示出的那樣在表面 上，而且水可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)狹縫而不是通過(guò)孔輸送到鑄錠表面?？蛇x擇地，一對(duì)耐火圈 (未示出)設(shè)于鑄模體13上部中的環(huán)形空間中。耐火纖維墊圈填充任何殘留的縫隙。這里，熔融金屬21通過(guò)耐火套12進(jìn)入模腔。隨著熔融金屬凝固，產(chǎn)生了彎液面 23。彎液面以下的金屬為凝固的金屬24，以產(chǎn)生初始的凝固錠頭，此時(shí)，鑄模的底座蓋同時(shí) 下降，以使鑄錠能擴(kuò)展形成。固體氮化硼環(huán)形圈30安裝在鑄模體13內(nèi)?？蛇x擇地，氣體供應(yīng)入口(未示出) 設(shè)置在鑄模臺(tái)中氮化硼環(huán)形圈30的上方或下方。可用于制造所述環(huán)形圈的氮化硼的合適類型包括但不限于熱解、等靜壓和燒結(jié)。 氮化硼圈的尺寸取決于使用的鑄模的大小和形狀。對(duì)氮化硼圈而言，直徑可為大約2英寸 到大約50英寸?？捎糜诶鋮s金屬鑄錠的冷卻劑的合適類型包括但不限于水、乙二醇或其它適當(dāng)?shù)?液體冷卻劑。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種金屬的直接冷硬鑄造裝置。所述裝置包括由鑄造面 形成的具有頂端和底端的端部開口模腔；位于模腔頂端的流嘴，用于接收熔融金屬，該流嘴 具有流控棒；位于鑄模底端下面的冷卻劑輸送系統(tǒng)，用于供給冷卻劑，以冷硬下降的熔融金C
屬體；以及安裝于模腔周壁中的氮化硼圈。圖2示出了鑄造臺(tái)或模腔21，其裝配有一個(gè)或多個(gè)可通過(guò)0型圈密封在鑄造臺(tái)上 的鑄模體23。這里，流嘴28具有流控棒29，以控制流入鑄模體23的熔融金屬的流速。例 如，如果熔融金屬流入鑄模體23的流速過(guò)快，可把流控棒29壓靠在流嘴28的開口 28a上， 以停止或減慢熔融金屬流入鑄模體23。例如，如果熔融金屬流入鑄模體23的流速太慢，可 把流控棒29從流嘴28的開口 28a抽出，以增加熔融金屬流入鑄模體23。鑄模體23具有環(huán) 形的冷卻劑通道26，在所述冷卻劑通道和鑄模體23下部?jī)?nèi)表面之間鉆有一系列冷卻劑輸 送孔27，以便當(dāng)鑄錠從鑄模中取出時(shí)輸送冷卻劑到鑄錠表面(虛線示出)。這里，冷卻劑是 水。其它鑄模體的設(shè)計(jì)可具有在鑄模體內(nèi)的內(nèi)部水通道，而不是象示出的那樣在表面上，而 且水可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)狹縫而不是通過(guò)孔輸送到鑄錠表面。固體氮化硼環(huán)形圈30安裝在鑄模體23的頂端?？蛇x擇地，氣體供應(yīng)入口(未示 出)設(shè)置在鑄模臺(tái)中氮化硼環(huán)形圈30的上方或下方。在另一實(shí)施例中，流入鑄模體的金屬流可通過(guò)浮動(dòng)式擋板或其它適當(dāng)?shù)难b置代替 控制棒來(lái)控制，以控制金屬流入鑄模的流量和熔融金屬在鑄模中的高度?？捎糜谥圃焖霏h(huán)形圈的氮化硼的合適類型包括但不限于熱解、等靜壓和燒結(jié)。 氮化硼圈的尺寸取決于使用的鑄模的大小和形狀。對(duì)氮化硼圈而言，其直徑可為大約2英 寸到大約50英寸。可用于冷卻金屬鑄錠的冷卻劑的合適類型包括但不限于水、乙二醇或任何其它適 當(dāng)?shù)囊后w冷卻劑。附圖3示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的氮化硼圈30的俯視圖；附圖4示出了本實(shí)用新型圖3的實(shí)施例的氮化硼圈30的仰視圖。該鑄模一般以如下的方式使用。在直接冷硬鑄造開始時(shí)，基板或底座蓋(未示出) 位于每個(gè)鑄模體的底部?jī)?nèi)。熔融金屬被輸送到每個(gè)鑄模腔的頂部，例如，通過(guò)汲取管和浮動(dòng) 裝置，或者通過(guò)鑄模臺(tái)頂部的耐火通道(稱為水平澆注系統(tǒng))。然后，金屬流入模腔并形成 初始的凝固錠頭，此時(shí)鑄模的底座蓋同時(shí)下降，以使鑄錠擴(kuò)展形成。同時(shí)，通過(guò)從冷卻劑輸 送系統(tǒng)向鑄錠上噴射冷卻劑來(lái)使鑄錠冷硬。澆鑄過(guò)程中，開始凝固的熔融金屬接觸氮化硼 環(huán)形圈，以防止熔融金屬粘在鑄模上?？蛇x的，可向正凝固的鑄錠和氮化硼鑄圈之間的界面供給少量的氣流，比如氧氣 和氮?dú)獾幕旌蠚?。該氣流可在氮化硼鑄圈的頂端產(chǎn)生穩(wěn)定的氣窩，并且將在氮化硼鑄圈/ 鑄模體和正凝固收縮的鑄錠之間產(chǎn)生的環(huán)形空間之間離開。這進(jìn)一步減小了擴(kuò)展中的錠殼 所受的摩擦。以下是一個(gè)采用氮化硼圈來(lái)鑄造鋁的例子，其中，鑄模直徑為7英寸，且采用可購(gòu) 買到的晶粒細(xì)化棒來(lái)添加0. 001-0. 008wt%的鈦。首先，冷卻劑是水，因此水輸送系統(tǒng)以每 個(gè)鑄模每分鐘15-30加侖的流量開始。底磚(bottom block)被接合到鑄模中的氮化硼圈 下面0.25"處用于準(zhǔn)備開始。接下來(lái)，鑄模被熔融金屬填充且在鑄造開始前保持20秒。在 鑄模入口附近的流槽內(nèi)的鑄造溫度大約為1250-1310 T。鑄造過(guò)程中的水流量為每個(gè)鑄模 每分鐘15到30加侖，且鑄造速度為每分鐘4. 0-6. 0英寸。這樣生產(chǎn)的鋁鑄錠等同于用石 墨圈和潤(rùn)滑劑生產(chǎn)的鑄錠。盡管本實(shí)用新型的具體實(shí)施例已經(jīng)被具體描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，依據(jù)本實(shí)用新型公開的全部?jī)?nèi)容可以對(duì)所公開的細(xì)節(jié)發(fā)展出多種改變和替代。因此，公開的特 定結(jié)構(gòu)只是用以說(shuō)明，而不作為對(duì)本實(shí)用新型范圍的限制，本實(shí)用新型的完整范圍在隨后 的權(quán)利要求中及其任意和全部等同物給出。
權(quán)利要求1.一種用于金屬直接冷硬鑄造的裝置，包括 由鑄造面形成的具有頂端和底端的端部開口模腔； 位于模腔頂端的耐火套，用于接收熔融金屬；位于鑄模底端下面的冷卻劑輸送系統(tǒng)，用于供給冷卻劑以使下降的熔融金屬體冷硬； 其特征在于，該裝置還包括安裝在耐火套和模腔周壁之間的氮化硼圈。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述氮化硼圈防止金屬粘在鑄模壁上。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該直接冷硬鑄造裝置的耐火套的內(nèi)徑小于 鑄模的內(nèi)徑，從而所述耐火套與模腔形成了懸突。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，冷卻劑是水。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，金屬是鋁或鋁合金。
6.一種用于金屬直接冷硬鑄造的裝置，包括 由鑄造面形成的具有頂端和底端的端部開口模腔；位于模腔頂端的流嘴，用于接收熔融的金屬，且該流嘴具有流控棒或浮動(dòng)式擋板； 位于鑄模底端下面的冷卻劑輸送系統(tǒng)，用于供給冷卻劑以使下降的熔融金屬體冷硬， 其特征在于，該裝置還包括安裝于模腔頂端的氮化硼圈， 其中，流控棒或浮動(dòng)式擋板控制熔融金屬進(jìn)入模腔的量。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述氮化硼圈防止金屬粘在鑄模壁上。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，冷卻劑是水。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，金屬是鋁或鋁合金。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種金屬直接冷硬鑄造裝置，包括由鑄造面形成的具有頂端和底端的端部開口模腔；位于模腔頂端的耐火套，用于接收熔融的金屬；位于鑄模底端下面的冷卻劑輸送系統(tǒng)，用于供給冷卻劑以使下降的熔融金屬體冷硬；以及安裝于耐火套和模腔周壁之間的氮化硼圈。在另一個(gè)實(shí)施例中，金屬直接冷硬鑄造裝置進(jìn)一步包括代替耐火套的流嘴，其位于模腔頂端，用來(lái)接收熔融金屬，且該流嘴具有流控棒或浮動(dòng)式擋板，其中，流控棒控制熔融金屬進(jìn)入模腔的量。
文檔編號(hào)B22D15/04GK201783634SQ20092017802
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月6日
發(fā)明者C·W·尚科, D·R·吉爾德邁斯特, J·L·柯比, R·T·里希特 申請(qǐng)人:美鋁公司