帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠抑制發(fā)熱量、容易維護(hù)、現(xiàn)實中容易使用的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，該連續(xù)鑄造用鑄模裝置不論將要獲得的產(chǎn)品大小如何都能夠?qū)崿F(xiàn)廉價和小型化。所述連續(xù)鑄造用鑄模裝置的特征在于，包括：鑄模，對接收的熔液進(jìn)行冷卻而形成鑄造品；和攪拌裝置，對所述鑄模中的熔液施加磁場，同時在該狀態(tài)下使電流在熔液中流動，所述鑄模構(gòu)成為：具有縱向設(shè)置的圓筒狀鑄模主體，所述鑄模主體的中心部分構(gòu)成縱向鑄造空間，所述攪拌裝置構(gòu)成為，具有：磁場裝置，具有包含永久磁體的上部磁鐵；和一對電極，包含設(shè)置在入口一側(cè)的第一電極和設(shè)置在出口一側(cè)的第二電極。
【專利說明】帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及連續(xù)鑄造設(shè)備中的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，所述連續(xù)鑄造設(shè)備用于生產(chǎn)Al、Cu、Zn或者它們中的至少兩種的合金、或者M(jìn)g合金等導(dǎo)體(導(dǎo)電體)的非鐵金屬或者其他金屬的鑄錠或鑄板等。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，在連續(xù)鑄造用鑄模中，采用有如以下所述的熔液攪拌方式。即，為了提高鑄板或鑄錠等的質(zhì)量，在這些熔液固化的工序中，即當(dāng)熔液通過鑄模內(nèi)時，利用電磁線圈從鑄模的外部向鑄模內(nèi)部的熔液施加移動磁場，從而對即將發(fā)生固化的熔液進(jìn)行攪拌。該攪拌以氣體的去除和組織的均勻化為主要目的。但是，存在以下各種問題:即，因為在靠近高溫熔液的位置配置電磁線圈，所以不但需要進(jìn)行電磁線圈的冷卻和復(fù)雜的維護(hù)，還理所當(dāng)然地需要消耗多的電力，進(jìn)而伴隨著該電力消耗，電磁線圈自身也不免發(fā)熱，而這些熱也必須得到冷卻，由此，裝置本身的價格變得高昂等等。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利文獻(xiàn)特開平9 - 99344號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決上述問題而作出，其目的在于提供一種能夠抑制發(fā)熱量、容易維護(hù)、現(xiàn)實中容易使用的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，該連續(xù)鑄造用鑄模裝置不論將要獲得產(chǎn)品的大小如何都能夠?qū)崿F(xiàn)廉價和小型化。
[0007]本發(fā)明的實施方式的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用模具裝置通過冷卻導(dǎo)電性材料處于液相狀態(tài)的熔液而取出固相狀態(tài)的鑄造品，其特征在于，包括:
[0008]鑄模，對接收的熔液進(jìn)行冷卻而形成鑄造品；以及攪拌裝置，對所述鑄模中的熔液施加磁場，同時在該狀態(tài)下使電流在熔液中流動，
[0009]所述鑄模構(gòu)成為:
[0010]具有縱向設(shè)置的圓筒狀鑄模主體，所述鑄模主體的中心部分構(gòu)成具有熔液流入的上方入口和取出產(chǎn)品的下方出口的縱向鑄造空間，
[0011]在所述鑄?？臻g的所述入口配置有呈環(huán)狀且發(fā)揮過渡板作用的過渡板體，允許熔液從所述過渡板體的中央部分的孔流入所述鑄造空間，
[0012]所述攪拌裝置構(gòu)成為，具有:
[0013]磁場裝置，具有上部磁鐵，所述上部磁鐵與所述過渡板體的底板相隔地設(shè)置在所述底板的上方，使磁力線在所述鑄造空間內(nèi)縱向穿過，包含永久磁體；以及
[0014]一對電極，在熔液進(jìn)入所述鑄造空間內(nèi)的狀態(tài)下使電流流過該熔液，使流過的電流與所述磁力線交叉而產(chǎn)生電磁力，包含設(shè)置在所述入口一側(cè)的第一電極和設(shè)置在所述出口一側(cè)的第二電極。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1(a)是表示本發(fā)明的一個實施方式整體的縱剖面示意圖；圖1(b)是表示作為其一個結(jié)構(gòu)部件的磁場裝置的縱剖面圖；
[0016]圖2(a)是表示作為其一個結(jié)構(gòu)部件的過渡板體的俯視圖；圖2(b)是表示其沿11(b)-11(b)線的剖面圖；
[0017]圖3(a)是表示其蓋體的縱剖面圖；圖3(b)是表示其蓋體的仰視圖；
[0018]圖4(a)是上部磁鐵的部分縱剖面?zhèn)纫晥D；圖4(b)是表示作為其一個結(jié)構(gòu)部件的下側(cè)罩的俯視圖；
[0019]圖5(a)是作為上部磁鐵的一個結(jié)構(gòu)部件的磁體(磁軛體和永久磁體)的縱剖面圖；圖5(b)是作為上部磁鐵的一個結(jié)構(gòu)部件的磁體(磁軛體和永久磁體)的仰視圖；
[0020]圖6是不同實施方式中的磁體的仰視圖；
[0021]圖7是另一不同實施方式中的磁體的仰視圖；
[0022]圖8是另一其他實施方式中的磁體的仰視圖；
[0023]圖9是表示本發(fā)明的其他實施方式整體的縱剖面示意圖；
[0024]圖10(a)是其側(cè)部磁鐵的俯視圖；圖10(b)是其沿X(b)_X(b)線的剖面圖；
[0025]圖11是表示本發(fā)明的另一其他實施方式整體的縱剖面示意圖。

【具體實施方式】
[0026]為了深入理解本發(fā)明的實施方式，簡單說明現(xiàn)有的連續(xù)鑄造設(shè)備中的以電氣為動力的電磁攪拌裝置。
[0027]以往，從被稱作中間包的熔液容納箱中倒出定量的非鐵金屬的熔液M，將其澆注至下方的鑄模。在鑄模內(nèi)循環(huán)有鑄模冷卻用的冷卻水。由此，高溫的熔液從與鑄模接觸的瞬間開始，從外周側(cè)(鑄模側(cè))開始凝固。位于鑄模中央部的熔液遠(yuǎn)離低溫的鑄模壁，因此凝固當(dāng)然遲于外周部的熔液。因此，在鑄模內(nèi)，熔液的液體(液相)狀態(tài)的熔液與固體(固相)狀態(tài)的鑄造物二者以通過界面接觸的狀態(tài)同時存在。于是，在一般情況下，當(dāng)熔液較為急速地凝固時，氣體殘留在變?yōu)楣腆w的鑄造物(產(chǎn)品)內(nèi)，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量下降。因此，通過攪拌凝固前的熔液來促進(jìn)氣體的去除。為了進(jìn)行該攪拌，以往使用以電氣為動力的電磁攪拌裝置。
[0028]但是，如上所述，當(dāng)使用這種電磁攪拌裝置時，存在各種問題。
[0029]為了解決這樣的問題，本發(fā)明人之前提出了在日本專利文獻(xiàn)特開2013 - 103229號公報中記載的發(fā)明(在先發(fā)明)。在該在先發(fā)明中，電流縱向流過熔液且橫向上施加磁場，而且，二者大致垂直，由此，遵守弗萊明定則的電磁力使熔液M旋轉(zhuǎn)(攪拌)或振動。在該在先發(fā)明中，當(dāng)產(chǎn)品(鑄錠、鑄板等)P的橫向?qū)挾?直徑、長度(差渡)等)增大時，能夠通過與其對應(yīng)地增強磁場產(chǎn)生裝置的磁場來進(jìn)行應(yīng)對。即，無論產(chǎn)品P是直徑在數(shù)十厘米的鑄錠還是長度達(dá)到數(shù)米的鑄板，只需使用具有與其直徑或長度對應(yīng)的磁場強度的永久磁鐵即可。然而，本發(fā)明人為了生產(chǎn)出優(yōu)于現(xiàn)有裝置的裝置而每日不懈努力探索。其中一個目的在于，想要提供一種避免大型化、成本低且制造和維護(hù)容易的裝置。也就是說，想要提出一種小型裝置，即使產(chǎn)品P的橫向?qū)挾?直徑、長度等)增大，即使不使用與該產(chǎn)品P的橫向?qū)挾瘸烧壤龑?yīng)的磁場強度的大型永久磁鐵裝置，也能夠攪拌、振動熔液而獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。這樣，如果能夠使各裝置小型化，則能夠合并設(shè)置多個裝置，一次制造出多個產(chǎn)品?？梢哉f這樣的課題為本發(fā)明人所獨有，其他本領(lǐng)域技術(shù)人員尚無人專門致力于本課題。為了解決上述問題，進(jìn)行了大量實驗，以判斷利用磁場強度小于與所述長度成正比的磁場強度的永久磁鐵能否使熔液在實際中旋轉(zhuǎn)、振動。作為其中一個實驗，如圖1(a)所示，在鑄模2的相當(dāng)于上方端面部分的位置配置上部磁鐵(包含永久磁鐵)4a，使電流在該狀態(tài)下流過電極5a、5b之間。本領(lǐng)域技術(shù)人員絕不會為了使熔液M旋轉(zhuǎn)、振動而采用該結(jié)構(gòu)。這是因為乍看之下，磁場方向與電流方向共同沿著同一方向(上下方向)，因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員會直觀地認(rèn)為，不會遵守弗萊明定則產(chǎn)生電磁力，熔液M不會旋轉(zhuǎn)、振動。但是，本發(fā)明人針對這樣的結(jié)構(gòu)作為眾多實驗之一進(jìn)行了實驗。在進(jìn)行該實驗之后，背離了該【技術(shù)領(lǐng)域】中具有大量知識的大部分本領(lǐng)域技術(shù)人員的預(yù)想，鑄模2內(nèi)的熔液M以充分的速度旋轉(zhuǎn)、振動。此現(xiàn)象的具體機(jī)理尚不明確，但熔液M發(fā)生了旋轉(zhuǎn)、振動確定了從結(jié)果上講，產(chǎn)生了遵守弗萊明定則的電磁力。也就是說，本領(lǐng)域技術(shù)人員在進(jìn)行實驗前會認(rèn)為在電極5a、5b之間流動的電流的方向與來自上部磁鐵4a的磁力線ML的方向相同，它們之間并不相交，然而實際上會交叉，從而產(chǎn)生了遵守弗萊明定則的電磁力。也就是說，只有進(jìn)行了實驗的本發(fā)明人才會得知利用如圖1(a)所示的結(jié)構(gòu)也會使熔液M旋轉(zhuǎn)、振動，而未進(jìn)行實驗的普通本領(lǐng)域技術(shù)人員絕不會知曉此事實。也就是說，本發(fā)明是基于上述本發(fā)明人獨自進(jìn)行的實驗結(jié)果而作出的，因而是未進(jìn)行這種實驗的普通本領(lǐng)域技術(shù)人員絕不能獲得的發(fā)明。進(jìn)一步說，普通本領(lǐng)域技術(shù)人員會直觀地認(rèn)為在這樣的結(jié)構(gòu)中，熔液M不會旋轉(zhuǎn)、振動，從而積極地排除這樣的結(jié)構(gòu)，因此，可以說普通本領(lǐng)域技術(shù)人員絕不會獲得本發(fā)明。
[0030]以下，對這樣完成的本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。此外，在以下說明的本發(fā)明的實施方式中，想要改進(jìn)作為取出產(chǎn)品的鑄錠或鑄板等，提供具有更高質(zhì)量的鑄錠或鑄板，進(jìn)而不使用電磁鐵而使用永久磁鐵，而且，使用未必與產(chǎn)品P的長度成正比例的小磁場強度的小型永久磁鐵作為所使用的永久磁鐵。進(jìn)而，還考慮到以下情況:因為用于制造鑄錠或鑄板的模具裝置處于非常高溫的環(huán)境，所以即使使用永久磁鐵，永久磁鐵也會由于熔液M的熱而變成高溫，從而變得無法實現(xiàn)作為磁鐵的功能。因此，在本發(fā)明的實施方式中，為了防止即使將永久磁鐵配置在水套外，永久磁鐵也會由于熱而功能下降，新采用用于冷卻永久磁鐵的單獨結(jié)構(gòu)。
[0031]實施方式I
[0032]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。此外，附圖的比例尺在各圖中不一定相同。
[0033]如圖1(a)所示，本發(fā)明的實施方式的裝置具有:熔液供給裝置1，用于供給Al、Cu、Zn或者它們中的至少兩種的合金、或者M(jìn)g合金等導(dǎo)體(導(dǎo)電體)的非鐵金屬或者其他金屬的熔液M ;鑄模(模具)2，從熔液供給裝置I接收熔液；以及攪拌裝置3，用于攪拌鑄模2內(nèi)的熔液M。
[0034](I)熔液供給裝置I
[0035]熔液供給裝置I具有接收來自鋼水包(未圖示)等的熔液M的中間包(熔液容納箱)1A。中間包(熔液容納箱)IA中貯存熔液M,去除夾雜物，而將熔液M從下部漏斗狀地變窄的熔液供給管部IAl以固定的供給速度供給至鑄模2。如后所述，所述熔液供給管部IAl與鑄模2的過渡板體3A的中央環(huán)狀壁3A2以液密狀態(tài)連接。
[0036](2)鑄模 2
[0037]由圖1(a)也可知，在本實施方式中，鑄模2構(gòu)成為取出作為產(chǎn)品P的圓柱狀鑄錠。該鑄模2的內(nèi)部成為用于使熔液M固化的鑄造空間20，該鑄造空間20的上部是作為原料的熔液M流入的入口 EN，下部是產(chǎn)品P的出口 EX。
[0038]該鑄模2具有:大致圓筒狀(橫剖面呈環(huán)狀)的鑄模主體2a、配設(shè)在該鑄模主體2a的上端附近的內(nèi)側(cè)的所述過渡板體3A、以及埋入到鑄模主體2a的內(nèi)周面的用于對產(chǎn)品表面進(jìn)行整形的筒體2C。
[0039]所述鑄模主體2a具有作為形成在周側(cè)壁內(nèi)的空間的水套2d。該水套2d在所述鑄模主體2a的周側(cè)壁內(nèi)構(gòu)成橫剖面呈環(huán)狀的空間，具有冷卻水的流入口和流出口(都未圖示)。也就是說，冷卻水從流入口流入到水套2d內(nèi)，冷卻水在水套2d內(nèi)循環(huán)，對熔液M進(jìn)行冷卻，然后冷卻水從流出口排出。通過該水套2d，鑄模主體2a內(nèi)的熔液M快速冷卻。水套2d可以采用各種公知的結(jié)構(gòu)，因而在此省略其詳細(xì)說明。
[0040]進(jìn)而，該鑄模主體2a的頂部是縱剖面呈山形的凸周部2e，如后所述，凸周部2e與蓋體4b的槽4bl嚙合，彼此以大的接觸面積接觸，從而提高導(dǎo)熱性。
[0041]另外，安裝在該鑄模主體2a上的所述過渡板體3A由耐火材料構(gòu)成，具有所述入口EN0圖2 (a)示出了該過渡板體3A的俯視圖，圖2(b)示出了該過渡板體3A的沿圖2 (a)的11(b)-11(b)線的剖面圖。由這些圖2(a)、圖2(b)可知，在該過渡板體3A中，在中心開有孔3A1 (所述入口 EN)的底板3A0的中央部分和周邊部分分別立起有中央環(huán)狀壁(中央框狀壁)3A2和周邊環(huán)狀壁(周邊框狀壁)3A3，由該中央環(huán)狀壁3A2和周邊環(huán)狀壁3A3所包圍的空間成為用于容納后述的上部磁鐵4a的上部磁鐵容納空間3A4。從其他角度來看，可以說由過渡板體3A使鑄模主體2a的原來大小的入口(第一入口)ΕΝ0變窄而成為狹窄的入口(第二入口)EN，允許熔液M從該狹窄入口 EN流入。
[0042]該周邊環(huán)狀壁3A3的頂部也是剖面呈山形的凸周部3A31，如后所述，凸周部3A31與所述蓋體4b的槽4bl (圖3(a))嚙合，彼此以大的接觸面積接觸，從而帶來良好的導(dǎo)熱性。該過渡板體3A起到所謂的過渡板(鑄模的上方部分的蓋)的功能。也就是說，該過渡板體3A的尤其是底板3A0起到所謂的過渡板的功能。
[0043]所述筒體2C埋入所述鑄模主體2a的內(nèi)周面。該筒體2C用于防止高溫的熔液M直接與鑄模主體2a接觸。另外，該筒體2C由碳構(gòu)成，具有使產(chǎn)品P的表面外皮光滑的功能。也就是說，該筒體2C同時具有保護(hù)鑄模主體2a不受熱損害的功能和改善產(chǎn)品P的外皮的功能。
[0044](3)攪拌裝置3
[0045]攪拌裝置3利用遵守弗萊明左手定則的電磁力(洛倫茨力)攪拌、振動固化前的熔液M。該攪拌裝置3具有用于對鑄模主體2a內(nèi)的熔液M產(chǎn)生磁場的磁場裝置4和用于使電流在所述熔液M中流動的電極對5。
[0046](3)-1磁場裝置4
[0047]特別是由圖1(b)可知，磁場裝置4具有環(huán)狀的上部磁鐵4a和呈下吊狀態(tài)地安裝上部磁鐵4a的相同環(huán)狀的蓋體4b。也就是說，上部磁鐵4a通過螺栓4c等以下吊狀態(tài)固定于蓋體4b而構(gòu)成磁場裝置4。該磁場裝置4如圖1 (a)所示通過螺栓4e可裝卸地固定于鑄模2。也就是說，能夠從鑄模2容易地卸下磁場裝置4，以進(jìn)行維護(hù)、更換。該磁場裝置4與內(nèi)置在水套2d中的磁場裝置不同，不會受到尺寸方面的制約。另外，與內(nèi)置在水套2d中的情況相比，即使產(chǎn)品P的長度增大，該磁場裝置4也能夠配置得更靠近熔液M。
[0048]圖3 (a)、圖3 (b)特別示出了所述蓋體4b。圖3 (a)是蓋體4b的縱剖面圖，圖3 (b)是蓋體4b的仰視圖。由這些圖可知，蓋體4b在中央部分具有孔4b0，在下面形成有圓周狀的多個槽4bl。這些槽4bl與鑄模主體2a的凸周部2e和周邊環(huán)狀壁3A3的凸周部3A31分別嚙合，彼此以大的接觸面積接觸。于是，鑄模主體2a和與其相鄰的過渡板體3A通過鑄模主體2a的水套2d被冷卻。因此，與它們嚙合的蓋體4b和懸掛于蓋體4b的上部磁鐵4a (永久磁體42)被冷卻，從而保持作為磁場裝置的功能。
[0049]此外，由上述說明可知，只要蓋體4b與鑄模主體2a(和過渡板體3A)以大的接觸面積接觸，也可以不限于上述結(jié)構(gòu)而采用其他結(jié)構(gòu)。例如，使蓋體4b的槽4bl的周期更短，槽4bl的凹凸更細(xì)致，與該槽4bl嚙合的凸周部2e和凸周部3A31的周期也與其一致地變短，從而能夠增大相互的接觸面積。另外，作為更簡單的結(jié)構(gòu)，也可以代替通過凹凸進(jìn)行的嚙合,彼此以錐面接觸,從而增加接觸面積。進(jìn)而，也可以在蓋體4b與鑄模主體2a和過渡板體3A之間設(shè)置焊接的角焊縫之類的輔助部件來增加二者之間的接觸面積。
[0050]此外，為了冷卻蓋體4b，只要蓋體4b與鑄模主體2a嚙合，則蓋體4b與過渡板體3A無需一定嚙合。
[0051]由圖1(a)可知，所述上部磁鐵4a在上下方向上對熔液M施加磁場。在圖1(a)中，示出了來自上部磁鐵4a的磁力線ML朝向下方進(jìn)入熔液M的狀態(tài)。
[0052]圖4 (a)特別示出了該上部磁鐵4a。圖4 (a)是上部磁鐵4a的縱剖面圖。該上部磁鐵4a具有磁體40和從下方覆蓋該磁體40的罩43。磁體40具有作為環(huán)狀平板的基體的磁軛體41和以下吊狀態(tài)安裝在磁軛體41的下面的永久磁體42。
[0053]由作為俯視圖的圖4(b)可知，所述罩43制成中央具有孔43a的環(huán)狀，在內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)分別立起有內(nèi)周側(cè)環(huán)狀壁43b和外周側(cè)環(huán)狀壁43c，由這些內(nèi)周側(cè)環(huán)狀壁43b和外周側(cè)環(huán)狀壁43c包圍的環(huán)狀空間成為永久磁體容納室43d。在該永久磁體容納室43d中，隔開間隙地容納所述永久磁體42。
[0054]圖5 (a)、圖5 (b)示出了由所述罩43從下方覆蓋的所述磁體40。該圖5 (a)是縱剖面?zhèn)纫晥D，該圖5(b)是仰視圖。特別是由圖5(a)可知，磁軛體41制成中心部分具有孔41a的環(huán)狀。在環(huán)狀的磁軛體41的下面以下吊狀態(tài)固定有所述永久磁體42。該永久磁體42構(gòu)成為多個矩形體形狀的磁鐵42a、42a、…的集合體。特別是由圖5(a)可知，下部磁化為第一極(在此為N極)，上部磁化為第二極(在此為S極)。由此，磁力線ML在圖中向下射出。此外,各磁鐵42a的磁化方向也可以與上述相反。如上所述的磁鐵42a、42a、…相對于磁軛體41 一體固定而構(gòu)成所述磁體40。如圖4(a)所不,從上方載置、固定于所述罩43,構(gòu)成所述上部磁鐵4a。這樣構(gòu)成的上部磁鐵4a如前述一樣，隔開間隙地容納在圖1(a)的上部磁鐵容納空間3A4中。
[0055]此外，作為所述永久磁體42，除了在圖5(a)、圖5(b)中示出的磁體之外，可以使用其他各種磁體。也就是說，在圖1(a)中，只要能夠在上下方向上發(fā)出磁力線ML即可。圖6至圖8分別示出了不同的例子?？梢源鎴D5(a)、圖5(b)中的多個矩形體形狀的磁鐵42a而使用如圖6所示的圓柱體形狀的多個磁鐵42al，或者如圖7所示的橫剖面大致呈扇形柱狀的、即切除了扇形的基端部分的柱狀的多個磁鐵42a2。另外，可以如圖8所示利用一個環(huán)狀的磁鐵42a3代替如圖5 (a)、圖5 (b)所示的利用多個磁鐵42a構(gòu)成永久磁體42的結(jié)構(gòu)，來構(gòu)成永久磁體42。
[0056]此外，在圖1(a)中，也可以根據(jù)需要設(shè)置用于對磁體40(上部磁鐵4a)進(jìn)行空氣冷卻的空氣配管(未圖示)。
[0057](3) -2 電極對 5
[0058]接下來，對攪拌裝置3中的電極對5進(jìn)行說明。由圖1 (a)可知，該電極對5具有棒狀的電極5a和棍狀的電極5b。
[0059]所述棒狀的電極5a的一端浸泡在中間包(熔液容納箱)IA內(nèi)的熔液M中。輥狀的電極5b的輥5bl設(shè)置為壓接于取出的產(chǎn)品(鑄錠)P的表面而進(jìn)行電導(dǎo)通。由此，這些電極5a、5b為通過熔液M和產(chǎn)品(鑄錠)P而相互電導(dǎo)通的狀態(tài)。由此,如同追加的詳細(xì)說明所述，電流流動。該輥狀的電極5b在此實施方式中為多個，但可為一個，或者也可以為三個以上。在多個的情況下，可以如圖1(a)所示，以包圍產(chǎn)品(鑄錠)P的外周的方式呈放射狀地配置。
[0060]更詳細(xì)地，在圖1(a)中，所述輥狀的電極5b設(shè)置為相對于裝置系統(tǒng)位置固定的狀態(tài)。也就是說，在前端具有可旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電性輥5bl。該輥5bl設(shè)置為壓接于作為以固相狀態(tài)壓出的鑄造品(鑄錠或鑄板)的產(chǎn)品P的外表面的狀態(tài)，伴隨著產(chǎn)品P向下方伸出而通過產(chǎn)品P旋轉(zhuǎn)。也就是說，當(dāng)向下方壓出產(chǎn)品P時，產(chǎn)品P在與輥5bl保持接觸的狀態(tài)下，一邊使輥5bI旋轉(zhuǎn)，一邊向圖1(a)的下方伸出。此外，這些電極5a、5b與電源控制盤7連接，而能夠調(diào)整電壓電流頻率等。也就是說，例如通過電源控制盤7，可以選擇直流或低頻的交流，例如I至5Hz的交流電流作為流動的電流。
[0061]由此，例如由電源控制盤7在所述一對電極5a、5b之間施加直流電壓時，直流電流經(jīng)由熔液M和產(chǎn)品P在一對電極5a、5b之間流動。如上所述，構(gòu)成為能夠控制在一對電極5a、5b之間流動的電流量。由此，能夠利用與所述磁力線ML的關(guān)系，選擇可最高效地攪拌液相狀態(tài)的熔液M的電流。另外，例如由所述電源控制盤7在一對電極5a、5b之間施加I至5Hz左右的低頻的交流電壓時，熔液M不向一個方向旋轉(zhuǎn)，而發(fā)生振動。通過該振動，除去熔液M中的夾雜物。
[0062]接下來，對具有上述結(jié)構(gòu)的裝置的操作進(jìn)行說明。
[0063]在圖1 (a)中，從中間包(熔液容納箱)IA的熔液供給管部IAl定量供應(yīng)的熔液M從過渡板體3A的中央環(huán)狀壁3A2 (入口 EN)進(jìn)入鑄模2的上部。鑄模2通過水套2d內(nèi)的水循環(huán)被冷卻，從而流入鑄模2的熔液M快速冷卻凝固。在此，鑄模2內(nèi)的熔液M為上部的液體(液相)與下部的固體(固相)在界面ITO相接觸的兩相結(jié)構(gòu)。熔液M在通過鑄模2的同時成型為與鑄模形狀相一致的圓柱狀(或者方塊狀)，從而連續(xù)形成作為產(chǎn)品P的鑄錠(或鑄板)。
[0064]這樣，熔液M固化，但是在固化前，熔液M在上部磁鐵4a產(chǎn)生的磁場的存在下，通過直流電流流過電極5a、5b之間而旋轉(zhuǎn),通過低頻交流電流流過而振動。這在之前已進(jìn)行簡單描述，但也得到了本發(fā)明人的實驗確認(rèn)。由此，熔液M在質(zhì)量得到改善后進(jìn)行固化，從而實現(xiàn)產(chǎn)品化。
[0065]這樣，熔液M進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、振動，其機(jī)理認(rèn)為如下所述。熔液M旋轉(zhuǎn)、振動只能是來自上部磁鐵4a的磁力線ML與在所述電極5a、5b之間流動的電流相交叉，從而產(chǎn)生了遵守弗萊明左手定則的電磁力。來自上部磁鐵4a的磁力線ML認(rèn)為如圖1(a)所示。也就是說，不認(rèn)為磁力線穿過除此以外的路徑。另外，認(rèn)為在電極5a、5b之間流動的電流I不只是流過以最短的點連接兩個電極5a、5b的路徑，而是如圖1(a)所示，穿過多條路徑進(jìn)行流動。這認(rèn)為是由于如上所述，從熔液M實際旋轉(zhuǎn)、振動來看，電流I與磁力線ML相交叉。由此，電流I與磁力線ML相交叉從而產(chǎn)生遵守弗萊明左手定則的電磁力，熔液M進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或振動。
[0066]由此，在本發(fā)明的實施方式中，利用配置在鑄模2的端面部分的上部磁鐵4a對固化前的熔液M施加磁場。因此，即使鑄模2的橫向?qū)挾?，即想要獲得的產(chǎn)品P像鑄板那樣具有長度達(dá)數(shù)米的大小，也能夠與其無關(guān)地施加磁場，獲得遵守所述弗萊明左手定則的電磁力，從而可靠地使熔液M旋轉(zhuǎn)、振動。也就是說，無論想要獲得的產(chǎn)品P是像鑄錠那樣的小型產(chǎn)品，還是像鑄板那樣的大型產(chǎn)品，都會與其無關(guān)，作為上部磁鐵4a無需特別使用大型的產(chǎn)生強力磁場的磁場裝置。與此相對，在橫向施加磁場的現(xiàn)有裝置中，如之前所說明的，必須使用與將要獲得的產(chǎn)品P的長度相對應(yīng)的磁場強度的磁場裝置。如此大磁場強度的磁場裝置實際上是極其大型的裝置。因此，有時難以在實際中應(yīng)用這種極強磁場的磁場裝置或大型的磁場裝置。而且，在實際應(yīng)用時，有時會非常昂貴和笨重，從而難以實現(xiàn)用于生產(chǎn)多個鑄錠或鑄板的裝置。
[0067]此外，在上述實施方式中，作為下部電極5b，示出了在前端具有輥5bl的電極，但無需一定具有輥5bl。只要連續(xù)壓出產(chǎn)品P也保持產(chǎn)品P與電極5b的電導(dǎo)通狀態(tài)即可，可以采用各種結(jié)構(gòu)。例如，可以使用具有預(yù)定長度的彈性材料作為電極5b。在圖1(a)中，例如可以使用彈性材料，利用其回復(fù)力使前端壓接至所述鑄造品P，允許鑄造品P在該狀態(tài)下向下方伸長即可。
[0068]實施方式2
[0069]圖9示出了本發(fā)明的不同實施方式。該實施方式示出了在水套2d內(nèi)設(shè)置側(cè)部磁鐵45的例子。該側(cè)部磁鐵45以在水套2d內(nèi)可上下調(diào)節(jié)的方式設(shè)置。圖10(a)、圖10(b)中示出了該側(cè)部磁鐵45。圖10(a)是俯視圖，圖10(b)是沿X(b)-X(b)線切開的縱剖面圖。由圖10 (a)、圖10(b)可知,該側(cè)部磁鐵45構(gòu)成為環(huán)狀，內(nèi)側(cè)磁化為第一極(在此為N極)，外側(cè)磁化為第二極(在此為S極)?；蛘?，也可以與此相反地進(jìn)行磁化。由此，磁力線MLs朝向中心射出。另外，也可以利用橫剖面呈圓弧狀的多個側(cè)部磁鐵片來構(gòu)成側(cè)部磁鐵45。
[0070]在該圖9的實施方式中，由于來自上部磁鐵4a的磁力線ML與電流I相交叉產(chǎn)生的電磁力F與由于來自側(cè)部磁鐵45的磁力線MLs與電流I相交叉產(chǎn)生的電磁力Fs協(xié)同動作，從而使熔液M旋轉(zhuǎn)、振動。
[0071]在該實施方式中，由圖9可知，來自該側(cè)部磁鐵45的磁力線MLs也與在電極5a、5b之間流動的電流相交叉，產(chǎn)生遵守弗萊明定則的電磁力Fs。該電磁力Fs也成為使熔液M攪拌、振動的力。
[0072]另外，由圖11可知，當(dāng)側(cè)部磁鐵45在水套23內(nèi)提升到圖9的上方時，來自側(cè)部磁鐵45的磁力線MLs與來自上部磁鐵4a的磁力線ML相互作用(排斥)，因此，如圖所示，各自的磁力線MLs、ML的朝向發(fā)生變化。也就是說，當(dāng)側(cè)部磁鐵45的位置上下變化時，能夠改變上部磁鐵4a和側(cè)部磁鐵45的磁力線ML、MLs的朝向。由此，當(dāng)同時使用上部磁鐵4a和側(cè)部磁鐵45作為主要的磁場裝置時，可以利用來自它們的各磁力線ML、MLs協(xié)同動作地使熔液M旋轉(zhuǎn)、振動。另外，當(dāng)使用上部磁鐵4a作為主要的磁場裝置時，可以利用側(cè)部磁鐵45的磁力線MLs改變上部磁鐵4a的磁力線ML的方向，利用改變的上部磁鐵4a的磁力線ML來使熔液M旋轉(zhuǎn)、振動。無論在哪一種情況下，通過這樣在水套23內(nèi)上下調(diào)節(jié)側(cè)部磁鐵45的高度，能夠高效地使熔液M旋轉(zhuǎn)、振動。也就是說，在實際中，雖然不能目視熔液M中的磁力線ML、MLs和電流I，但是通過上下調(diào)節(jié)側(cè)部磁鐵45，磁力線ML(MLs)與電流I的交叉方式發(fā)生變化，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)熔液M最猛烈地旋轉(zhuǎn)、振動的狀態(tài)。
[0073]此外，側(cè)部磁鐵45也可以設(shè)置在水套23外。
[0074]根據(jù)如上所說明的本發(fā)明的實施方式，能夠獲得如下所述的效果。
[0075]在本發(fā)明的實施方式中，不在鑄模2的側(cè)周面部分(或者周側(cè)壁內(nèi))而在端面部分設(shè)置永久磁鐵(上部磁鐵4a)。如上所述，該結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域技術(shù)人員所絕不會采用的結(jié)構(gòu)。當(dāng)在側(cè)周面部分設(shè)置側(cè)部磁鐵時，如果產(chǎn)品P的寬度(長度)大到像鑄板那樣，則必須采用更強力的大型磁鐵。另外，通常在鑄模2的內(nèi)側(cè)設(shè)置有作為過渡環(huán)的筒體2C。進(jìn)而，鑄模2自身的厚度也增加，從而與筒體2C的厚度相加，從側(cè)部磁鐵到內(nèi)部的熔液M的距離也越大。由此，當(dāng)想要利用側(cè)部磁鐵對熔液M施加磁場時，必須使用磁場強度大的磁鐵，即尺寸極大的磁鐵作為側(cè)部磁鐵。上述大型化在很多情況下，例如當(dāng)獲取多個產(chǎn)品P時，即需要同時設(shè)置多個裝置等時，必須加以避免。在本發(fā)明的實施方式中，在鑄模2的端面部分設(shè)置上部磁鐵4a，因此，不需要使用磁場強度與產(chǎn)品P的尺寸(大型化)直接成正比例的永久磁鐵作為上部磁鐵4a。這是因為即使不具有那樣大的磁場強度，磁力線ML也能夠從端面部分到達(dá)內(nèi)部的熔液M。也就是說，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，不需要使用具有與將要獲得的產(chǎn)品P的長度成正比例的磁場強度的強力、大型的磁鐵作為使用的永久磁鐵。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置整體的小型化。
[0076]另外，在本發(fā)明的實施方式中，永久磁鐵(上部磁鐵4a)不設(shè)置在水套2d內(nèi)，而設(shè)置在鑄模2的端面部分，因此，不像設(shè)置在水套2d內(nèi)時那樣存在尺寸上的限制，從而在采用永久磁鐵時具有更加的靈活性。而且，采用能夠利用水套2d冷卻上部磁鐵4a的結(jié)構(gòu)，因此能夠確保作為磁場裝置的功能。
[0077]當(dāng)然，在本發(fā)明的實施方式中，攪拌即將凝固的熔液M而使熔液M產(chǎn)生運動、振動等，因此能夠?qū)崿F(xiàn)除氣效果和組織的均勻化、精細(xì)化。
[0078]進(jìn)而，在本發(fā)明的實施方式中，利用遵守弗萊明左手定則的電磁力來攪拌熔液M，因此，利用在熔液M中流動的小電流與從上部磁鐵4a發(fā)出的磁場的協(xié)同動作來進(jìn)行攪拌，因此，與利用弧焊的原理等通過使大電流斷續(xù)地流動進(jìn)行的熔融攪拌不同，可以期待穩(wěn)定持續(xù)的可靠攪拌，可以獲得噪聲小、持續(xù)性好的裝置。
[0079]進(jìn)而，現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)界中要求實現(xiàn)量產(chǎn)設(shè)備。在考慮到量產(chǎn)時，實現(xiàn)盡可能小型的鑄模是必不可少的。在本發(fā)明的實施方式中，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化，因此能夠構(gòu)筑可獲取多個產(chǎn)品的高效生產(chǎn)設(shè)備。也就是說，在現(xiàn)有的電磁式攪拌中，一次生產(chǎn)的鑄板或鑄錠的數(shù)量可應(yīng)對生產(chǎn)多個產(chǎn)品的情況。但是現(xiàn)在，想要同時生產(chǎn)超過100個鑄錠?，F(xiàn)有的電磁攪拌裝置無法應(yīng)對該要求。
[0080]但是，在本發(fā)明的裝置中，使用永久磁鐵作為磁場產(chǎn)生裝置。因此，與流過大電流的電磁攪拌裝置相比，能夠?qū)崿F(xiàn)極緊湊化。而且，該永久磁鐵不是設(shè)置在鑄模的橫向上，而是設(shè)置在長度方向(鑄模的端面部分)上。由此，能夠使裝置小型化，能夠充分實現(xiàn)量產(chǎn)設(shè)備用的鑄模裝置。
[0081]另外，因為是永久磁鐵式，所以作為磁場產(chǎn)生裝置，能夠獲得具有不發(fā)熱、省電、節(jié)能、零維護(hù)等效果的裝置。
[0082]此外，以上針對獲得鑄錠作為產(chǎn)品的情況進(jìn)行了說明，當(dāng)然也能夠構(gòu)成為獲得鑄板的裝置。顯然，在該情況下，在上述實施方式中將在俯視圖或橫剖面圖中呈圓形、圓環(huán)狀的結(jié)構(gòu)部件制成矩形、框形框狀即可。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，通過冷卻導(dǎo)電性材料處于液相狀態(tài)的熔液而取出固相狀態(tài)的鑄造品，其特征在于，包括: 鑄模，對接收的熔液進(jìn)行冷卻而形成鑄造品；以及攪拌裝置，對所述鑄模中的熔液施加磁場，同時在該狀態(tài)下使電流在熔液中流動， 所述鑄模構(gòu)成為: 具有縱向設(shè)置的圓筒狀的鑄模主體，所述鑄模主體的中心部分構(gòu)成具有熔液流入的上方入口和取出產(chǎn)品的下方出口的縱向的鑄造空間， 在所述鑄?？臻g的所述入口配置有呈環(huán)狀且發(fā)揮過渡板作用的過渡板體，允許熔液從所述過渡板體的中央部分的孔流入所述鑄造空間， 所述攪拌裝置構(gòu)成為具有: 磁場裝置，具有上部磁鐵，所述上部磁鐵與所述過渡板體的底板相隔地設(shè)置在所述底板的上方，使磁力線在所述鑄造空間內(nèi)縱向穿過，所述上部磁鐵包含永久磁體；和 一對電極，在熔液進(jìn)入所述鑄造空間內(nèi)的狀態(tài)下使電流流過該熔液，使流過的電流與所述磁力線交叉而產(chǎn)生電磁力，包含設(shè)置在所述入口 一側(cè)的第一電極和設(shè)置在所述出口 一側(cè)的第二電極。
2.如權(quán)利要求1所述的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于， 所述鑄模主體構(gòu)成為在周側(cè)壁內(nèi)形成作為冷卻用的水流過的空間的水套。
3.如權(quán)利要求1或2所述的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于， 所述磁場裝置構(gòu)成為所述上部磁鐵安裝于蓋體，所述蓋體在接觸而能夠進(jìn)行熱傳導(dǎo)的狀態(tài)下安裝于所述鑄模主體。
4.如權(quán)利要求3所述的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于， 在相互接觸的所述蓋體的接觸面與所述鑄模主體的接觸面分別形成有嚙合用的凹凸，在相互的接觸面形成的嚙合用的所述凹凸嚙合的狀態(tài)下，所述蓋體與所述鑄模主體接觸。
5.如權(quán)利要求4所述的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于， 分別形成于所述蓋體與所述鑄模主體的嚙合用的所述凹凸形成為環(huán)狀。
6.如權(quán)利要求3所述的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于， 所述蓋體與所述鑄模主體相互以平面接觸。
7.如權(quán)利要求1至6中任意一項所述的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于， 所述上部磁鐵包括環(huán)板狀的磁軛體和安裝于所述磁軛體的所述永久磁體。
8.如權(quán)利要求7所述的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于， 所述永久磁體呈下吊狀態(tài)地安裝于所述磁軛體。
9.如權(quán)利要求8所述的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于， 所述上部磁鐵包括罩，所述罩隔開間隙從下方覆蓋所述永久磁體。
10.如權(quán)利要求1至9中任意一項所述的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于， 所述永久磁體由一個環(huán)狀的永久磁鐵構(gòu)成，或者由環(huán)狀配置的多個永久磁鐵構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1至10中任意一項所述的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于， 所述各永久磁鐵由矩形體、圓柱體、圓錐體、圓錐臺體、扇形體切除了一部分的變形扇型體中的任意一種構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求1至11中任意一項所述的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于， 所述磁場裝置中的所述上部磁鐵以與所述過渡板體之間隔開間隙的狀態(tài)安裝于所述鑄模主體。
13.如權(quán)利要求1至12中任意一項所述的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于， 所述過渡板體構(gòu)成為，在環(huán)狀的所述底板的中央部分和周邊部分立起有中央框狀壁和周邊框狀壁，包括上部磁鐵容納空間，所述上部磁鐵容納空間由所述中央框狀壁和周邊框狀壁夾持，隔開間隙地容納所述上部磁鐵。
14.如權(quán)利要求1至13中任意一項所述的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于， 所述第一電極能夠設(shè)置為與所述鑄模主體中的液相狀態(tài)的熔液電導(dǎo)通，所述第二電極能夠設(shè)置為與從所述鑄模主體取出的固相狀態(tài)的產(chǎn)品電導(dǎo)通。
15.如權(quán)利要求1至14中任意一項所述的帶有攪拌裝置的連續(xù)鑄造用鑄模裝置，其特征在于， 進(jìn)一步包括在所述鑄模主體中的所述鑄造空間內(nèi)使磁力線橫向穿過的側(cè)部磁鐵，所述側(cè)部磁鐵朝向所述鑄造空間的側(cè)磁極與所述上部磁鐵的所述永久磁體朝向所述鑄造空間的磁極是相同磁極。
【文檔編號】B22D11/041GK104338912SQ201410367644
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】高橋謙三 申請人:高橋謙三