上引式連續(xù)鑄造裝置和上引式連續(xù)鑄造方法
【專利摘要】一種上引式連續(xù)鑄造裝置包括：保持爐，所述保持爐保持熔融金屬；形狀確定部件，所述形狀確定部件配置于保持在所述保持爐中的鑄件的熔融金屬表面附近，并借助于所述熔融金屬從所述形狀確定部件通過來確定所述熔融金屬的截面形狀；冷卻部，所述冷卻部使已通過所述形狀確定部件的所述熔融金屬冷卻并凝固；和熔融金屬冷卻部，所述熔融金屬冷卻部降低保持在所述保持爐中的所述熔融金屬的溫度。
【專利說明】上弓I式連續(xù)鑄造裝置和上弓I式連續(xù)鑄造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種上引式連續(xù)鑄造裝置和一種上引式連續(xù)鑄造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在日本專利申請公報N0.2012-61518(JP 2012-61518A)中，發(fā)明人提出了一種自由鑄造方法作為不需要模具的開創(chuàng)性的連續(xù)鑄造方法。如JP2012-61518A中所述，首先將起動器浸入在熔融金屬的表面(熔融金屬表面)中，然后當(dāng)起動器被上引時，還通過熔融金屬的表面張力和表面膜跟隨起動器導(dǎo)出熔融金屬。這里，能夠通過經(jīng)由配置于熔融金屬表面附近的形狀確定部件導(dǎo)出熔融金屬并冷卻它(即，導(dǎo)出的熔融金屬)來連續(xù)地鑄造具有期望截面形狀的鑄件。
[0003]對于通常的連續(xù)鑄造方法，截面形狀和沿縱向的形狀兩者均由模具確定。特別地，凝固的金屬(即，鑄件)必須從模具通過，因此所鑄造的鑄件呈沿縱向直線延伸的形狀。相比而言，自由鑄造方法中的形狀確定部件僅確定鑄件的截面形狀，不確定沿縱向的形狀。此夕卜，形狀確定部件能夠沿平行于熔融金屬表面的方向(即，水平地)移動，因此能夠獲得在縱向上呈各種形狀的鑄件。例如，JP 2012-61518A描述了一種在縱向上呈曲折形狀或螺旋形狀而非直線形狀形成的中空鑄件(即，管)。
[0004]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對于JP 2012-61518A中記載的自由鑄造方法，僅通過冷卻氣體來冷卻經(jīng)由形狀確定部件導(dǎo)出的熔融金屬，因此鑄造速度慢，這就生產(chǎn)率而言是有問題的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明因而提供了一種提高鑄造速度且因而提供優(yōu)良的生產(chǎn)率的上引式連續(xù)鑄造裝置和上弓I式連續(xù)鑄造方法。
[0006]本發(fā)明的第一方面涉及一種上引式連續(xù)鑄造裝置。該上引式連續(xù)鑄造裝置包括:保持爐，所述保持爐保持熔融金屬；形狀確定部件，所述形狀確定部件配置于保持在所述保持爐中的所述熔融金屬的熔融金屬表面附近，并借助于所述熔融金屬從所述形狀確定部件通過來確定鑄件的截面形狀；冷卻部，所述冷卻部使已通過所述形狀確定部件的所述熔融金屬冷卻并凝固；和熔融金屬冷卻部，所述熔融金屬冷卻部降低保持在所述保持爐中的所述熔融金屬的溫度。
[0007]根據(jù)該第一方面，能提高鑄造速度，因此能提高生產(chǎn)率。
[0008]在上述第一方面中，所述熔融金屬冷卻部可設(shè)置在所述形狀確定部件的正下方。
[0009]對于該結(jié)構(gòu)，位于形狀確定部件正下方的熔融金屬的溫度能在短時間內(nèi)降低，因此能提高鑄造速度。
[0010]上述第一方面的上引式連續(xù)鑄造裝置還可包括致動器，所述致動器使所述熔融金屬冷卻部在所述保持爐的內(nèi)部沿上下方向移動。
[0011 ] 在上述第一方面中，冷卻氣體可通過所述熔融金屬冷卻部的內(nèi)部。
[0012]在上述第一方面中，所述熔融金屬冷卻部可由陶瓷制成。
[0013]上述第一方面的上引式連續(xù)鑄造裝置還可包括隔壁，所述隔壁包圍所述熔融金屬；和氛圍溫度調(diào)節(jié)部，所述氛圍溫度調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)由所述隔壁包圍的氣氛的溫度。
[0014]根據(jù)上述第一方面，能使鑄件的品質(zhì)穩(wěn)定。
[0015]本發(fā)明的第二方面涉及一種使用鑄造裝置的上引式連續(xù)鑄造方法，所述鑄造裝置具有確定鑄件的截面形狀的形狀確定部件、保持熔融金屬的保持爐和設(shè)置在所述保持爐中的熔融金屬冷卻部。所述上引式連續(xù)鑄造方法包括:將所述形狀確定部件配置于保持在所述保持爐中的所述熔融金屬的熔融金屬表面附近；利用所述熔融金屬冷卻部降低保持在所述保持爐中的所述熔融金屬的溫度；使溫度已降低的所述熔融金屬通過所述形狀確定部件并上引所述熔融金屬；以及冷卻已通過所述形狀確定部件并被上引的所述熔融金屬。
[0016]根據(jù)該第二方面，能提高鑄造速度，因此能提高生產(chǎn)率。
[0017]在上述第二方面中，所述熔融金屬冷卻部可設(shè)置在所述形狀確定部件的正下方。
[0018]對于該結(jié)構(gòu)，位于形狀確定部件正下方的熔融金屬的溫度能在短時間內(nèi)降低，因此能提高鑄造速度。
[0019]上述第二方面的上引式連續(xù)鑄造方法還可包括使所述熔融金屬冷卻部在所述保持爐的內(nèi)部沿上下方向移動。
[0020]在上述第二方面中，可通過將冷卻氣體導(dǎo)入所述熔融金屬冷卻部內(nèi)來實(shí)行所述熔融金屬的溫度降低。
[0021 ] 在上述第二方面中，所述熔融金屬冷卻部可由陶瓷制成。
[0022]上述第二方面的上引式連續(xù)鑄造方法還可包括:利用隔壁包圍所述熔融金屬；以及調(diào)節(jié)由所述隔壁包圍的氣氛的溫度。
[0023]根據(jù)上述第二方面，能使鑄件的品質(zhì)穩(wěn)定。
[0024]本發(fā)明的第三方面涉及一種上引式連續(xù)鑄造裝置。該上引式連續(xù)鑄造裝置包括:保持爐，所述保持爐保持熔融金屬；形狀確定部件，所述形狀確定部件配置于保持在所述保持爐中的所述熔融金屬的熔融金屬表面附近，并借助于所述熔融金屬從所述形狀確定部件通過來確定鑄件的截面形狀；和冷卻部，所述冷卻部使已利用起動器通過所述形狀確定部件的所述熔融金屬冷卻并凝固。所述起動器具有與所述起動器成一體的冷卻機(jī)構(gòu)。
[0025]根據(jù)該第三方面，能提高鑄造速度，因此能提高生產(chǎn)率。
[0026]在上述第三方面中，所述冷卻機(jī)構(gòu)可包括管道，所述管道安裝在所述起動器上并且冷卻劑被導(dǎo)入所述管道內(nèi)。
[0027]在上述第三方面中，所述冷卻機(jī)構(gòu)可以是由冷卻劑被導(dǎo)入其內(nèi)的管道形成的所述起動器自身。
[0028]本發(fā)明的第四方面涉及一種使用鑄造裝置的上引式連續(xù)鑄造方法，所述鑄造裝置具有確定鑄件的截面形狀的形狀確定部件、保持熔融金屬的保持爐、起動器和與所述起動器成一體的冷卻機(jī)構(gòu)。所述上引式連續(xù)鑄造方法包括:將所述形狀確定部件配置于保持在所述保持爐中的所述熔融金屬的熔融金屬表面附近；利用所述起動器使所述熔融金屬通過所述形狀確定部件并上引所述熔融金屬；使已通過所述形狀確定部件并被上引的所述熔融金屬冷卻并凝固；以及利用所述冷卻機(jī)構(gòu)冷卻所述起動器。
[0029]根據(jù)該第四方面，能提高鑄造速度，因此能提高生產(chǎn)率。
[0030]在上述第四方面中，可通過將管道安裝在所述起動器上并將冷卻劑導(dǎo)入所述管道內(nèi)來形成所述冷卻機(jī)構(gòu)。
[0031]在上述第四方面中，可通過將冷卻劑導(dǎo)入由管道形成的所述起動器自身內(nèi)來形成所述冷卻機(jī)構(gòu)。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的第一至第四方面，能提供一種提高鑄造速度并因而提供優(yōu)良的生產(chǎn)率的上引式連續(xù)鑄造裝置和上引式連續(xù)鑄造方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]下面將參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且其中:
[0034]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置的剖視圖；
[0035]圖2是內(nèi)部形狀確定部件和外部形狀確定部件的俯視圖；
[0036]圖3是熔融金屬冷卻器的詳細(xì)構(gòu)型示例的俯視圖；
[0037]圖4是熔融金屬冷卻器的另一詳細(xì)構(gòu)型示例的俯視圖；
[0038]圖5是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置的剖視圖；
[0039]圖6是根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置的剖視圖；以及
[0040]圖7是根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置的剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0041]在下文中，將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明適用的具體示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明并不限于這些示例性實(shí)施例。此外，適當(dāng)簡化了說明和附圖以闡明本發(fā)明。諸如“上下方向”和“左右方向”等術(shù)語與圖中的上下方向和左右方向一致。
[0042](第一示例性實(shí)施例)
[0043]首先，將參照圖1說明根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置(上引式連續(xù)鑄造裝置)。圖1是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置的剖視圖。如圖1所示，根據(jù)第一示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置包括熔融金屬保持爐101、內(nèi)部形狀確定部件102a、夕卜部形狀確定部件102b、支承桿103和104、致動器105、冷卻氣體噴嘴106、熔融金屬冷卻器107、冷卻劑導(dǎo)管108以及致動器109。
[0044]熔融金屬保持爐101例如保持諸如鋁或鋁合金之類的熔融金屬M(fèi)l，并將它保持在預(yù)定溫度。在圖1中的示例中，熔融金屬M(fèi)l未被補(bǔ)充到熔融金屬保持爐101中，因此熔融金屬M(fèi)l的表面(即，熔融金屬液面)隨著鑄造進(jìn)行而下降。然而，熔融金屬也可在鑄造過程中被即時補(bǔ)充到熔融金屬保持爐101中，以使得熔融金屬液面保持恒定。當(dāng)然，熔融金屬M(fèi)l可以是除鋁之外的其它金屬或合金。
[0045]內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b由例如陶瓷或不銹鋼制成，并且配置于熔融金屬表面附近。在圖1所示的示例中，內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b設(shè)置成與熔融金屬表面接觸。然而，內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b也可設(shè)置成使它們的位于下側(cè)(即，熔融金屬側(cè))的主面與熔融金屬表面不接觸。更具體地，在熔融金屬表面與內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b兩者的下側(cè)主面之間可設(shè)置有預(yù)定間隙(例如約0.5mm)。
[0046]此外，內(nèi)部形狀確定部件102a確定鑄件M3的內(nèi)部形狀，而外部形狀確定部件102b確定鑄件M3的外部形狀。圖1所示的鑄件M3是在左右方向上具有管狀截面(在下文中稱作“橫截面”)的中空鑄件(即，管道)。亦即，更具體地，內(nèi)部形狀確定部件102a確定鑄件M3的橫截面的內(nèi)徑，而外部形狀確定部件102b確定鑄件M3的橫截面的外徑。
[0047]圖2是內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b的俯視圖。這里，圖1中的內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b的剖視圖對應(yīng)于沿圖2中的線1_1截取的剖視圖。如圖2所示，外部形狀確定部件102b具有例如矩形的平面形狀，并且在中央部中具有圓形的開口部。內(nèi)部形狀確定部件102a具有例如圓形的平面形狀，并且配置在外部形狀確定部件102b的開口部的中央部中。內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b之間的間隙是供熔融金屬通過的熔融金屬通過部102c。這樣，連接部件102由內(nèi)部形狀確定部件102a、外部形狀確定部件102b和恪融金屬通過部102c構(gòu)成。
[0048]如圖1所示，熔融金屬M(fèi)l通過熔融金屬的表面張力和表面膜跟隨鑄件M3被上引，并且通過熔融金屬通過部102c。這里，通過熔融金屬的表面膜和表面張力跟隨鑄件M3從熔融金屬表面被上引的熔融金屬將被稱作“被保持的熔融金屬M(fèi)2”。此外，鑄件M3和被保持的熔融金屬M(fèi)2之間的界面是凝固界面。
[0049]支承桿103支承內(nèi)部形狀確定部件102a，而支承桿104支承外部形狀確定部件102b。內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b之間的位置關(guān)系能由這些支承桿103和104維持。這里，使支承桿103為管道結(jié)構(gòu)、使冷卻氣體流過支承桿103以及還在內(nèi)部形狀確定部件102a中設(shè)置吹出孔使得也能夠從內(nèi)側(cè)冷卻鑄件M3。
[0050]支承桿103和104兩者均與致動器105連接。該致動器105使得支承桿103和104能夠在維持內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b之間的位置關(guān)系的狀態(tài)下沿上下方向(垂直方向)和左右方向移動。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)熔融金屬液面隨著鑄造進(jìn)行而下降時，內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b能向下移動。此外，內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b能夠沿左右方向移動，因此能自由地改變鑄件M3在縱向上的形狀。
[0051]冷卻氣體噴嘴(冷卻部)106用于向鑄件M3噴射冷卻氣體(例如，空氣、氮?dú)?、氬氣?以冷卻鑄件M3。鑄件M3在由與起動器ST連接的、未示出的上引機(jī)上引的同時被冷卻氣體冷卻。因此，位于凝固界面附近的被保持的熔融金屬M(fèi)2順次凝固，從而形成鑄件M3。這里，為了提高從鑄件M3的散熱并因而提高鑄造速度，優(yōu)選地使冷卻氣體的溫度盡可能低。例如，可使用溫度極低的氣體，例如已由液化氣體冷卻的冷卻氣體或液化氣體(例如，液氮或液氬)的已氣化的冷卻氣體。
[0052]熔融金屬冷卻器(熔融金屬冷卻部)107被設(shè)計(jì)成降低位于內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件120b正下方的熔融金屬M(fèi)l的溫度。僅在要降低熔融金屬M(fèi)l的溫度時使冷卻劑循環(huán)通過熔融金屬冷卻器107。熔融金屬冷卻器107的設(shè)置是根據(jù)該示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置的一個特征。
[0053]冷卻劑導(dǎo)管108將冷卻劑導(dǎo)入熔融金屬冷卻器107中，使冷卻劑循環(huán)通過熔融金屬冷卻器107，并且將已從熔融金屬M(fèi)l散熱的冷卻劑從熔融金屬冷卻器107導(dǎo)出。此外，冷卻劑導(dǎo)管108支承熔融金屬冷卻器107。冷卻劑不受特別限制，但從安全觀點(diǎn)看，冷卻氣體(例如，空氣、氮?dú)狻鍤獾?是優(yōu)選的。此外，作為用于使冷卻劑循環(huán)的方法，從安全觀點(diǎn)看，抽吸式方法比加壓式方法更優(yōu)選。
[0054]熔融金屬冷卻器107和冷卻劑導(dǎo)管108的材料不受特別限制。例如，該材料可以是陶瓷或不銹鋼。此外，當(dāng)使用不銹鋼時，優(yōu)選施行防止熔融金屬損失的對策，例如在與熔融金屬M(fèi)l接觸的部分周圍纏繞耐熱帶。
[0055]圖3是熔融金屬冷卻器107的詳細(xì)構(gòu)型示例的俯視圖。在圖3中，內(nèi)部形狀確定部件102a和支承桿103兩者都用虛線示出以便于理解平面位置關(guān)系。圖3所示的熔融金屬冷卻器107由單個渦卷形管構(gòu)成。亦即，熔融金屬冷卻器107和冷卻劑導(dǎo)管108 —體形成。如圖3所示，在熔融金屬冷卻器107的中央部中形成有圓形的開口部。支承桿103穿過該開口部。這種結(jié)構(gòu)抑制了支承桿103和熔融金屬冷卻器107之間的干涉。
[0056]圖4是熔融金屬冷卻器107的另一詳細(xì)構(gòu)型示例的俯視圖。在圖4中，同樣，內(nèi)部形狀確定部件102a和支承桿103兩者都用虛線示出以便于理解平面位置關(guān)系。圖4所示的熔融金屬冷卻器107由單個彎管(整個管呈蛇形)構(gòu)成，其中直線形部107a和U形部107b交替地重復(fù)。亦即，熔融金屬冷卻器107和冷卻劑導(dǎo)管108—體形成。如圖4所示，在熔融金屬冷卻器107的中央部，兩個相鄰的直線形部107a之間的間隔較大，并且支承桿103穿過此處。這種結(jié)構(gòu)抑制了支承桿103和熔融金屬冷卻器107之間的干涉。圖3和4所示的熔融金屬冷卻器107的結(jié)構(gòu)僅為一個示例。各種其它構(gòu)型示例也是可能的。
[0057]冷卻劑導(dǎo)管108與致動器109連接。如圖1所示，致動器109使熔融金屬冷卻器107能夠在熔融金屬M(fèi)l中沿上下方向移動。熔融金屬冷卻器107也能沿左右方向移動成順應(yīng)內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b。
[0058]當(dāng)要降低位于內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b正下方的熔融金屬M(fèi)l的溫度時，可使冷卻劑在熔融金屬冷卻器107內(nèi)循環(huán)，并且可使熔融金屬冷卻器107上升以使得它移動成更靠近內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b。另一方面，在任何其它情況下，都可使熔融金屬冷卻器107中的冷卻劑循環(huán)停止，并且可使熔融金屬冷卻器107下降以使得它移離內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b。
[0059]接下來，將詳細(xì)描述熔融金屬冷卻器107的效果。熔融金屬M(fèi)l的溫度由熔融金屬保持爐101始終維持在預(yù)定的適當(dāng)溫度。這里，適當(dāng)溫度是用于將凝固界面保持在適當(dāng)高度的溫度。凝固界面的高度通過從鑄件M3的散熱和上引速度之間的平衡來維持。例如，當(dāng)在鑄造過程中鑄件M3的厚度大時，被保持的熔融金屬M(fèi)2的熱容量增大，因此所述平衡不復(fù)存在，凝固界面的位置上升，并且難以獲得期望的形狀。亦即，成形性惡化。
[0060]此時，為了使凝固界面的位置回到原來的適當(dāng)高度，如果不能提高從鑄件M3的散熱，則必須減慢鑄造速度或必須降低熔融金屬M(fèi)l的溫度。為了降低熔融金屬M(fèi)l的溫度，僅需降低熔融金屬保持爐101的設(shè)定溫度。然而，全部的熔融金屬M(fèi)l實(shí)際地下降到設(shè)定溫度要耗費(fèi)很多時間。對于現(xiàn)有的自由鑄造裝置，在全部的熔融金屬M(fèi)l的溫度下降到設(shè)定溫度之前必須減慢鑄造速度。
[0061]相比而言，根據(jù)該示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置設(shè)置有熔融金屬冷卻器107，因此能在短時間內(nèi)降低熔融金屬M(fèi)l的溫度。特別地，熔融金屬冷卻器107位于內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b的正下方，因此僅位于內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b附近(或更具體地，位于內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b正下方)的熔融金屬M(fèi)l的溫度能在短時間內(nèi)降低。因此，無需減慢鑄造速度，從而鑄造速度能比現(xiàn)有的自由鑄造裝置的情況下快。結(jié)果，鑄造時間更短，因此提高了生產(chǎn)率。
[0062]接下來，將參照圖1說明根據(jù)第一示例性實(shí)施例的自由鑄造方法。首先，降下起動器ST以使得它從位于內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b之間的熔融金屬通過部102c通過，并且將起動器ST的末端浸入在熔融金屬M(fèi)l中。
[0063]接下來，開始以預(yù)定速度上引起動器ST。這里，當(dāng)起動器ST與恪融金屬表面分離時，形成跟隨起動器ST并通過表面膜和表面張力從熔融金屬表面上引的被保持的熔融金屬M(fèi)2。如圖1所示，被保持的熔融金屬M(fèi)2形成在位于內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b之間的熔融金屬通過部102c中。亦即，內(nèi)部形狀確定部件102a和外部形狀確定部件102b賦予被保持的熔融金屬M(fèi)2其形狀。
[0064]接下來，通過從冷卻氣體噴嘴106吹出的冷卻氣體冷卻起動器ST，因此被保持的熔融金屬M(fèi)2從上側(cè)朝下側(cè)順次凝固，從而形成鑄件M3。這樣，能夠連續(xù)地鑄造鑄件M3。
[0065](第二示例性實(shí)施例)
[0066]接下來，將參照圖5說明根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置。圖5是根據(jù)第二示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置的剖視圖。如圖5所示，根據(jù)第二示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置包括熔融金屬保持爐101、內(nèi)部形狀確定部件102a、外部形狀確定部件102b、支承桿103和104、致動器105、冷卻氣體噴嘴106、熔融金屬冷卻器107、冷卻劑導(dǎo)管108、致動器109、隔壁110以及氛圍溫度調(diào)節(jié)部111。亦即，對圖1所示的根據(jù)第一示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置增設(shè)了隔壁110和氛圍溫度調(diào)節(jié)部111。其它結(jié)構(gòu)與第一示例性實(shí)施例中相同，因此將省略其說明。
[0067]如圖5所示，對于根據(jù)第二示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置，熔融金屬M(fèi)l和鑄件M3收納在由隔壁110分隔出的空間中。此外，氛圍溫度調(diào)節(jié)部111設(shè)置在隔壁110的頂部上。
[0068]根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由隔壁110分隔出的空間中的溫度由氛圍溫度調(diào)節(jié)部111維持在預(yù)定溫度(例如25°C )。由于熔融金屬M(fèi)l和鑄件M3的氣氛的溫度保持恒定，所以鑄件M3的品質(zhì)能比根據(jù)第一示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置的情況下更穩(wěn)定。此外，通過將氣氛的溫度保持在例如25°C，氣氛的溫度比氣氛的溫度不受控制時下降得更多，因此鑄造速度能比根據(jù)第一示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置的情況下更快。氛圍溫度調(diào)節(jié)部111的設(shè)置位置不受特別限制。此外，如圖5所示，在隔壁110的上部中可設(shè)置有通氣口 110a，以使得集留在分隔空間內(nèi)的受熱空氣能夠逸出。
[0069](第三示例性實(shí)施例)
[0070]接下來，將參照圖6說明根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置。圖6是根據(jù)第三示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置的剖視圖。如圖6所示，根據(jù)第三示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置包括熔融金屬保持爐101、內(nèi)部形狀確定部件102a、外部形狀確定部件102b、支承桿103和104、致動器105、冷卻氣體噴嘴106以及冷卻劑導(dǎo)管112。亦即，未設(shè)置圖1所示的根據(jù)第一示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置中的熔融金屬冷卻器107、冷卻劑導(dǎo)管108和致動器109，而是代之以設(shè)置了冷卻劑導(dǎo)管112。其它結(jié)構(gòu)與第一示例性實(shí)施例中相同，因此將省略其說明。
[0071]如圖6所示，根據(jù)第三示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置包括呈螺旋形狀卷繞在起動器ST周圍的冷卻劑導(dǎo)管(冷卻機(jī)構(gòu))112。亦即，根據(jù)第三示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置具有與起動器ST成一體的冷卻機(jī)構(gòu)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，起動器ST被冷卻。冷卻劑不受特別限制，而是可使用例如冷卻氣體(例如，空氣、氮?dú)狻鍤獾?或冷卻水。冷卻起動器ST使得能夠提高從鑄件M3的散熱且在保持良好的成形性的同時使鑄造速度更快。
[0072]當(dāng)然，通過將第一示例性實(shí)施例與第三示例性實(shí)施例組合，或者將第二示例性實(shí)施例與第三示例性實(shí)施例組合，可更多地提高鑄造速度。
[0073](第四示例性實(shí)施例)
[0074]接下來，將參照圖7說明根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置。圖7是根據(jù)第四示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置的剖視圖。如圖7所示，根據(jù)第四示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置包括熔融金屬保持爐101、外部形狀確定部件102b、支承桿104、致動器105以及冷卻氣體噴嘴106。亦即，未設(shè)置圖6所示的根據(jù)第三示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置中的內(nèi)部形狀確定部件102a、支承桿103和冷卻劑導(dǎo)管112。另一方面，起動器ST自身為冷卻劑導(dǎo)管(冷卻機(jī)構(gòu))。亦即，根據(jù)第四示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置也設(shè)置有與起動器ST成一體的冷卻機(jī)構(gòu)。其它結(jié)構(gòu)與第三示例性實(shí)施例中相同，因此將省略其說明。
[0075]如圖7所示，使用根據(jù)第四示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置鑄造的鑄件M3是實(shí)心結(jié)構(gòu)(桿)而不是中空結(jié)構(gòu)(管)。因此，未使用內(nèi)部形狀確定部件102a。僅使用了根據(jù)上述示例性實(shí)施例的外部形狀確定部件102b。這種情況下，設(shè)置在外部形狀確定部件102b中的開口部按原樣用作熔融金屬通過部102c。
[0076]對于根據(jù)第四示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置，起動器ST自身為冷卻劑導(dǎo)管，因此起動器ST被冷卻。冷卻劑不受特別限制，而是可使用例如冷卻氣體(例如，空氣、氮?dú)?、氬氣?。此外，可在鑄造開始時和鑄造過程中控制冷卻劑的流量。更具體地，冷卻劑的流量在鑄造開始時可比在鑄造過程中低。此外，在鑄造過程中(即，在鑄造已進(jìn)行到一定程度之后)，還可使用冷卻水。此外，可在鑄造開始時使用冷卻氣體，而在鑄造過程中可使用冷卻水。
[0077]對于根據(jù)第四示例性實(shí)施例的自由鑄造裝置，冷卻起動器ST使得能夠提高從鑄件M3的散熱且鑄造速度更快，就如第三示例性實(shí)施例那樣。此外，由于起動器ST被冷卻，所以可使用熔點(diǎn)比熔融金屬溫度低的材料作為起動器ST。此外，可監(jiān)測入口側(cè)的冷卻劑溫度和出口側(cè)的冷卻劑溫度并反饋給鑄造控制裝置。在鑄造之后，可通過使代替冷卻劑的熱處理油循環(huán)通過起動器ST來執(zhí)行用于組織控制的熱處理。
[0078]此外，通常的起動器ST在鑄造之后被去除，但根據(jù)第四示例性實(shí)施例的起動器ST能按原樣被用作產(chǎn)品。例如，可使用用于熱交換器的管道作為通常的起動器ST。此外，也可使用更加復(fù)雜的冷卻回路作為起動器ST。此外，還能通過將起動器ST浸入在熔融金屬中來形成在其中包括管道的鑄件。
[0079]當(dāng)然，通過將第一示例性實(shí)施例與第四示例性實(shí)施例組合，或者將第二示例性實(shí)施例與第四示例性實(shí)施例組合，可更多地提高鑄造速度。
[0080]本發(fā)明并不限于上述示例性實(shí)施例，而是可適當(dāng)?shù)丶右孕薷摹?br> 【權(quán)利要求】
1.一種上引式連續(xù)鑄造裝置，包括: 保持爐，所述保持爐保持熔融金屬； 形狀確定部件，所述形狀確定部件配置于保持在所述保持爐中的所述熔融金屬的熔融金屬表面附近，并借助于所述熔融金屬從所述形狀確定部件通過來確定鑄件的截面形狀；冷卻部，所述冷卻部使已通過所述形狀確定部件的所述熔融金屬冷卻并凝固；和熔融金屬冷卻部，所述熔融金屬冷卻部降低保持在所述保持爐中的所述熔融金屬的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上引式連續(xù)鑄造裝置，其中，所述熔融金屬冷卻部設(shè)置在所述形狀確定部件的正下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的上引式連續(xù)鑄造裝置，還包括: 致動器，所述致動器使所述熔融金屬冷卻部在所述保持爐的內(nèi)部沿上下方向移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的上引式連續(xù)鑄造裝置，其中，冷卻氣體通過所述熔融金屬冷卻部的內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的上引式連續(xù)鑄造裝置，其中，所述熔融金屬冷卻部由陶瓷制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的上引式連續(xù)鑄造裝置，還包括: 隔壁，所述隔壁包圍所述熔融金屬；和 氛圍溫度調(diào)節(jié)部，所述氛圍溫度調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)由所述隔壁包圍的氣氛的溫度。
7.一種使用鑄造裝置的上引式連續(xù)鑄造方法，所述鑄造裝置具有確定鑄件的截面形狀的形狀確定部件、保持熔融金屬的保持爐和設(shè)置在所述保持爐中的熔融金屬冷卻部，所述上引式連續(xù)鑄造方法包括: 將所述形狀確定部件配置于保持在所述保持爐中的所述熔融金屬的熔融金屬表面附近; 利用所述熔融金屬冷卻部降低保持在所述保持爐中的所述熔融金屬的溫度； 使溫度已降低的所述熔融金屬通過所述形狀確定部件并上弓I所述熔融金屬；以及 冷卻已通過所述形狀確定部件并被上引的所述熔融金屬。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的上引式連續(xù)鑄造方法，其中，所述熔融金屬冷卻部設(shè)置在所述形狀確定部件的正下方。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的上引式連續(xù)鑄造方法，還包括: 使所述熔融金屬冷卻部在所述保持爐的內(nèi)部沿上下方向移動。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的上引式連續(xù)鑄造方法，其中，通過將冷卻氣體導(dǎo)入所述熔融金屬冷卻部內(nèi)來實(shí)行所述熔融金屬的溫度降低。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的上引式連續(xù)鑄造方法，其中，所述熔融金屬冷卻部由陶瓷制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的上引式連續(xù)鑄造方法，還包括: 利用隔壁包圍所述熔融金屬；以及 調(diào)節(jié)由所述隔壁包圍的氣氛的溫度。
13.一種上引式連續(xù)鑄造裝置，包括: 保持爐，所述保持爐保持熔融金屬； 形狀確定部件，所述形狀確定部件配置于保持在所述保持爐中的所述熔融金屬的熔融金屬表面附近，并借助于所述熔融金屬從所述形狀確定部件通過來確定鑄件的截面形狀；和 冷卻部，所述冷卻部使已利用起動器通過所述形狀確定部件的所述熔融金屬冷卻并凝固， 其中，所述起動器具有與所述起動器成一體的冷卻機(jī)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的上引式連續(xù)鑄造裝置，其中，所述冷卻機(jī)構(gòu)包括管道，所述管道安裝在所述起動器上并且冷卻劑被導(dǎo)入所述管道內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的上引式連續(xù)鑄造裝置，其中，所述冷卻機(jī)構(gòu)是由冷卻劑被導(dǎo)入其內(nèi)的管道形成的所述起動器自身。
16.—種使用鑄造裝置的上引式連續(xù)鑄造方法，所述鑄造裝置具有確定鑄件的截面形狀的形狀確定部件、保持熔融金屬的保持爐、起動器和與所述起動器成一體的冷卻機(jī)構(gòu)，所述上引式連續(xù)鑄造方法包括: 將所述形狀確定部件配置于保持在所述保持爐中的所述熔融金屬的熔融金屬表面附近; 利用所述起動器使所述熔融金屬通過所述形狀確定部件并上引所述熔融金屬； 使已通過所述形狀確定部件并被上引的所述熔融金屬冷卻并凝固；以及 利用所述冷卻機(jī)構(gòu)冷卻所述起動器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的上引式連續(xù)鑄造方法，其中，通過將管道安裝在所述起動器上并將冷卻劑導(dǎo)入所述管道內(nèi)來形成所述冷卻機(jī)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的上引式連續(xù)鑄造方法，其中，通過將冷卻劑導(dǎo)入由管道形成的所述起動器自身內(nèi)來形成所述冷卻機(jī)構(gòu)。
【文檔編號】C30B15/24GK104487190SQ201380038109
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月18日
【發(fā)明者】中島徹也, 古川雄一, 加藤司, 森田啟一, 八百川盾, 巖田靖, 杉山義雄 申請人:豐田自動車株式會社