[发明专利]直接冷铸铸模

说明书

技术领域

本发明涉及将液态金属连续和半连续地相对于成形面成形的铸造工艺。更具体地说，本发明涉及通过直接向坯料制品上施加液体冷却剂进行坯料的直接冷铸。

背景技术

铸造包括将熔融材料引入到模具中制造物体，在所述模具中，随着热量从材料中被去除，材料凝固。流铸(slip casting：或“粉浆浇铸”)或者连续浇铸(连铸)可以是一种通过吸热环借助重力供应熔融金属、使熔融金属凝固的工艺。具有安装在液压推杆(hydraulic ram)上的底座的起动头(starting head)形成独立于吸热环的底部。吸热环和起动头构成滑移模具(slip mold)的基础部件。

当熔融金属填充到模具中并开始凝固时，可以将起动头以可控的速度降低。凝固的金属可以退出吸热环以便形成坯体。凝固的金属外壳可以残留在坯体的上方和吸热环内，用于稳定坯体在吸热环与起动头之间的运动。在该外壳的贮槽(sump)内可以补充熔融金属。熔融金属进入该外壳贮槽，并通过吸热环，坯体的长度可以增长。

可以将坯体(或者锭)看作是由坯体供应者铸造成标准形状的一块伸长的金属，便于储存或运输。坯体可以具有吸热环的圆柱形截面的形状，可以用铝或者铝合金制成。尽管吸热环的高度可以低于两英寸，但是坯体可以有20英尺长，并具有从3英寸到36英寸的直径。制造者进一步通过热机械锻造、挤压、轧制、修整、或者拉拔坯体，加工圆柱形坯体，以便生产适合于销售的产品，例如用于室内的窗帘杆，发动机支架，飞机起落架，船用金属板，用于建筑物的工字横梁。

为了更好地控制坯体的热传递冷却处理，可以在固体金属离开吸热环时直接向固体金属的表面上施加水。从而，随着起动头下降，装在模具内部的喷水口可以向坯体上喷射水，以便冷却其表面，进一步将金属凝固。这种在1942年由W.T.Ennor(U.S.Pat.No.2,301,027)发明的连续的直接冷(DC)铸工艺，产生具有最小偏析的细晶粒金属结构。当同时在模具台采用多重DC铸造模具时，可以在铸造车间达到很高的生产速度。

尽管自从1942年以后在本领域取得某些进展，但是，在工业上仍然需要生产具有所需的表面光洁度的铸造产品的最佳金相组织的直接冷铸铸模系统组件。与传统的工业模具系统组件相比，这种直接冷铸铸模系统组件将会操作更安全，更容易使用和维护，将会使铸造生产率最大化，制造和运转不会很昂贵。

发明内容

本发明的一个实施例为一种铸模。该铸模包括具有方向面的铸模体和结合到铸模体上的冷却剂箱。铸模进一步可以包括具有调节面的冷却剂环，在该调节面上，冷却剂环可以结合到冷却剂箱上，以便将调节面和方向面聚集到一起，形成喷嘴。铸模可以进一步包括铸模起动头(starting head)。

附图说明

图1表示本发明的DC铸模系统100；

图2是沿着图1的线2取出的铸模系统102的详细视图；

图3A表示吸热环120和由冷却剂箱116的材料加工成的方向面122；

图3B表示由冷却剂箱的材料加工成的调节面164；

图3C表示每一个铸模体110和冷却环118都可以调节的实施例；

图3D展示用于生产本发明的坯体132的方法300；

图4表示本发明的DC铸造方法400；

图5表示挡环430的等距视图；

图6表示陶瓷集流管440的等距视图；

图7表示本发明的DC铸模系统700；

图8是图7的模具台702的等距顶视图；

图9是包含有图4的铸模400的模具台702的等距仰视图；以及

图10表示由本发明生产的坯体1000。

具体实施方式

一个实施例，包括铸模。铸模可以包括具有方向面的铸模体，以及结合到铸模体上的冷却剂箱。铸模可以进一步包括具有调节面的冷却剂环，在该调节面处，冷却剂环可以结合到冷却剂箱上，以便将调节面和方向面聚集到一起，以形成喷嘴，特别是使得喷嘴口、喷射紊流和冷却剂冲击角可以快速、方便并且花费不高地变化。铸模可以进一步包括铸模起动头。

I.DC铸造法和铸模系统

图1表示本发明的DC铸模系统100。DC铸模系统100，可以包括铸模系统102，辅助系统200，和控制系统250。铸模系统102、辅助系统200和控制系统250的每一个可以是一起工作的子系统，以便形成DC铸模系统100。铸模系统102可以被看作包括一个DC铸模。

A.铸模系统102