[发明专利]用于在连续铸造熔炉中控制温度的方法和装置

说明书

技术领域

本发明通常涉及连续铸造熔炉。特别是，本发明涉及一种具有温度控制装置的连续铸造熔炉，该温度控制装置用于控制通过熔炉的连续铸造模具而制造的金属铸件的温度。具体地说，本发明涉及这样一种温度控制装置，它包括温度传感器、加热源和冷却源，用于控制金属铸件的温度，以便提供改进的铸件特征。

背景技术

连续铸造的原理是将熔融金属倾倒至水冷铜模具中，并从模具中连续取出固化的金属，以便形成铸锭/毛坯/钢坯/板坯。连续铸造过程广泛用于制造钢铸件，直接激冷铸造(DC铸造)过程用于制造铝、铜和镍基合金，且电渣重熔(ESR)过程用于制造镍基超级合金、工具钢和不锈钢。在钢的连续铸造过程中，铸造毛坯/钢坯/板坯可以切成特定长度并取出。这样，铸造过程在理论上可以无限连续。另一方面，DC铸造和ESR过程用于铸造有限长度的锭/钢坯/板坯。因此，它们通常称为半连续铸造过程。

对于钢的连续铸造和非铁合金的半连续铸造，铸锭/钢坯/板坯的温度控制是保证铸造处理平滑操作的关键因素。通常使用喷水来加速从金属铸件除去热量，从而在所形成的锭/钢坯/板坯中形成较快的冷却速率和减小的宏观偏析程度。为了合适的冷却效果，可以使用强制空气冷却。不过，为了铸造易于偏析和易于产生裂纹的合金例如工具钢，有时使用绝缘覆盖层来覆盖铸锭的表面和减慢铸锭的冷却速率。这使得铸锭中的温度梯度、残余应力和裂纹趋势都减小。

等离子熔炼(PAM)和电子束熔炼(EBM)是通常用于制造钛合金和(在更小程度上的)镍基超耐热合金的两种半连续铸造方法。PAM在惰性气体(Ar或He)环境中进行，而EBM在真空环境中进行。对于两种过程，熔炉腔室与外部空气密封。因此，喷水和强制空气冷却的方法不能用于在PAM和EBM中控制锭温度。

本发明是一种控制连续铸锭的温度的新颖方法，本发明的某些方面在惰性气体或真空环境中特别有用。这样的温度控制改进了金属铸件的特征(例如表面光滑性和内部冶金结构)，它们特别依赖于在锭内的温度分布。

发明内容

本发明提供了一种装置，该装置包括：连续铸造模具，用于制造金属铸件；金属铸件通路，该金属铸件通路布置在模具下面，并用于允许金属铸件通过；以及温度控制机构，该温度控制机构包括布置在通路附近的部分，因此该结构用于控制金属铸件的温度；其中，温度控制机构包括温度传感器，用于检测布置在通路上的一定位置处的温度，因此，温度传感器用于测量在该位置处的金属铸件温度。

本发明还提供了一种方法，该方法包括以下步骤：通过连续铸造模具来形成金属铸件；当金属铸件离开模具时检测该金属铸件的温度；以及根据该检测步骤来控制离开模具的金属铸件的温度。

附图说明

图1是本发明的连续铸造熔炉和温度控制机构的示意正视图，表示了金属铸件的形成的早期阶段。

图2类似于图1，表示了金属铸件的形成的更后面阶段。

图3是表示本发明的基本方法的流程图。

在整个说明书中，类似参考标号表示类似部件。

具体实施方式

本发明的连续铸造熔炉在图1和2中总体表示为10。熔炉10包括：熔融炉膛12，该熔融炉膛12具有熔融空腔；以及供给机构14，用于将固体金属供给材料16供给炉膛12的熔融空腔中。熔炉10还包括连续铸造模具18，该连续铸造模具18定位成用于接收来自熔融炉膛12的溢流的熔融材料20，以便通过它形成金属铸件22。第一和第二热源24和26分别位于熔融炉膛12和模具18的上面。第一热源24提供用于熔化材料16以便形成熔融材料20的热量，第二热源26提供用于当材料进入模具18后控制该材料的固化速率的热量。上述部件通常布置在熔融腔室25内，该熔融腔室25与外部环境密封。腔室25可以充装有惰性气体例如氩气或氦气，与等离子弧熔炼中使用的相同，或者可以处于真空，与使用电子束熔炼的情况相同。热源24和26通常为等离子体炬或电子束枪，不过也可以使用本领域已知的其它热源。