[发明专利]连续铸造密封方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是申请日为2008年9月10日的美国专利申请No.12/283226的部分继续申请，该美国专利申请No.12/283226又是申请日为2007年5月2日的美国专利申请No.11/799574、目前为美国专利No.7484549的部分继续申请，该美国专利申请No.11/799574又是申请日为2006年5月12日的美国专利申请No.11/433107、目前为美国专利No.7484548的部分继续申请，该美国专利申请No.11/433107又是申请日为2004年11月16日的美国专利申请No.10/989563、目前为美国专利No.7322397的部分继续申请，这些申请的内容通过引用而整体并入在此。

技术领域

本发明总体上涉及金属的连续铸造。更具体地，本发明涉及对反应性金属的保护，以防止反应性金属在熔融时或升高温度下与大气发生反应。具体来说，本发明涉及增压密封件，该增压密封件在金属铸件离开熔融腔室时防止大气与该金属铸件接触。

背景技术

炉床熔融处理、电子束冷炉床精炼法(EBCHR)和等离子体弧冷炉床精炼法(PACHR)最先开发为提高用于喷气发动机旋转部件的钛合金的质量。在该领域中，质量的提高主要涉及清除掉有害的颗粒例如高密度夹杂物(HDI)和硬质的α粒子。近来，对EBCHR和PACHR的应用更多地集中在降低成本的考虑。能影响到成本降低的一些途径是：增强对各种形态输入材料的灵活使用、创造出单步骤的熔融方法(例如，钛的常规熔融需要两个或三个熔融步骤)、以及促进更高的产量。

钛和其它金属具高反应性，因而必须在真空或惰性气体环境中进行熔融。在电子束冷炉床精炼法(EBCHR)工艺中，在炉的熔融和铸造室中保持高的真空度，以使得电子束枪可以工作。在等离子体弧冷炉床精炼法(PACHR)工艺中，等离子体弧喷灯使用惰性气体例如氦或氩(通常为氦)来产生出等离子体，因而，炉中的大气主要是由等离子体喷灯所使用气体的部分压力或正压力构成的。在各种情况下，与熔融钛发生反应的氧气或氮气对炉腔的污染可能在铸造钛中造成硬α粒子缺陷。因此，应当在这个铸造处理中完全或基本避免氧气和氮气进入炉腔中。

为了能在最小程度中断铸造处理并且不会对炉腔造成氧气和氮气或其它气体污染的情况下将铸件从炉中移除，目前的炉采用了拉出式腔室。在铸造处理的过程中，伸长的铸件通过隔绝闸阀从铸模的底部移出，并进入到拉出式腔室中。当达到预期或最大铸件长度时，它通过闸阀从铸模中完全撤出，并进入到拉出式腔室中。然后，闸阀关闭，以将拉出式腔室与炉的熔融腔室隔绝开，拉出式腔室从炉的下面移出，并将铸件移除。

这样的炉尽管可以工作，但存在一些局限性。首先，铸件最大长度被限制为拉出式腔室的长度。此外，在将铸件从炉中移除的过程中，必须要停下铸造工作。因而，这样的炉能进行连续熔融工作，但却不能实现连续铸造。另外，铸件的顶部通常包含在其冷却时形成的缩孔(缩孔管)。铸件顶部(称为“热顶”)的控制冷却能减少这些缩孔，但热顶是消耗工时的工艺，这降低了生产率。铸件的、包含缩孔或缩孔管的顶部部分是无用的材料，因而，这会导致产量损失。此外，由于在铸件底部的、附接在退出柱塞(ram)上的燕尾榫，所以有附加产量损失。

本发明利用一种密封装置而消除或明显减少了这些问题，该密封装置允许对钛、超级合金、难熔金属、以及其它反应性金属执行连续铸造，由此使得铸锭、杆棒、板坯或类似形式的铸件可从连续铸造炉的内部移动到外部，且不允许空气或其它外部大气引入到炉腔中。

发明内容

本发明提供了一种炉，该炉包括：内部腔室；在该内部腔室中的连续铸模；腔室壁，该腔室壁限定了与内部腔室和该内部腔室外部的大气连通的辅助腔室；金属铸件通路，该金属铸件通路从内部腔室穿过辅助腔室延伸，并用于允许金属铸件通过该通路通向外部大气；第一密封件，该第一密封件沿辅助腔室环绕金属铸件通路；第一可运动支承部件；以及第一力产生机构，该第一力产生机构与支承部件可操作地连接，用于将支承部件压靠在密封件上，并将密封件推压向该通路，因此，当金属铸件经由通路而经过辅助腔室时，第一力产生机构和支承部件用于将密封件压靠在金属铸件的外周上。