[发明专利]铸嘴及铸造装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于铸造如H型梁及其类似物的金属梁的铸嘴。本发明的铸嘴可使进入铸模内的金属流得到较佳的控制，由此生产出缺陷少的金属梁。

现有技术

在金属成型工艺中，金属熔体从一个冶金容器转移到另一个冶金容器、转移到铸模或工具。例如，如第1图所示，盛桶(11)装有出自熔炉并转移至中间罐(10)的金属熔体。接着，金属熔体可从中间罐通过灌注铸嘴(1)浇铸至铸模以形成板坯、方坯、梁坯或铸锭。出自冶金容器的金属熔体流受重力驱使而流过位于该容器底部的铸嘴系统(1、111)。尤其是，中间罐(10)在其底壁(10a)设有铸嘴(1)，所述铸嘴(1)使中间罐内部与铸模流体相通)。一些装置没有设置中间罐而是直接将盛桶连接至铸模。

在一些情况下，为了确保铸模的最佳填充以及流入铸模的金属的热分布而对单一铸模使用两个铸嘴。此方案可用于如US3931850中的简单矩形轮廓(rectangular profile)，但是它通常用于模制复杂形状的金属零部件，如H状梁或类似物。例如，JPH09122855揭露藉由两个铸嘴供料的H型梁铸模，这些铸嘴位于H型梁的各凸缘与腹板之间的相交点(注意：「凸缘」指「H」的两个侧面组件而「腹板」指连接两个凸缘的中间组件；H型梁经常也被称为I型梁，在此，这两个用语用作同义字)。对单一铸模使用两个铸嘴产生若干缺点。第一，由于需要两个铸嘴而不是单一铸嘴，因此生产成本增加。第二，必须在铸造期间很好地协调两个铸嘴的流量，以免整体金属供料流变得不均匀。这是不容易达成的。

如例如在JPS58224050、JPH115144、及JP H05146858中所揭示的那样，每个铸模包含单一铸嘴的H型梁铸造装置已经被提出，因而解决了上述的关于使用两个铸嘴的缺点。在每个前述文献中，包含端出口、以及在铸嘴的周壁的数个前端口的单一铸嘴配置在H型铸模的仅仅一个凸缘与腹板之间的相交点。因其相对于铸模的偏移位置，这种铸嘴具有较复杂的前端口设计：其开口并非(如同数个铸嘴相对于铸模对称地配置的情况)相对于垂直平面对称地环绕铸嘴的周缘分布。它们至少包含：第一前端口，其平行于腹板延伸且朝向H型铸模的相对凸缘开口。为了确保位于铸嘴侧上的凸缘角落的适当填充，前述铸嘴也包含与第一前端口形成Y形的两个前端口。前端口通常是朝下延伸的。

铸嘴的尺寸受限于可在H型铸模的凸缘和腹板的相交点得到的间隙，需牢记的是，应当避免铸嘴与铸模壁之间的接触，以免经固化的金属桥将形成在铸嘴与冷却的铸模壁之间。这影响由周壁尺寸受到限制的这种铸嘴所能达到流量，因而也限制了轴向孔及前端口的尺寸。JPH09122855提出一对具有三角形横截面形状、带有圆角的铸嘴，以便将可在H型铸模的每个凸缘与腹板之间的相交点得到的间隙优化。所述铸嘴只设有端出口，形状也是三角形，并且不包含前端口。

填充铸模的熔融金属的流体分布及热分布对确保无缺陷梁的生产当然是非常重要的。H型梁铸模内的流体分布及热分布都对这种单一铸嘴的设计非常敏感，尤其是对前端口的数量、位置、及设计非常敏感。例如，确保及时稳定的铸模的填充是重要的，其尽可能避免了金属射流以过度的动量撞击铸模壁(这会产生不受控制的紊流且快速侵蚀铸模，因而减少其使用寿命)。当形成涡流及紊流时，梁的冷却变得更难以控制并且缺陷出现。

本发明的目的在于提供适合填充如H型梁、T型梁、L型梁、C型梁、及其类似物的复杂形状的铸模的铸嘴，其可以加强控制穿入这种铸模的金属射流，由此导致较顺畅的流体分布及热分布，而最终导致非常低缺陷集中的金属梁。本发明的这个及其他优点将在下文中给出。

发明内容

本发明定义在随附的独立权利要求中。较佳的实施例定义在从属权利要求中。尤其是，本发明涉及用于铸造钢的浸入式铸嘴，其包含：

入口部，其位于铸嘴的第一端且包含入口孔；

伸长部，其由外周壁界定且沿着第一纵轴X1从该入口部延伸或是与该入口部邻接地延伸，直至；

出口部，其位置与伸长部相邻且包括铸嘴的与第一端相对的第二端，该出口部由外周壁界定且包含在该外周壁开口上的第一出口前端口；

孔，其与第一纵轴X1平行地延伸，在该入口孔开口，且沿着铸嘴的伸长部且至少有部分地铸嘴的出口部内延伸，由此至少通过该第一前端口向大气开放，该第一前端口沿着横越该第一纵轴X1的前端口方向Y1，从与孔相连的前端口入口延伸到在铸嘴的出口部的外周壁开口的前端口出口，

其中铸嘴出口部的沿着与第一方向X1垂直的平面、通过前端口入口的平面切面包含：