[发明专利]加热的控制销

说明书

提供了一种用于在浇铸工艺中控制通过向下喷口的熔融金属流的控制销。所述控制销包括细长形状的本体、能插入向下喷口中的下部以及与下部相对的终端。所述本体包括：中心芯，优选地为由矾土或莫来石制成的中空管或杆；加热元件，所述加热元件围绕中心芯布置，以及中间层，所述中间层包围所述中心芯并包封所述加热元件，所述中间层由固化陶瓷油灰制成。最后，优选地由陶瓷基体中的编织纤维增强织物制成的外壳包围所述中间层。

相关专利申请

本申请要求于2015年3月26日提交的美国临时申请No.62/138,755的权益。

技术领域

本发明涉及金属浇铸领域。更具体地，本发明涉及一种用于在将金属保持在所需的温度的同时控制来自输送槽或保持容器的熔融金属流的控制销。

背景技术

常见的金属浇铸工艺涉及将液态金属通过喷口倒入并倒进模具中，熔融金属在模具中固化以形成坯料或板坯。通过喷口的金属流通常由位于喷口内的控制销来控制。可以升高控制销以提高金属通过喷口的流量，或者可以降低控制销以减少或中断金属流。

为了防止一些熔融金属在离开喷口之前固化，控制销的温度必须接近熔融金属的温度。实际上，这意味着控制销必须在操作前预热。在大多数情况下，这涉及到在炉中加热控制销，并且一旦控制销达到所需的温度，手动地将其转移到喷口。该过程给浇铸工艺增加了相当数量的复杂性，并且还在将热控制销从炉转移到喷口时引起严重事故的风险。

为了避免浇铸工艺中的这种额外的复杂性和风险，能够在原地预先加热的控制销是优选的。申请人知晓的是国际专利申请WO2011/043759(COOPER等人)。Cooper公开了一种加热的控制销，其包括内腔和放置在内腔中的加热器元件。这种设计有改进的余地；使销更快地加热并且需要较少能量的构造是优选的。

为了承受浇铸工艺的物理磨损和高温，通常使用多种耐火材料制造控制销。例如，在美国专利No.7,165,757中，控制销的本体由层压复合陶瓷材料制成，并且控制销的末端由不同的耐磨陶瓷材料制成。其他销设计也可以使用多层不同的材料。这可能制造复杂，并且由于材料具有不同的热膨胀系数，也可能遭受降解。制造简单并且耐用的控制销是优选的。

因此，本发明的目的是提供一种减轻至少一些上述问题的控制销。

发明内容

根据一种可能的实施方案，提供了一种控制销。该控制销通常用于在浇铸工艺中控制通过喷口的熔融金属流。当浇铸工艺停止并且通过喷口的熔融金属流被控制销中断时，该控制销还可以用于将喷口的温度保持在预定温度范围内。控制销还可以用于在浇铸工艺开始时对喷口进行预热，这与分别对销和喷口进行预热相比有利地允许节省能量。

控制销具有细长形状的本体、能插入喷口中的下部以及与下部相对的终端(terminal end)。本体包括：具有外表面的中心芯；包围中心芯的外表面的加热元件；包围中心芯并包封加热元件的中间层；以及包围中间层的外壳。

优选地，中心芯由能够承受超过660℃、更优选地超过1000℃以及再更优选地超过1200℃的温度的材料制成。例如，中心芯可以包括矾土(alumina，氧化铝)或莫来石。中心芯优选地是电绝缘的。中心芯优选地由中空管制成，带有热电偶可以插入其中的中心腔。在一些其他实施方案中，中心芯可以由不带有内部空腔的实心杆(full rod)制成。

优选地，中间层由耐火材料制成或包括耐火材料。中间层通常由干燥且固化的油灰制成，所述油灰包括下述组分中的一种或多种：矾土、莫来石、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化锆、石墨以及氧化镁。中间层优选地是致密且实心的，其厚度内没有任何空腔或空隙。

优选地，加热元件是围绕中心芯缠绕的电阻丝。加热元件可以围绕中心芯螺旋地缠绕。加热元件可以产生超过1000℃的温度。中心芯与中间层之间可以具有小于1mm并且典型地小于0.5mm的径向间隔，以允许在控制销的使用寿命结束时从控制销移除中心芯。