[其他]金属管连续铸造的方法、设备及其产品

说明书

本发明涉及一种新的改进了的连续铸造金属管等管状金属产品的方法、设备及最终产品。

更确切地说，本发明涉及一种在有电磁悬浮力场的情况下连续铸造长的金属管等管状金属产品的方法。在有电磁悬浮力场的情况下铸造，可以使作用在液态金属铸管产品上的重力、摩擦力和粘着力减至最小，并使在凝固过程中产品的管状液态金属和热交换器之间的热交换效率保持最大。

过去，以金属管等形式出现的管状金属产品是用包括铸造在内的各种技术生产的。这些技术在已经出版的有关这方面工艺的文献中已做了详细的说明。例如，1981年6月23日颁布的美国专利№4，274，470在第一栏和第二栏的关于先有技术的描述中就叙述了适用于生产金属管等管状金属产品的电磁铸造装置，以及先有技术的若干专利和技术文献，并讨论了这些先有技术的缺点。被列入这些先有技术的有美国专利№3，476，166（发明人Getselev）、美国专利№3，605，865（发明人Getselev）、美国专利№3，735，799（发明人Karison）、美国专利№4，014，379（发明人Getselev）和美国专利№4，126，175（发明人Getselev）上述这些专利涉及使用电磁结晶器，其内有一个在规定尺寸以内的金属液相穴，当液相穴向下移动时，液相穴靠外面的横向扩张的部分逐渐凝固。采用这种方法，凝固了的金属沿纵向延伸，如果依靠重力使液态金属流到正在下降的形成凝固的金属坯液相穴的上面，液态金属就可以半连续或连续地送入模中。这种方法的比较严重的缺点之一是没有以前所知道的上铸技术所具有的“避免事故”的特性，因此，万一发生没有预料到的电力故障等，液态金属可能溢出正在向下移动的金属液相穴，而不是象上铸系统那样仅仅流回去。另外，这些下铸技术中，液态金属流量过大和漫溢出来的可能性，要求一直仔细控制液态金属送入的速度和凝固了的铸坯的移动速度，而这两种速度都因为热交换问题而受到严格限制，这减少了这种连续铸造方法在商业上应用的可能性。

转让给荷兰的Outokumpo    oy的美国专利№3，746，077（发明人Lohikoski等）以及美国专利№3，872，913、（发明人Lohikoshi）提出了一种上铸技术。采用这项技术的特点是液态金属被流体静压力向上压入或被真空吸力向上吸入一个开口的、垂直布置的、新成形的机械式结晶器中。采用这种方法，冷却了的铸造产品继续地跟机械式结晶器的上端脱离接触而移出，而液态金属被连续地送入机械式结晶器中。这个系统具有所希望的上铸技术的“避免事故”的特性，但这一点是以所接触的机械式结晶器的严重磨损和撕裂为代价的。因此，这个系统在连续和半连续运行时，机械式结晶器在很短时间内就磨坏了。故而需要一种改进的管状金属产品的连续铸造系统，以克服现有的电磁铸造系统的缺点。

因此，本发明的主要目的是提供一种新的、改进了的、用于制造连续的、长金属管等管状金属产品的、连续铸造方法和设备，这种方法和设备克服了上述已知的和所应用的连续管状金属产品的铸造技术和系统所存在的缺点和不足。

本发明的一个特点是提供一种改进了的在有一个向上移动的电磁悬浮力场的情况下，连续地制造长金属管等管状金属产品的方法和设备。向上移动的电磁悬浮力场，使作用在铸造的、管状金属产品上的重力，摩擦力和粘着力减至最小，同时，使正在凝固的管状金属产品和热交换品之间的热交的效率保持最大。

实施本发明提供的可生产长的管状金属产品的方法和设备，包括用以在环形结晶器的内部形成一个延伸的、向上移动的、交变的电磁悬浮力场的装置，以及形成一个其方向与向上悬浮力场垂直的、共同延伸的电磁控制力分场的装置。此外，本发明还提供了形成辅助电磁力场的装置，以便至少形成一个辅助电磁力场，它的作用方向与前面提到过的在环形结晶器中间范围内的电磁控制力分场的方向相反。液态金属被送入环形结晶器的下部和电磁场中，以形成管状液态金属柱。通过合适的方法建立起来的作用在管状液态金属柱上的电磁悬浮力场使金属柱的静压差减至最小，并使管状液态金属柱的内外表面与环形结晶器的相对内圆周面之间保持预先确定的尺寸关系。作用在管状液态金属柱上的电磁力场，应使管状液态金属柱的横断面尺寸大到足以实现无压力接触，但又要防止在管状液态金属柱的内外表面与环形结晶器相对内圆周表面之间形成真正的间隙，从而，实现管状液态金属柱与结晶器之间无压力接触和得到最大热交换，同时，把重力、摩擦力和粘着力减至最小。管状液态金属柱在热交换器所包围的凝固区中，受到悬浮力并在凝固区中凝固，同时向上移动，通过铸造容器后凝固了管状金属产品从结晶器的上部移出去。