專(zhuān)利名稱(chēng)：直接激冷鑄造金屬錠的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改善金屬鑄錠內(nèi)部宏觀和微觀結(jié)構(gòu)和均勻性的裝置和方法，特別是減小直接激冷鑄造鋁合金鑄錠中心區(qū)域的宏觀偏析。
生產(chǎn)鋁合金鑄錠的主要工藝是直接激冷鑄造(C.D.)工藝。直接激冷鑄造是在一個(gè)軸向垂直的鑄模中進(jìn)行的，在開(kāi)始階段鑄模的下端由一個(gè)可向下運(yùn)動(dòng)的臺(tái)板封閉，鋁液被導(dǎo)入外表面由連續(xù)供給的冷卻液激冷的鑄模的上端，當(dāng)金屬液在靠近鑄模周邊的區(qū)域凝固時(shí)，所述的臺(tái)板向下運(yùn)動(dòng)，隨著臺(tái)板有效連續(xù)地向下運(yùn)動(dòng)和相應(yīng)地向鑄模連續(xù)供入金屬液，生產(chǎn)出所需長(zhǎng)度的鑄錠。從經(jīng)濟(jì)方面考慮，鑄錠的厚度在持續(xù)增加，僅在幾年前18″厚的鑄錠被認(rèn)為是厚大的，而今天26″到30″厚的鑄錠則已是平常的了。
宏觀偏析是衡量成品鑄錠性質(zhì)以確定其將來(lái)用途的一個(gè)參數(shù)。工業(yè)尺寸的鑄件，特別是直接激冷鑄造生產(chǎn)的鋁合金鑄錠，其宏觀偏析的變化使之難以在整個(gè)鑄件的橫截面或厚度上將合金元素的含量保持在特定的范圍之內(nèi)。鑄件中宏觀偏析的程度基本上取決于鑄件的厚度，澆鑄速度、合金元素和它們的含量，以及鑄錠中使用的工藝，然而，影響宏觀偏析最重要的因素是被鑄錠的厚度或直徑，當(dāng)鑄錠厚度或直徑增加至超過(guò)18″時(shí)，宏觀偏析則成為一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題。對(duì)于這些大尺寸的鑄錠，宏觀偏析是在凝固中由鑄錠橫截面內(nèi)各處熱排出率的變化和在鑄錠的液相與液-固區(qū)中對(duì)流力引起的不可避免變化的直接結(jié)果。
在鋁合金鑄錠的直接激冷鑄造過(guò)程中，鑄錠中通常有一個(gè)液相區(qū)或一個(gè)液池。其下面是一個(gè)液-固區(qū)，液-固區(qū)的下面是固相區(qū)，這些區(qū)均呈豎直方向布置。鑄模是水冷的，因此，鑄錠的外表面先于靠近縱向中心線的中心部分凝固。這樣，在正在成形的鑄錠的上端就產(chǎn)生了一個(gè)由已凝固金屬?lài)@的液相區(qū)或金屬液池。貧乏共晶元素的枝晶趨于環(huán)繞液相區(qū)或液池的周邊生長(zhǎng)，在液相區(qū)中強(qiáng)烈的對(duì)流導(dǎo)致枝晶的尖端拆斷并由該對(duì)流帶至液相區(qū)的中心，當(dāng)枝晶向中心運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們?cè)跓徇吔鐚觾?nèi)等溫生長(zhǎng)，并最終靠近中心線凝固。由于枝晶缺乏共晶合金元素，這將使最終產(chǎn)品在中心部分具有較低的合金元素含量，這種低合金元素含量引起鑄錠宏觀偏析的巨大偏差，如前面所述的原因，這種情況不是所期望的。
已經(jīng)有各種減小工業(yè)尺寸鑄錠縱向中心線附近宏觀偏析的償試。在Yu等人的美國(guó)專(zhuān)利第4709747號(hào)中，使用了一個(gè)位于液相區(qū)的機(jī)械閘板，用于在液相區(qū)控制液流的大小，其目的是希望減小已凝固鑄件中的宏觀偏析。Bryson的專(zhuān)利US 3672431中描述使用了一種置于鑄模供液管之下的導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)流片用于在橫向引導(dǎo)大部分的鋁液流動(dòng)及向下引導(dǎo)小部分的鋁液流動(dòng)。另一個(gè)解決方案是Burkhar等人的專(zhuān)利US 3506059，其中有一個(gè)芯件或排出器在澆鑄開(kāi)始后置于模腔內(nèi)并豎直向下插入液相區(qū)內(nèi)，在該專(zhuān)利中，排出器也是用于向模腔四周導(dǎo)引正在澆入的高溫金屬液。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上述全部的工藝對(duì)宏觀偏析問(wèn)題僅具有有限的作用。本發(fā)明的目的是提供一種新的設(shè)備和方法，其可以大大減小宏觀偏析。
本發(fā)明涉及一種裝置和方法，以便于減小直接激冷鑄造金屬，如鋁合金鑄錠的宏觀偏析，改善其均勻性。根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果使用一個(gè)導(dǎo)流裝置，將供入的金屬液的大部分中心向下基本導(dǎo)入正在成形之鑄錠內(nèi)的液池底部，然后最好再將其向外和向上沿著已凝固金屬和其環(huán)繞的液池之間的界面引導(dǎo)，將使鑄錠的均勻性得到明顯的改善。該系統(tǒng)通過(guò) 確保溫度最高的金屬液供至鑄造的中心部位，并且一般與現(xiàn)有的將最熱的金屬供到鑄錠的表面區(qū)域，然后再使其橫向擴(kuò)散的操作正相反的方式進(jìn)行工作。本發(fā)明的系統(tǒng)抵制一般發(fā)生在大型鑄錠直接激冷鑄造中的自然產(chǎn)生的浮力造成的流動(dòng)，并阻止貧化的合金枝晶傳輸?shù)借T錠的中心區(qū)域。
本發(fā)明的裝置包括(a)一個(gè)具有側(cè)壁的鑄模，所述的側(cè)壁限定了一個(gè)具有下端開(kāi)口的軸向豎直鑄造區(qū);
(b)用于將金屬液流向下供入到上述鑄造區(qū)上部的裝置;
(c)封閉鑄模下端的裝置，該裝置被定位并用于支承在鑄造區(qū)被鑄鑄錠的下端，在鑄造中，該裝置可以向下移離鑄模，以實(shí)現(xiàn)鑄錠向下的連續(xù)發(fā)展，從而由鑄模中排出的鑄錠部分包含了一個(gè)已凝固金屬?lài)@的中心液池或液相區(qū)。本發(fā)明的特征是具有導(dǎo)流裝置，該裝置將供入的金屬液的大部分沿中心向下導(dǎo)引并基本進(jìn)入液池的底部。
上述特征可以用許多不同的方式來(lái)達(dá)到，例如用一個(gè)導(dǎo)流片或可垂直移動(dòng)的插管，它們引導(dǎo)澆入的金屬液到達(dá)液池的底部，或者可以設(shè)置增加澆入金屬液速度的裝置，該速度足以迫使?jié)踩氲慕饘僖捍┻^(guò)液池并基本到達(dá)液池的底部，最好是澆入的金屬液從液池的底部向外和向上沿液池與環(huán)繞它的已凝固金屬之間的界面而被引導(dǎo)。
當(dāng)應(yīng)用導(dǎo)流片時(shí)，導(dǎo)流片被置于鑄造區(qū)的上部區(qū)域之內(nèi)，并向下插入液池中，該導(dǎo)流片裝置具有基本封閉的側(cè)壁，并且至少有一個(gè)底部開(kāi)口，以將澆入的金屬液的大部分沿軸向向下導(dǎo)過(guò)底部開(kāi)口，并基本進(jìn)入液池的底部，然后，金屬液向外并向上沿液池和環(huán)繞它的凝固金屬之間的界面而導(dǎo)引。
液池與已凝固金屬之間的界面在正在成形的鑄錠中一般沿向下及向內(nèi)的方向伸展，并且導(dǎo)流片最好是向下并向內(nèi)傾斜。也可以作成固定導(dǎo)流片的形式，或者一排導(dǎo)流片，導(dǎo)流片的位置在澆鑄中可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，以更好地符合不斷變化的界面輪廓。導(dǎo)流片可以是固態(tài)金屬，例如合金鋼結(jié)構(gòu)，但其最好設(shè)計(jì)成帶有玻璃布側(cè)壁的易處理的部件。所述的玻璃布可以是典型的編織玻璃纖維網(wǎng)，在本申請(qǐng)中，橫向篩網(wǎng)不存在壓差時(shí)，金屬液不能通過(guò)該網(wǎng)，而相同類(lèi)型的纖維網(wǎng)在已知的應(yīng)用中，例如在傳輸槽的金屬液流中，在存在壓降的條件下是允許金屬液通過(guò)的，以便篩分金屬液去除粗夾雜物。根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，導(dǎo)流片可以成摺折疊，并且在直接激冷鑄造的開(kāi)始形成液池時(shí)，導(dǎo)流片能夠向下分階段打開(kāi)。在鑄造大尺寸的工業(yè)鑄錠時(shí)，液池可以是2-3英尺深，并且導(dǎo)流片最好向下伸入液池的底部。
導(dǎo)流片頂部典型的寬度大約為鑄錠寬度的75%，導(dǎo)流片的壁通常平行于液池側(cè)壁向內(nèi)斜削，其可以用于各種常見(jiàn)形狀的鑄模上，包括矩形、正方形、長(zhǎng)方形和圓形的等等。
在澆鑄中，本發(fā)明的導(dǎo)流裝置可以越來(lái)越深的推入鑄錠的上部，且在有些情況下可以推到起始固相線位置之下。在澆鑄中將導(dǎo)流推入正在凝固的金屬之中時(shí)，液相線和固相線等溫線可動(dòng)平衡地自動(dòng)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)所施與的輪廓?？梢栽趯?dǎo)流片的側(cè)壁上設(shè)置孔眼或縫隙，并且最好底部開(kāi)口和側(cè)壁開(kāi)口的設(shè)計(jì)，應(yīng)保證通過(guò)它們的液流速度足夠高，以大大降低下部導(dǎo)流片向在導(dǎo)流片之上的高溫液體的冷卻擴(kuò)散滲透。
因此，該導(dǎo)流片能夠在固化前沿提供更高溫度的金屬液，例如比通常的高20°K。這樣，就提高了液-固區(qū)和其前面的局部溫度梯度，從而降低局部的固化時(shí)間，已經(jīng)知道，微觀結(jié)構(gòu)的標(biāo)度(二次枝晶臂的間隔和第二相粒子的尺寸)次定于局部凝固時(shí)間，從而本發(fā)明的導(dǎo)流裝置可對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生極大的影響。
本發(fā)明的導(dǎo)流片不管其由導(dǎo)熱材料還是絕熱材料制造，均能很好地發(fā)揮其作用，不管是哪一種，其均將液池同外部冷卻熱隔絕，并且發(fā)現(xiàn)，液池中導(dǎo)流片每側(cè)上的典型溫差可達(dá)50～70℃，這樣，金屬液只有當(dāng)其向下穿過(guò)導(dǎo)流片到達(dá)液池底部時(shí)，才置露于外部冷卻的完全影響之下。
代替上述導(dǎo)流片，也可以使用可垂直移動(dòng)的中間包和插管，它們用于在軸向向下導(dǎo)引澆入的大部分金屬液，并將其基本導(dǎo)入液池的底部。使用可垂直移動(dòng)的插管時(shí)，鑄錠成形是從DC鑄模上部的上位的插管底端開(kāi)始的。在達(dá)到穩(wěn)態(tài)澆鑄條件，完全形成一個(gè)液池后，插管的下端下降并插入液池，從而澆入的金屬液基本導(dǎo)至液池的底部，金屬液的流速和插管的位置可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)液相線和固相線等溫線，以適應(yīng)施與的輪廓。正如所描述的導(dǎo)流片那樣，該垂直可移動(dòng)的插管也能夠?qū)踩氲慕饘僖阂员韧ǔ８叩臏囟裙┲聊糖把馗浇?br> 將澆入的金屬液基本導(dǎo)至液池底部的另一個(gè)方法是提高澆入金屬液的速度，該速度足以迫使大部分澆入的金屬液沿軸向向下穿過(guò)液池，基本到達(dá)液池的底部。實(shí)現(xiàn)該方案的一個(gè)方便的方法就是圍繞插管安裝一個(gè)電磁線性發(fā)動(dòng)機(jī)，插管的出口連同該裝置定位于DC鑄模的上部，當(dāng)澆鑄達(dá)到穩(wěn)態(tài)，完全形成一個(gè)液池時(shí)，才接通線性發(fā)動(dòng)機(jī)。接通發(fā)動(dòng)機(jī)。并對(duì)其調(diào)節(jié)，以使?jié)踩氲慕饘僖夯緜鬏數(shù)揭撼氐牡撞?，然后向外并向上沿液池和環(huán)繞它的凝固金屬之間的界面?zhèn)魉?。金屬液的速度能夠調(diào)節(jié)，以使相線和固相線等溫線保持在所施與的輪廓之內(nèi)。雖然增加速度的電磁裝置是特別符合要求的，但其它諸如液壓或氣動(dòng)的裝置也可用來(lái)提高液流的速度。
本發(fā)明也涉及一種新型的產(chǎn)品，即一種改善了均勻性的鋁-鎂合金鑄錠。這樣得到的直接激冷鋁-鎂合金鑄錠，在其橫截面上鎂含量的最大變化為合金平均鎂含量的+5%到-5%。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例由附圖予以描述，其中;


圖1是本發(fā)明一個(gè)特定結(jié)構(gòu)的直接激冷鑄造裝置的簡(jiǎn)化縱剖視圖;
圖2是圖1中所示的本發(fā)明的導(dǎo)流片的頂視圖;
圖3是帶有本發(fā)明的一個(gè)傾斜導(dǎo)流片機(jī)構(gòu)的直接激冷鑄造裝置的簡(jiǎn)化縱剖視圖;
圖4是圖3所示導(dǎo)流片一半的透視圖;
圖5是帶有本發(fā)明可折合導(dǎo)流片的直接激冷鑄造裝置的簡(jiǎn)化縱剖視圖，其中的導(dǎo)流片是完全折合的;
圖6是圖5所示的裝置在導(dǎo)流片部分未折合時(shí)的簡(jiǎn)化縱剖視圖;
圖7是導(dǎo)流片完全打開(kāi)時(shí)的簡(jiǎn)化的縱剖視圖;
圖8是帶有可垂直移動(dòng)插管的鑄造裝置的簡(jiǎn)化縱剖視圖;
圖9是圖8中的插管已下降時(shí)的鑄造裝置的簡(jiǎn)化縱剖視圖;
圖10是帶有電磁加速器的澆鑄裝置的簡(jiǎn)化剖視圖;
圖11是沿鑄錠厚度方向上鎂含量的變化曲線;
參照?qǐng)D1，其中表示了一個(gè)成形細(xì)長(zhǎng)矩形鑄錠17的直接激冷鑄錠模10。為了適于各種實(shí)際情況，該成形裝置可以是各種類(lèi)型的連續(xù)或半連續(xù)鑄模，以制造具有圓形、長(zhǎng)方形、正方形或矩形橫截面的長(zhǎng)鑄錠，所述的鑄模包括一個(gè)冷卻水腔11、一個(gè)模面12和一個(gè)冷卻水排出口18，熔融鋁液13經(jīng)插管15并受棒塞23控制地從流槽14供入鑄模10中。
在鑄造作業(yè)的開(kāi)始階段，模面12之間的鑄造區(qū)的下端由一個(gè)液壓油缸支承的臺(tái)板19封閉，當(dāng)鋁液在鑄造區(qū)中貼鄰模面12凝固時(shí)，臺(tái)板19借助于液壓油缸的操作，被慢慢地垂直向下?tīng)恳?，而在該臺(tái)板的正在凝固的鑄錠的底邊則開(kāi)始從鑄造區(qū)的下端排出。由出口18噴出的水流直接地被噴射到緊靠模面12之下正在排出的已凝固的鑄錠表面上。射到鑄錠表面上的水流在鑄錠17向下移離鑄模時(shí)用于增強(qiáng)其冷卻和隨后的凝固。
如圖1所示，在鑄造區(qū)內(nèi)和緊靠鑄造區(qū)下面的鑄錠成形區(qū)內(nèi)，有一個(gè)由已凝固金屬20所包圍的金屬液池16，已凝固的金屬20與金屬液池16之間的界面21由于模面12和水流18的冷卻作用而向下和向內(nèi)成斜錐形，在液池16的下面是完全凝固的鑄錠17。
本發(fā)明的特征是設(shè)有導(dǎo)流裝置25，該導(dǎo)流裝置向下在軸向引導(dǎo)流出插入管15的金屬液并使之通過(guò)底部出口27，以便使金屬液輸至液池16的下端，然后再向上傳送至導(dǎo)流片的外面，并接近界面21。所述的導(dǎo)流片具有向內(nèi)傾斜的側(cè)壁26，側(cè)壁26通常平行于界面21和端壁28。導(dǎo)流片最好作成易處理的部件，它具有一個(gè)鋼架，鋼架上帶有由玻璃布構(gòu)成的側(cè)壁26和端壁28，在每次鑄造結(jié)束時(shí)，導(dǎo)流片被從液池中拉出，例如由一個(gè)絞盤(pán)拉出，然后去掉玻璃布，再換上新的纖維織物。
圖3和圖4給出了導(dǎo)流片裝置的一個(gè)變型，其中，導(dǎo)流片30具有兩個(gè)半段部分30a和30b，半段30a和30b的每一個(gè)均由靠懸架35樞軸式支承的臂34呈樞軸式裝配。每個(gè)導(dǎo)流片半段具有一對(duì)側(cè)壁31和一個(gè)端壁32，其底部是敞開(kāi)的，并且壁最好是斜的。
在鑄造作業(yè)的開(kāi)始，導(dǎo)流片半段30a和30b抬高至圖3中點(diǎn)劃線所示的位置，當(dāng)金屬液池開(kāi)始形成一個(gè)深度時(shí)，可以將導(dǎo)流片逐漸向下傾轉(zhuǎn)，這樣，其最后達(dá)到圖3實(shí)線所示的位置，在該位置，導(dǎo)流片對(duì)鑄錠鑄造的后續(xù)部分完全起作用，所述導(dǎo)流片的半段也可以由鋼架和玻璃布壁制成易處理的部件。
圖5至圖7示出了導(dǎo)流片裝置的另一種形式，在該裝置中，導(dǎo)流片40具有柔性的玻璃布纖維壁41，壁41由支承桿42連接，這樣，整個(gè)導(dǎo)流片如圖5所示，可以被摺折在一個(gè)容器43中，從而導(dǎo)流片的各段隨著建立起的液池達(dá)到其圖7所示的最大深度，可以象圖6和圖7所示的那樣展開(kāi)。導(dǎo)流片這種形式的展開(kāi)完全可以通過(guò)對(duì)較低的導(dǎo)流片使用電磁線圈，并通過(guò)計(jì)算機(jī)控制電磁線圈而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明另外一個(gè)的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)表示在圖8和圖9中。在該實(shí)施例中應(yīng)用一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)度的插入管15，該插入和流槽14可以如圖示那樣垂直移動(dòng)。
圖8表示澆鑄的開(kāi)始，并且開(kāi)始形成液池16，當(dāng)金屬液在鑄造區(qū)緊貼鑄模面12凝固時(shí)，臺(tái)板19連同在該臺(tái)板之上鑄造的鑄錠之正在凝固的基底一起緩慢垂直向下移動(dòng)，最后達(dá)到圖9所示的一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，其中具有一個(gè)由已凝固的金屬20所環(huán)繞的相當(dāng)深的金屬槽或液池16，已凝固金屬20和液池16之間的界面21由于模面12和水流的冷卻作用而向下及向內(nèi)斜削，在液池16之下的區(qū)域?yàn)橥耆尚蔚蔫T錠17。
當(dāng)澆鑄作業(yè)達(dá)到圖9所示的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，插管15和流槽14如圖示那樣下降，以使插管15的下端深深沒(méi)入液池16之中，在該位置，高溫金屬穿過(guò)插管15被向下導(dǎo)引，并被排入液池16的下部，然后沿著已凝固金屬與液池16之間的界面21向外及向上流動(dòng)。
圖10所示的實(shí)例是帶有一個(gè)液流加速器的本發(fā)明的澆鑄裝置，其使用帶有插管15和流槽14的同圖8和圖9所示結(jié)構(gòu)基本相同的澆鑄系統(tǒng)。然而，在圖10的實(shí)施例中，插管15被一個(gè)線性電磁發(fā)動(dòng)機(jī)50所包圍，該發(fā)動(dòng)機(jī)50用于增加向下穿過(guò)插管15的金屬液的流速。帶有線性電磁發(fā)動(dòng)機(jī)的澆鑄作業(yè)以與圖8所示的相同的方式開(kāi)始，即插管15的出口位于直接激鑄模10內(nèi)的上部，在斷開(kāi)線性發(fā)動(dòng)機(jī)條件下，澆鑄作業(yè)以臺(tái)板19的下移而開(kāi)始，當(dāng)其達(dá)到圖10所示的完全形成一個(gè)液池的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，接通線性發(fā)動(dòng)機(jī)，從而使插管排出的金屬液獲得足夠的速度，以推動(dòng)澆入的金屬液向下穿過(guò)液池16，基本到達(dá)圖10所示的液池的底部，在此，還必須有足夠的速度推動(dòng)澆入的金屬液，向外和向上沿已凝固的金屬20和液池16之間的界面21運(yùn)動(dòng)。
下面的非限定的實(shí)例給出了本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例。
使用圖1和圖2所示的直接激冷鑄模和導(dǎo)流片進(jìn)行了實(shí)際設(shè)備試驗(yàn)。鑄模是長(zhǎng)方形，且其用于鑄造鑄錠的尺寸為635MM×1350MM，被鑄金屬是鋁合金AA3004，該合金的公稱(chēng)鎂含量為1.15%，可以典型地用于飲料包裝上。
鑄造工藝包括帶導(dǎo)流片和不帶導(dǎo)流片的兩種，其結(jié)果的比較表示在圖11中，可以看出，在沒(méi)有導(dǎo)流片時(shí)，鎂含量的波動(dòng)大大超出了3004鋁合金相應(yīng)的鎂含量，所測(cè)得的波動(dòng)范圍在公稱(chēng)含量1.15%Mg周?chē)?4%到-11%。
用圖1和圖2的帶導(dǎo)流片裝置鑄造的鑄錠，其鎂含量的波動(dòng)大約在+1%到-5%，在鑄錠整個(gè)橫截面上很好地落在鋁合金相應(yīng)的含量范圍之內(nèi)，并且接近1.15%的鎂公稱(chēng)含量。
雖然本發(fā)明是以特定的實(shí)施例來(lái)描述的，但很明顯，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)其可以有許多變型，例如圖1至圖10所示的是帶有相應(yīng)矩形導(dǎo)流片的矩形模，而本發(fā)明則等效地適用于正方形、圓形或其它橫截面的鑄模，譬如，當(dāng)鑄模是圓形時(shí)，導(dǎo)流片具有相應(yīng)的截錐形狀，因此本發(fā)明包括所有屬于本發(fā)明精神和權(quán)利要求范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)及變型。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)澆鑄金屬鑄錠的裝置，包括(a)具有側(cè)壁的鑄模，所述的側(cè)壁限定了一個(gè)下端開(kāi)口的軸向垂直鑄造區(qū)；(b)向下將金屬液流供入所述鑄造區(qū)上部的裝置；(c)用于封閉所述鑄模下端的裝置，該裝置被定位并支承在所述鑄造區(qū)鑄造的鑄錠的下端，而且可以向下運(yùn)動(dòng)，移離所述鑄模，以實(shí)現(xiàn)鑄錠在澆鑄中向下連續(xù)的發(fā)展，這樣排出鑄模的鑄錠部分就包含了一個(gè)由已凝固金屬包圍的中心液池；本發(fā)明的特征在于，還包括導(dǎo)流裝置，其用于將供入的大部分金屬液沿軸向向下引導(dǎo)，并基本進(jìn)入液池的底部，從而保證最熱的金屬液澆到鑄錠的中央芯部。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，導(dǎo)流裝置也可用于從液池的底部向外和向上沿液池與環(huán)繞它的已凝固金屬之間的界面導(dǎo)引澆入的金屬液。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，導(dǎo)流裝置包括提高澆入的金屬液下行速度的裝置，以便足以迫使大部分澆入的金屬液軸向向下穿過(guò)液池，基本到達(dá)液池的底部。
4.按照權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于導(dǎo)流裝置包括置于所述鑄造區(qū)上部之內(nèi)的導(dǎo)流片裝置，它向下伸入所述的液池中，所述的導(dǎo)流片裝置具有基本封閉的側(cè)壁，且至少具有一個(gè)底部開(kāi)口，以引導(dǎo)大部分的澆入的金屬液軸向向下穿過(guò)底部開(kāi)口，基本進(jìn)入所述液池的底部，然后金屬液流向外并向上沿著液池和環(huán)繞的凝固金屬之間的界面導(dǎo)引。
5.按照權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于導(dǎo)流片具有向下及向內(nèi)傾斜的側(cè)壁，該側(cè)壁通常平行于液池與凝固金屬之間的界面。
6.按照權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述的導(dǎo)流片側(cè)壁由玻璃布構(gòu)成。
7.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于導(dǎo)流裝置包括一個(gè)可垂直移動(dòng)的插管，當(dāng)液池形成后，該插管向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入中心液池。
8.按照權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于提高流速的裝置可以是液壓、氣動(dòng)或電磁增速裝置。
9.按照權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于提高流速的裝置包括一個(gè)電磁線性發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)繞的插管。
10.用于連續(xù)澆鑄金屬鑄錠的方法，其特征在于包括以下步驟(a)向下連續(xù)地將金屬液澆入鑄模的軸向垂直鑄造區(qū)的上部區(qū)域，在該鑄模中金屬液聚集并逐漸凝固，形成鑄錠，其中首先是形成一個(gè)凝固金屬環(huán)繞的中心液池，然后金屬液逐步凝固，直至形成一個(gè)完全固化的鑄錠，(b)導(dǎo)引澆入的金屬液流，使大部分澆入的金屬液軸向向下傳輸，并基本到達(dá)所述液池的底部，以保證澆入的溫度最高的金屬液澆至鑄錠的中央芯部。
11.按照權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于金屬液流從液池的底部在向外及向上的方向沿液池和環(huán)繞的凝固金屬之間的界面?zhèn)鬏敗?br> 12.按照權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于液流的傳輸是以提高澆入的金屬液流速的方式進(jìn)行的，以便足以使大部分澆入的金屬液軸向向下輸至所述液池的底部，再由此向上沿液池的四周傳送。
13.按照權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于澆入的金屬液由機(jī)械導(dǎo)流片裝置導(dǎo)流，以使大部分澆入的金屬液軸向向下基本傳輸至液池的底部，再由此向上沿液池的四周傳輸。
14.按照權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于澆鑄的金屬為鋁或鋁合金。
15.按照權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于鋁中含有一定量的合金元素鎂。
16.一種直接激冷鑄造的鋁-鎂合金鑄錠，其特征在于，橫過(guò)鑄錠截面的鎂含量的最大變化范圍是合金中平均鎂含量的+5%到-5%。
17.按照權(quán)利要求16所述的鑄錠，其特征在于平均鎂含量為1.15%(重量)。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋁合金的直接激冷鑄造，特別是大橫截面鑄錠的鑄造。其目的是顯著降低宏觀偏析并大大提高成型鑄錠橫截面上的成分均勻性。上述目的由下述方案達(dá)到；在鑄造中使用一個(gè)導(dǎo)流裝置，例如一個(gè)導(dǎo)流片或流速加速器，其用于將澆入的大部分金屬液軸向向下導(dǎo)引，基本導(dǎo)至在澆鑄中形成的一個(gè)液相區(qū)或液池的底部，然后再將金屬液向外及向上沿著液池和環(huán)澆的凝固金屬之間的界面導(dǎo)引。這樣，保證使最高溫度的金屬液向下供至液池底部的鑄錠的中央芯部，然后金屬液再沿液池和環(huán)澆的凝固金屬之間的界面運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B22D11/04GK1059484SQ91104749
公開(kāi)日1992年3月18日 申請(qǐng)日期1991年6月13日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月13日
發(fā)明者N·B·布賴(lài)森, J·G·麥卡賓, C·M·里德, P·G·恩賴(lài)特, S·C·弗勒德, G·迪貝 申請(qǐng)人:艾爾坎國(guó)際有限公司