本發(fā)明涉及用于鑄造鐵或鋼的方法，其中，使含有用于將鑄造的物體的原料和合金組分的裝料(charge)熔化且鑄造，以形成具有期望的形狀和成分的物體。本發(fā)明還涉及用于在該方法中使用的裝料。本發(fā)明進一步涉及用于生產(chǎn)這樣的裝料的方法。

背景技術(shù)：

在鑄造車間中，通過使含有金屬原料的裝料熔融，并且，通過將熔融后的金屬傾注至模具中，來制成尺寸精度高的鋼件和鐵件。通常，通過將金屬材料放置于熔爐中而制成裝料，其中，該金屬材料可以采取各種形式，并且，包括例如廢料金屬和剩余工件，諸如，鑄造通道的零件、不合格的鑄件以及剩余的鐵或鋼。鑄件為具有仔細地選擇過的成分的金屬合金。為了實現(xiàn)該成分，通常，將合金組分(諸如，碳、硅、銅、鉻、鉬以及鎳)及其他合金組分以含有所述合金組分的粉末的形式配料至裝料。

制備用于鑄造的裝料要求精確計算和稱重，以實現(xiàn)期望的金屬合金。金屬原料來自各種來源，并且，金屬原料的成分和形狀可能變化。必須專門地將以較低的含量使用的合金組分以各種包裝(諸如，布袋)定購到鑄造車間；必須存儲這些合金組分；并且，當制備裝料時，必須處理包裝，這占據(jù)存儲空間且耗費時間。

當制備裝料時，熔爐往往未填滿至其全容量，因為，用作原料的各種工件占用空間。因而，不能夠利用熔爐的全容量，或熔爐必須相對于裝料和鑄件的質(zhì)量而過大。由于原料的非均質(zhì)性和以裝料填充的程度的變化，因而不可預知裝料的熔融的進展，這導致往往通過將熔爐蓋提起而直接地在視覺上檢查裝料，該過程造成能量損耗，且還耗費工作時間。

此外，大部分的常用的將熔融的材料(具體地，回收的金屬，即，廢料)以及大部分的鑄錠材料和容易氧化的合金組分含有不期望的元素、塵土、被氧化的材料以及在制造的期間生產(chǎn)的熔渣。

在目標為生產(chǎn)具有精確的成分的鑄件的鑄造車間中，常見的問題是，由于原料的多樣性，導致裝料的成分的計算要求大量工作。此外，在鑄造車間處，需要用于原料的大型“廢料場”和用于合金組分的存儲空間。由于合金組分昂貴，因而必須將許多錢投資于合金組分的存儲中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標是，提出一種鑄造方法，具體地，相對于用于鑄造的裝料的制備，能夠通過該鑄造方法而更迅速地且容易地以相等的精度或更高的精度執(zhí)行鐵或鋼的鑄造。本發(fā)明的目標也是，提出一種能夠借以實現(xiàn)該方法的新型的用于鑄造的裝料和用于生產(chǎn)這樣的用于鑄造的裝料的方法。

為了實現(xiàn)該目標，通過將根據(jù)熔融爐的尺寸而制造且具有已知的成分的板狀裝料元件放置到彼此的頂部上來由它們組裝將放置于熔爐中的裝料，并且，由具有已知的成分的合金組分工件或合金組分筒來組裝將放置于熔爐中的裝料，借助于該合金組分工件或合金組分筒來使裝料的成分平衡至期望的精確成分。

能夠更高效地填充熔爐，并且，促進與鑄件的制備相關(guān)的工作(熔爐的填充、用于鑄造的裝料的成分的計算、合金組分的添加以及裝料含量的記錄)，且在更短的時間內(nèi)執(zhí)行這些工作。類似地，更易于預知實際的熔融過程，從而提供時間和能量的節(jié)省。

在本發(fā)明的有利的實施例中，在熔爐中，具體地，在感應熔爐或電弧熔爐中，使用于裝料的原料熔融，并且，優(yōu)選地，在真空氧脫碳劑轉(zhuǎn)爐(vodc)中，或在氬氧脫碳劑(aod)轉(zhuǎn)爐中，使用于裝料的原料純化。當用于裝料的零件(即，裝料元件(板或盤))由在轉(zhuǎn)爐中純化的熔融物制成時，能夠去除雜質(zhì)，并且，能夠使成分精確。

在本發(fā)明的又一有利的實施例中，所使用的合金組分為盡可能地純的化學元素，而不是典型的鐵合金，由此，在生產(chǎn)合金組分的期間，避免氧化。產(chǎn)品為無夾雜物和表面缺陷的鑄件，并且，由于產(chǎn)品具有較小的性質(zhì)變化，因而產(chǎn)品能夠以較小的性質(zhì)偏差和更高的強度、耐疲勞性和耐蝕性的性質(zhì)設(shè)計。

總而言之，用于裝料和合金組分的制備、運輸和存儲的成本低于用于必須單獨地制備、運輸、存儲和裝料的原料和合金組分的成本。

此外，使最終的熔融成分如人們期望那樣精確的方案比將原料和合金組分逐個地稱重且裝料的常規(guī)的方式更明確且更容易。

本發(fā)明還導致有可能在不具有用于使原料純化的裝備的鑄造車間中制造非常純的鋼種，因為，裝料元件的制造商可能具有用于使用于裝料元件的原料純化的這樣的裝備，例如，轉(zhuǎn)爐。

由于鑄造車間能夠以緊湊的形式取得原料(裝料元件)，并且，根據(jù)對預先已知的合金組分的需求而取得合金組分，因而顯著地減少鑄造車間處所需要的工作和存儲。

將在以下的描述中公開本發(fā)明的其他有利的實施例。

附圖說明

在下文中，將參考附圖而更詳細地描述方法，在附圖中：

圖1顯示放置于熔爐中的用于鑄造的裝料的豎直橫截面，

圖2圖示用于生產(chǎn)用于鑄造的裝料的方法，以及

圖3是顯示用于鑄造的裝料的生產(chǎn)的不同的步驟的圖表。

具體實施方式

圖1顯示鑄造裝料1，鑄造裝料1主要地由金屬構(gòu)成，并且，放置于熔爐5中；將在下文中參考圖2和圖3而描述其元件的生產(chǎn)。通過任何已知的方法而使裝料在熔爐5中熔化，此后，通過將熔融后的材料引導至與鑄件的形狀相對應的模具，從而執(zhí)行鑄造。鐵具有原料的最高的重量百分比。取決于裝料的成分，鑄造過程為鐵鑄造或鋼鑄造。

裝料1包括在彼此的頂部堆疊的裝料元件1a、1b、1c……，各裝料元件具有確切地了解的成分。通過將精確地計算出的金屬合金傾注至同一形狀的模具中，從而預先制作裝料元件，借此能夠使裝料元件標準化成特定尺寸的板狀金屬合金坯料，其可在彼此的頂部堆疊地水平地放置于熔爐中，以配置可容易地計算且確切地了解其成分的裝料。

裝料元件1a、1b、1c……不需要在成分上完全相同；確切地了解各元件的成分和質(zhì)量將是足夠的，因為，能夠基于各元件的成分和質(zhì)量而容易地計算整個裝料。有可能制成各自具有相同的成分的一系列的元件、具有與前述的一系列的元件的成分不同的彼此完全相同的成分的另一系列的元件等。

還有可能根據(jù)來自鑄造車間的訂單而制成一系列的裝料元件，當放置于熔爐5中時，這些元件成分配置精確地期望的成分的裝料1。由于裝料元件在形狀上相同，因而當填充熔爐時，空間利用為高效的。

然而，本發(fā)明的優(yōu)點是，能夠使在鑄造產(chǎn)品的制造之后留下的任何熔融物(即，在任何情況下，都必須重新熔融的剩余的鐵或鋼)重新熔融而形成裝料元件，且因此，這些材料可轉(zhuǎn)化成能夠出售且再次利用的產(chǎn)品。例如，有可能制成給定的成分范圍內(nèi)(關(guān)于合金化金屬及其他合金組分的給定的百分比極限內(nèi))的裝料元件。因此，本發(fā)明中的一個選擇是，使用來自其他產(chǎn)品的鑄造的剩余的鋼或鐵(“剩余的熔融物”)，以便使用剩余的熔融物來制成具有準確地了解的成分的一系列的裝料元件。通過使裝料與除了裝料元件之外還將放置于熔爐中的合金組分工件或合金組分筒的精度平衡，從而能夠在裝料中使用上述的裝料元件，以實現(xiàn)準確的鑄造。

因此，用于生產(chǎn)裝料元件的方法可應用于鑄造車間中，在該鑄造車間中，同樣地由鐵或鋼鑄造將出售的其他鑄造產(chǎn)品，因為，用于裝料元件的原料如此位于附近。

有利的是，使用于裝料元件的原料盡可能完全地純化雜質(zhì)和合金組分，使得在使原料熔融、純化且合金化之后，盡可能準確地了解裝料元件的成分。稍后，將描述用于實行此過程的方法。

在有利的實施例中，給各裝料元件1a、1b、1c……提供能夠由電子裝備讀取的數(shù)據(jù)內(nèi)容，該數(shù)據(jù)內(nèi)容不僅至少告知裝料元件的成分，而且還告知裝料元件的形狀和尺寸及制造日期，且可能告知其他信息。讀取器裝置能夠用于記錄元件的成分，并且，所記錄的數(shù)據(jù)能夠用于計算裝料的成分，且用于甚至自動地建立總裝料。圖1顯示放置于裝料元件1e內(nèi)側(cè)的該數(shù)據(jù)內(nèi)容d，但是，當然，所有的裝料元件1a……1f都能夠包括上述的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

所需要的含量較小的合金組分能夠以比裝料元件1a、1b、1c……的總質(zhì)量更小的實體的形式放置于熔爐中。在圖1中，參考標號2指示這樣的實體，其能夠為含有處于精確的劑量比的合金組分的筒。還有可能使用較小的分開的合金組分工件，在給定的混合物中，各合金組分工件能夠由單個合金組分構(gòu)成，或含有兩個或更多個合金組分。當將放置于熔爐中的合金組分采取具有期望的混合比的筒的形式，以作為單個“合金組分裝料”時，合金組分以粉末或顆粒的形式存在。合金組分可能為以下中的一個或更多個：鉬、鎳、硅以及石墨(碳)，但合金組分還可能為其他金屬和非金屬。

如果期望的鑄造產(chǎn)品成分含有很少合金組分，則能夠以純的非合金的盤的形式制作裝料元件1a、1b、1c……。因而，由于添加合金組分而導致的變化的可能性更廣泛，并且，合金組分將都不超過已經(jīng)存在于裝料元件中的極限。整個裝料的大部分的質(zhì)量由裝料元件構(gòu)成，并且，合金組分工件或筒的功能僅為，關(guān)于合金組分而補充裝料，即，使將用于鑄造的材料(裝料)的成分與精確地期望的成分“平衡”。只要確切地了解合金組分實體的成分，并且，能夠容易地將合金組分實體放置于熔爐中，以形成鑄造裝料的一部分，合金組分實體就還能夠采取另一形式。

還以與裝料元件相同的方式將合金組分遞送至客戶方鑄造車間；換句話說，執(zhí)行最終的產(chǎn)品的鑄造的鑄造車間將得到以與訂單中所指示的成分和質(zhì)量相對應的數(shù)量遞送的正確尺寸的裝料元件，且進一步得到含有合金組分粉末或細?；蛘吆辖鸾M分工件的筒，而確切地了解將鑄造的裝料的所有的這些要素的質(zhì)量和成分。

如圖中所示，通過使用根據(jù)訂單而定制尺寸的裝料元件1a、1b、1c……，從而能夠更好地利用熔爐5的內(nèi)部空間。類似地，合金組分能夠作為單個實體2而放置于裝料元件1a、1b、1c……的中間。為了實現(xiàn)該結(jié)構(gòu)，裝料元件為設(shè)有中心孔的板/盤。當在彼此的頂部堆疊時，板/盤在中間形成腔3，腔3沿熔爐的深度方向延伸，并且，合金組分工件或合金組分筒放置于腔3中。

能夠根據(jù)鑄造車間的熔爐5的尺寸而制造裝料元件，使得裝料元件的形狀與熔爐的橫截面相對應。裝料元件能夠以設(shè)有中心孔且具有比熔爐5的內(nèi)徑更小的直徑的盤的形式制成，使得裝料元件配合于熔爐的內(nèi)側(cè)。在圖2中顯示制造的方法。

圖1進一步顯示形成一個裝料元件1f的底板，形成裝料的其他裝料元件堆疊于該底板的頂部上。向上地延伸的提升臂4固定至底板，提升臂4由金屬(鋼或鐵)制成，并且，具有設(shè)有用于緊固提升裝置的部件(橫向于臂4的縱向方向的提升把手4a)的頂端。對提升臂4定制尺寸，使得設(shè)有中心孔的裝料元件能夠圍繞提升臂4放置，使得提升臂4依然位于由孔形成的腔3的內(nèi)側(cè)。提升臂4具有管狀形狀，由此，合金組分的實體2(合金組分的工件或筒)能夠放置于提升臂4的內(nèi)側(cè)。如圖所示，通過結(jié)合鑄造而將提升臂4的下端嵌入板中，從而能夠容易地將提升臂4緊固至底板。能夠通過橫向于臂4的縱向方向的夾持元件4b而改進對底板的材料的粘附。

還確切地了解由底板和提升臂結(jié)合地形成的成分，因為，底板和提升臂構(gòu)成裝料的一個裝料元件1f。底板和提升臂在鑄造中保持在熔爐中，并且，底板和提升臂的材料將傳遞至制成的鑄造產(chǎn)品的成分。

因而，能夠通過將裝料元件1a、1b、1c……堆疊于最底下的裝料元件1f(即，底板)的頂部上而構(gòu)成將放置于熔爐5中的裝料1，并且，能夠通過提升臂4而提升整個堆疊件，并且，使整個堆疊件下降至熔爐中。圖1顯示裝料的大小(在彼此的頂部上的裝料元件的數(shù)量)不固定，而可能變化(如虛線所指示的，還可能存在更多的裝料元件)。

此外，有可能的是，裝料中的裝料元件的尺寸沿水平方向變化，使得能夠使裝料的輪廓適應于熔爐的性質(zhì)。例如，同一裝料可在彼此的頂部具有不同的直徑的盤狀裝料元件。

上文中所提出的裝料1能夠構(gòu)成將鑄造的工件的整個材料，或者，能夠以不同的形狀的工件補充裝料，這些工件放置于熔爐5中的裝料1的頂部上，并且，可以由具有已知的質(zhì)量和成分的剩余的鋼等構(gòu)成。

容易計算裝料的成分且形成裝料，因為，確切地了解裝料元件1a、1b、1c……以及可能的合金組分實體2(合金組分工件或筒)的成分和質(zhì)量，并且，裝料容易堆放成緊湊的單元且放置于熔爐中。

用于鑄造的裝料元件的質(zhì)量將取決于尺寸和用于制作裝料元件的金屬，但作為一個示例，可以說，裝料元件優(yōu)選地具有100與600kg之間的質(zhì)量(一個元件的質(zhì)量)。

合金組分的量可能取決于將由裝料鑄造的物體的成分而變化。將鑄造的鐵能夠典型地含有大約5wt-%的合金組分，然而，高度合金化的鑄鋼能夠含有多達30wt-%的合金組分。

在使裝料熔化之后，能夠通過已知的鑄造方法而執(zhí)行鑄造。

作為一個實際的示例(不限制本發(fā)明)，我們能夠列舉以下的熔爐及其裝料：

感應電熱熔爐(4噸)，內(nèi)徑為800mm，高度為1200mm。

裝料元件：具有700mm的直徑、100mm的高度以及200mm的中心孔的盤狀可堆疊式鐵或鋼元件。底板(最底下的裝料元件)的重量為277kg，其他裝料元件(11個工件)的重量為255kg，總重量為3122kg。提升臂由球鐵、碳鋼或不銹鋼制成，重量為40kg，其下端鑄造于底板的內(nèi)側(cè)。除了裝料元件之外，還包括200kg至300kg的合金組分(裝料元件中所包括的合金組分的總量的至少一半)。

裝料的總重量為大約3300至3500kg。

能夠以剩余的鋼或鐵填充熔爐的剩余部分。

裝料元件優(yōu)選地以圖2中所顯示的方式制成。

裝料元件在無砂的金屬模具中鑄造。在模具的內(nèi)側(cè)，存在冷卻通道系統(tǒng)，通過噴灑而將冷卻劑(諸如，空氣或水)引入冷卻通道系統(tǒng)中。由于熱的金屬模具而導致水轉(zhuǎn)化成過熱的蒸汽，通過位于冷卻通道系統(tǒng)的出口側(cè)的合適的布置而回收過熱的蒸汽，并且，輸送過熱的蒸汽，以生產(chǎn)能量。能夠?qū)⑦^熱的蒸汽引入至蒸汽渦輪，以用于生產(chǎn)電力，且此后，能夠從蒸汽回收熱量，例如，以用于區(qū)域供熱。

關(guān)于鑄造，還有可能將上文中所提出的可由電子裝備讀取的數(shù)據(jù)元素d鑄造到裝料元件中。該數(shù)據(jù)元素至少告知元件的成分、尺寸以及制造時間。

如圖2中所示，實際上，通過以精確地測量的鑄造批量(castingbatch)填充鑄造容器13，并且，通過將鑄造批量m4傾注至模具7中，來實施鑄造，其中，模具7具有與裝料元件的形狀相對應且設(shè)置有外緣的凹陷部。模具具有用于形成中心孔的中心高地7b。蓋7a能夠放置于模具的頂部上，以使氧氣與從鑄造容器傾注至模具的凹陷部中的熔融后的鑄造批料隔絕。

能夠通過相繼的鑄造而進行裝料元件的生產(chǎn)，使得相繼地在逐步地經(jīng)過鑄造容器13的輸送機6上運載模具7，在下一個模具7移動成與鑄造容器緊鄰之前，每次都以新的鑄造批料填充鑄造容器13。如上所述，在輸送機上，還存在如下的站：用于蒸汽或熱水或熱空氣的冷卻和回收，用于使模具中的熔融后的材料冷卻，以及用于以蒸汽、熱空氣或熱水的形式從模具回收該材料的熱能。圖2具有帶有鑄造容器13的填充站，鑄件批料m4從鑄造容器13傾注至鑄造模具7中，其中，圖2是用于裝料元件的生產(chǎn)線的頂視圖。在填充站中，蓋7a也放置于模具上。被蓋覆蓋的模具傳遞至冷卻站，在冷卻站中，將冷卻噴嘴8從模具7的側(cè)面推至底部部分上，并且，冷卻噴嘴8將冷卻介質(zhì)(例如，冷卻水或空氣)供給至模具的底部部分中的冷卻通道系統(tǒng)7c中，加熱后的冷卻介質(zhì)從冷卻通道系統(tǒng)7c傳遞至從模具的相對側(cè)引入的回收噴嘴9中?；厥諊娮?回收從噴嘴進一步沿著導管輸送的加熱后的冷卻介質(zhì)(例如，熱空氣、熱水或蒸汽)，從而以合適的方式利用加熱后的冷卻介質(zhì)。冷卻噴嘴8和回收噴嘴9能夠布置成與模具7的移動適當?shù)赝蕉鴣砘氐?雙箭頭)移動。

圖3顯示由含有許多雜質(zhì)且/或具有不精確的成分的原料r生產(chǎn)盡可能地純(即，具有確切地了解的成分)的鑄件批料m4的基本原理。首先，在熔爐10中，使原料熔融，以便將金屬材料轉(zhuǎn)化成熔融的形式，并且，將因而獲得的第一熔融物m1輸送至純化設(shè)備11，在純化設(shè)備11中，通過將純化氣體p引入熔融物中而將雜質(zhì)e從第一熔融物m1去除。純化設(shè)備11有利地為真空氧脫碳劑轉(zhuǎn)爐(vodc)或氬氧脫碳劑(aod)轉(zhuǎn)爐。在這兩種的任一情況下，將氧氣作為純化氣體而引入穿過熔融物，從而以熔渣或氣體的形式去除可氧化的元素(硅、硫、鈦、釩、鋁、磷、碳)。在轉(zhuǎn)爐中，還從原料r中的可能的氣體夾雜物去除諸如氮氣的氣體。在轉(zhuǎn)爐中，氬氣用作保護氣體，或所形成的氣體受真空控制。

從轉(zhuǎn)爐11獲得純化后的基本熔融物m2，將基本熔融物m2引導至合金化設(shè)備12中，在合金化設(shè)備12中，熔融物成分經(jīng)過精確的最終調(diào)整而與裝料元件的成分相對應。在該步驟中，至少利用不能承受轉(zhuǎn)爐處置的這樣的合金組分(具體地，碳(c)和硅(si))來使基本熔融物合金化。優(yōu)選地，以純化的形式(即，以元素形式)添加這兩種物質(zhì)。例如，能夠以石墨的形式添加碳?？赡芤呀?jīng)將抵抗轉(zhuǎn)爐處置的合金組分(諸如，鎳和銅)添加于前述的轉(zhuǎn)爐中，或者，能夠使所有的合金組分的添加集中于合金化設(shè)備12中。

從合金化設(shè)備12獲得且具有制成的成分的熔融物m3用于填充鑄造容器13，以用于如上文中所提出那樣，通過以鑄造批料m4填充模具7，從而執(zhí)行裝料元件的最終鑄造。當同一熔融批料用于相繼地(例如，以圖2中所顯示的方式)鑄造若干個裝料元件1a、1b……時，獲得同一成分的裝料元件。

因而，有可能如在上文中參考圖1而提出那樣通過使用裝料中的鑄造后的裝料元件而執(zhí)行具有最終的形狀的物體的精度鑄造。能夠在同一鑄造車間中進行該最終鑄造，或者，能夠?qū)⒀b料元件運輸至另一鑄造車間(客戶方鑄造車間)。

借助于本發(fā)明，因而，有可能執(zhí)行這樣的對鋼和鐵的鑄造，其中，非常確切地了解所獲得的鑄件的成分。最終產(chǎn)品優(yōu)選地為耐酸鋼、不銹鋼、球墨鑄鐵或高強度回火鋼。本發(fā)明還適合于大的表面區(qū)域和/或厚壁的鑄件，因為由于材料的純度而能夠使表面缺陷最小化且能夠避免浮出表面的雜質(zhì)的偏析。