可枢转浇口盘和用于连续浇铸金属合金的方法,可枢转浇口盘和金属合金的细长浇铸条的用途

摘要

本发明涉及用于连续浇铸金属合金的可枢转浇口盘(1)。浇口盘包括本体(3)，所述本体包括第一室(5)、第二室(7)、在第一室和第二室之间的第一通路(12)、以及在第二室和模具(9)之间的第二通路(16)。第一室能够接收和保持基底金属，所述基底金属构成用于通过添加合金元素形成金属合金的基底。金属合金被从第二室穿过第二通路给送至模具。第二室还包括第一部分(30)以及第二部分(32)、以及在第一部分和第二部分之间的第三通路(36)。在浇铸状态中，在通过添加合金元素至第二室的第二部分进行浇铸的同时形成金属合金。

说明书

技术领域

本发明涉及用于连续浇铸金属合金的可枢转浇口盘。浇口盘包括适于在浇铸状态和非浇铸状态之间枢转的本体。本体包括彼此分开的第一室和第二室、在第一室和第二室之间的第一通路、以及在第二室和用于连续浇铸金属合金的模具之间的第二通路。在非浇铸状态中，第一室适于接收和保持熔融状态中的基底金属。基底金属构成金属合金的基底，通过添加一种或多种合金元素至基底金属而形成所述金属合金。在浇铸状态中，所述金属合金被从第二室通过第二通路给送至模具。

本发明还涉及用于连续浇铸金属合金的方法，根据该方法的可枢转浇口盘和金属合金的浇铸条的用途。

背景技术

在连续浇铸金属合金过程中，在浇口盘处于非浇铸状态中的同时，通过使用一种或多种合金元素合金化熔融的基底金属而形成金属合金。熔融的基底金属被添加至浇口盘的第一室。此后，添加正确量的一种或多种合金元素至基底金属来产生所需的金属合金成分。

随后，通过将浇口盘从非浇铸状态枢转至浇铸状态以使得金属合金从第一室穿过第一开口给送至第二室并且从第二室穿过第二开口给送至模具，来浇铸形成的金属合金。在浇铸状态中，浇口盘被枢转，以使得金属合金从浇口盘以适当的速度给送，以向模具供给金属合金，其中熔融的金属合金逐渐地固化成细长的浇铸条。

先前技术的用于连续浇铸的浇口盘的问题为：从浇铸具有第一成分的第一金属合金变化为具有第二成分的第二金属合是耗时的，原因在于在浇铸第二金属合金之前，浇口盘的室必须被净化去除掉之前的金属合金的剩余部分以避免第二金属合金的不纯净。当第一和第二金属合金包括不同的合金元素时净化是尤其重要的。由于浇铸不同金属合金之间耗时的净化工艺，因此有必要限制在浇口盘中使用的不同金属合金的数量以达到足够高的生产率。

浇口盘的净化包括手工冗长的工作，所述手工冗长的工作如果未准确地加以保护的话可能对工人的健康有害。净化工艺包括将第一金属合金的剩余部分从室壁和开口移除。移除第一金属合金的剩余部分可能涉及相当大量的报废的金属合金。被移除的物质也可能包含相当大量的高价值的合金元素。因此，净化浇口盘时被移除的金属合金因此增加最终的浇铸金属合金的成本。

先前技术的浇口盘的另一个问题为：如果浇口盘未被适当地净化去除掉第一金属合金的话，那么被浇铸的第二金属合金将被污染，这可能影响第二金属合金的特性或者第二金属合金将超出制造规范范围。如果在第二金属合金中存在来自之前浇铸的元素污染，那么需要报废浇铸金属合金的全部或一部分。当通过连续浇铸生产多种类型的铜合金(诸如合金有银、锡、锌等的铜)时，这尤其是个问题，此时铜的基底物质必须具有高纯度，以向最终的浇铸金属合金提供所需的特性。

US 4830090公开了包括三个室的浇口盘，其中合金元素被添加至居中定位的室。

JP 56009049公开了包括两个室的浇口盘，其中合金元素被添加至室中之一。

JP 5023806公开了包括多个室的浇口盘，其中合金元素在浇铸时被添加至室中。

发明内容

本发明的目的为提供改进的浇口盘和用于连续浇铸金属合金的方法。本发明的第一目的涉及浇口盘、以及与先前技术相比在浇铸不同金属合金之间变化方面具有改进的灵活性的方法。本发明的第二目的涉及浇口盘、以及在浇铸不同金属合金之间变化时需要更少的或不需要手工净化的方法。本发明的第三目的涉及浇口盘、以及减少报废的合金金属物质和一种或多种合金元素废料的量的方法。

通过根据权利要求1的前序部分所述的可枢转浇口盘达到本发明的目的。可枢转浇口盘的特征在于：第二室还包括连接至第一通路的第一部分以及连接至第二通路的第二部分、以及在第一部分和第二部分之间的第三通路，所述第一部分和第二部分彼此分开，其中当浇口盘处于浇铸状态中时适于形成金属合金，在所述浇铸状态中，来自第一室的基底金属被从第一室穿过第一通路给送至第一部分，并且在添加一种或多种合金元素至第二室的第二部分的同时被从第一部分穿过第三通路给送至第二部分。

通过在浇口盘处于浇铸状态中的同时添加一种或多种合金元素至第二室的第二部分，在浇铸金属合金的同时基底金属和一种或多种合金元素形成金属合金。第二室的第一部分作为用于确保第一室中的基底金属不被添加至第二室的第二部分中的合金元素污染的扩散屏障。

当需要终止浇铸或重新填充第一室中的基底金属时，适于在将浇口盘从浇铸状态枢转至非浇铸状态之前停止添加合金元素。因此，在将浇口盘从浇铸状态枢转至非浇铸状态之前清洗掉合金元素，并且因此无论被浇铸的金属合金是哪种，第一室中的基底金属的纯度都被维持不受影响。

由于确保了第一室中的基底金属的纯度，因此改进了浇口盘的灵活性，使得能够使用相同的基底金属在不同的金属合金之间进行快速简单地切换浇铸而无需净化浇口盘的室。

相同的基底金属能够被用于浇铸多种不同金属合金，而无需净化浇口盘。当浇铸不同金属合金时，所公开的浇口盘与先前技术的浇口盘相比提供了改进的生产率，原因在于最小化了用于在不同金属合金之间变化的时间。当从相同的基底金属浇铸许多不同金属合金时，浇口盘尤其有用。

少量的报废物质产生于金属合金浇铸的开始和结束时。然而，该数量与先前技术的浇口盘产生的相比小得多。因此，所公开的浇口盘改进了浇铸全部基于相同基底金属的不同金属合金的灵活性，并且减少了报废物质(尤其是包括贵重合金元素的报废物质)的量。因此，与先前技术相比降低了使用所公开的浇口盘的浇铸的操作成本。

术语“非浇铸状态”指代浇口盘处于防止基底金属被从第一室移走的方位的状态。

术语“浇铸状态”指代浇口盘处于基底金属通过重力从第一室给送至第二室并且在被给送至模具之前在第二室的第二部分中形成金属合金的方位的状态。

根据本发明的一个实施例，浇口盘包括用于将浇口盘的本体在浇铸状态和非浇铸状态之间枢转的枢转装置，所述浇铸状态和非浇铸状态与浇口盘的不同方位有关。

枢转装置容许调整浇口盘的方位，以将浇口盘在浇铸状态和非浇铸状态之间调整。在浇铸状态中，第二通路在朝模具的方向上延伸。在非浇铸状态中，第二通路延伸远离模具。

根据本发明的一个实施例，浇口盘包括用于向基底金属供给所述一种或多种合金元素的供给装置，所述供给装置被导向成使得合金元素被给送至第二室的第二部分内。

供给装置适于调节被提供至基底金属的一种或多种合金元素的添加量，以形成规定成分的金属合金。供给装置优选地提供呈粉末或颗粒形式的一种或多种合金元素，以确保金属合金的成分变得均匀。

根据本发明的一个实施例，浇口盘的本体包括设置有第一通路的第一壁段、设置有第二通路的第二壁段以及设置有第三通路的第三壁段，其中，壁段被布置为使得第一壁段将第一室与第二室的第一部分分开、第二壁段将第二室的第二部分与模具分开、并且第三壁段将第二室的第一部分与第二部分分开。

壁段提供用于基底金属和金属合金的屏障。壁段中的通路延伸成使得，当浇口盘处于浇铸状态中时，基底金属和金属合金在朝模具的方向上被给送，并且当浇口盘处于非浇铸状态中时，防止基底金属和金属合金被给送至模具。

根据本发明的一个实施例，第二通路的方位被设定为使得能够连续水平地浇铸金属合金。第二通路通向开口，所述开口适于当浇口盘处于浇铸状态中时被布置为连接至用于浇铸金属合金的模具中的相应开口。

根据本发明的一个实施例，浇口盘包括用于加热基底金属和/或金属合金的加热装置。优选地，用于加热基底金属和/或金属合金的加热装置包括布置于第一室和第二室中至少之一的下部分中的感应加热装置。通过加热装置，增加了热量，从而确保基底金属和/或金属合金在被容纳于浇口盘中的同时保持于熔融状态中。

根据本发明的一个实施例，第一通路、第二通路和第三通路中的至少一个包括在相对应的壁段中的多个通孔。通过在相对应的壁中的多个孔，以基本恒定的流动速率实施基底金属和/或金属合金的给送。

根据本发明的一个实施例，第二室的容积小于第一室的容积。第一室作为用于基底金属的存储器。第二室提供分开的隔室，用于形成金属合金并且以适当的速率向用于连续浇铸金属合金的模具提供金属合金。

进一步通过根据权利要求9所述的用于连续浇铸金属合金的方法来实现上述目的。所述方法包括以下步骤：

-将浇口盘的本体枢转至非浇铸状态，

-当浇口盘处于非浇铸状态中时，添加基底金属至第一室，

-将浇口盘的本体从非浇铸状态枢转至浇铸状态，并且因此浇铸基底金属，

-在浇铸基底金属之后，添加一种或多种合金元素至第二室的第二部分中的基底金属，从而形成金属合金，并且因此浇铸金属合金。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：

-在添加所述一种或多种合金元素至基底金属之前，在第一特定时期期间浇铸基底金属。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：

-停止添加所述一种或多种合金元素至第二室中的基底金属，

-在停止添加所述一种或多种合金元素至基底金属之后继续浇铸，直至仅浇铸基底金属为止，

-将浇口盘的本体从浇铸状态枢转至非浇铸状态，并且因此停止浇铸。

根据本发明的一个实施例，所述方法包括在停止添加所述一种或多种合金元素之后在第二特定时期期间继续浇铸。

根据本发明的一个实施例，基底金属包括单种金属元素或者两种或更多种金属元素的混合物。

根据本发明的一个实施例，所述一种或多种合金元素具有与基底金属的熔点相比更低的熔点。

根据本发明的一个实施例，基底金属主要包括铜，并且所述一种或多种合金元素包括银、锡、锌、以及它们的合金中的至少一种。

根据本发明的一个实施例，所述方法包括浇铸呈细长浇铸条形式的金属合金。

根据本发明的一个实施例，细长浇铸条包括与浇铸金属合金的开始阶段有关的第一端部部分以及与浇铸金属合金的结束阶段有关的第二端部部分，其中，所述方法还包括：

-移除浇铸条的第一端部部分和第二端部部分中的至少一个。

本发明还涉及根据权利要求17所述的浇口盘和根据权利要求18所述的细长浇铸条的用途。

附图说明

当前将通过本发明的不同实施例的描述并且参考附图更细致地解释本发明。

图1示出先前技术的用于连续浇铸金属合金的可枢转浇口盘的示例的俯视图。

图2示出根据本发明的实施例的用于连续浇铸金属合金的可枢转浇口盘的俯视图。

图3示出处于非浇铸状态中的图2中的可枢转浇口盘的侧视图。

图4示出处于浇铸状态中的图2中的可枢转浇口盘的侧视图。

图5示出根据本发明的第一实施例的用于连续浇铸金属合金的方法的流程图。

图6示出根据本发明的第二实施例的用于连续浇铸金属合金的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出先前技术的用于连续浇铸金属合金的可枢转浇口盘1。浇口盘1包括本体3，所述本体3包括被第一壁段10彼此分开的第一室5和第二室7。

第一室5适于接收处于熔融状态中的基底金属和一种或多种合金元素，其中金属合金形成于第一室5中。第一壁段10设置有第一通路12。在所公开的实施例中，第一通路12包括在第一壁段10中的两个开口，用于将金属合金从第一室5给送至第二室7。

浇口盘1还包括用于连续浇铸金属合金的模具9以及包括第二通路16的第二壁段14，所述第二通路用于将金属合金从第二室7给送至模具9。在公开的实施例中，第二通路16包括在第二壁段14中的两个开口。

浇口盘1适于在浇铸状态和非浇铸状态之间枢转。在非浇铸状态中，浇口盘1的方位被设定为用于防止金属合金通过重力从第一室5经由第二室7给送至模具9。在浇铸状态中，浇口盘1的方位被设定为使得金属合金通过重力从第一室5经由第二室7给送至模具9，并且因此金属合金被浇铸成一个或多个浇铸条20。在由箭头指示的水平浇铸方向上浇铸浇铸条20。在公开的示例中，通过模具9浇铸两个浇铸条20。

在图1中的先前技术的浇口盘1中，通过首先将浇口盘1的方位设定于非浇铸状态中并且向第一室5填充熔融状态中的基底金属来浇铸金属合金。基底金属构成了通过添加所述一种或多种合金元素至第一室5中的基底金属而形成的金属合金的主要部分。

浇口盘1还包括用于向基底金属供给所述一种或多种合金元素的供给布置22。浇口盘1的先前技术示例中的供给布置22被导向成使得所述一种或多种合金元素被给送至第一室5内。通过添加所述一种或多种合金元素至基底金属而形成金属合金。在已经形成金属合金之后，浇口盘1从非浇铸状态枢转至浇铸状态，因此将金属合金从第一室5给送至第二室7，并且从第二室7给送至模具9，其中金属合金被浇铸成浇铸条20。

先前技术的浇口盘1的问题在于：在浇铸成分与第一金属合金不同的第二金属合金之前，浇口盘1必须被净化去除掉第一金属合金。因此，浇铸多种不同金属合金是耗时的。当浇口盘1用尽金属合金并且需要被重新填充时，必须仔细地计算以确保添加正确数量的所述一种或多种合金元素至第一室5，以产生相同成分的金属合金。这种计算基于估测的金属合金的剩余量和已添加的基底金属的量。此外，净化去除可导致报废相当大量的所述一种或多种合金元素。因此，使用先前技术的浇口盘1的浇铸生产率相当低，并且报废贵重合金元素的成本很高。

图2公开了根据本发明的实施例的用于连续浇铸金属合金的可枢转浇口盘1。本发明的浇口盘1与先前技术的浇口盘1的不同之处在于：第二室7包括连接至第一通路12的第一部分30和连接至第二通路16的第二部分32。第一部分30和第二部分32被第三壁段34彼此分开。第三壁段34设置有在第一部分30和第二部分32之间的第三通路36。在图2中公开的实施例中，第三通路36包括在第三壁段34中的四个开口。

浇口盘1还包括用于向基底金属供给所述一种或多种合金元素的供给布置22。在本发明的浇口盘1中，供给布置22被导向至第二室7的第二部分32中，其中，在浇口盘1的方位被设定为处于浇铸状态中的同时，合金元素适于被给送至第二室7的第二部分32内。因此，在浇铸金属合金的同时，金属合金形成于第二部分32中。因此，确保了在第一室5中的基底金属的纯度。在第二部分32和第一室5之间的第一部分30作为用于防止基底金属被所述一种或多种合金元素污染的扩散屏障，这进一步保证了在第一室5中的基底金属的纯度。

金属合金适于当浇口盘1处于浇铸状态中时形成，在浇铸状态中，在所述一种或多种合金元素被添加至第二室7的第二部分32的同时，基底金属被从第一室5穿过第一通路12给送至第一部分30、并且从第一部分30穿过第三通路36给送至第二部分32。形成于第二室7的第二部分32中的金属合金通过在第二壁段14中的第二通路16被从第二部分32给送至模具9，并且因此将金属合金浇铸成浇铸条20。

当终止浇铸金属合金时，首先停止添加所述一种或多种合金元素至第二部分32，然在在第二特定时期之后，浇口盘1从浇铸状态枢转至非浇铸状态。

通过根据本发明所述的浇口盘1，能够确保在第一室5中的基底金属的纯度。因此可以浇铸多种不同金属合金，所述多种不同金属合金使用相同的基底金属并添加有不同量的所述一种或多种合金元素。因此，改进了浇口盘1的用法的灵活性。

基底金属包括一种金属元素或者两种或更多种金属元素的混合物。优选地，所述一种或多种金属合金均具有与基底金属的熔点相比更低的熔点。

当浇铸诸如铜银合金的铜合金时，浇口盘1已经示出具有特别的优势。用于浇铸工艺中的银的量对浇铸金属合金的成本有显著的影响。因此，在报废的金属合金中银量的显著增加了浇铸工艺的成本。此外，用作基底金属的铜的价值高度依赖于其纯度。因此，基底金属的稍微污染将导致基底金属不能用于接下来的浇铸，并且因此其金属价值也将被折损。本申请通过本发明的技术方案提供这个问题的解决办法。

图3示出处于非浇铸状态中的图2中的浇口盘1的侧视图。浇口盘1的方位被设定为使得防止基底金属通过重力从第一室5给送至第二室7。因此防止了在第一室5中的基底金属被所述一种或多种合金元素污染。因此，浇口盘1适合用于浇铸基于相同基底金属的具有不同成分的金属合金。

图4公开了方位被设定为处于浇铸状态中的浇口盘1。基底金属通过重力从第一室5给送至第一部分30、并且从第一部分30给送至第二部分32。在第二部分32中，所述一种或多种合金元素被添加至基底金属，并且因此形成金属合金。所形成的基底金属通过重力从第二部分32给送至模具9(未示出)，并且因此将金属合金浇铸成一个或多个浇铸条20。

图5示出通过浇口盘1连续浇铸金属合金的方法的流程图。在步骤100中，方法包括(如果必要的话)通过将浇口盘1枢转至非浇铸状态的方位而将浇口盘1设置于非浇铸状态中。

方法包括：在步骤110中，当浇口盘1处于非浇铸状态中时，添加基底金属至第一室5。因此，基底金属被维持于第一室5中而无被合金元素污染的风险。

在步骤120中，方法包括将浇口盘1从非浇铸状态枢转至浇铸状态。因此，基底金属通过重力被给送至第二室7并且给送至模具9，其中基底金属通过模具9进行浇铸。

在步骤130中，在浇铸基底金属之后，添加一种或多种合金元素至在第二室7中的基底金属，从而形成金属合金。因此，在步骤140中，所形成的金属合金被给送至模具9，其中金属合金通过模具9进行浇铸。因此，从金属合金浇铸一个或多个浇铸条20。

当已经浇铸了充足量的金属合金、或者当在第一室5中的基底金属的量接近耗完时，需要终止浇铸金属合金。在步骤150中，通过停止添加所述一种或多种合金元素至在第二室7中的基底金属来终止浇铸金属合金。因此，终止形成金属合金，并且将逐渐地浇铸基底金属。方法还包括在步骤160中将浇口盘1从浇铸状态枢转至非浇铸状态。因此，停止浇铸基底金属，并且将在第一室5中的剩余基底金属维持于第一室5中。

通过所公开的浇铸金属合金的方法，可以确保的是，当浇铸金属合金时，基底金属被基本维持于不受所述一种或多种合金元素的污染。所述方法和浇口盘1具有如下优势：能够从单个基底金属浇铸多种不同金属合金而无需在每一次新浇铸金属合金之前净化浇口盘1。所述方法还具有如下优势：维持第一室不受到所述一种或多种合金元素的污染。

图6公开根据本发明的第二实施例的用于连续浇铸金属合金的方法。第二实施例与第一实施例的不同之处在于：在步骤130中添加所述一种或多种合金元素至在第二室7中的基底金属之前，在步骤125中增添第一期浇铸基底金属。通过在添加合金元素之前第一期浇铸基底金属，在形成金属合金之前基底金属的流动速率是稳定的。

第二实施例还包括：在步骤160中将浇口盘1从浇铸状态枢转至非浇铸状态并由此终止浇铸之前，在步骤155中第二期浇铸基底金属。通过在将浇口盘1从浇铸状态枢转至非浇铸状态之前第二期浇铸基底金属，可以确保的是被添加的所述一种或多种合金元素被从第二室7冲走，并且因此确保在第一室5中的基底金属的纯度。

在进一步的实施例中，方法包括：在浇口盘1处于浇铸状态的同时进一步添加基底金属至第一室5。第一室5具有被导向远离浇铸方向的开口，因而实现上述功能。因此，在浇铸金属合金的同时可以进一步添加基底金属，并且因此避免干扰浇铸金属合金。

所述方法产生一个或多个金属合金的浇铸条20。浇铸条20包括与浇铸金属合金的开始阶段有关的第一端部部分和与浇铸金属合金的结束阶段有关的第二端部部分。开始阶段和阶段可能涉及金属合金的第一端部部分和第二端部部分的成分上的变化。

所述方法还包括切掉浇铸条20的端部中至少之一的步骤。因此移除了与浇铸条20的开始阶段和结束阶段中至少之一有关的金属合金浇铸条20的部分。

本发明不受限于公开的实施例但是可以在以下权利要求的范围内被改变和修改。