[发明专利]采用玻璃覆盖层对反应性金属的连续铸造

说明书

技术领域

本发明总体上涉及对金属的连续铸造。更具体而言，本发明涉及对反应性金属的保护，以防止反应性的金属在处于熔融状态或温度升高时与大气发生反应。具体来讲，本发明涉及这样的技术：采用熔融材料—例如液态玻璃来形成屏障，以防止大气进入到连续铸造炉的熔化腔中，并包覆着由此类金属形成的金属铸件上，以保护金属铸件，将其与大气隔开。

背景技术

炉床熔融工艺、电子束冷炉床精炼法(EBCHR)、以及等离子弧冷炉床精炼法(PACHR)这些方法最先是为了提高用于喷气发动机旋转部件的钛合金的质量而开发出的。在该领域中，质量的提高主要涉及的是清除掉有害的颗粒—例如高密度夹杂物(HDI)和硬质的α粒子。近来，对EBCHR和PACHR的应用更多地集中在降低成本的努力方面。能影响到成本降低的一些途径是：增强对各种形态输入材料的灵活使用、创造出单步骤的熔融工艺(例如，通常对钛材的熔融需要两个或三个熔融步骤)、以及促进更高的产量。

钛以及其它一些金属具有高的反应性，因而必须在真空或惰性气体环境中进行熔融。在电子束冷炉床精炼法(EBCHR)工艺中，要在铸造炉的熔融及铸造室中保持高的真空度，以使得电子束枪可以工作。在等离子弧冷炉床精炼法(PACHR)工艺中，等离子弧炬使用例如为氦或氩(一般为氦)的惰性气体来产生出等离子，因而，铸造炉中的大气气氛主要是由等离子炬所使用气体的部分压力或正压力构成的。在上述任一情况下，会与熔融钛发生反应的氧气或氮气会对炉腔造成污染，这会在钛铸件中造成硬α粒子缺陷。

为了能在以最小程度中断铸造过程、且不会对炉腔造成氧气/氮气/或其它气体污染的前提下将铸件从铸造炉中取出，目前的铸造炉采用了拉出式腔室。在铸造工艺的执行过程中，伸长的铸件通过隔绝闸阀从铸模的底部移出，并进入到拉出式腔室中。如果铸件达到了预期长度或最大长度，其就通过闸阀从铸模中完全撤出，并进入到拉出式腔室中。然后，闸阀被关闭，以将拉出式腔室与铸造炉的熔融腔隔绝开，将拉出式腔室从铸造炉的下方移出，并将铸件取出。

这样的铸造炉尽管可以工作，但存在一些局限性。首先，铸件最大长度被限制为拉出式腔室的长度。此外，在将铸件从铸造炉中取出的过程中，必须要停下铸造工作。因而，这样的铸造炉能进行连续熔融工作，但却不能实现连续铸造。另外，铸件的顶部通常具有在其冷却时形成的缩孔(缩孔管)。对铸件顶部的冷却进行控制能减少这些缩孔，这样的顶部被称为热顶，但热顶是消耗工时的工艺，该工艺会降低生产率。铸件上带有缩孔或缩孔管的顶部部分是无用的材料，因而，这会导致产量的降低。此外，由于在铸件的底部设置了与取件冲顶器(ram)相连接的燕尾榫，所以会进一步地降低产量。

本发明利用一种密封装置而消除或明显减少了这些问题，该密封装置允许对钛、超级合金、难熔金属、以及其它反应性金属执行连续铸造，由此使得铸锭、杆棒、板坯或类似形式的铸件可从连续铸造铸造炉的内部移动到外部，且不会将空气或其它外部大气带入到炉腔中。

发明内容

本发明提供了一种装置，其包括：连续铸模，其适于生产出具有外周面的金属铸件；包覆材料的熔池，其被布置在铸模的下方，且适于将熔融材料的包覆层敷贴到金属铸件的外周面上，以形成包覆着的金属铸件；以及切割机构，其被布置在熔池的下方，且适于在被包覆的金属铸件从模具向下延伸时对其进行切割，以形成包覆金属铸件的切割段节。

本发明还提供了一种装置，其包括：连续铸模，其适于生产出具有外周面的金属铸件；包覆材料的熔池，其被布置在铸模的下方，且适于将熔融材料的包覆层敷贴到金属铸件的外周面上，以形成包覆着的金属铸件；金属铸件通路，其从铸模的附近延伸到熔池的附近，且适于将其中的金属铸件从铸模移动向熔池；以及第一热源，其被布置在铸模的下方，但在熔池的上方，且靠近所述通路，因而，该第一热源适于在金属铸件沿通路移动的过程中对其进行加热。

本发明还提供了一种装置，其包括：连续铸模，其适于生产出具有外周面的金属铸件；包覆材料的熔池，其被布置在铸模的下方，且适于将熔融材料的包覆层敷贴到金属铸件的外周面上，以形成包覆着的金属铸件；以及颗粒材料源和配送器，配送器用于将颗粒材料配送到靠近熔池的位置处。

附图说明

图1是本发明的密封装置与连续铸造炉结合使用时的剖视图；

图2是与图1类似的视图，其表示出了形成铸锭的起始阶段，其中，熔融材料从熔化/精炼炉床流入到铸模中，且被位于炉床和铸模上方的热源进行加热；