[发明专利]直接激冷铸造模具系统

说明书

一种直接激冷铸造模具系统包括模具和至少一个冷却剂棒。所述模具限定具有铸造轴线的铸造型腔，金属产品在铸造过程期间沿着所述铸造轴线移动。所述至少一个冷却剂棒包括多个喷嘴，并且所述至少一个冷却剂棒被配置为在所述金属产品已经通过所述模具之后经由所述多个喷嘴将冷却剂分配到所述金属产品的外围上。在各个方面，所述至少一个冷却剂棒相对于所述铸造轴线是可移动的。

相关申请的引用

本申请要求2020年7月22日提交的名称为“直接激冷铸造模具系统”的美国临时申请第62/705,915号和2021年3月30日提交的名称为“直接激冷铸造模具系统”的美国临时申请第62/200,798号的优先权，这两个申请的全部内容通过引用并入于此。

技术领域

本申请涉及金属的铸造，且更具体地涉及用于铸造系统的铸造模具系统。

背景技术

直接激冷（DC）铸造工艺是用于从液态熔体生产固体金属锭（例如，铝合金锭）的半连续工艺。在DC铸造工艺中，液态熔体最初在浅的无底模具中冷却，所述无底模具的型腔形状基于铸锭的期望横截面。最初，底部块从下侧密封模具型腔。在铸造过程期间，液态熔体从上侧倒入模具中，并且底部块下降到冷却剂（例如冷却水）帘中，这进一步冷却外围的金属，从而产生容纳有液体贮槽的凝固壳。底部块的向下运动遵循指定的铸造速度曲线。在铸造速度的初始上升之后，铸造以稳态进行，在此期间，热曲线和凝固曲线不随时间变化。

在稳态铸造中，有两个不同的冷却区域——一次冷却区域和二次冷却区域。模具中铸锭外围的初始冷却称为一次区域。在一次冷却区域中，由于熔体与水冷模具直接接触，所以在第一个接触点从熔体中提取热量的速率非常高。但是，在这个最初凝固壳形成之后，由于凝固收缩，在模具/铸锭界面处形成气隙。该气隙导致模具区域内的传热率下降，并且由于传热率的这种下降，凝固壳的部分再熔化可能导致一次冷却区域。

从模具中出来后，凝固的铸锭进入二次冷却区域，在此处，通过直接冷却剂冲击铸锭的外围而被进一步冷却。在二次冷却区域中，铸锭的冷却是由于沸腾的热传递，因为冷却剂与热的铸锭表面直接接触。根据冷却条件，大部分冷却（占总数的95%）是通过二次冷却实现的。

发明内容

由本专利覆盖的实施方案由以下权利要求而非此发明内容限定。此发明内容是各种实施方案的高度概述并且介绍一些概念，下文在具体实施方式章节中进一步描述这些概念。此发明内容并不旨在识别所要求保护的主题的关键或本质特征，也不旨在孤立地用于确定所要求保护的主题的范围。主题应通过参考此专利的整个说明书的适当部分、任何或所有附图以及每一权利要求来加以理解。

根据某些实施方案，一种直接激冷铸造模具系统包括模具和冷却剂棒。所述模具限定具有铸造轴线的铸造型腔。所述冷却剂棒包括多个喷嘴并且被配置为在金属产品已经通过所述模具之后经由所述多个喷嘴将冷却剂分配到所述金属产品的外围上。在各个方面，所述冷却剂棒相对于所述铸造轴线是可移动的（例如，线性地、旋转地等）。

根据一些实施方案，一种直接激冷铸造模具系统包括限定具有铸造轴线的铸造型腔的模具。所述直接激冷铸造模具系统还包括具有多个喷嘴的冷却剂棒。所述冷却剂棒被配置为在金属产品已经通过所述模具之后经由所述多个喷嘴将冷却剂分配到所述金属产品的外围上。在某些实施方案中，所述多个喷嘴中的至少一个喷嘴相对于所述铸造轴线的角度是可调整的。

根据各种实施方案，一种直接激冷铸造模具系统包括模具、第一冷却剂棒和第二冷却剂棒。所述模具限定具有铸造轴线的铸造型腔。所述第一冷却剂棒在所述模具的下游并且包括多个第一喷嘴。所述第一冷却剂棒被配置为在金属产品已经通过所述模具之后经由所述多个第一冷喷嘴将冷却剂分配到所述金属产品的外围上。所述第二冷却剂棒在所述模具的下游并且包括多个第二喷嘴。所述第二冷却剂棒被配置为在所述金属产品已经通过所述模具之后经由所述多个第二冷喷嘴将所述冷却剂分配到所述金属产品的所述外围上。在某些实施方案中，所述第一冷却剂棒在基本上垂直于所述铸造轴线的方向上是固定的，并且所述第二冷却剂棒在基本上垂直于所述铸造轴线的方向上是可调整的。