[其他]金属顶浇铸工艺及其设备

说明书

本发明涉及金属，特别是铝坯或其合金坯的顶浇铸工艺及其设备。

从事铸锭技术的人员对金属连续浇铸工艺是熟知的，即熔融的金属倾入外冷的、有着可移动的底板的铸锭模中。金属在铸锭模中存留期间，在与模型接触时凝固並能通过可移动底板，从铸锭模下方将其取出，熔融金属从铸锭模的上部往下补充，以便大致地保持一个不变的水平。

为了克服某些难点，对这种工艺已经进行了许多改进，例如法国第1364776号专利，这个专利包含的内容是为了保证其浮于自由金属表面的杂质或氧化物不至于进入最终产品之中，在铸锭模上方设置一个储存液态金属的容器。否则，就会产生严重的缺陷。

所以，这种储存液态金属的容器也可称之为浇铸头或称之为“热顶”，在寻求具有良好铸件表面状况，特别是铸坯的良好表面的状况，它是一项有吸引力的建议。而且这种使用热顶的工艺在单一水平控制的多口浇铸操作中已经成了特殊开发的课题，它使得一次实行几十个铸锭模浇铸成为可能。

一般地说，这种浇铸头是相对铸锭模内壁悬伸地配置，並且采用连续注射气体或润滑剂装置。具体情况可以从下面专利中看到。

-美国第3381741号专利中，这种浇铸储存池和铸锭模是通过较薄的热传导嵌件连接的而向铸锭模中导入润滑剂装置是配置在热传导嵌件和铸锭模之间。

-美国第4157728号专利是直接从悬伸件下方导入某种气体，並对处于悬伸件下方的浇铸金属的周围施加一定气体压力;正是在导入气体装置的正下方导入润滑剂，铸锭模内产生了润滑表面。

-法国第534832号专利中，是在配置于模腔之外某处供给压力气流，而在该模腔外缘上的某处将气体释放进腔内，同时在腔外供给金属处和释放气体处之间装入诸如石墨环等设施，使气流形成一个流体环，然后由这个环向模腔周边的金属扩散。此外，最好是通过在溶融金属勺包顶部的具有悬伸关系的部位将润滑油导入勺包。

本申请人对使用热顶工艺浇铸金属，尤其是浇铸铝坯或铝合金坯的问题进行了研究，并且发现：一方面绝大多数这种工艺需要连续润滑;另一方面使用压力气体的工艺常是在铸锭模的顶部注入气体;而且为了维持压力不要过高，以便防止在液态金属内产生运动，而有助于复杂的控制系统。

在熟悉这种工艺存在一定欠缺的情况下，本申请人的目的旨在开发一种更简单、不需要润滑的工艺，使用一种很容易控制的气体注射系统，通过这种方式可以获得具有良好表面状态的产品。

根据本发明的这项工艺：在铸锭模内浇铸金属，铸锭模具有可移动的底板，内部有一个石墨环，铸锭模系外冷式，它与金属接触的内壁在最初开始时给予润滑。在这项工艺中：

-将熔化的金属储存于一个上件和下件毗邻组成的浇铸头中，将其配置于铸锭模上方，与铸锭模的内壁具有悬伸关系。

-铸锭模由浇铸头供给熔化金属。

-以这一方式金属保持在铸锭模中，通过冷却流体流经铸锭模的外部和金属上，使金属凝固到足以能从底部取出，其形状相应于铸锭模的形状。

本工艺的特点在于在整个浇铸操作中，将一种惰性气体压力作用于浇铸头下件的周围。

因此，与先前的工艺不同，本工艺无需求助于连续润滑，而气体注射既不是在铸锭模的端面，也不是直接在铸锭模内，而是在浇铸头或“热顶”的端面，而且是在它的外部。

令人吃惊地发现，这种工艺使金属坯能得到非常好的表面外观，而只要取消压力气体，就会使金属坯的表面条件遭受严重的损害。

据认为，这是由于在浇铸头的下件端面上的惰性气体阻止了周围空气的渗透。

为了支持这种假设，需要指出没有惰性气体，在浇铸产品表面上就会造成微孔和坑凹或小孔。这似乎是由于空气中的潮湿引起的金属的氧化，在这个过程中，与金属接触形成氢的反应气泡，这就是构成微孔和凹坑或小孔的原因。

本发明具有极大的优越性，在于只需要非常简单的设施。

事实上，在美国第4157728号专利中，必须维持足够的气体压力把金属和壁分开，而不会在熔态金属内形成实际运动，那就要求相应的高级压力控制装置，特别在多个浇铸的情况下更是如此。

本工艺与之相比，只需提供一个足以维持浇铸头的周表表面不受大气侵入的最小压力就够了。