[发明专利]沿向上方向铸造金属丝、金属条和金属管的方法与设备

说明书

本发明涉及的方法与设备特别是用来沿向上方向连续地铸造有色金属丝、金属条和金属管的，但是这种铸造并非是垂直地进行的，而是沿某种倾斜方向朝上。在经一次冷却器后，再对产品进行直接水冷。

传统的垂直铸造法中是把丝、条或管件向上垂直铸造，相应的设备包括与铸造喷口相连的一次冷却器，还包括第二冷却器。当铸造例如8mm的丝材时(在铜丝铸造中，8mm乃是最一般的直径)，这两个冷却器的总长约为2m。铸造的金属在一次冷却器(特别是在长度约为此冷却器总长约1～5％的喷口部分)中发生结晶并进行一次冷却。二次冷却则发生在一次冷却器的顶部和一分开的二次冷却器中，后者又构成冷却器总长的约一半。此一次冷却器的顶部与二次冷却器包括着外壳、冷却水分配管以及内管。冷却水在内管之外，而待铸造的丝材则在内。在内管与待铸丝材之间必须设置出空隙，以使坯件能够无阻碍地取出。在待铸丝件与内管之间的间隙上发生热传导。

在这种传统的垂直铸造方法中，生产线的较高费用是有显著影响的因素，特别是在涉及到有限的生产规模时，这是因为必须以同于较大生产规模生产线的方式来提供构件。通过提高铸造速率可以降低生产线的费用，这种情形下的蛇形管数和冷却器数应该减少。但二次冷却的低效率则有碍于铸造速率的提高。当坯件刚从冷却器出来而太热时，它的表面将被氧化而变黑，因而在进一步精炼中成为不合格的。对于直径为8mm的未氧化的铸造丝材，当冷却器是纯净的，而冷却水足够地热，同时熔体的质量是合格的时，最大铸造速率例如约为5m/min。在为改进二次冷却所遇到的种种障碍中，首先要指出不能把内管制造成过份严密，这是因为必须使坯件能自由移动；其次把冷却器制成得太长时由于铸造的丝材直径颇细也是不利的。细长的丝长易于松弛铸造机形成的冲击形式，而这对丝材质量有着显著的影响。

本发明的方法与设备特别是为小生产容量的需要而开发的。在这种方法中，待铸造的产品即丝材、条材或管材与在传统的垂直向上铸造方法中不同，是相对于熔铸炉的垂直轴线，按倾斜向上的位置成20～85°而最好成30～60°的角进行铸造，同时对每根丝材只提供一个冷却器，而二次冷却则是在待铸造的坯件上直接进行。本发明还涉及到相应的设备。本发明的关键性新颖特点可从后附权利要求书中了解到。

根据本发明的方法，铸造喷口和冷却器是以倾斜位置浸没于熔体中，使得喷射到铸造产品上用作二次冷却水能够在熔铸炉壁之外浇注到热的铸得的产品上。此外，从冷却器出来的丝材不需朝冷却器方向作太多的弯曲。

为此，本发明的设备采用了一种短的冷却器，这在实际上意味着此种冷却器只包括传统垂造铸造工艺中的一次冷却器。此短冷却器的目的只是用来从所铸造的金属上冷却其熔化热，并进行稍许初步冷却以在铸得的产品中形成坚固性。在从冷却器冒出的热铸件的顶部上则有喷射水来实现二次冷却并把产品的温度降低到足以使不再发生氧化。在此一次冷却器的上部，在其孔口中于二次冷却之前引入有某种合适的保护气体如氮气，用以防止氧化。

下面参看以横剖图形式阐明本发明的工作原理的附图1来进一步说明本发明的设备。

图1的铸造设备首先包括有熔铸炉1及其支承构件。一次冷却器4和铸口部分地插入于其中，并按倾斜位置在拉制情形以约45°角浸没于此熔铸炉所含熔体中。此铸造产品的二次冷却部分包括喷水口8和位于此铸造产品和弯曲鼓之下用来回收喷水口喷射的水的端槽9。从此图中还可看到，沿着一次冷却器的上口10和二次冷却部间的距离，引入了保护气体屏以防氧化。上述喷口的倾斜位置允许采用在此熔铸炉壁外的直接喷水口。

如图所示，这种新开发的结构简单而高度低，因而生产过程易于控制。当依据本发明只采用了一个环绕铸造产品的冷却器时，此冷却器结构只约有传统冷却器高度的1/4高。此外，直接水冷是非常有效的，结果可使铸造速率高于传统方法中的而不会使铸造产品氧化。这本身导致冷却器个数与蛇形管数减少，从而降低了成本。

在现在开发的这一种设备的一次冷却器中只从铸造产品中回收约60％的热量，这意味着所需的冷却水量减少了约40％。最后的冷却是通过直接喷口进行喷水，而这就不需有类似于一次冷却器中对水的高纯度和对水的温度要求。

特别是在小生产规模的铸造机中，各铸造产品都有其特定的运行马达，这时在减速中来分别启动各铸造产品时就不会有困难。另一方面，由于每个铸造产品都有其自身的运行马达，马达的尺寸就可选择得很小而降低费用。当用于熔化的材料以均匀的方式送入熔铸炉内而喷口又有足够的浸没深度时，在这种铸造机中也可不用导致成本增加的独立的高度调节系统。