坯料连续铸造机和铸造方法 本发明涉及一个坯料连续铸造机和铸造方法，它连续把熔融金属注入管状铸模来凝固它，由此连续生产出正方形或矩形截面形状的铸件。
图7是一个说明图，它表示了常规的坯料连续铸造机的例子。
如图所示，通过熔融金属浇注口101把熔融金属(钢水)注入铸模100。此时，通过布置在铸模外面的多个喷嘴102喷出冷却水，以冷却铸模100。当铸模中的熔融金属逐渐向下移动时，其周边区被凝固。连续地形成铸件103，并从铸模中排出。
由泵之类(图中未示)供应的冷却水通过冷却水入口104进入夹套105。通过上述喷嘴102，流入夹套105的水用喷溅来冷却铸模100的周围，或冷却铸模本身，然后通过冷却水出口106排出。
铸模100为正方形截面的管形，并且从铸模顶部的熔融金属入口到铸模底部的铸件出口具有呈线性的锥度(倾斜度)。其锥度值不大于1％，一般采用的锥度值为0．6到0．8％。
如上所述，常规的坯料连续铸造机在铸模100中设定了锥度，为铸模设置了冷却装置，并且在冷却速率与锥度和冷却装置适当结合下进行工作。
采用常规的坯料连续铸造机时，铸模100的锥度相当小，对低速铸造几乎不产生问题。但是，在高速铸造(不小于3m／min)时将产生以下难以解决的问题：在铸模100下部的四角，在铸模100与铸件103之间出现空气间隙(由于铸模中凝固外壳的不均匀增长，在铸模与凝固外壳之间形成的间隙；在铸模下部四角上间隙产生很明显)。另外，铸件中凝固滞后位置产生在远离铸件四角10mm左右处，由此明显地恶化了产品的质量。也就是说，空气间隙的产生使得铸件103的冷却不均匀，由此引起铸件103的变形，开裂或结构缺陷。另外，凝固位置滞后的产生将引起菱形的变形或断裂。
所以，本发明的一个目的是提供一个可以高质量，高速度铸造的坯料连续铸造机和铸造方法。
为达到此目的，本发明考虑了一个坯料连续铸造机，它包括：冷却管状铸模外壁的冷却装置，放置在铸模外面并使注入铸模中的熔融金属流减速的电磁闸，检测和控制铸模中熔融金属液面的熔融金属液面检测装置，在铸模四边形下部的四角上形成的缺口区，以及直接对缺口区喷溅冷却液的冷却液喷溅装置；并且具有弹性推压装置，它对铸模四边形下部的无缺口区施加与熔融金属静压相应的推力，向铸模内部推压无缺口区；由此把熔融金属连续地注入已冷却的铸模来凝固熔融金属，从而连续地生产四边形截面的铸件。
在管状铸模的上部最好提供锥形段。
沿着铸件拉出的方向，最好把管状铸模弯成精确的形状。
熔融金属液面检测装置最好是X射线或γ射线液面敏感器。它包括靠近管状铸模对角线放置的发射部分和接收部分，其检测熔融金属液面所在的位置，不受从熔融金属浇注口注入铸模的熔融金属流的影响。
根据熔融金属液面检测装置的熔融金属液面信号，最好提供控制装置来控制由夹送辊拉出的铸件速度。
有关本发明的坯料连续铸造方法包括：把熔融金属注入水冷的管状铸模中，在铸模下部四角上铸模具有缺口区；当熔融金属液面检测装置的熔融金属液面信号达到铸模中液面的预定值时，拔出铸模中的引锭杆；当电磁闸作用到铸模中被浇注的熔融金属流时，开始铸造；当熔融金属液面信号低于铸模中液面的预定值范围时，减小由夹送辊拉出的铸件速度；当熔融金属液面信号超出铸模中液面的预定值范围时，增加拉出铸件的速度。
图1是表示本发明第一实施例的坯料连续铸造机的剖面图；
图2是取自图1中Ⅱ-Ⅱ线的视图；
图3是图1铸模的透视图；
图4是表示本发明熔融金属液面检测装置的平面图；
图5是图4中熔融金属液面检测装置的部分正剖面图；
图6是表示本发明第二实施例的坯料连续铸造机主要部分的剖面图；
图7是表示常规坯料连续铸造机的说明图。
现通过附图的实施例来详细描述与本发明有关的坯料连续铸造机和铸造方法。
[第一实施例]构造：
图1是表示本发明第一实施例的坯料连续铸造机的剖面图。图2是取自图1中Ⅱ-Ⅱ线的视图。图3是图1铸模的透视图。图4是表示熔融金属液面检测装置的平面图。图5是图4中熔融金属液面检测装置的部分正剖面图。
如图1所示，如钢水之类的熔融金属通过熔融金属浇注口1注入铸模2。铸模2放置在构成冷却装置的夹套3之内，并用冷却水6来冷却，冷却水供应到夹套中并通过冷却水入口4和冷却水出口5在其中循环。
铸模2呈管状，沿着由夹送辊7拉出铸件8的方向精确地弯曲，并具有四边形(正方形或矩形)截面。在铸模2的四边形下部的四角上，形成如图3的缺口区2a，它具有预定的长度和宽度尺寸。
如图2所说明，放置了喷嘴(冷却液体喷溅装置)9，以便对着相关的缺口区2a向铸模中的熔融金属直接喷溅冷却水。也提供了推压装置10，它以与熔融金属静压相应的推力，把铸模2的四边形下部的无缺口区2b向铸模2内部推压。
每个推压装置10的构造为：由弹簧，气缸之类推动一个推杆或相当的构件。如果铸件8有不正常的膨胀，推压装置10容许无缺口区2b作退让而保证铸件8的拉出。
在夹套3的外面放置了电磁闸11，使铸模2中被浇注的熔融金属流减速，并且放置了X射线(或γ射线)液面敏感器(熔融金属液面检测装置)13，以检测铸模2中的熔融金属12的液面(呈弯月形液面)。
采用垂直作用于被浇注熔融金属的磁场，电磁闸11使被浇注的熔融金属流减速。如图4所示，电磁闸11装在夹套3外边的四个位置上。
液面敏感器13是这样检测熔融金属液面的：它的发射部分13a向铸模2中的熔融金属液面12发射X射线(或γ射线)，而它的接收部分13b接收熔融金属液面12的液面映象。如图4所示，利用了不放电磁闸11的空间，即在靠近夹套3(铸模2)的对角线上来放置发射部分13a和接收部分13b。另外，液面敏感器13检测熔融金属液面12所在的位置，不受从熔融金属浇注口1注入铸模2的熔融金属流的影响(也就是说，是在熔融金属液面的位置，在该位置上，有熔融金属的部位和无熔融金属的部位均可敏感到，从而可测出熔融金属液面的正确位置)。在发射部分13a和接收部分13b所放置的位置上可检测到熔融金属液面的变化范围(在该范围内具有基准面12a)，并且不受电磁闸11的干扰，如图5所示。
由接收部分13b所检测到的熔融金属液面信号输入液面控制器(控制装置)14。液面控制器14可根据熔融金属液面信号变动地控制由夹送辊7拉出的铸件速度。因此，液面控制器14完成了反馈控制，从而熔融金属液面12始终处于预定液面值范围之内。
也就是说，当熔融金属液面信号低于铸模中液面的预定值范围时，液面控制器14减小由夹送辊7拉出的铸件速度，而当熔融金属液面信号超出铸模中液面的预定值范围时，则增加拉出铸件的速度。
在图1中，号码15表示导向辊，它把从铸模2的铸件出口排出的铸件8送到夹送辊7上，并对铸件作精确引导。号码16表示冷却水喷溅器。电磁闸11和液面敏感器13最好具有冷却水流设备作自身冷却。在上述铸件出口中插入一个引锭杆(图中未示)，它在铸造开始前作为熔融金属的阻挡器，并作为拉出铸件的导向器。作用和效果：
上述坯料连续铸造机一般以如下方式工作：
①完成开始铸造的准备工作(在铸模2中插入引锭杆，设置冷却材料，进入夹套3和喷嘴9的冷却水流等)。
②打开液面敏感器13。
③通过熔融金属浇注口1把熔融金属注入铸模2。
④在液面敏感器13检测到熔融金属基准液面12a之后，拔出引锭杆，并开始铸模2的振动。
⑤在引锭杆离开铸模2时，使电磁闸11激磁。
⑥相关装置在其设定值下进行工作，连续生产出铸件8。
铸造完成后，进行以下操作：
①停止熔融金属的浇注。
②中断电磁闸11的激磁。
③关闭液面敏感器13。
④在铸件8离开铸模2之后，停止铸模2的振动和进入夹套3和喷嘴9中的冷却水流。
按照本实施例的坯料连续铸造机，当熔融金属连续注入铸模2中时，由电磁闸11使铸模2中的被浇注熔融金属流减速。因而在与铸模接触的铸件8的整个周围表面上，形成均匀的凝固厚膜。因此，铸件8的质量，特别是在高速铸造下的铸件质量得到改进。如果没有电磁闸11，凝固膜的初始厚度将局部变小。当凝固进行时，将产生铸件8的弯曲或类似现象，因而不可能保持铸件8的质量不变。电磁闸11保持不变的输出，其中心磁流密度不小于0．2T(泰斯拉)，频率不大于2．5Hz。可根据铸模的形状适当改变这些设定值。
此外，在本实施例中，用喷嘴9向铸模下部四角的缺口区2a上喷溅冷却水，以直接冷却铸件8的四角。由此加快了铸件8四角的冷却，并促进了四角上凝固外壳的增长。因而，消除了在高速铸造时靠近四角位置上的凝固滞后现象。
另外，推压装置10以与熔融金属静压相当的推力，把铸模下部的无缺口区2b向铸模2内部推压。因此防止了铸件的膨胀和空气间隙的产生，改善了铸件8的质量。
在铸模2中的熔融金属液面12随着铸件8的铸造速度(由夹送辊7拉出的铸件速度)而改变。这个改变量由X射线(或γ射线)液面敏感器13来检测。即当发射部分13a向铸模2中的熔融金属液面12上发射X射线(或γ射线)时，由接收部分13b接收熔融金属液面12的液面映象，以检测熔融金属液面的位置。由液面控制器14把最终检测信号反馈到铸件8的铸造速度，已如前所述。
因此，铸模2中熔融金属液面始终保持在液面的预定值范围内。所以，通过铸模2正确地完成了熔融金属的冷却作用，可连续稳定地进行高速度，高质量的铸件生产。
此外，检测熔融金属液面12的液面敏感器13放置在靠近铸模2对角线的位置上，它不受被浇注熔融金属流的影响。因此，可正确地检测熔融金属液面12。另外，由于采用X射线(或γ射线)液面敏感器13，因而检测的时间滞后很小，即意味着有快速的响应。
在本发明实施例中，沿着由夹送辊7拉出铸件8的方向，铸模2弯曲成精确的形状。从而，一开始就可把铸件8向下拉成曲线形状。因此，可减小在用导向辊15弯曲铸件8时的应力，并可缩短连续铸造机本身的高度。
此时，当铸模中的熔融金属逐渐向下移动时，其周边部分凝固成具有均匀厚度的凝固外壳。由此产生的铸件8连续地从铸件出口排出。试验例：
试验例给出如下。
铸模(2)：铜制(150mm见方×100mm长)
缺口(2a)：自铸模四角底部起300mm长×30mm宽
喷嘴(9)的水量：150L／min
铸造速度：5m／min
铸模振动：300次／min，振幅±3mm
液面计：X射线液面敏感器(12)
电磁闸(11)：磁流密度2000高斯，频率1Hz，两相(相位差90°)激磁。
铸件(8)：碳钢(0．2％C)
在这些条件下的试验证明：可在比常规铸造速度(3m／min)高的5m／min铸造速度下稳定地进行连续铸造。因此，高速铸造成为可能，而在铸模2中取出的铸件8中没有如开裂之类的任何有害缺陷。第二实施例：
图6是表示本发明第二实施例的坯料连续铸造机的剖面图。
在该实施例中，把第一实施例中的喷嘴用于冷却整个铸模2，并且在铸模2的上部提供两个具不同锥度的锥段2c，2d。其余的构造均与第一实施例相同。按照该实施例，两个锥段2c，2d的锥度值与熔融金属的凝固速度相符合，并且下锥段2d的锥度值总是小于上锥段2c的锥度值。因此，熔融金属可顺利地移到向下的铸件出口，并且铸模2与铸件8之间的空气间隙量减少。这带来了可使铸件8冷却速率均匀的好处。其它作用和效果与第一实施例相同。
显然，本发明并不限于上述实施例，在不背离本发明的宗旨下，可作出各种变化和修改，如铸模表面形状的改变和冷却装置的改变。
总之，本发明包括了冷却管状铸模外壁的冷却装置，放置在铸模外面并使铸模中被浇注熔融金属流减速的电磁闸，检测和控制铸模中熔融金属液面的熔融金属液面检测装置，在铸模四边形下部的四角上形成的缺口区，以及直接对缺口区喷溅冷却液的冷却液喷溅装置；并且具有弹性推压装置，它对铸模四边形下部的无缺口区施加与熔融金属静压相应的推力，向铸模内部推压无缺口区；由此把熔融金属连续地注入已冷却的铸模来凝固熔融金属，从而连续地生产四边形截面的铸件。所以，可得到如下优点：
①由于采用高速铸造，加速了通过熔融金属浇注口注入的熔融金属流。该熔融金属流由电磁闸来减速，防止了与熔融金属液面波动和铸件再熔化有关的铸件变形。
②在铸件的四角，由于铸件的凝固和收缩，在铸件与铸模之间形成了间隙。结果是产生不充分的冷却，铸件变薄，特别在高速铸造时易于产生开裂或变形。采用铸模开缺口和在早期用喷溅水冷却铸模的四角，可避免这些缺点。
③在铸模下部四角上开缺口，可使铸模的无缺口区与铸件始终保持接触。由此措施，可增加在高速铸造时趋于减少的铸件厚度。
因此，可实现一种具有高质量，高速度铸造的坯料连续铸造机。
此外，在管状铸模的上部提供了锥形段。因而，可根据凝固速度把熔融金属顺利地移到向下的铸件出口，减少了铸模与铸件之间的空气间隙。从而可得到均匀的铸件冷却速率。
另外，沿着铸件拉出的方向把管状铸模弯成精确的形状。因此，可在一开始就把铸件向下拉成曲线形状。从而可减小在用导向辊15弯曲铸件时的应力，并可缩短连续铸造机本身的高度。
另外，熔融金属液面检测装置是X射线或γ射线液面敏感器，它包括的发射部分和接收部分放置在靠近管状铸模的对角线位置上，其检测熔融金属液面的所在位置不受从熔融金属浇注口注入铸模的熔融金属流的影响。所以，它对熔融金属液面的波动响应很快，容许熔融金属液面控制有一个约为常规装置十分之一的响应滞后。因此可采用比以前更高的铸造速度。
另外，提供了控制装置，根据熔融金属液面检测装置的熔融金属液面信号来控制由夹送辊拉出的铸件速度。因此，铸模中的熔融金属液面始终保持在铸模中液面的预定值范围内。而且，通过铸模2可正确地完成熔融金属的冷却作用。因此，可连续稳定地进行高速度，高质量的铸件生产。
有关本发明的坯料连续铸造方法包括：把熔融金属注入水冷的管状铸模中，在铸模下部四角上铸模具有缺口区；当熔融金属液面检测装置的熔融金属液面信号达到铸模中液面的预定值时，拔出铸模中的引锭杆；当把电磁闸作用到铸模中被浇注熔融金属流时，开始铸造；当熔融金属液面信号低于铸模中液面的预定值范围时，减小由夹送辊拉出的铸件速度；当熔融金属液面信号超出铸模中液面的预定值范围时，增加拉出铸件的速度。因此，在铸模中的熔融金属液面始终保持液面的预定范围值。而且，通过铸模可正确地完成熔融金属的冷却作用。因此，可连续稳定地进行高速度，高质量的铸件生产。