[发明专利]使用玻璃涂层的反应金属的连续铸造

说明书

技术领域

本发明总体上涉及金属的连续铸造。更确切地说，本发明涉及在熔化或高温时保护反应金属(reactionary metal)使其不与大气产生反应。特别地，本发明涉及利用熔融材料如液体玻璃来形成屏障以阻止大气进入到连铸炉的熔化室，以及为由该金属形成的金属铸件涂层以保护金属铸件使其不与大气反应。

背景技术

在炉床熔炼技术中，电子束冷炉床精炼(EBCHR)和等离子弧冷炉床精炼(PACHR)最初研发出来是用以改进用作喷气式发动机旋转部件的钛合金的品质。在这一领域中，质量的改进主要涉及除去有害的颗粒，如高密度夹杂物(HDI)和硬质α粒子。近来，EBCHR和PACHR的应用更加集中在考虑降低成本上。实现成本降低的一些方式有：提高各种形式的输入材料的灵活使用，创建一步熔融工艺(例如，传统的钛合金熔化需要两步或三步熔融步骤)以及促进高产量。

钛和其它金属非常易于发生化学反应，因此必须在真空或惰性气氛中进行熔化。在电子束冷炉床精炼(EBCHR)技术中，炉内和铸腔中始终保持高真空状态，以允许能够操作电子束枪。在等离子弧冷炉床精炼(PACHR)工艺中，等离子弧喷枪利用惰性气体如氦或氩(通常为氦)来产生等离子体，因此炉内的大气主要由利用等离子喷枪产生的一部分气体或正压气体构成。在任何一种情况下，可以与熔融钛产生反应的氧或氮对炉腔的污染都可能导致钛铸件出现硬质阿尔法缺陷。

为了能够在尽可能少的中断铸造工艺以及不使熔化室受到氧、氮或其它气体污染的情况下从炉内取出铸件，目前的炉子都采用了取出腔(withdrawal chamber)。在铸造过程中，拉长的铸件通过隔离闸门阀移出模具的底部，进入到取出腔中。当铸件长度达到所要求的长度或最大长度时，则通过闸门阀从模具中完全取出铸件并进入到取出腔中。接着，闸门阀闭合将取出腔与炉子的熔化室隔离，取出腔从炉子之下移动，将铸件取出。

尽管有上述功能，但这种炉子还具有一些局限性。首先，铸件的最大长度受到取出腔长度的限制。此外，在从炉内取出铸件的过程中，必须使铸造停止。因此，这种炉子允许连续熔炼操作，但却不允许连铸。而且，在对铸件冷却时，铸件的顶部通常会形成缩孔(缩管)。对铸件顶部即“热炉顶”进行控制冷却能够减少缩孔，但热炉顶是一项费时的工艺，这就降低了生产率。出现缩孔或缩管的铸件顶部是无法使用的材料，这就导致了产量损耗。此外，由于铸件底部连结到回缩冲头(withdrawal ram)上的燕尾，这也会导致产量损耗。

本发明利用一种密封装置消除或基本减少了这些问题，该密封装置可实现钛、超耐热合金、难熔金属和其它反应金属的连铸，因此，能够将铸锭、棒材、板坯或类似形式的铸件从连铸炉的内部移到外部，而不把空气或其它外界大气引入到炉腔中。

发明内容

本发明提供了一种用于带有内腔壁的连铸炉的密封件，所述密封件包括加热的金属铸件；与内腔和内腔外部的大气连通的通道；所述加热的金属铸件可从内腔穿过通道移动到外部大气中；以及熔融材料的屏障，当金属铸件移动通过通道时，所述熔融材料的屏障用来防止外部大气进入到内腔中。

本发明还提供了一种与连续铸造炉一起使用的设备，该设备包括：用于熔化材料以形成熔融材料的装置；用于将加热的金属铸件从铸造炉内移到铸造炉外部的大气中的装置；所述的大气会与加热的金属铸件发生反应；以及在金属铸件从铸造炉移动到外部反应大气中时，用于将熔融材料施加到加热的金属铸件上以便在金属铸件上形成保护屏障的装置。

本发明进一步提供了一种方法，其包括允许熔融材料涂覆在加热的金属铸件上以形成保护屏障，同时在大气中，加热的金属铸件不会与大气发生反应；将加热的金属铸件移动到会与金属铸件发生反应的大气中，从而保护屏障保护加热的金属铸件使之不与所述可反应的大气发生发应；以及使熔融材料在加热的金属铸件上凝固。

本发明进一步提供了一种方法，其包括步骤：把加热的金属铸件从连续铸造炉的内腔中经由通道移到内腔外部的大气中，其中所述通道由一内周边限定而成；以及允许熔融材料在金属铸件和通道的内周边之间形成屏障，以防止外部大气进入到内腔。

附图说明

图1是与连铸炉用在一起的本发明中密封件的截面图。

图2类似于图1，示出了利用熔融材料形成铸锭的初始阶段，其中所述熔融材料从熔化/精炼炉床流入到模具内，并且在炉床和模具上均受到热源的加热。

图3类似于图2，示出了当铸锭下降到起模(lift)区域并进入到密封区域时铸锭形成的另一阶段。