[发明专利]上引式连续铸造方法和上引式连续铸造装置

说明书

技术领域

本发明涉及上引式连续铸造方法和上引式连续铸造装置。

背景技术

日本专利申请公报No.2012-61518(JP 2012-61518 A)提出了一种不需要模具的自由铸造方法，该方法是一种开创性的上引式连续铸造方法。如JP 2012-61518 A中描述的，启动器首先被浸入到熔融金属的表面(即，熔融金属表面)中，并且随后当启动器被上引时，熔融金属借助于熔融金属的表面张力和表面膜而跟随启动器也被上引。在此，通过将熔融金属上引穿过布置在熔融金属表面附近的形状确定构件并且对所上引的熔融金属进行冷却，能够连续地铸造具有期望的截面形状的铸件。

通过一般的连续铸造方法，截面形状和纵向方向上的形状两者均由模具确定。具体地，通过连续铸造方法，凝固的金属(即，铸件)必须穿过模具，因此所铸造的铸件获得沿纵向方向线性延伸的形状。与此相反，自由铸造方法中的形状确定构件仅确定铸件的截面形状。纵向方向上的形状没有被确定。因此，通过在将启动器上引的同时使启动器(或形状确定构件)沿水平方向移动，能够获得纵向方向上具有各种形状的铸件。例如，JP 2012-61518 A描述了一种在纵向方向上形成为Z字形形状或螺旋形形状而不是线性形状的中空铸件(即，管状件)。

本发明人发现了下面描述的问题。通过JP 2012-61518 A中所描述的自由铸造方法，由于熔融金属被上引穿过形状确定构件，因此凝固分界定位成比形状确定构件高，正如上文所描述的。在此，从生产率的角度来看，优选的是增大铸造速度(即，上引速度)，但当铸造速度增大时，凝固分界升高。当凝固分界升高时，已经被上引穿过形状确定构件的熔融金属的表面面积增大，并且因此，表面张力增大。因此，如果在铸造由形状确定构件确定的截面形状具有圆角部分的铸件时增大铸造速度，则所铸造的铸件的圆角部分的曲率半径最终将比由形状确定构件最初确定的期望的曲率半径大。

即，通过根据相关技术的上引式连续铸造方法，当铸造由形状确定构件确定的截面形状具有圆角部分的铸件时，铸造速度不能被增大，这会阻碍生产率并且因此是成问题的。

发明内容

本发明提供了下述上引式连续铸造方法和上引式连续铸造装置：该上引式连续铸造方法和上引式连续铸造装置提供由形状确定构件确定的截面形状具有圆角部分的铸件的优异的生产率。

本发明的第一方面涉及一种上引式连续铸造方法，该上引式连续铸造方法包括将保持在保持炉中的熔融金属上引穿过形状确定构件，该形状确定构件确定所铸造的铸件的截面形状。由形状确定构件确定的截面形状包括圆角部分，并且由该形状确定构件确定的该圆角部分的曲率半径的值比铸件的圆角部分的曲率半径的设计值小。根据这种结构，除了增大铸造速度以外，能够使铸件的圆角部分的曲率半径为期望值，因此由形状确定构件确定的截面形状具有圆角部分的铸件的生产率得到提高。

当确定由形状确定构件确定的圆角部分的曲率半径的值时，可以由计算机执行以如下铸造速度进行的铸造仿真，在该铸造速度下，铸件的圆角部分的曲率半径变得比由形状确定构件确定的圆角部分的曲率半径大，并且由形状确定构件确定的圆角部分的曲率半径的值可以基于通过该铸造仿真获得的铸件的圆角部分的曲率半径而确定。另外，可以改变由形状确定构件确定的圆角部分的曲率半径并且可以重复执行以所述铸造速度进行的铸造仿真，使得通过该铸造仿真获得的铸件的圆角部分的曲率半径更接近设计值。根据这种结构，形状确定构件的圆角部分的曲率半径能够适于以更高的速度铸造。

在确定由形状确定构件确定的圆角部分的曲率半径的值之前，可以执行用于确定铸造速度的初步铸造仿真，并且该铸造速度可以基于通过该初步铸造仿真获得的凝固分界的位置而确定。此外，可以改变铸造速度并且可以重复执行初步铸造仿真，使得通过该初步铸造仿真获得的凝固分界的位置落在参考范围内。根据这种结构，形状确定构件的圆角部分的曲率半径能够适于以甚至更高的速度铸造。

在上述上引式连续铸造方法中，可以利用铸造仿真的铸造条件由实际设备执行铸造，可以判定由该实际设备铸造的铸件的圆角部分的曲率半径是否在参考范围内，并且当铸件的圆角部分的曲率半径不在参考范围内时，可以改变铸造条件。