上引式连续铸造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种上引式连续铸造方法。
【背景技术】
[0002]日本专利申请公报N0.2012-61518(JP 2012-61518A)提出了一种自由铸造方法作为不需要模具的、开创性的上引式连续铸造方法。如JP2012-61518A中所述，首先将起动器浸入在熔融金属的表面(熔融金属表面)中，且然后当将起动器上引时，还通过熔融金属的表面张力和表面膜来使熔融金属跟随起动器上引。这里，能够通过经由配置于熔融金属表面附近的形状确定部件上引熔融金属并冷却上引的熔融金属来连续地铸造具有期望的截面形状的铸件。
[0003]对于通常的连续铸造方法，截面形状和沿纵向的形状两者均由模具确定。特别地，对于连续铸造方法，凝固的金属(即，铸件)必须从模具通过，因此所铸造的铸件呈沿纵向直线延伸的形状。相比而言，所述自由铸造方法中的形状确定部件仅确定铸件的截面形状。不确定在纵向上的形状。因此，能够通过在使起动器(或形状确定部件)沿水平方向移动的同时上引起动器来获得在纵向上具有各种形状的铸件。例如，JP 2012-61518A描述了一种在纵向上呈曲折形状或螺旋形状而不是直线形状的中空铸件(即，管)。
[0004]发明人发现了下述问题。对于JP 2012-61518A中所述的自由铸造方法，通过冷却气体使经由形状确定部件上引的熔融金属冷却和凝固，因此凝固界面位于形状确定部件上方。因此，当通过改变熔融金属的上引方向而在铸件中形成弯曲形状时，熔融金属在上引方向改变之后凝固。因此，在上引方向改变之前被上引的熔融金属最终被拉向在上引方向改变之后被上引的熔融金属，且结果，弯曲形状最终变得圆钝(rounded)。结果，无法在铸件中形成具有预定的弯曲角度的弯曲形状，这是有问题的。
【发明内容】
[0005]鉴于此，本发明旨在提供一种能够在铸造的铸件中形成具有预定角度的弯曲形状的上引式连续铸造方法。
[0006]本发明的一方面涉及一种上引式连续铸造方法，所述上引式连续铸造方法用于通过沿第一方向形成铸造的铸件且然后将上引方向改变为第二方向并沿所述第二方向形成所述铸件而在所述铸件中形成弯曲形状，所述铸件是通过将保持在保持炉中的熔融金属从所述熔融金属的熔融金属表面上引、使所述熔融金属从确定所述铸件的截面形状的形状确定部件的熔融金属通过部通过并使所述熔融金属凝固而形成的。该上引式连续铸造方法包括沿所述第一方向上引所述熔融金属的步骤；以及从将具有所述弯曲形状的部分通过所述熔融金属通过部之后、直至所述将具有弯曲形状的部分到达凝固界面为止，将所述上引方向改变为第三方向，且然后上引所述熔融金属的步骤，其中所述第三方向和所述第一方向之间的夹角大于所述第二方向和所述第一方向之间的夹角。根据本发明的该方面的上引式连续铸造方法在将具有弯曲形状的部分移动靠近凝固界面之后改变熔融金属的上引方向。因此，大部分在所述将具有弯曲形状的部分之前被上引的熔融金属在熔融金属的上引方向改变时已经凝固，因此能够维持恒定的形状而不受上引方向改变之后被上引的熔融金属的影响。结果，能够抑制弯曲形状的圆钝。此外，上引方向被改变为第三方向，其中第三方向和第一方向之间的夹角大于第二方向和第一方向之间的夹角，且然后上引熔融金属。因此，能够在从熔融金属的上引方向改变之后、直至所述将具有弯曲形状的部分到达凝固界面为止的短时间内使被保持的熔融金属的延伸方向与第二方向一致。结果，能够在铸件中形成具有预定的弯曲角度的弯曲形状。
[0007]本发明因此能提供一种能够在铸造的铸件中形成具有预定角度的弯曲形状的上引式连续铸造方法。
【附图说明】
[0008]下面将参照【附图说明】本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中:
[0009]图1是示出了根据本发明第一示例性实施例的自由铸造装置的结构模式的剖视图；
[0010]图2是根据第一示例性实施例的形状确定部件的俯视图；
[0011]图3是铸件的成形部件的一个示例的剖视图；
[0012]图4是图示了根据第一示例性实施例的自由铸造方法的视图；
[0013]图5是图示了根据相关技术的铸件的铸造方法的视图；
[0014]图6是铸件的成形部件的另一示例的剖视图；
[0015]图7是图示了根据第一示例性实施例的自由铸造方法的视图；
[0016]图8是图示了根据相关技术的铸件的铸造方法的视图；
[0017]图9是示出了铸件的铸造结果的图像；
[0018]图10是根据本发明第二示例性实施例的形状确定部件的俯视图；以及
[0019]图11是根据第二示例性实施例的形状确定部件的侧视图。
【具体实施方式】
[0020]在下文中，将参照附图详细说明本发明适用的具体示例性实施例。然而，本发明并不限于这些示例性实施例。此外，适当简化了说明和附图以使说明清楚。
[0021]〈第一示例性实施例〉
[0022]首先，将参照图1说明根据本发明第一示例性实施例的自由铸造装置(上引式连续铸造装置)。图1是示出了根据第一示例性实施例的自由铸造装置的结构模式的剖视图。如图1所示，根据第一示例性实施例的自由铸造装置包括熔融金属保持炉101、形状确定部件102、支承杆104、致动器105、冷却气体喷嘴106、冷却气体供给部107和上引机108。在图1中，出于说明的目的示出了右手xyz坐标系以说明各构成要素的位置关系。图1中的χ-y平面构成水平面，并且z轴方向为竖直方向。更具体地，z轴的正方向是竖直向上的。
[0023]熔融金属保持炉101例如保持诸如铝或铝合金之类的熔融金属Ml，并将它保持在熔融金属Ml具有流动性的预定温度。在图1中的示例中，在铸造期间熔融金属Ml不被补充到熔融金属保持炉101中，因此熔融金属Ml的表面(即，熔融金属液面)随着铸造进行而下降。然而，在铸造过程中熔融金属也可在必要时被补充到熔融金属保持炉101中，以使得熔融金属液面保持恒定。这里，能通过提高熔融金属保持炉101的设定温度来使凝固界面SIF的位置上升，并通过降低熔融金属保持炉101的设定温度来使其下降。当然，熔融金属Ml可以是不同于铝的其它金属或合金。
[0024]形状确定部件102由例如陶瓷或不锈钢制成，并且配置于熔融金属Ml上方。形状确定部件102确定所铸造的铸件M3的截面形状。图1所示的铸件M3是水平方向上的截面(在下文中简称为“横截面”)为矩形的实心铸件(板)。当然，铸件M3的截面形状不受特别限制。亦即，铸件M3也可以是圆管或方管等的中空铸件。
[0025]在图1中的示例中，位于形状确定部件102的下侧的主面(下表面)配置成与熔融金属表面接触。因此，能够防止形成在熔融金属Ml的表面上的氧化膜和浮在熔融金属Ml的表面上的异物混入铸件M3中。然而，形状确定部件102的下表面也可配置在离熔融金属表面的预定距离处。当形状确定部件102配置成离开熔融金属表面时，形状确定部件102的热变形和侵蚀被抑制，因此形状确定部件102的耐久性提高。
[0026]图2是根据第一示例性实施例的形状确定部件102的俯视图。这里，图1中的形状确定部件102的剖视图对应于沿图2中的线1-1截取的剖视图。如图2所示，形状确定部件102具有例如矩形的平面形状，并在中央部中具有供熔融金属通过的矩形的开口部(熔融金属通过部103)，该矩形的开口部具有厚度tl和宽度《I。图2中的xyz坐标与图1中的xyz坐标一致。
[0027]如图1所示，在与已浸入到熔融金属Ml中的起动器ST结合之后，熔融金属Ml通过熔融金属Ml的表面张力和表面膜在维持其外形的同时跟随起动器ST被上引，并从形状确定部件102的熔融金属通过部103通过。通过使熔融金属Ml从形状确定部件102的熔融金属通过部103通过，外力从形状确定部件102施加至熔融金属Ml，使得铸件M3的截面形状被确定。这里，通过熔融金属Ml的表面膜和表面张力而跟随起动器ST (或通过跟随起动器ST被上引的熔融金属Ml凝固而形成的铸件M3)从熔融金属表面被上引的熔融金属将称作“被保持的熔融金属M2”。此外，铸件M3和被保持的熔融金属M2之间的边界为凝固界面 SIF。
[0028]支承杆104支承形状确定部件102。支承杆104与致动器105连接。形状确定部件102能够由致动器105经由支承杆104上下(即，沿竖直方向；z轴方向)移动。根据这种结构，形状确定部件102能够在熔融金属液面随着铸造进行而下降时向下移动。
[0029]冷却气体喷嘴(冷却部)106是用于在铸件M3处喷射从冷却气体供给部107供给的冷却气体(例如，空气、氮气、氩气等)以冷却铸件M3的冷却装置。能够通过增大冷却气体的流量来使凝固界面SIF的位置降低，并通过减小冷却气体的流量来使其上升。冷却气体喷嘴106也能够上下(即，沿竖直方向；沿2轴方向)和水平地(即，沿X轴方向和y轴方向)移