CN1321761C - 可调节铸造模具 - Google Patents

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Abstract

一种用于直接冷铸金属的可调节模具，该可调节模具具有可纵向运动的端壁，该端壁在铸造过程中夹紧在模具侧壁之间。各端壁固定在滑动托架上，该滑动托架支承端壁，并使它能够沿侧壁的端部运动。滑动吊架具有夹紧机构，该夹紧机构向一个或两个侧壁施加夹紧力，该力横向指向通过端壁的中心。侧壁可彼此相对枢转，以便能够夹紧和松开端壁。优选地，各侧壁的一端可枢转，以便使侧壁的相对端横向移动，优选地各侧壁的枢转端横过模具而彼此相对。

Description

可调节铸造模具
技术领域
本发明涉及用于直接冷铸金属锭的模具，尤其涉及具有至少一个可调节模具壁的这种模具。
背景技术
矩形截面的金属板锭在工业中有多种用途。该锭通常通过称为“直接冷铸(direct chill cast)”的方法来进行铸造。该方法采用顶部开口的模具，该模具具有四个流体冷却壁、两个相对较长的侧壁和两个相对较短的端壁。锭的宽面沿侧壁形成，而锭的短边缘沿端壁形成。
直接冷铸模具具有底块，该底块可在铸造工作过程中向下运动。将要铸造的熔融金属浇注到模具的开口顶部中，并且当进行铸造时，底块离开模具向下运动。
熔融金属首先通过与流体冷却模具壁接触而被冷却，从而形成凝固的外壳。这称为“一次冷却”。当锭从模具底部出来时，将冷却剂直接喷射到它的外表面上，以便进一步冷却该锭。这称为“二次冷却”。
板锭被铸造成多种尺寸，且不断需求具有不同截面积的新锭尺寸。为了不必对于各个锭尺寸完全更换模具，从而使得铸造设备的库存量最少，已经研制了具有可调节壁的模具。通常，这种模具只能通过使短端壁彼此向内和向外运动而可沿宽度调节。改变锭厚度通常需要更换整个可调节模具组件以及它的相应底块。
尽管在过去已经研制出多种类型的用于直接冷铸的可调节模具，但是仍然需要有效且简单可靠的模具***来进行直接冷铸。
发明内容
本发明通过提供一种可调节模具组件来克服现有技术的至少一些问题，该可调节模具组件简单、易于操作且可靠，且该可调节模具组件能够通过最少数目的部件来改变模具宽度和厚度。
在一个方面中，本发明涉及一种改进的机构，用于保持端壁和使得所述端壁相对于侧壁纵向运动，并用于将该可运动端壁夹紧在侧壁之间。在本发明的优选实施例中，端壁固定在滑动托架(本文中也称为“滑动吊架”)上，该滑动托架可沿侧壁端部运动。滑动托架设置有至少一个夹紧机构，以便向一个或两个侧壁施加夹紧力，且该力被引导为横向通过端壁。
在另一方面中，本发明涉及一种改进机构，通过该机构，侧壁能够彼此相对地枢转，以便交替地夹紧和松开端壁，从而在侧壁分开时允许端壁纵向运动。在优选实施例中，各侧壁的一端可枢转，以便使侧壁的相对端横向移动，且优选地使各侧壁的枢转端横过模具空间而彼此相对。
在又一方面中，本发明提供了一种底块组件，它包括中心块和至少一个可拆卸端部分。各可拆卸端部分通过夹紧机构而固定在中心块上，其中，在中心块和端部分中的一个上的凸起容纳在形成于中心块和端部分中的另一个上的空腔内。优选地，凸起和空腔以互锁结构而彼此接合，且凸起优选地包括螺纹驱动块，该螺纹驱动块具有可缩回爪部件，该爪部件与空腔的内表面接合，同时适合不同膨胀。
在又一方面中，本发明提供了用于防止在铸造的锭的拐角处过度冷却的装置。在一个优选方面中，可运动端壁设置有用于阻挡在模具拐角处的一个或多个冷却剂开口的装置，而在另一优选方面中，设置有用于将一些冷却剂吹离在锭拐角附近的锭表面的装置。
在又一方面中，模具设置有改进和可选的润滑***，其中，润滑剂供给槽道将铸造润滑剂供给位于一个或多个模具壁的内表面附近的多孔材料条带。润滑剂经过该多孔条带，并均匀分布到所铸造的锭的表面上。
根据本发明的一个优选方面，提供了一种用于直接冷铸金属锭的模具，该模具包括一对相对侧壁和一对相对端壁，它们一起限定了大致矩形的具有开口顶部的模具空间，熔融金属通过该开口顶部进入模具；各侧壁都具有第一端部、相对的第二端部、内表面以及相对的外表面，且至少一个端壁包括可运动端壁组件，该可运动端壁组件可相对于侧壁运动，以便改变模具空间的面积，各可运动端壁组件包括：(a)中心端壁部件，该中心端壁部件横过在侧壁端部之间的空间而延伸，该中心端壁部件具有相对端表面，该相对端表面可密封抵靠侧壁的内表面；(b)一对上部延伸部件，它们安装在中心端壁部件上，各上部延伸部件向外延伸超过中心端壁部件的端表面，并延伸至一个侧壁上面；(c)一对下部延伸部件，该对下部延伸部件安装在中心端壁部件上，各下部延伸部件向外延伸超过中心端壁部件的端表面，并延伸至其中一个侧壁下面；(d)一对连接部件，各连接部件沿其中一个侧壁的外表面延伸，并连接其中一个下部延伸部件和其中一个上部延伸部件，其中，延伸部件和连接部件一起限定了一对空间，各空间位于中心端壁部件的端表面外侧，侧壁延伸穿过该空间；以及(e)夹紧装置，该夹紧装置可与可运动端壁组件一起运动，以便将侧壁夹紧成与中心端壁部件的端表面密封接合。
优选地，各侧壁具有内部冷却剂通道以及多个与内部冷却剂通道连通的冷却剂开口，冷却剂开口定位成靠近侧壁的内表面，并定向成接收来自冷却剂通道的冷却剂，并且当锭从模具下端出来时将冷却剂向下和向内引向该锭，该模具还包括：(f)鼓风机装置，用于当冷却剂离开侧壁中的一个或多个冷却剂开口时将流体吹向冷却剂，该鼓风机定向成吹走冷却剂，以使其不与从模具下端出来的锭的拐角相接触。
根据本发明的另一优选方面，提供了一种用于直接冷铸金属锭的模具，该模具包括一对相对侧壁和一对相对端壁，它们一起限定了大致矩形的平的模具空间，该模具空间具有开口顶部，熔融金属通过该开口顶部进入模具；各侧壁都具有第一端部、相对的第二端部、内表面以及相对的外表面，各侧壁的各端部以及端壁横过在侧壁的端部分之间的空间延伸，且各端壁具有相对端表面，该相对端表面可密封抵靠侧壁的内表面；各侧壁可绕延伸穿过它的第一端部的枢轴线枢转，该枢轴线垂直于由模具空间限定的平面，其中，各侧壁绕枢轴线的枢转使得该侧壁的第二端部相对于另一侧壁移动，从而改变横过在相对侧壁的端部分之间的模具空间的距离。
根据本发明又一优选方面，提供了一种用于直接冷铸金属锭的模具，该模具包括一对相对侧壁和一对相对端壁，它们一起限定了大致矩形的具有开口顶部的模具空间，熔融金属通过该开口顶部进入模具，该模具具有底块，该底块在铸造操作开始时容纳在模具空间内，且该底块可在铸造过程中向下运动离开模具，该底块包括：(a)中心部分，其安装在基座板上，并具有相对侧边，当底块容纳在模具空间中时，相对侧边沿模具侧壁延伸；以及(b)一对端部分，它们均具有侧边，当底块容纳在模具空间内时，该侧边沿其中一个模具端壁延伸，其中，至少一个端部分沿分型线可释放地安装在中心部分上，该分型线在中心部分的侧边之间延伸；所述至少一个可释放端部分的每个通过夹紧机构而固定在中心部分上，该夹紧机构包括：(i)空腔，该空腔设置在端部分和中心部分中一个的表面中；(ii)凸起，该凸起设置在端部分和中心部分中另一个的表面上，当端部分沿分型线安装在中心部分上时，该凸起容纳在空腔内；以及(iii)运动装置，用于使凸起相对于空腔运动；其中，空腔具有内表面，运动装置使凸起运动成与空腔的内表面接合，以便将端部分夹紧成沿分型线与中心部分接合。
根据本发明又一优选方面，提供了一种用于直接冷铸金属锭的模具，该模具包括一对相对侧壁和一对相对端壁，它们一起限定了大致矩形的具有开口顶部的模具空间，熔融金属通过该开口顶部进入模具，其中，各侧壁设置有润滑剂供给***，用于将润滑材料供给侧壁的内表面，该润滑剂供给***包括：(a)润滑剂供给槽道，其沿侧壁延伸，该润滑剂供给槽道接收来自外部润滑剂供给源的润滑剂；(b)多孔材料条带，其沿润滑剂供给槽道延伸，并与该供给槽道间隔开；(c)一个或多个第一润滑剂通道，该第一润滑剂通道在润滑剂供给槽道和多孔材料条带之间延伸；以及(d)一个或多个第二润滑剂通道，该第二润滑剂通道在多孔材料条带和侧壁内表面之间延伸，该第二润滑剂通道与模具空间连通。
附图说明
下面将参考附图仅以示例的方式来介绍本发明，在附图中：
图1是根据本发明的可调节模具组件的平面图；
图2是沿图1中的线II-II′的横剖图；
图3是具有三个模具的模具组件的一端的分解立体图；
图4是图3中所示的区域A的放大图；
图5是沿图1的线V-V′的纵剖图；
图6是表示两个相邻的本发明模具组件的端部的分解立体图；
图7是图6中所示的夹板机构的放大立体图；
图8是用于安装在模具管上的本发明模具组件的定心机构的立体图；
图9是本发明模具组件的示意平面图，示出了侧壁的枢转；
图10是表示本发明的不同截面区域的三个相邻模具组件部分的立体图；
图11是表示本发明的不同截面区域的两个可调节底块机构的分解立体图；
图12是穿过本发明的装配底块机构的一端的纵剖图；
图13是安装在模具台基座板中的本发明可调节底块夹紧组件的立体图；
图14是本发明的可调节模具组件的一个拐角的局部切去仰视图，示出了冷却剂拐角插头；
图15是沿图14的线XV-XV的横剖图；
图16是本发明的模具组件的拐角的局部切去仰视图，示出了本发明的鼓风机机构；
图17是沿图16的线XVII-XVII的剖视图；
图18是图16和图17中所示的射流喷嘴保持器板的分离立体图；以及
图19是图16中所示的滑动吊架的一部分的分离仰视图。
具体实施方式
图1示出了本发明的优选可调节模具组件15的主要部件。模具组件15包括一对相对侧壁16和一对相对端壁17，它们一起限定了具有开口顶部的大致矩形的模具空间100，熔融金属通过该开口顶部进入模具15中。相对较长的侧壁16基本彼此平行并平行于纵轴L。相对较短的端壁17彼此平行并平行于横轴T。锭(未示出)的宽面和短边缘沿侧壁16并沿端壁17形成。锭的标称宽度w由在端壁17之间的纵向距离来限定，而锭的标称厚度t由端壁17的长度来限定(平行于横轴T测量)。
各侧壁16具有第一端部102、第二端部104、面对模具空间100的内表面106、相对外表面108、上表面112和下表面114(图2)。如图1所示，各侧壁16的端部102、104为平直的且平行于纵轴，而各侧壁的中心部分具有凸形弯曲的内表面。中心部分的曲率补偿了锭在凝固过程中沿这些壁的不均匀收缩，并保证了锭的宽面和短边缘相对较平，以便使剥离深度最小，并有利于堆垛。端部102、104保持平坦，以确保在这些区域中横过模具空间100的距离恒定，原因将在后面介绍。
至少一个端壁17形成可运动端壁组件110的一部分，它可相对于侧壁16沿纵向方向运动，以便改变模具空间100的面积。在图中所示的本发明优选实施例中，两个端壁17都可运动。
本发明的一个或多个模具组件15可以并排布置(如图3、6和10所示)，用于同时铸造相同或不同截面面积的锭。模具组件15安装成使得侧壁16的端部102、104支承在集水总管组件14上，该集水总管组件14包括空心管13，该空心管13布置在模具15的相对端处，并与框架部件或冷却剂管12连接。集水总管组件14安装在铸造机托架11上。为了更清楚地表示模具组件15的特征，图1中以虚线示出了铸造机托架11和集水总管组件14(包括部件12和管13)。
侧壁16和端壁17均设置有用于液体冷却剂(优选是水)的冷却剂通道。该冷却剂用于冷却模具壁16、17，还用于当锭从模具底部出来时二次冷却锭。图2示出了穿过模具侧壁16的剖视图，示出了它的结构。优选地，端壁17还具有图2中所示的结构。
侧壁16的内表面106、外表面108以及上表面112的一部分由模具壁本体30限定。侧壁16的下表面114由封闭挡板28来限定，该封闭挡板28通过螺纹紧固件而固定在模具壁本体30上。一次冷却通道18纵向延伸穿过侧壁16，该一次冷却通道18的相对端通过柔性软管47(图1、5和10)而与中空的冷却剂管13连通。一次冷却腔室18通过垂直孔板116而与二次冷却腔室19分离，该垂直孔板116穿有多个孔20，这些孔20提供在腔室18和19之间的连通。来自二次腔室19的冷却剂经过倾斜的冷却剂通道21，并通向设置在模具壁本体30和封闭挡板28之间的冷却剂供给槽道29。供给槽道29优选地可以包括多个纵向间隔开的孔，或者可以包括连续的纵向延伸的狭槽。更优选地，供给槽道29的开口形成沿侧壁16的基本整个长度纵向延伸的狭槽，这样，当锭从模具15的底部出来时，连续的冷却剂“帘”从槽道29供给锭的外表面，从而对锭提供二次冷却。优选地，挡板28的下部内侧部分118凹入，以便当锭从模具的底部出来时在冷却剂供给腔室29的开口和锭之间提供空隙。
还优选地在铸造的金属和各侧壁16的内表面106之间提供润滑剂。因此，优选地，各侧壁16设置有润滑剂供给***120，该润滑剂供给***120也在图2中示出。润滑剂供给***120包括沿侧壁16的长度纵向延伸的润滑剂供给槽道22。润滑剂供给槽道22优选地形成于模具本体30的上部凹入表面122和盖板23的下表面124之间，该盖板23通过自密封紧固件25而固定在模具壁本体30上。如图2所示，模具本体30的表面122相对于上表面112凹入一定量，这样，就使得盖板23的上表面与侧壁16的上表面112平齐。润滑剂供给槽道22的一端或两端从润滑剂外部供给源(未示出)接收润滑剂。
润滑剂供给***120还包括多孔材料条带27，该多孔材料条带27与润滑剂供给槽道22间隔开，并沿该润滑剂供给槽道22延伸，且优选地容纳在形成于模具本体30的上部凹入表面122中的槽126内。
来自供给槽道22的润滑剂通过一个或多个第一润滑剂通道26(优选地形成为在盖板23的下表面124中的多个槽)而流向多孔材料条带27。润滑剂经过多孔材料条带27，然后经过在条带27和侧壁16的内表面106之间延伸的一个或多个第二润滑剂通道128。第二润滑剂通道128开口于模具空间100中，这样，在铸造过程中，离开通道128的润滑剂施加在侧壁16的内表面106上，以便在铸造过程中通过重力而到达熔融金属的弯液面。第二润滑剂通道128形成于盖板23的下表面124和模具壁本体30的上部凹入表面122之间，优选地包括形成为在盖板23下表面124中的凹口的连续纵向延伸通道。
优选地，盖板23由O形环24密封，该O形环24容纳在形成于模具壁本体30的上部凹入表面122中的槽130内，该槽形成于上部凹入表面122的外边缘处。
通过润滑剂供给***而供给锭表面的铸造润滑剂优选地包括任何常规的直接冷铸润滑剂，包括天然或合成润滑油。天然润滑油包括植物油，例如菜油和蓖麻油。优选的合成润滑油可以优选地包括在加拿大专利No.2,237,950中披露的合成润滑油，即，Mobil Arctic220、Mobil Arctic230和Magnus CAL192。条带27优选地可以连续或分段，且优选地包括石墨或其它多孔材料，且条带的可渗透性足以确保润滑剂沿模具壁16、17的整个长度均匀分布。本发明的润滑***的另一优点是，多孔条带27(例如，石墨)的使用允许润滑***在模具组件向上倾斜以便从模具组件下面收回锭时防止泄漏。
前面已经介绍了模具壁16、17和壁组件15的总体结构，下面将参考附图(优选地参考图3、4和5)介绍本发明的优选可运动端壁组件110。
如上所述，在优选实施例中的两个端壁17都可运动，且各端壁形成可运动端壁组件110的一部分。各端壁17横向跨过在侧壁16的端部102、104之间的空间而延伸。各端壁17具有相对的端表面131(图15中可见)，该相对端表面131可密封抵靠相对侧壁16的内表面106。应当知道，在锭的铸造过程中，端壁17的端表面相对于侧壁16的端部102、104密封。
各可运动端壁组件110还包括横向延伸部件132，该横向延伸部件132具有中心部分134和相对端部136，该相对端部136横向向外延伸超过端壁17的端表面131，并延伸至侧壁16上面。同样，设置有下部横向部件138，它具有中心部分140和一对端部，该对端部向外延伸超过端壁17的端表面，并延伸至侧壁16下面。
在图中示出了上部和下部横向部件132和138包括平板，这些平板通过凸肩螺栓31而固定在端壁17的上表面和下表面上。不过，应当知道，端壁17也可以设置有成一体的上部和下部延伸部件，该延伸部件与端部136和142类似地延伸超过端壁17的端表面131。
各可运动端壁组件110还包括一对连接部件144和146，各连接部件144和146沿侧壁16的外表面108延伸，并连接下部横向部件138和上部横向部件132。由图3可知，上部和下部横向部件132、138以及连接部件144、146形成矩形滑动托架39，本文中也称为“滑动吊架”，其固定在端壁17的上表面和下表面上。在端壁17和连接部件144、146的端表面之间形成一对空间，侧壁16可滑动地容纳在该空间内。因此，滑动吊架39用于使端壁17沿侧壁16的端部102、104而前后滑动。
可运动端壁组件110还设置有夹紧机构，该夹紧机构可与端壁组件110一起运动，以便将侧壁16夹紧为与端壁17的端表面131密封接合。应当知道，可以采用多种不同类型的夹紧机构，图中示出了一种优选机构。
优选地，夹紧机构设置有至少一个连接部件144、146，以便迫使一个或两个侧壁16与端壁17的端表面131密封接合。在本发明的优选实施例中，夹紧机构包括安装在滑动吊架39的一端处的楔形夹。该楔形夹包括垂直驱动楔块35，该楔块35可沿形成于连接部件146中的槽40滑动。如图3中所示，楔块35具有相对较厚的上端和相对较薄的下端，且槽40的深度同样从它的上端向它的下端减小。楔块35由自锁螺纹紧固件32驱动，该自锁螺纹紧固件32具有在它的上端处的手柄，用于手动操作。紧固件32的杆延伸穿过形成于支承板34中的横向狭槽45(该支承板34通过螺栓37、38而固定在滑动吊架39上)、穿过推力螺母33(该推力螺母33保持卡在支承板34下表面中的槽43内)并穿过形成于滑动吊架39的上部横向部件132中的横向狭槽44，并伸入在楔块35上表面中的孔内，紧固件的杆通过销36而固定在该楔块35上。紧固件固定在楔块35上，这样，它可自由地相对于楔块35旋转。通过转动紧固件32上的手柄来施加夹紧压力，从而使紧固件32的杆穿过推力螺母33向下前进。这也使得向下驱动楔块35，以逐渐增加施加在端壁17上的夹紧力。在夹紧过程中，楔块对着侧壁16的外表面108而向内运动，从而使得推力螺母33在槽43中横向移动，并使得紧固件32的螺纹杆在狭槽44和45中横向移动。
在端壁17的夹紧过程中，楔块在其中一个侧壁16上施加向内指向的夹紧力，还在连接部件146上施加向外的力。因此，连接部件146作为止推板，并因此构成为防止当在夹紧力作用时发生变形。在本发明的优选实施例中，优选地连接部件146由比连接部件144更厚的材料构成。此外，如图4所示，连接部件146以互锁结构而与上部和下部横向部件132、138连接。在图4所示的结构中，在连接部件146的顶部和底部加工有凸肩42。该凸肩与形成于横向部件132、138端部处的相应脊互锁。连接部件146通过螺纹紧固件37(该螺纹紧固件37也固定支承板34)而安装在上部横向部件132上，并通过紧固件38而固定在下部横向部件138上。
如图3所示，滑动吊架39在用于铸造不同厚度的锭时可以制成不同长度。
由上述说明可知，优选地在侧壁的端部102、104中避免弯曲，这是因为这可能阻止端壁17沿侧壁16平滑运动，并可能阻止端壁17与侧壁16充分密封。因此，相对侧壁的端部102、104为平直的且平行于纵轴。
图5是表示冷却剂怎样从中空冷却剂管13通过柔性软管47而供给侧壁16和端壁17的纵剖视图，且冷却剂从管13通过顶部冷却剂出口46而流向软管47。
根据本发明的另一优选方面，提供了用于将侧壁16保持和定位在冷却剂管13顶部的装置，且该装置能够允许侧壁16受限的横向运动，以便交替夹紧和释放端壁17，从而允许它们沿侧壁16的端部102、104滑动。
根据本发明的优选实施例，如图6至9所示，各侧壁16能够绕延伸穿过各侧壁的第一端部的枢轴线P枢转。如图6中所示，枢轴线P垂直于由模具组件15和模具空间100限定的平面。各侧壁16绕枢轴线P的枢转使得该侧壁16的第二端部104相对于相对侧壁16横向移动，从而改变横过在相对侧壁16的端部102、104之间的模具空间100的距离。这能够参考图9来进行最佳解释。当释放楔块35的夹紧力时，侧壁16(图9中的左侧壁)自由地绕延伸穿过它的第一端部102的枢轴线P而枢转。侧壁16的枢转使得第二端部104横向移动，且侧壁16的移动位置由虚线表示。同样，侧壁16′(图9中的右侧)绕延伸穿过它的第一端部102的枢轴线P而旋转，从而使得第二端部104横向移动。在图9中，侧壁16′的向外移动位置由虚线表示。当侧壁16和16′处于它们的向外移动位置时，端壁组件110自由地沿侧壁的端部102、104纵向滑动，且图9中示出了滑动吊架39的不同位置。
如图9所示，侧壁16的第一端部102横过模具空间与相对侧壁16′的第二端部104直接相对。将各侧壁的枢转端布置在模具15的相对端处，这确保了侧壁16保持平行，从而确保端壁容易沿侧壁16滑动。
侧壁16通过夹板机构148而便于枢转，侧壁通过该夹板机构148固定在一个或多个静止表面上。在优选实施例中，各侧壁的端部102、104安装在中空冷却剂管13上，该中空冷却剂管13在模具15的相对端处横向延伸。
各夹板机构148包括上部部件48和下部部件49，侧壁16的端部102、104容纳在它们之间。如图所示，在模具15的各端处布置一个夹板机构148，使各夹板机构148保持一个侧壁16的第一端部102和另一侧壁16的第二端部104。
侧壁16的枢转可以通过多种方式来实现。在图中所示的优选实施例中，各侧壁16的第一端部102绕枢轴部件53枢转，该枢轴部件53与枢轴线P重合。该枢轴线延伸穿过夹板机构148的上部和下部部件48、49。
如图所示，各枢轴部件53优选地包括枢轴销，该枢轴销与夹板机构和侧壁16的第一端部102接合。更优选地，第一枢轴销53在夹板机构148的上部部件48和侧壁16的上表面112之间延伸，且第二枢轴销在夹板机构148的下部部件49和侧壁16的下表面114之间延伸。优选地，各枢轴销53固定在夹板机构148或侧壁16上，最优选地固定在夹板机构148上。
在第一和第二枢轴销53安装在夹板机构148的上部和下部部件48、49上的情况下，各侧壁的上表面和下表面112、114提供有空腔54，该空腔54接收枢轴销53。空腔54位于各侧壁16的第一端部中，且各空腔的形状和尺寸设置成紧密接收枢轴销53。这允许侧壁16绕枢轴销53枢转，但是防止第一端部102横向运动。在本发明最优选实施例中，各空腔54为圆柱形枢轴孔。
各夹板机构148还设置有运动限制机构，以限制各侧壁的第二端部104通过侧壁16绕枢轴线P的旋转而横向移动的量。多种类型运动限制机构可以用于本发明中。优选地，运动限制机构包括止动部件，该止动部件容纳在设置在夹板机构148或侧壁16中的狭槽内。狭槽具有沿横向方向测量的足够长度，这样，销在狭槽端部之间的运动将允许侧壁16的第二端104运动成与其相关的端壁17的其中一个端表面进行接合和脱开。
在优选实施例中，止动部件包括固定在夹板机构148的上部部件48和/或下部部件49上的一个或多个销，且狭槽55形成于侧壁的上表面112和下表面114的一个或两个中。优选地，作为止动部件的销是销53，例如用于保持侧壁16的第一端部的销。这使得本发明的夹板机构148具有简单、可逆的结构。
应当知道，在侧壁的枢转过程中，各侧壁16的第二端部104旋转通过圆弧。因此，形成于侧壁16的上表面和下表面112、114中的狭槽55优选的是弧形，且该弧的半径等于在枢轴线和狭槽55中心之间的距离。
图6和7提供了夹板机构148的优选结构的详细视图，其中，图6示出了用于不同厚度的铸造锭的、不同长度的一对夹板机构148。
如图6和7所示，夹板机构149的上部部件48为大致U形，其具有上部板150和一对侧边152。同样，下部部件49为U形，包括下部板154和一对侧边156。上部和下部部件48、49的上部板150和下部板154装有枢轴/止动销53，且侧边152和156一起形成了夹板机构148的侧壁。侧壁具有这样的高度，即，上部和下部板150、154分开的距离稍微大于模具侧壁16的高度，以允许侧壁16枢转。
各夹板机构148通过一对竖直的定心凸起56而固定在冷却剂管13上，该定心凸起56优选地形成于板158上，该板158通过焊接等而固定在冷却剂管13上。夹板机构148的下部板154设置有一对孔，该对孔套装在定心凸起56的基座部分上。上部板150设置有相同的孔80，这样，具有内螺纹孔的螺柱57能够***穿过上部板150中的孔80，并螺纹连接在定心凸起56的螺纹端上。夹板机构148的上部和下部部件48、49通过螺栓50而固定在一起，该螺栓50穿过上部板150中的孔162，并螺纹拧入下部板154中的螺纹孔164内。
应当知道，优选地，在板158上的定心凸起56之间的距离为恒定的，在夹板机构148中的孔80之间的距离也是恒定的，而不管夹板机构148的尺寸如何。因此，不同长度的夹板机构148能够保持在同一定心凸起56上，从而提高模具15的可互换性。
为了防止夹板机构148的上部和下部部件48、49相对运动，设置有多个引导件51，以便锁定和定位上部和下部部件48、49。应当知道，也可以使用其它类型的锁定结构，例如销、键、键槽或任意其它确实接合装置。
优选地，在上部板150的中心设置有吊眼52，以便于搬运夹板机构148，还有助于搬运整个可调节模具组件15，从而能够在铸造中心进行快速更换或锭厚度变化。
如图1所示，本发明的模具组件还包括底块60，该底块60在铸造操作开始时容纳在模具空间100中，且可在铸造过程中离开模具向下运动。优选地，当用于不同尺寸的铸造锭时，底块60的尺寸可调节。下面将参考图11至图13来介绍本发明优选的可调节底块组件60。
图11是表示本发明优选的一对底块组件60的分解图，它们用于铸造不同尺寸的锭，在图11右侧的底块组件60用于铸造比图11的左侧所示更厚的锭。
底块组件60包括中心部分61，该中心部分61安装在基座板58(图13)上，或者与该基座板58形成一体。优选地，多个底块安装基座板58布置在模具台基座板59上，如图13中所示。
底块60的中心部分61具有一对侧边166，当底块60容纳在模具空间100中时，该侧边166沿模具侧壁16延伸。底块60还包括一对端部分62，各端部分62具有侧边，当底块组件60容纳在模具空间100中时，该侧边沿其中一个模具端壁17延伸。至少一个端部分62沿在中心部分61的侧边166之间延伸的分型线170(图12)而可释放地安装在该中心部分上，优选地，该分型线170平行于横轴延伸。在图中所示的优选实施例中，两个端部分62可释放地安装在中心部分61上。在本发明的底块60中，各可释放端部分62通过夹紧机构而固定在中心部分61上，该夹紧机构优选地包括在中心部分61或端部分62上的凸起，该凸起将容纳在形成于端部分或中心部分中的另一个中的空腔内，且凸起可相对于空腔运动，从而将端部分62夹紧成沿分型线170与中心部分61接合。
在本发明的优选实施例中，空腔70形成于可释放端部分62的下表面中，且凸起包括具有可缩回爪64的可运动夹紧块63，该可缩回爪64布置在中心部分61的上表面上。最优选地，中心部分61设置有一对延伸部分172，该对延伸部分172纵向延伸至分型线170的各侧，这样，当端部分62夹紧成与中心部分61按合时，各延伸部分172处于端部分62的下面。
如图11中所示，夹紧块63优选地沿延伸部分172的上表面横向延伸。块63包括下部174，该下部174伸入延伸部分172中的矩形凹口176内。夹紧块63的下部174具有螺纹孔，当块63的下部174容纳在凹口176中时，该螺纹孔纵向延伸。各端部分172还设置有纵向延伸孔180，该纵向延伸孔180与矩形凹口176的内部连通。螺纹紧固件67穿过孔180延伸，并通过孔178而螺纹连接，这样，转动紧固件67将使得块63朝向和远离分型线170运动。紧固件67的端部通过螺栓68来固定，该螺栓68以直角穿过延伸部分172的底表面延伸，从而防止螺栓67离开延伸部分172。
如图12中所示，螺栓67转动还将使得块63穿过凹口176纵向运动，而块63朝着分型线170前进将使得爪64与空腔70的内表面182接合，从而将可释放端部分夹紧成沿分型线170与中心部分61接合。
优选地，爪64和空腔70的内表面182彼此互锁，以便当如图12所示夹紧在一起时防止可释放端部分62和中心部分61分离。在图12中所示的优选实施例中，爪64设置有向前凸出的表面，且空腔70的内表面182设置有相应的纵向延伸凹口。应当知道，爪朝着分型线170前进将使得爪64对着空腔70的内表面182施加力，该力指向分型线170。
优选地，爪64弹性安装在夹紧块63上，且至少一个紧固件66将爪64固定在夹紧块63上。一个或多个弹性部件(例如，弹簧垫圈65)布置在爪64和夹紧块63之间，这样，爪64在压靠空腔70的内表面182上时将缩回。爪64根据在中心部分61和端部分62之间的不同膨胀而纵向运动，该不同膨胀由于不同材料的组合而引起，这些不同材料在铸造开始时通过与熔融金属接触的热冲击而膨胀至不同程度。因此，尽管不同热膨胀的影响，可缩回夹紧机构仍保持牢固夹紧，同时避免端部件62、中心部分61以及夹紧部件63、64、67和68的塑性变形。
还优选地，底块组件60设置有一个或多个对齐部件，以便确保可释放端部分62相对于中心部分61沿分型线170适当地对齐。在图中所示的实施例中，对齐部件包括纵向延伸的定心销69，该定心销69与在中心部分61和端部分62中的孔接合。形成于端部分62中的孔71优选地设置有通气孔72，在端部分62的安装过程中，流体能够可通过该通气孔72从孔71中清除。
下面将参考图14至19介绍本发明的优选铸造模具的附加特征。这些特征涉及通过堵塞在侧壁16中的某些冷却剂开口和/或通过将一些冷却剂吹离在靠近锭拐角处的表面而防止在锭拐角处的过度冷却。
下面将参考图14和15来介绍堵塞侧壁16中的开口的优选装置，图14和15示出了模具空间100的拐角，端壁17的端表面131在该拐角处与侧壁16的内表面106接合。如图14和15所示，端壁17的下表面设置有包括拐角板74的拐角插头组件73，该拐角板74通过螺纹紧固件75固定在端壁17上。应当知道，拐角板74可以与端壁17形成一体。
如图15中所示，拐角板经过端壁17的端表面131而向外凸出，优选地沿端壁17的整个厚度(通常随着在端部处的端壁17的形状)从它的外表面延伸至它的内表面最内端处。拐角板74的、经过端壁17向外延伸的部分设置有槽，密封部件76(优选的是O形环、方形环等)容纳在该槽内。密封部件76定位成使其与冷却剂供给腔室29的开口接合，从而防止冷却剂流经供给腔室29的、面对端壁17端表面131的部分。
如图14所示，端壁17具有在靠近其各端表面131的弯曲部分，这样，模具空间的拐角进行倒圆，且端壁17的端表面131的面积大于端壁17在其端表面之间的中部处的截面面积。这样，拐角插头组件73在模具空间100的拐角处阻挡冷却剂供给腔室29的至少一部分，从而防止在锭的拐角处过度冷却。
图16至19中示出了用于将冷却剂从模具拐角处吹走的优选装置。在这些附图所示的实施例中，将可压缩或不可压缩的流体引向通过冷却剂供给腔室29喷射在锭表面处的冷却剂，从而吹动冷却剂以使其脱离与锭拐角的接触。
优选地，喷射到冷却剂上的流体是压缩空气，该压缩空气从射流喷嘴90中喷射。如图16中所示，优选地，射流喷嘴90安装在保持板93上，该保持板93通过紧固件94而固定在滑动吊架39的下部横向部件138上。优选地，紧固件94穿过在保持板93中的狭槽95，以便允许射流喷嘴90的方向能够相对于模具拐角进行调节。优选地，沿保持板93的内边缘设置有熔融金属折流板96，以便防止喷嘴90和空气软管受到在模具底部在锭拐角处或其周围漏出的熔融金属的损害。
优选地，空气射流喷嘴90是双扁平射流喷嘴，它具有狭槽形式的上部扁平射流出口91以及狭槽形式的下部扁平射流出口97。喷嘴90能够枢转，这样，将压缩空气引向在模具15拐角附近离开冷却剂腔室29的冷却剂，从而能够改变离开的冷却剂被吹离模具拐角时的距离。
滑动吊架39的下部横向部件138设置有靠近模具15拐角的孔92。如图17所示，喷嘴90的上部扁平射流出口91位于孔92内，而下部扁平射流出口97位于滑动吊架39的下表面之下。如图19所示，孔92在其圆周的一部分周围开口，这样，从上部扁平射流出口91喷射的流体可以引向模具的拐角。
为了帮助重新定向由来自喷嘴90的压缩空气吹回的冷却剂，滑动吊架39的下部横向部件138还优选地设置有一系列孔83，这些孔83布置成彼此间隔开并平行于模具15的纵轴。间隔开的孔83至少部分地与形成于侧壁16的挡板28的下表面中的排出槽82对齐，这些槽82与冷却剂供给腔室29的开口连通。因此，离开腔室29的一部分冷却剂通过槽82而由鼓风机90重新定向，并通过孔83离开模具，从而离开锭表面。
尽管已经结合特定优选实施例介绍了本发明，但是本发明并不限于此。而是，本发明旨在包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (48)

1.一种用于直接冷铸金属锭的模具，该模具包括一对相对侧壁和一对相对端壁，它们一起限定了大致矩形的具有开口顶部的模具空间，熔融金属通过该开口顶部进入模具；
各侧壁具有第一端部、相对的第二端部、内表面以及相对的外表面，且至少一个端壁包括可运动端壁组件，该可运动端壁组件可相对于侧壁运动，以便改变模具空间的面积，各可运动端壁组件包括：
(a)中心端壁部件，其横过在侧壁端部之间的空间延伸，该中心端壁部件具有相对端表面，该相对端表面可密封抵靠侧壁的内表面；
(b)一对上部延伸部件，它们安装在中心端壁部件上，各上部延伸部件向外延伸超过中心端壁部件的端表面，并延伸至其中一个侧壁上面；
(c)一对下部延伸部件，它们安装在中心端壁部件上，各下部延伸部件向外延伸超过中心端壁部件的端表面，并延伸至其中一个侧壁下面；
(d)一对连接部件，各连接部件沿其中一个侧壁的外表面延伸，并连接其中一个下部延伸部件和其中一个上部延伸部件，其中，延伸部件和连接部件一起限定了一对空间，各空间位于中心端壁部件的端表面外侧，侧壁延伸通过该空间；以及
(e)夹紧装置，其可与可运动端壁组件一起运动，以便将侧壁夹紧成与中心端壁部件的端表面密封接合。
2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：所述上部延伸部件形成于上部保持部件的相对端处，该上部保持部件固定在中心端壁部件的上表面上，且所述下部延伸部件形成于下部保持部件的相对端处，该下部保持部件固定在中心端壁部件的下表面上。
3.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：所述夹紧装置设置在至少一个连接部件上，各夹紧装置在其中一个侧壁上施加向内指向的夹紧力，以便靠近其重心来夹紧该中心端壁部件，且各夹紧装置在连接部件上施加向外力，夹紧装置设置在该连接部件上。
4.根据权利要求3所述的模具，其特征在于：所述夹紧装置包括楔形夹，该楔形夹包括垂直楔块，该垂直楔块容纳在其中一个连接部件和其中一个侧壁的外表面之间，该楔块具有较厚的上端和较薄的下端，该楔块被向下驱动，以便增加施加在侧壁上的夹紧力。
5.根据权利要求4所述的模具，其特征在于：所述楔形夹还包括可手动调节的螺钉机构，用于调节夹紧力。
6.根据权利要求4所述的模具，其特征在于：所述垂直楔块容纳在形成于连接部件内表面中的槽内，该槽的深度小于垂直楔块的上端的厚度。
7.根据权利要求3所述的模具，其特征在于：所述其上设置有夹紧装置的连接部件以互锁结构与上部和下部延伸部件连接，以便防止连接部件响应于由夹紧装置施加的向外力而相对于上部和下部延伸部件运动。
8.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：所述相对侧壁的端部彼此平行。
9.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：所述端壁都包括可运动端壁组件。
10.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：各侧壁具有内部冷却剂通道以及多个与该内部冷却剂通道连通的冷却剂开口，这些冷却剂开口定位成靠近侧壁的内表面，并定向成接收来自冷却剂通道的冷却剂，并当锭从模具底端出来时将冷却剂向下和向内引向该锭，并且
其中：各可运动端壁组件设置有密封装置，以便堵塞靠近中心端壁部件端表面的冷却剂开口。
11.根据权利要求10所述的模具，其特征在于：所述密封装置包括至少一个弹性密封部件。
12.根据权利要求10所述的模具，其特征在于：所述密封装置设置在可运动端壁组件上，并在中心端壁部件的各端表面的外侧。
13.根据权利要求10所述的模具，其特征在于：所述中心端壁部件在它的相对端弯曲，以便与侧壁形成弯曲拐角，这样，中心端壁部件的端表面的面积大于中心端壁部件的、穿过在端表面之间中间部分的端壁部件的截面积，且其中密封装置堵塞至少一些冷却剂开口，这些冷却剂开口指向从模具下端出来的锭的拐角。
14.根据权利要求1所述的模具，其特征在于：各侧壁具有内部冷却剂通道以及多个与内部冷却剂通道连通的冷却剂开口，冷却剂开口定位成靠近侧壁的内表面，并定向成接收来自冷却剂通道的冷却剂，并且当锭从模具下端出来时将冷却剂向下和向内引向该锭，该模具还包括：
(f)鼓风机装置，用于当冷却剂离开侧壁中的一个或多个冷却剂开口时将流体吹向冷却剂，该鼓风机定向成吹走冷却剂以使其不与从模具下端出来的锭的拐角相接触。
15.根据权利要求14所述的模具，其特征在于：各下部延伸部件包括底部板，该底部板具有多个间隔开的孔，这些孔至少部分与一些冷却剂开口对齐，且这些孔相对于冷却剂开口与侧壁的内表面间隔开。
16.根据权利要求15所述的模具，其特征在于：所述侧壁的下表面设置有多个排出槽，在底部板中的孔通过这些排出槽与在侧壁中的冷却剂开口连通，该槽沿基本垂直于侧壁的轴线延伸。
17.根据权利要求15所述的模具，其特征在于：所述鼓风机装置包括用于吹动可压缩或不可压缩流体的鼓风机。
18.根据权利要求15所述的模具，其特征在于：所述鼓风机装置包括可压缩空气鼓风机。
19.根据权利要求15所述的模具，其特征在于：所述鼓风机装置安装在各下部延伸部件的下表面上，并靠近模具空间的拐角。
20.一种用于直接冷铸金属锭的模具，该模具包括一对相对侧壁和一对相对端壁，它们一起限定了大致矩形的具有开口顶部的平的模具空间，熔融金属通过该开口顶部进入模具；
各侧壁具有第一端部、相对的第二端部、内表面以及相对的外表面，各侧壁的各端部以及端壁横过在侧壁端部分之间的空间延伸，且各端壁具有相对端表面，该相对端表面可密封抵靠侧壁的内表面；
各侧壁可绕穿过其第一端部延伸的枢轴线枢转，该枢轴线垂直于由模具空间限定的平面，其中，各侧壁绕该枢轴线的枢转使得该侧壁的第二端部相对于另一侧壁移动，从而改变横过在相对侧壁的端部分之间的模具空间的距离。
21.根据权利要求20所述的模具，其特征在于：一个侧壁的第一端部横过模具空间与另一侧壁的第二端部直接相对。
22.根据权利要求20所述的模具，其特征在于：至少一个端壁可相对于侧壁运动，以便改变模具空间的面积，该至少一个端壁夹紧在一个侧壁的第一端部和另一侧壁的第二端部之间。
23.根据权利要求22所述的模具，其特征在于：所述端壁都可运动。
24.根据权利要求23所述的模具，其特征在于：当端壁的端表面与侧壁的内表面密封时，一个侧壁的端部平行于另一侧壁的端部。
25.根据权利要求20所述的模具，其特征在于：各侧壁具有大致矩形横截面，并具有上表面和相对的下表面，且各侧壁的各端部通过夹板机构而固定在静止表面上，该夹板机构具有上部部件和下部部件，侧壁的端部容纳在它们之间。
26.根据权利要求25所述的模具，其特征在于：两个夹板机构设置在模具的相对端处，各夹板机构保持其中一个侧壁的第一端部以及另一侧壁的第二端部。
27.根据权利要求26所述的模具，其特征在于：各侧壁环绕进行枢转的枢轴线穿过保持侧壁的夹板机构的上部部件和下部部件延伸，并穿过侧壁的第一端部延伸。
28.根据权利要求27所述的模具，其特征在于：各侧壁绕与枢轴线重合的枢轴部件枢转。
29.根据权利要求28所述的模具，其特征在于：所述枢轴部件包括至少一个枢轴销，该枢轴销与夹板机构和侧壁的第一端部接合。
30.根据权利要求29所述的模具，其特征在于，所述枢轴部件包括：第一枢轴销，其在夹板机构的上部部件和侧壁的上表面之间延伸；以及第二枢轴销，其在夹板机构的下部部件和侧壁的下表面之间延伸。
31.根据权利要求30所述的模具，其特征在于：所述第一和第二枢轴销分别安装在夹板机构的上部和下部部件上，且其中各侧壁的上表面和下表面设置有空腔，以便紧密接收枢轴销。
32.根据权利要求25所述的模具，其特征在于：各夹板机构设置有一个或多个运动限制装置，以限制各侧壁的第二端部可通过侧壁绕枢轴线的旋转而移动的量。
33.根据权利要求32所述的模具，其特征在于：各运动限制装置包括销，该销在夹板机构或侧壁和接收该销的狭槽之间延伸，该狭槽具有足够的长度，这样，销在狭槽端部之间的运动将允许侧壁的第二端运动成与端壁的一个侧表面接合和脱开。
34.根据权利要求33所述的模具，其特征在于：各运动限制装置的狭槽形成于侧壁的上表面或下表面中，且销安装在夹板机构的上部部件或下部部件上。
35.根据权利要求34所述的模具，其特征在于：各侧壁的第二端可通过圆弧运动，该圆弧的半径等于在枢轴线和狭槽中心之间的距离。
36.根据权利要求25所述的模具，其特征在于：各夹板机构的上部和下部部件分别包括彼此平行的上部板和下部板，且夹板机构还包括在上部板和下部板之间延伸的一对侧壁，夹板机构的侧壁具有这样的高度，即上部板和下部板分开的距离稍微大于模具侧壁的高度。
37.根据权利要求36所述的模具，其特征在于：所述夹板机构包括紧固在一起的一对U形部件，各U形部件具有弯曲部分和一对支脚，一个U形部件的弯曲部分包括夹板机构的上部板，而另一U形部件的弯曲部分包括夹板机构的下部板，U形部件的支脚形成夹板机构的侧壁。
38.一种用于直接冷铸金属锭的模具，该模具包括一对相对侧壁和一对相对端壁，它们一起限定了大致矩形的具有开口顶部的模具空间，熔融金属通过该开口顶部进入模具，该模具具有底块，该底块在铸造操作开始时容纳在模具空间内，且该底块可在铸造过程中向下运动离开模具，该底块包括：
(a)中心部分，其安装在基座板上并具有相对侧边，当底块容纳在模具空间中时，所述相对侧边沿模具侧壁延伸；以及
(b)一对端部分，它们都具有侧边，当底块容纳在模具空间内时，该侧边沿其中一个模具端壁延伸，其中，至少一个端部分沿分型线可释放地安装在中心部分上，该分型线在中心部分的侧边之间延伸；
所述至少一个可释放端部分中的每个通过夹紧机构而固定在中心部分上，该夹紧机构包括：
(i)空腔，其设置在端部分和中心部分中的一个的表面中；
(ii)凸起，其设置在端部分和中心部分中的另一个的表面上，
当端部分沿分型线安装在中心部分上时，该凸起容纳在空腔内；以及
(iii)运动装置，用于使凸起相对于空腔运动；
其中，空腔具有内表面，所述运动装置使凸起运动成与空腔的内表面接合，以便将端部分夹紧成沿分型线与中心部分接合。
39.根据权利要求38所述的模具，其特征在于：所述夹紧机构的空腔设置在可释放端部分的下表面中，且所述凸起设置在延伸部分的上表面上，该延伸部分安装在中心部分上，且当端部分夹紧成沿分型线与中心部分接合时该延伸部分处于端部分下面。
40.根据权利要求38所述的模具，其特征在于：当可释放端部分夹紧成沿分型线与中心部分接合时，所述凸起和空腔的内表面接合。
41.根据权利要求40所述的模具，其特征在于：当凸起和空腔的内表面接合时，所述凸起和空腔的内表面互锁，以防止可释放端部分和中心部分分离。
42.根据权利要求38所述的模具，其特征在于：所述运动装置使得凸起朝向和远离在可释放端部分和中心部分之间的分型线运动，这样，由凸起施加在空腔内表面上的力指向在可释放端部分和中心部分之间的分型线。
43.根据权利要求38所述的模具，其特征在于：所述运动装置包括螺钉，该螺钉与凸起中的螺纹孔螺纹接合。
44.根据权利要求39所述的模具，其特征在于：所述运动装置包括螺钉，该螺钉与凸起中的螺纹孔进行螺纹接合，该螺钉穿过中心部分的延伸部分而朝着分型线延伸，并伸入凸起的孔内，延伸部分设置有螺钉保持装置，以防止螺钉从延伸部分中退出。
45.根据权利要求38所述的模具，其特征在于：至少一个对齐部件沿分型线布置，以使得可释放端部相对于中心部分对齐。
46.根据权利要求45所述的模具，其特征在于：至少一个对齐部件包括基本垂直于分型线延伸的至少一个对齐销。
47.根据权利要求38所述的模具，其特征在于：所述凸起包括弹簧负载部分，该弹簧负载部分具有接合表面，该接合表面与空腔的内表面接合，在凸起与空腔内表面接合的过程中，弹簧负载部分可相对于凸起的其余部分运动。
48.根据权利要求38所述的模具，其特征在于：所述中心部分通过底块安装板而安装在基座板上。
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