阅读说明：本技术 管状铸造设备 (Tubulose Casting Equipment ) 是由 L·蒙特格兰 J-F·德斯梅尔斯 O·迪翁-马丁 于 2018-03-05 设计创作，主要内容包括：一种用融化金属铸造管状杆的长度的系统。所述系统包括：用于容纳融化金属的坩埚；与所述坩埚流体连接的浇注口；以及柱塞,所述柱塞用于塞入坩埚以升高坩埚中融化金属的水平面从而迫使融化金属自坩埚流动到浇注口。所述系统还包括用于接受自浇注口浇注的融化金属的铸造环；马达,其用于旋转所述铸造环；用于冷却融化金属的冷却组件；以及牵引组件,其用于在融化金属固化时将杆拉出或拉离所述铸造环。(A kind of system with the length for melting metal cast tube shape bar.The system comprises: for accommodating the crucible for melting metal；The sprue gate fluidly connected with the crucible；And plunger, the plunger are used to fill in crucible to increase and melt the horizontal plane of metal in crucible to force thawing metal to flow to sprue gate from crucible.The system also includes the casting rings of the thawing metal for receiving to be poured from sprue gate；Motor is used to rotate the casting ring；For the cooling cooling component for melting metal；And traction component, it is used to pull out or be pulled away from the casting ring for bar when melting metal-cured.)

具体实施方式

现在参考附图，更明确地参考图1和2，在附图中显示了用于铸造管状元件30(如杆)以及更明确地金属管状元件30的铸造系统10。管状元件30的铸造包括：将融化金属20(根据一个实施方式，其是AA 6063型铝合金)浇注至铸造子系统12中。所述融化金属20被浇注在铸造表面上方的铸造区域中，且铸件(cast)处于旋转运动中，从而使得浇注的融化金属20自所述铸造区域移开，使铸造区域空出来用于浇注新的融化金属20。所述管状元件30被所述铸造子系统12中并从所述铸造子系统被连续地拉出。因此，随着根据螺旋式运动加入新材料，铸造管状元件30。

为了获得高质量的管状元件30，该过程需要精确控制的过程，其包括：在铸造过程期间的任意时刻，精确控制待浇注的融化金属20的量，例如精确控制施加于所述管状元件30上的旋转速度和拉动速度。结果是，管状元件30具有在其圆周和其长度上的恒定的金属质量和厚度。

出于描述的目的，定义了用于本文的通用方向，该方向是自浇注区域(上游)朝向拉动区域(下游)。相应地，在下文中，当涉及“上游组件”时，该说明指的是在图1左侧的组件，并且当涉及“下游组件”时，该说明指的是在图1右侧的组件。类似地，组件将具有上游端(左端)和下游端(右端)。最后，下游方向指的是根据图1的左至右的方向。

所述铸造系统10包括供给子系统11和所述铸造子系统12。所述供给子系统11包括：涉及将金属融化并将融化金属20供给至所述铸造子系统12的组件。所述铸造子系统12除了用于处理管状元件30的组件外包括：涉及将融化金属20浇注至铸造区域以形成或更精确地以增加管状元件30的长度的组件。相应地铸造成的管状元件30具有外表面31、内表面32和厚度33。

所述供给子系统11包括：用于通过在制备中和沿着铸造过程升高和保持不同组件的温度使金属(典型地AA 6063型铝合金)融化的炉(未示出)。还包括：坩埚110，在其中熔化金属并且在铸造过程期间其中保存融化金属20；一个末端连接至所述坩埚110且另一末端连接至浇注口130的溢流沟道120，向融化金属20提供流体引导。还包括：所述浇注口130。还包括：由难熔材料制成的柱塞140。将所述柱塞140在其头部周围附接到塞入(plunging)机构150(见图6)，以控制在坩埚110中柱塞140的下潜速度和深度。因此，所述塞入机构150控制了由柱塞140所置换的融化金属20的量，例如在坩埚110中融化金属20的置换率。在铸造过程期间升高的融化金属20的水平面，导致融化金属20自坩埚110移动至所述溢流沟道120(见图6、7和8)并至所述浇注口130。更精确地，当融化金属20的水平面上升至溢流沟道120的水平面时，到达所述溢流沟道的水平面的融化金属20注入所述溢流沟道120并通过重力移动至铸造子系统12。

现在更具体地参考图1的柱塞140并另外参考图6和7。柱塞140具有高度141，高度141包括：塞入高度141-1和在所述塞入高度141-1之上的处理高度141-2，以及柱塞140具有根据平行于所述融化金属20表面21的平面的置换区域144。根据一个实施方式，柱塞140的置换区域144在柱塞140的整个塞入高度144-1上是恒定的。相应地，当坩埚110包含融化金属20时，坩埚110中的柱塞140的恒定下降导致融化金属20的恒定置换率，即从坩埚110移动至溢流沟道的融化金属20的恒定流动。伴随着进入溢流沟道120的融化金属20移动至浇注口130并浇注在铸造表面上，由此实现了用于铸造管状元件30的融化金属20流动的精确控制。

根据一个实施方式，柱塞140包括中空组件，柱塞140外表面对融化金属20不可渗透。柱塞140的中空特征将其重量减至最小。

根据一个实施方式，所述柱塞140由难熔材料制成以使柱塞140与融化金属20的互相作用减至最少。

现在更具体地参考图1的坩埚110并另外参考图6和7。根据一个实施方式，坩埚110定义了容纳表面，其包括底板111和一个或多个具有高度113的壁112，并且一起定义由容纳表面限制的用于容纳融化金属20的容积。高度113被定义为从底板111或坩埚的最低点至位于一个壁112上的溢流渠道120的高度。

现在具体地参考用于操作坩埚110中的柱塞140的图1、6和7。使柱塞140适于自第一位置(柱塞140的底部145在坩埚110中所包含的融化金属20的表面21略下方，其中柱塞140的已知(且通常恒定地)置换区域144介入融化金属20的表面21)运转至第二位置(仍然具有介入融化金属20的表面的相同常数的置换区域144，其中柱塞140的底部145靠近坩埚110的底板111)。柱塞140的底部145与坩埚110的底板111之间的距离通常约为一英寸(1英寸)。

根据一个实施方式，所述柱塞140具有圆柱形。柱塞140具有小于坩埚110的任何相对的壁112之间的距离或小于圆柱形的坩埚110的内径的直径。换句话说，坩埚110能够根据其沿塞入高度141-1的置换区域144容纳柱塞140。根据一个实施方式，柱塞140和坩埚110是圆柱形的并且被配置为同轴。根据另一个实施方式，柱塞140和坩埚110是圆柱形未被配置为同轴。根据任何实施方式，所述系统防止柱塞140的外表面146或底部145与坩埚110的容纳表面(底板111和壁112)的任何接触。根据一个实施方式，在柱塞140的外表面146和溢流渠道120之间限定了大约一个半英寸(1.5英寸)的操作距离；该距离是用于防止融化金属20的表面张力影响融化金属20流入溢流渠道120。

根据实施方式，当柱塞140下降到坩埚110中时，自坩埚110流动到溢流沟道120的融化金属20的速度被设定在每分钟三(3)kg融化金属20至每分钟二十(20)kg融化金属20之间。

现在更具体地参考图6、7和8的溢流沟道120。根据一个实施方式，溢流沟道120包含直径约为四分之三英寸(0.75英寸)的基本上半圆柱形的沟道。溢流沟道120在其流入端121处以半永久性方式(允许固定和卸下溢流沟道120)固定至坩埚110的壁112，并且在其流出端122处包括或固定至浇注口130。溢流沟道120具有大约2英寸的深度，且具有溢流沟道120的壁112的部分，该部分上升超过基本上垂直延伸的圆柱形部分的曲率中心。溢流沟道120在流入端121和流出端122之间具有约三十(30)英寸的长度125，且在溢流沟道120的长度125上具有大约四分之一英寸(0.25英寸)的倾斜度126。溢流沟道120的流出端122，连接至浇注口130，浇注口130是两个端121、122中最低的。溢流沟道120的长度125将位于受控温度环境中的坩埚110，连接至在受控温度环境外的铸造子系统12。

根据一个实施方式，溢流沟道120由难熔材料制成。根据一个实施方案，该耐火材料由派罗特克(Pyrotek)的N14^TM板或任何类似的耐火板组成。

根据一个实施方式，坩埚110、柱塞140、溢流沟道120和浇注口130或者这些部件的任何组合都经不润湿涂层(例如氮化硼涂层)处理，为了使涂覆的部件更好地抵抗粘附在其上的融化金属。

根据一个实施方式，在铸造过程期间，炉和位于炉中的坩埚110被以纵向方向安装在从动轨(driven rails)(未示出)上，类似于管状元件30纵向。通过朝铸造子系统12和相对于铸造子系统12的朝后驱动轨道上的炉，实现浇注了融化金属20的铸造区域的精确控制。

现在参考根据图1至5，明确地图1和图2的铸造子系统12。所述铸造子系统12包括：铸造环210，其包括内径216和内表面213。铸造环210限定了铸造表面211(位于铸造环210的内表面213上)，且铸造表面211的每个段周期性地执行铸造区域212的功能，融化金属20被浇注到铸造区域中,以及在铸造区域融化金属在接触铸造表面211时固化。铸造环210由马达217以恒定的旋转速度以旋转运动被驱动。铸造环210还包括：封闭的水腔室220，其具有流入端口(未示出)和流出端口(未示出)，铸造过程期间水(又名冷却流体)流过流出端口以冷却铸造环210。铸造环210具有上游端214和下游端215。沿管状元件30的纵向自上游端214至下游端215的所定义的方向对应于已铸造的管状元件30的牵引方向。

根据一个实施方式，铸造环210由铝制成。

根据一个实施方式，铸造环210的内表面213(包括铸造表面211)涂有不粘涂层。根据实施方式，涂层由石墨或氮化硼组成。

所述铸造子系统12还包括：上游环230，其由难熔材料制成或者换句话说以相对于融化金属20难熔特征为特色，并且位于铸造环210的上游端214。上游环230具有基本上与铸造环210的内径216匹配的外径231，以紧靠铸造环210的内表面213。因此，上游环230防止融化金属20向上游流动并通过铸造环210的上游端214离开铸造子系统。

根据另一个实施方式，上游环230由上游部件代替，该上游部件与围绕铸造区域212的铸造表面211的形状相匹配，并且围绕铸造环210的圆周的一部分延伸。根据该替代实施方式，上游部件不随铸造环210旋转。根据一个实施方式，上游部件一直振动以提升浇注在浇铸环210上的融化金属20的流动并减少融化金属20在上游部件上的粘附。上游部件位于铸造区域212周围，在铸造区域融化金属20被浇注到铸造表面211上。

根据一个实施方式，上游环230涂有不粘涂层。根据一个实施方式，涂层由石墨或氮化硼组成。

根据一个实施方式，制成上游环230的材料被选择为了允许预热过程在开始铸造过程之前使上游环230处于预定温度，以防止融化金属20在接触上游环230时过早固化。

铸造子系统12还包括：下游环240，其用于确保管状元件30的部分离开铸造子系统12的部分前管状元件30的固化金属的最小厚度33。下游环240位于铸造环210的下游端215附近。下游环240由难熔材料制成。根据一个实施方式，通过将所述的油涂覆管状元件30的外表面31的润滑组件(未示出)向下游环240供给油(也称为润滑剂)，从而使得后续通过不同的部件处理管状元件30变容易以及从而防止当拉动管状形状元件30时凝固的管状元件30撕裂。下游环240具有面向铸造环210的内部表面213的略微圆锥形的面241(即内表面)(图1中不可见)，由此铸造环210和下游环240之间的下游空间大于上游空间。下游环240具有相比其下游直径243(位于靠近铸造环210的上游端214处)更大的上游直径242(位于远离铸造环210的上游端214处)。下游环240的略微圆锥形的面用于防止管状元件30粘在下游环240中。根据一个实施方式，下游环240的面(上游面)以相对于融化金属20难熔特征为特色。

铸造环210、上游环230和下游环240在铸造过程期间旋转。环210、230、240的旋转用于多种功能，包括：连续地为铸造区域212中的新融化金属20的浇注空出铸造区域212，确保管状元件30的恒定的厚度33，以及确保管状元件30的外表面31与环210、230、240中的一个或多个之间的良好接触。

根据一个实施方式，选择环210、230、240中的一个或多个的旋转速度以产生超过重力的离心力。因此，未完全凝固的融化金属20也被推向铸造环210，均衡的在铸造环210的顶部。根据一个实施方式，选择施加约为重力的一倍半(1.5x)的离心力的转速。根据另一个实施方式，基于融化金属20的浇注速率，选择低于预定极限的转速，以确保稳定和精确的浇注过程。

铸造子系统12还包括：冷却组件，用于快速且可控地冷却待冷却表面，例如铸造管状元件30，为了能够处理管状元件30，包括通过将管状元件30以恒定速度逐渐拉出铸造环210迫使管状元件30旋转。冷却组件包括：自上游部分至铸造环210和其下游分布的一系列冷却子组件。

现在具体地参考图3和5，冷却组件包括：第一冷却子组件250，其相对于铸造环210围绕下游端215位于下游。第一冷却子组件包括：一系列端口252，根据一个实施方式通常为十六个，水流253(或冷喷射流)自端口指向管状元件30的外表面31。根据一个实施方式，水流253是平面扫帚状流，其横向于围绕管状元件30分布的铸造取向，使得流253接触管状元件30的圆周的段。流253向内朝向至管状元件30和略微下游处，典型地距离融化金属20的倾倒约30度，以防止任何流(包括更下游的流)投射的水一旦通过管状元件30的外表面31转向而流向上游。

根据一个实施方式，冷却组件还包括：相较于第一冷却子组件250位于下游的第二冷却子组件260。第二冷却子组件包括：一系列端口262(通常为十六个)提供了一系列面向铸造环210的流263(通常为十六)。

根据一个实施方式，冷却组件还包括：第三冷却子组件270和第四冷却子组件270。相较第二冷却子组件260位于下游的第三冷却子组件270和第四冷却子组件280各自包括：一系列端口272、282(通常，每个十六个)提供了一系列流273、283(通常为十六个)，其以相对于管状元件30的方向的纵向朝向铸造环210。

应注意，冷却子组件的数量可根据实施方式基于材料特性、操作参数和铸造尺寸变化。冷却子组件的上述数量是与所描述的实现相关的示例性实施方式。

根据一个实施方式，水的温度保持在约六(6)摄氏度和四十(40)摄氏度之间；这是一年中未加热或冷却水的正常温度变化的水温。根据一个实施方式，水温在约六(6)摄氏度和十八(18)摄氏度之间变化。冷却水的温度与融化金属20的温度之间的差异使得冷却水的这种温度变化可忽略并且不会影响管状元件30的质量。

根据一个实施方式，用于冷却管状元件30的冷却水的压力保持在约三十(30)PSI(磅每平方英寸)和七十(70)PSI之间。根据一个实施方式，压力保持在约四十(40)PSI和六十(60)PSI之间。

根据一个实施方式，进一步选择第三冷却子组件270和第四冷却子组件280的位置以使流273、283接触约十(10)英寸直径的管状元件30的外表面31的不同区段。因此，形成所得铸造杆的管状元件30具有基本恒定的直径。

现在具体参考图3和4，铸造子系统12还包括：牵引组件，其用于将管状元件30拉出铸造环210。根据一个实施方式，牵引组件包括：一系列六个牵引子组件，其涉及从最前端上游位置向下游位置的第一至第六个。应注意，牵引子组件的数量可根据实施方式基于材料特性、操作参数和铸造尺寸变化。六个牵引子组件的用途是与所描述的实现相关的示例性实施方式。

牵引组件包括：第一牵引子组件310，也就是下文描述的支撑子组件，包括安装到圆形结构312的一组五个轮子311。轮子311围绕靠近铸造环210的下游端215的管状元件30分布。轮子311与管状元件30的外表面31接触，并同时允许管状元件30的纵向移动和旋转。第一牵引子组件310包括：自由旋转的轮子311(未机动化)，允许管状元件30在由该组轮311限定的范围内自由移动。

根据一个实施方式，第一牵引子组件310的轮子311由耐约一百五十(150)摄氏度温度的材料制成。一种这样的材料是耐这种温度的橡胶基材料。

牵引组件包括：第二牵引子组件320，其包括由马达323驱动的一组轮子321(通常为五个)。该组轮子321与外表面31接合，迫使管状元件30的旋转与铸造环210的旋转运动同步。该组轮子321在管状元件30的外表面31上施加接触压力，确保在轮子321和管状元件30的外表面31之间没有滑动。轮子321大约朝向在a)平行于杆的轴线和b)垂直于杆的轴线之间的某一角度，因此适于迫使管状元件30的旋转和轴线移位。轮子321进一步地由马达323驱动，以在管状元件30上执行旋转和牵引操作。如同第一牵引子组件310，第二牵引子组件320包括：形状为环的结构322，其将牵引子组件320的部件保持在一起。根据一个实施方式，结构322以与铸造环210相同的速度旋转。

牵引组件包括：第三牵引子组件330，其包括安装在结构332上并由马达333驱动的一组轮子331(通常为五个)。这组被驱动的轮子331负责与第二牵引子组件320协作在管状元件30上执行牵引操作。

牵引组件包括：位于更下游的第四牵引子组件340。第四牵引子组件340是支撑子组件，用于防止管状元件30离开其轴线的不期望的移动或弯曲。根据一个实施方式，第四牵引子组件340类似于第一牵引子组件310，更具体地在于，轮子341的数量、容纳轮子341的结构342，以及子组件340非机动化并且因此管状元件30驱动轮子341。

牵引组件包括：第五牵引子组件350和第六牵引子组件360，各自包括一组安装在结构352、362上的未机动化低摩擦轮子351、361，用于保持和引导远离铸造环的管状元件30的末端。

必须注意的是，铸造过程初步涉及将初始管状元件(未示出)至少穿过第二牵引子组件320和第一牵引子组件310***铸造环210。使用初始管状元件提供了固体部件，其允许通过固体部件提供的固体外表面31执行铸造管状元件30的旋转和拉动。

还必须注意的是，铸造过程可以以连续的方式进行，具有过程包括：在铸造管状达到预定长度时，在铸造管状元件30的长度的适当位置切割。然后，铸造管状元件30的剩余部分用于继续铸造过程，其能够被拉动以继续牵引铸造管状元件30的新铸造部分。

根据一个实施方式，选择管状元件30从铸造环210中拉出的速度，以使管状元件30具有定义的厚度33。较高的牵引速度将减小管状元件30的厚度33或者将需要更大流量的融化金属20，因为增加了管状元件30的仍然热的部分破坏的概率，考虑到施加至旋转运动的离心力。较低的牵引速度具有允许管状元件30在铸造环外部冷却的相反的效果，增加了融化金属20在其上游端214处从铸造环210倾倒出的概率。根据一个实施方式，选定的牵引速度在每分钟约六(6)英寸和每分钟十(10)英寸之间。

根据一个实施方式，在开始铸造管状元件30之前，执行预铸造过程。预铸造过程包括：加热用于铸造管状元件30的金属以获得融化金属20。该过程包括：预热管状铸造工艺中涉及的部件，例如柱塞140、溢流沟道120、浇注口130和一个或多个环210、230、240。预热过程的持续时间取决于部件的热惯性。部件的热惯性取决于它们的组成和物理结构(例如，厚度)。预铸造过程包括：融化金属20的制备，其包括融化金属20的加热和熔化、混合、取样和分析，与如一些氯化镁(MgCl₂)“助熔”，维持熔融化属20中的低氢含量以获得具有低孔隙率水平的高质量结果，用撇渣器(skimmer)清洁融化金属20的表面以去除不期望的杂质，用惰性气体(例如，氩)隔离融化金属或使融化金属脱气等。

预铸造过程可能涉及可选的步骤，根据管状元件的期望质量、用于铸造管状元件的金属的性质、铸造过程涉及的不同部件的细节，如同执行铸造的诸如旋转速度和牵引速度的一些参数，可选的步骤可以不包括的上述步骤中的一些。必须解释的是，这些步骤是相互依赖的，且本实施方式根据特定的设计的选择来描述，并且不旨在限制本公开的范围。

虽然上面已经描述了优选实施方式并且在附图中阐释了优选的实施方式，但是在不脱离本公开的情况下可以进行修改对于本领域技术人员来说显而易见的。这些修改被认为是包含在本公开范围内的可能变体。