上引式連續(xù)鑄造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種上引式連續(xù)鑄造方法。
【背景技術】
[0002]日本專利申請公報N0.2012-61518(JP 2012-61518A)提出了一種自由鑄造方法作為不需要模具的、開創(chuàng)性的上引式連續(xù)鑄造方法。如JP2012-61518A中所述，首先將起動器浸入在熔融金屬的表面(熔融金屬表面)中，且然后當將起動器上引時，還通過熔融金屬的表面張力和表面膜來使熔融金屬跟隨起動器上引。這里，能夠通過經(jīng)由配置于熔融金屬表面附近的形狀確定部件上引熔融金屬并冷卻上引的熔融金屬來連續(xù)地鑄造具有期望的截面形狀的鑄件。
[0003]對于通常的連續(xù)鑄造方法，截面形狀和沿縱向的形狀兩者均由模具確定。特別地，對于連續(xù)鑄造方法，凝固的金屬(即，鑄件)必須從模具通過，因此所鑄造的鑄件呈沿縱向直線延伸的形狀。相比而言，所述自由鑄造方法中的形狀確定部件僅確定鑄件的截面形狀。不確定在縱向上的形狀。因此，能夠通過在使起動器(或形狀確定部件)沿水平方向移動的同時上引起動器來獲得在縱向上具有各種形狀的鑄件。例如，JP 2012-61518A描述了一種在縱向上呈曲折形狀或螺旋形狀而不是直線形狀的中空鑄件(即，管)。
[0004]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了下述問題。對于JP 2012-61518A中所述的自由鑄造方法，通過冷卻氣體使經(jīng)由形狀確定部件上引的熔融金屬冷卻和凝固，因此凝固界面位于形狀確定部件上方。因此，當通過改變熔融金屬的上引方向而在鑄件中形成彎曲形狀時，熔融金屬在上引方向改變之后凝固。因此，在上引方向改變之前被上引的熔融金屬最終被拉向在上引方向改變之后被上引的熔融金屬，且結果，彎曲形狀最終變得圓鈍(rounded)。結果，無法在鑄件中形成具有預定的彎曲角度的彎曲形狀，這是有問題的。

【發(fā)明內容】

[0005]鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種能夠在鑄造的鑄件中形成具有預定角度的彎曲形狀的上引式連續(xù)鑄造方法。
[0006]本發(fā)明的一方面涉及一種上引式連續(xù)鑄造方法，所述上引式連續(xù)鑄造方法用于通過沿第一方向形成鑄造的鑄件且然后將上引方向改變?yōu)榈诙较虿⒀厮龅诙较蛐纬伤鲨T件而在所述鑄件中形成彎曲形狀，所述鑄件是通過將保持在保持爐中的熔融金屬從所述熔融金屬的熔融金屬表面上引、使所述熔融金屬從確定所述鑄件的截面形狀的形狀確定部件的熔融金屬通過部通過并使所述熔融金屬凝固而形成的。該上引式連續(xù)鑄造方法包括沿所述第一方向上引所述熔融金屬的步驟；以及從將具有所述彎曲形狀的部分通過所述熔融金屬通過部之后、直至所述將具有彎曲形狀的部分到達凝固界面為止，將所述上引方向改變?yōu)榈谌较?，且然后上引所述熔融金屬的步驟，其中所述第三方向和所述第一方向之間的夾角大于所述第二方向和所述第一方向之間的夾角。根據(jù)本發(fā)明的該方面的上引式連續(xù)鑄造方法在將具有彎曲形狀的部分移動靠近凝固界面之后改變熔融金屬的上引方向。因此，大部分在所述將具有彎曲形狀的部分之前被上引的熔融金屬在熔融金屬的上引方向改變時已經(jīng)凝固，因此能夠維持恒定的形狀而不受上引方向改變之后被上引的熔融金屬的影響。結果，能夠抑制彎曲形狀的圓鈍。此外，上引方向被改變?yōu)榈谌较?，其中第三方向和第一方向之間的夾角大于第二方向和第一方向之間的夾角，且然后上引熔融金屬。因此，能夠在從熔融金屬的上引方向改變之后、直至所述將具有彎曲形狀的部分到達凝固界面為止的短時間內使被保持的熔融金屬的延伸方向與第二方向一致。結果，能夠在鑄件中形成具有預定的彎曲角度的彎曲形狀。
[0007]本發(fā)明因此能提供一種能夠在鑄造的鑄件中形成具有預定角度的彎曲形狀的上引式連續(xù)鑄造方法。
【附圖說明】
[0008]下面將參照【附圖說明】本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點以及技術和工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標記表示相似的要素，并且其中:
[0009]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的自由鑄造裝置的結構模式的剖視圖；
[0010]圖2是根據(jù)第一示例性實施例的形狀確定部件的俯視圖；
[0011]圖3是鑄件的成形部件的一個示例的剖視圖；
[0012]圖4是圖示了根據(jù)第一示例性實施例的自由鑄造方法的視圖；
[0013]圖5是圖示了根據(jù)相關技術的鑄件的鑄造方法的視圖；
[0014]圖6是鑄件的成形部件的另一示例的剖視圖；
[0015]圖7是圖示了根據(jù)第一示例性實施例的自由鑄造方法的視圖；
[0016]圖8是圖示了根據(jù)相關技術的鑄件的鑄造方法的視圖；
[0017]圖9是示出了鑄件的鑄造結果的圖像；
[0018]圖10是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例的形狀確定部件的俯視圖；以及
[0019]圖11是根據(jù)第二示例性實施例的形狀確定部件的側視圖。
【具體實施方式】
[0020]在下文中，將參照附圖詳細說明本發(fā)明適用的具體示例性實施例。然而，本發(fā)明并不限于這些示例性實施例。此外，適當簡化了說明和附圖以使說明清楚。
[0021]〈第一示例性實施例〉
[0022]首先，將參照圖1說明根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的自由鑄造裝置(上引式連續(xù)鑄造裝置)。圖1是示出了根據(jù)第一示例性實施例的自由鑄造裝置的結構模式的剖視圖。如圖1所示，根據(jù)第一示例性實施例的自由鑄造裝置包括熔融金屬保持爐101、形狀確定部件102、支承桿104、致動器105、冷卻氣體噴嘴106、冷卻氣體供給部107和上引機108。在圖1中，出于說明的目的示出了右手xyz坐標系以說明各構成要素的位置關系。圖1中的χ-y平面構成水平面，并且z軸方向為豎直方向。更具體地，z軸的正方向是豎直向上的。
[0023]熔融金屬保持爐101例如保持諸如鋁或鋁合金之類的熔融金屬Ml，并將它保持在熔融金屬Ml具有流動性的預定溫度。在圖1中的示例中，在鑄造期間熔融金屬Ml不被補充到熔融金屬保持爐101中，因此熔融金屬Ml的表面(即，熔融金屬液面)隨著鑄造進行而下降。然而，在鑄造過程中熔融金屬也可在必要時被補充到熔融金屬保持爐101中，以使得熔融金屬液面保持恒定。這里，能通過提高熔融金屬保持爐101的設定溫度來使凝固界面SIF的位置上升，并通過降低熔融金屬保持爐101的設定溫度來使其下降。當然，熔融金屬Ml可以是不同于鋁的其它金屬或合金。
[0024]形狀確定部件102由例如陶瓷或不銹鋼制成，并且配置于熔融金屬Ml上方。形狀確定部件102確定所鑄造的鑄件M3的截面形狀。圖1所示的鑄件M3是水平方向上的截面(在下文中簡稱為“橫截面”)為矩形的實心鑄件(板)。當然，鑄件M3的截面形狀不受特別限制。亦即，鑄件M3也可以是圓管或方管等的中空鑄件。
[0025]在圖1中的示例中，位于形狀確定部件102的下側的主面(下表面)配置成與熔融金屬表面接觸。因此，能夠防止形成在熔融金屬Ml的表面上的氧化膜和浮在熔融金屬Ml的表面上的異物混入鑄件M3中。然而，形狀確定部件102的下表面也可配置在離熔融金屬表面的預定距離處。當形狀確定部件102配置成離開熔融金屬表面時，形狀確定部件102的熱變形和侵蝕被抑制，因此形狀確定部件102的耐久性提高。
[0026]圖2是根據(jù)第一示例性實施例的形狀確定部件102的俯視圖。這里，圖1中的形狀確定部件102的剖視圖對應于沿圖2中的線1-1截取的剖視圖。如圖2所示，形狀確定部件102具有例如矩形的平面形狀，并在中央部中具有供熔融金屬通過的矩形的開口部(熔融金屬通過部103)，該矩形的開口部具有厚度tl和寬度《I。圖2中的xyz坐標與圖1中的xyz坐標一致。
[0027]如圖1所示，在與已浸入到熔融金屬Ml中的起動器ST結合之后，熔融金屬Ml通過熔融金屬Ml的表面張力和表面膜在維持其外形的同時跟隨起動器ST被上引，并從形狀確定部件102的熔融金屬通過部103通過。通過使熔融金屬Ml從形狀確定部件102的熔融金屬通過部103通過，外力從形狀確定部件102施加至熔融金屬Ml，使得鑄件M3的截面形狀被確定。這里，通過熔融金屬Ml的表面膜和表面張力而跟隨起動器ST (或通過跟隨起動器ST被上引的熔融金屬Ml凝固而形成的鑄件M3)從熔融金屬表面被上引的熔融金屬將稱作“被保持的熔融金屬M2”。此外，鑄件M3和被保持的熔融金屬M2之間的邊界為凝固界面 SIF。
[0028]支承桿104支承形狀確定部件102。支承桿104與致動器105連接。形狀確定部件102能夠由致動器105經(jīng)由支承桿104上下(即，沿豎直方向；z軸方向)移動。根據(jù)這種結構，形狀確定部件102能夠在熔融金屬液面隨著鑄造進行而下降時向下移動。
[0029]冷卻氣體噴嘴(冷卻部)106是用于在鑄件M3處噴射從冷卻氣體供給部107供給的冷卻氣體(例如，空氣、氮氣、氬氣等)以冷卻鑄件M3的冷卻裝置。能夠通過增大冷卻氣體的流量來使凝固界面SIF的位置降低，并通過減小冷卻氣體的流量來使其上升。冷卻氣體噴嘴106也能夠上下(即，沿豎直方向；沿2軸方向)和水平地(即，沿X軸方向和y軸方向)移