Непрерывная разливка материалов с использованием перепада давлений

Непрерывная разливка материалов с использованием перепада давлений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение в общем относится к системам, способам, инструментам, технологиям и стратегиям для литья расплавленного материала. Согласно некоторым вариантам реализации настоящее изобретение относится к непрерывной разливке расплавленного материала.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Печь, такая как, например, плазменная дуговая или электроннолучевая печь с холодным тиглем может расплавлять и разливать материал периодически. В течение операции непрерывной разливки расплавленный материал может непрерывно втекать в литейную форму, и литой материал или слиток может непрерывно выходить из литейной формы. Например, расплавленный материал может протекать в верхнюю часть литейной формы, в то время как механизм для извлечения непрерывно перемещается для обеспечения возможности выхода литого материала из нижней стороны литейной формы. Непрерывная разливка может уменьшить частоту перерывов в операциях литья, таких как задержки, связанные, например, с заменой литейной формы между циклами литья. Сокращение прерываний во время операций литья может повысить эффективность литья.

[0003] Некоторые материалы являются реакционноспособными в расплавленном состоянии или при высокой температуре. Материал, который, таким образом, является реакционноспособным, когда находится в расплавленном состоянии или нагрет до конкретной температуры или выше, легко вступает в химическую реакцию или иным образом изменяет свой химический состав, при взаимодействии с некоторыми элементами или соединениями. Например, расплавленный титан и твердый литой титан при очень высокой температуре являются реакционноспособными и легко связываются с газообразным кислородом для формирования диоксида титана и с газообразным азотом для формирования нитрида титана. Диоксид титана и нитрид титана могут вызывать образование трудно устранимых альфа-дефектов в литом титане и могут превратить его в неподходящий для применения материал. Следовательно, расплавленный титан и литой титан при высокой температуре предпочтительно должны находиться в вакууме или инертной атмосфере во время некоторых стадий операции литья. В электронно-лучевой печи с холодным тиглем в камерах плавления и литья поддерживают глубокий или существенный вакуум для обеспечения возможности работы электронно-лучевых пушек. В плазменно-дуговой печи с холодным тиглем для формирования плазмы плазменными горелками используют инертный газ, такой как, например, гелий или аргон. Соответственно, в плазменно-дуговой печи с тиглем присутствие инертного газа, необходимого для плазменных горелок, создает давление, которое может находиться в диапазоне от субатмосферного до положительного давления. Если в плавильную камеру в плазменно-дуговой или электронно-лучевой печи с холодным тиглем проникает неинертный газ, такой, например, как кислород или азот, указанный неинертный газ может загрязнить находящийся в печи расплавленный материал. Таким образом, доступ газа из внешней атмосферы в плавильную камеру печи, содержащую расплавленный титан, должен быть полностью или по существу прекращен.

[0004] Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в создании системы непрерывной разливки, которая является менее восприимчивой к загрязнению титана или другого содержащегося в ней реакционноспособного материала. В более широком смысле, задача настоящего изобретения предпочтительно состоит в создании усовершенствованной системы непрерывной разливки, которая пригодна для литья титана, а также других реакционноспособных материалов, в том числе металлов и металлических сплавов в целом.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] В одном аспекте настоящее изобретение относится к неограничивающему варианту реализации системы для плавления и литья материала. Система содержит плавильную камеру, вспомогательную камеру и выпускную камеру. Плавильная камера выполнена с возможностью достижения в ней давления плавления во время работы. Кроме того, вспомогательная камера содержит множество зон и по меньшей мере один элемент для управления давлением. Множество зон включает первую зону, расположенную рядом с плавильной камерой и выполненную с возможностью достижения в ней во время работы первого дифференциального давления, которое больше, чем давление плавления. Каждый элемент для управления давлением управляет потоком газа между смежными зонами из множества зон. Кроме того, выпускная камера расположена смежно со вспомогательной камерой, и выпускная камера выполнена с возможностью достижения в ней во время работы атмосферного давления.

[0006] Вспомогательная камера может содержать внутренний периметр, и каждый элемент для управления давлением может содержать перегородку и центральное отверстие для приема в него литого материала. Перегородка каждого элемента для управления давлением может проходить от внутреннего периметра к центральному отверстию. Плавильная камера может содержать литейную форму для литья материала. Литой материал может продвигаться от литейной формы, через центральное отверстие по меньшей мере одного элемента для управления давлением вспомогательной камеры, в выпускную камеру. Множество зон может включать вторую зону, смежную с первой зоной, и вторая зона может быть выполнена с возможностью достижения во время работы второго дифференциального давления, которое меньше, чем первое дифференциальное давление. Система может содержать, множество насосов, выполненных с возможностью регулирования давления во множестве зон вспомогательной камеры. Система может содержать тянущую тележку, выполненную с возможностью удаления выпускной камеры от вспомогательной камеры, и выпускная камера может быть выполнена с возможностью достижения в ней атмосферного давления после удаления от вспомогательной камеры. Система может содержать ролики, выполненные с возможностью сближения во время работы с литым материалом, извлеченным из вспомогательной камеры.

[0007] В другом аспекте настоящее изобретение относится к неограничивающему варианту реализации способа литья материала. Способ включает этапы, согласно которым управляют давлением в плавильной камере, вспомогательной камере и выпускной камере. Давлением в плавильной камере управляют для достижения давления плавления. Способ также включает этапы, согласно которым продвигают литой материал из плавильной камеры во вспомогательную камеру, причём вспомогательная камера содержит множество зон, которые имеют первую зону, смежную с плавильной камерой. Способ дополнительно включает этапы, согласно которым продвигают материал из вспомогательной камеры в выпускную камеру. Способ также включает этапы, согласно которым управляют давлением в первой зоне для достижения давления в пределах от давления плавления до первого дифференциального давления, которое больше, чем давление плавления. Способ дополнительно включает этапы, согласно которым управляют давлением в выпускной камере для достижения давления в пределах от давления плавления до атмосферного давления.

[0008] Способ может включать этапы, согласно которым управляют давлением во второй зоне вспомогательной камеры для достижения второго дифференциального давления, которое меньше, чем первое дифференциальное давление, причём вторая зона является смежной с первой зоной. Способ может включать этапы, согласно которым управляют давлением в конечной зоне вспомогательной камеры для достижения конечного дифференциального давления, которое больше, чем атмосферное давление, причём конечная зона функционально расположена смежно с выпускной камерой. Способ может включать этапы, согласно которым управляют давлением в зонах, расположенных между второй зоной и промежуточной зоной вспомогательной камеры, причём давления регулируют от давления плавления до давлений, которые последовательно уменьшаются от второй зоны к промежуточной зоне. Способ может включать этапы, согласно которым управляют давлением в зонах вспомогательной камеры, расположенных между промежуточной зоной и конечной зоной, причём давления регулируют от давления плавления до давлений, которые последовательно увеличиваются от промежуточной зоны к конечной зоне. Способ может включать этапы, согласно которым прикладывают энергию к материалу в плавильной камере для расплавления материала. Способ может включать этапы, согласно которым продвигают литой материал через вспомогательную камеру в выпускную камеру с использованием механизма извлечения. Способ может включать этапы, согласно которым выпускную камеру освобождают от вспомогательной камеры для управления давлением в выпускной камере для достижения давления в пределах от давления плавления до атмосферного давления. Способ может включать этапы, согласно которым перемещают набор роликов для их введения в контакт с литым материалом. Способ может включать этапы, согласно которым отрезают литой материал с использованием разрезающего устройства. Способ может включать этапы, согласно которым выгружают отрезанный сегмент литого материала на разгрузочную тележку.

[0009] Еще в одном аспекте настоящее изобретение относится к неограничивающему варианту реализации камеры для печи непрерывной разливки. Камера содержит внутренний периметр, множество зон и по меньшей мере одну перегородку для управления газовым потоком между смежными зонами из множества зон. Множество зон содержит первую зону, расположенную рядом с плавильной камерой печи, при этом плавильная камера выполнена с возможностью достижения во время работы давления плавления, причём первая зона выполнена с возможностью достижения во время работы первого дифференциального давления, которое больше, чем давление плавления. Множество зон также содержит вторую зону, расположенную рядом с первой зоной, причём вторая зона выполнена с возможностью достижения во время работы второго дифференциального давления, которое меньше, чем первое дифференциальное давление. Каждая перегородка содержит отверстие и проходит от внутреннего периметра камеры к отверстию.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0010] Особенности и преимущества настоящего изобретения могут быть лучше поняты со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

[0011] На фиг. 1 схематически показана система для непрерывной разливки согласно по меньшей мере одному неограничивающему варианту реализации настоящего изобретения;

[0012] На фиг. 2 схематически частично показана система для непрерывной разливки, показанная на фиг. 1, с расплавленным материалом в плавильной камере;

[0013] На фиг. 3 схематически частично показана система для непрерывной разливки, показанная на фиг. 1, с вытягивающим плунжером, тянущим литой материал сквозь вспомогательную камеру;

[0014] На фиг. 4 показан подробный вид системы для непрерывной разливки, показанной на фиг. 3, с перегородками вспомогательной камеры;

[0015] На фиг. 5 схематически частично показана система для непрерывной разливки, показанная на фиг. 1, с вытягивающим плунжером, тянущим литой материал в выпускную камеру;

[0016] На фиг. 6 показан подробный вид системы для непрерывной разливки, показанной на фиг. 5, с зонами дифференциального давления вспомогательной камеры;

[0017] На фиг. 7 схематически частично показана система для непрерывной разливки, показанная на фиг. 1, с выпускной камерой, освобожденной от вспомогательной камеры, и основными роликами, сближенными с литым материалом;

[0018] На фиг. 8 схематически частично показана система для непрерывной разливки, показанная на фиг. 1, с выпускной камерой и тянущей тележкой, удаленной от печи, и разгрузочным устройством, выгружающим отрезанный сегмент литого материала;

[0019] На фиг. 9 схематично показана система для непрерывной разливки, изображенная на фиг. 8, с разгрузочным устройством, удаляющим отрезанный сегмент литого материала;

[0020] На фиг. 10 схематически показана система для непрерывной разливки, изображенная на фиг. 1, с выпускной камерой и тянущей тележкой, удаленной от печи, и альтернативное разгрузочное устройство, разгружающее литой материал; и

[0021] На фиг. 11 показана блок-схема способа использования системы для непрерывной разливки, показанной на фиг. 1, согласно по меньшей мере одному неограничивающему варианту реализации настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0022] Различные неограничивающие варианты реализации, раскрытые и описанные в настоящей заявке, относятся к системам для непрерывной разливки металлов и металлических сплавов. В некоторых неограничивающих вариантах реализации металлы или металлические сплавы представляют собой реакционноспособные материалы. Один неограничивающий случай применения, описанный и показанный в настоящей заявке, относится к вспомогательной камере, расположенной между плавильной камерой и выпускной камерой системы для плавления и литья, причем плавильная камера выполнена с возможностью использования с плазменной дуговой плавкой или электроннолучевой плавкой в холодном тигле. Однако, следует понимать, что указанная вспомогательная камера может быть использована с любой плавильной камерой, например, плавильными камерами, приспособленными для индукционной плавки без сердечника и/или, например, индукционной плавки канального типа.

[0023] В различных неограничивающих вариантах реализации система непрерывной разливки может содержать плавильную камеру, выпускную камеру и вспомогательную камеру, расположенную между плавильной камерой и выпускной камерой. В некоторых вариантах реализации плавильная камера может содержать источник энергии, который может прикладывать энергию к размещенному в ней материалу и расплавлять его. Расплавленный материал может пройти в литейную форму плавильной камеры для литья. После отверждения соответствующим образом материал может быть удален из литейной формы и перемещен из вспомогательной камеры в выпускную камеру. Следует понимать, что весь материал или его зоны все еще могут оставаться расплавленными или частично расплавленными при их извлечении из литейной формы. Первоначально, желательное давление плавления может быть достигнуто во всех камерах: плавильной камере, вспомогательной камере и выпускной камере. Требуемое давление плавления может быть вакуумом, промежуточным давлением, которое меньше, чем атмосферное давление, или, например, положительным давлением, которое выше атмосферного давления. Если требуемое давление плавления представляет собой положительное давление, в систему непрерывной разливки может быть введен газ. Инертный газ может быть использован в камерах и/или зонах системы непрерывной разливки, в которых материал может реагировать с неинертным газом. Например, инертный газ может быть использован в плавильной камере для плавления и литья материала, такого как, например, титан, который является реакционноспособным в расплавленном состоянии. По меньшей мере согласно одному варианту реализации в плавильной камере может быть поддержано требуемое давление плавления в течение всего процесса непрерывной разливки. Кроме того, согласно некоторым вариантам реализации давление в выпускной камере может быть отрегулировано до атмосферного давления. Например, выпускная камера может быть освобождена от вспомогательной камеры для обеспечения пространства для удлиняющегося литья или для того, чтобы литой материал вышел из системы непрерывной разливки. Когда выпускная камера отсоединена от вспомогательной камеры, в выпускной камере может быть достигнуто атмосферное давление.

[0024] В различных неограничивающих вариантах реализации давление во вспомогательной камере можно регулировать или этим давлением можно управлять во время операций непрерывной разливки. Например, вспомогательная камера может содержать множество зон. Кроме того, элемент управления давлением, а также литой материал, расположенный в отверстии в элементе управления давлением, могут управлять потоком газа между смежными зонами из множества зон. Иными словами, давлением в смежных зонах вспомогательной камеры можно управлять и поддерживать в них различные давления. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации давление в первой зоне, смежной с плавильной камерой, может быть отрегулировано до давления, которое по меньшей мере немного выше, чем требуемое давление плавления. По меньшей мере согласно одному варианту реализации давления в зонах между первой зоной и промежуточной зоной вспомогательной камеры могут быть отрегулированы для последовательного уменьшения с заданным шагом. Согласно некоторым вариантам реализации давление в конечной зоне вспомогательной камеры, смежной с выпускной камерой, может быть отрегулировано до давления, которое немного выше, чем атмосферное давление. По меньшей мере согласно одному варианту реализации значения давления в зонах между промежуточной зоной и конечной зоной могут быть отрегулированы для последовательного увеличения с заданным шагом. Иными словами, первая зона может быть первой зоной высокого давления, промежуточная зона может быть зоной пониженного давления, и конечная зона может быть второй зоной высокого давления.

[0025] Согласно различным неограничивающим вариантам реализации во вспомогательной камере может быть сформирована динамическая газовая пробка между плавильной камерой и выпускной камерой. Например, повышенное давление в первой зоне и уменьшающееся давление от первой зоны к последующей зоне вспомогательной камеры могут направлять или отклонять газ в направлении от первой зоны и плавильной камеры к последующей зоне вспомогательной камеры. Путём отклонения газа в направлении от плавильной камеры можно предотвратить загрязнение реакционноспособного материала в плавильной камере. Кроме того, повышенное давление в конечной зоне вспомогательной камеры может препятствовать протеканию газа в конечную зону из выпускной камеры и/или из внешней атмосферы, смежной с конечной зоной вспомогательной камеры. Путём ограничения проникновения атмосферных газов во вспомогательную камеру может быть дополнительно предотвращено загрязнение реакционноспособного материала в плавильной камере.

[0026] Как показано на фиг. 1-10, неограничивающий вариант реализации системы 20 для непрерывной разливки может содержать печь 22 для плавления и/или литья материала. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации печь 22 может содержать плазменную дуговую плавильную печь с холодным тиглем или электроннолучевую плавильную печь с холодным тиглем. Согласно дополнительным вариантам реализации для плавления материала в системе 20 непрерывной разливки может быть использована другая подходящая печь. Согласно некоторым вариантам реализации система 20 непрерывной разливки может содержать плавильную камеру 30, вспомогательную камеру 50 и/или выпускную камеру 80. Печь 22 может расплавлять материал 24, размещенный, например, в плавильной камере 30. По меньшей мере согласно одному варианту реализации вспомогательная камера 50 может быть смежной с плавильной камерой 30, и выпускная камера 80 может быть смежной с вспомогательной камерой 50. Например, вспомогательная камера 50 может быть расположена между плавильной камерой 30 и выпускной камерой 80.

[0027] Как показано на фиг. 1, плавильная камера 30, вспомогательная камера 50 и выпускная камера 80 могут быть соединены с уплотнением постоянно или соединены с уплотнением разъемным способом. Например, плавильная камера 30 может быть соединена с уплотнением с вспомогательной камерой 50, и вспомогательная камера 50 может быть соединена с уплотнением с выпускной камерой 80. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации уплотнение между плавильной камерой 30, вспомогательной камерой 50 и/или выпускной камерой 80 может быть нарушено во время операции литья. Например, как описано в настоящей заявке, выпускная камера 80 может быть расположена с возможностью перемещения относительно вспомогательной камеры 50, так что выпускная камера 80 может быть перемещена в направлении от вспомогательной камеры 50, и уплотнение между ними может быть нарушено (как показано на фиг. 7). Согласно различным неограничивающим вариантам реализации давление в плавильной камере 30, вспомогательной камере 50 и выпускной камере 80 может достигать однородности и/или может поддерживаться однородным или по существу однородным во всех камерах. Например, плавильная камера 30, вспомогательная камера 50 и выпускная камера 80 могут быть соединены с уплотнением вместе, и давление в них может быть отрегулировано до требуемого давления плавления. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации по меньшей мере в двух из камер 30, 50, 80 можно поддерживать различные давления. Например, давления в плавильной камере 30, вспомогательной камере 50 и выпускной камере 80 могут быть отрегулированы во время операции непрерывной разливки для создания динамической газовой пробки, которая предотвращает проникновение неинертного газа в плавильную камеру 30 из печи 22. Например, требуемое давление плавления может быть положительным давлением. Первоначально, давление в плавильной камере 30, вспомогательной камере 50 и выпускной камере 80 может быть отрегулировано до положительного требуемого давления плавления. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации давление во всех камерах 30, 50, 80 может быть однородным или по существу однородным, так что в камерах 30, 50, 80 наблюдаются только небольшие или номинальные изменения давления. Впоследствии, выпускная камера 80 может быть открыта для внешней атмосферы, например, для достижения атмосферного давления, а в плавильной камере 30 может поддерживаться требуемое давление плавления. В таких вариантах реализации давление во всей вспомогательной камере 50 может быть отрегулировано для формирования динамической газовой пробки, которая предотвращает загрязнение плавильной камеры 30 внешней атмосферой, которая присутствует в выпускной камере 80 и/или за пределами вспомогательной камеры 50.

[0028] Как показано на фиг. 1, система 20 для непрерывной разливки может содержать насосную систему, которая управляет давлением в плавильной камере 30, вспомогательной камере 50 и/или выпускной камере 80. Насосная система, например, может вакуумировать плавильную камеру 30, вспомогательную камеру 50 и выпускную камеру 80 и/или, например, может регулировать давление в камерах 30, 50, 80 до различных положительных давлений. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации насосная система может поддерживать в плавильной камере 30, вспомогательной камере 50 и выпускной камере 80 одинаковое давление. В дополнение к данному или согласно другому варианту реализации насосная система может поддерживать по меньшей мере в двух из камер 30, 50, 80 различные давления. Соответственно, насосная система может содержать множество насосов, источников газа и/или газоотводов регулирования давления в различных камерах 30, 50, 80. Например, плавильная камера 30 может содержать насосную систему плавильной камеры, вспомогательная камера 50 может содержать насосную систему вспомогательной камеры, и выпускная камера 80 может содержать насосную систему выпускной камеры. Каждая насосная система может содержать источник газа и газоотвод, т.е., например, систему обратной загрузки. Кроме того, насосная система вспомогательной камеры может содержать насосы 60 дифференциального давления. Как описано в настоящей заявке, насосы 60 дифференциального давления могут управлять давлением, например, в различных зонах 62 вспомогательной камеры 50. Кроме того, как описано в настоящей заявке, насосная система может формировать систему замкнутого контура или частично замкнутого контура, так что по меньшей мере часть газа в системе 20 для непрерывной разливки может быть возвращена, очищена и повторно введена в систему 20 для непрерывной разливки.

[0029] Как показано на фиг. 2, плавильная камера 30 системы 20 для непрерывной разливки может принимать в себя материал 24 для плавления и литья. Источник 32 энергии или тепла печи 22 может проходить в плавильную камеру 30 и передавать энергию размещенному в ней материалу 24. Например, источник 32 энергии может создать электронный луч или плазменную дугу высокой интенсивности сквозь поверхность материала 24. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации плавильная камера 30 может содержать под или тигель 34, например, водоохлаждаемый медный тигель. Как показано прежде всего на фиг. 2, тигель 34 может удерживать материал 24, в то время как источник 32 тепла прикладывает энергию к материалу 24, расположенному в тигле 34, для расплавления материала 24.

[0030] Согласно различным неограничивающим вариантам реализации плавильная камера 30 может содержать кристаллизатор или литейную форму 36. Расплавленный материал 24 может, например, протекать в литейную форму 36 и может выходить из литейной формы 36 в виде литого материала 26. Как показано на фиг. 3, литейная форма 36 может быть литейной формой с открытым дном, так что литой материал 26 может выходить с нижней стороны литейной формы 36 во время операции непрерывной разливки. Кроме того, литейная форма 36 может иметь внутренний периметр, который соответствует намеченной форме литого материала 26. Круглый внутренний периметр может быть подходящим, например, для изготовления цилиндрических заготовок, а прямоугольный внутренний периметр может быть подходящим для изготовления заготовок в форме прямоугольной призмы. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации литейная форма 36 может иметь, например, круглый внутренний периметр, имеющий диаметр от приблизительно 6 дюймов до приблизительно 32 дюймов (152,4-812,8 мм). Кроме того, согласно различным неограничивающим вариантам реализации литейная форма 36 может иметь прямоугольный внутренний периметр, размер которого, например, составляет приблизительно 36х54 дюйма (914,4х1371,6 мм). Согласно различным неограничивающим вариантам реализации литейная форма 36 может быть водоохлаждаемой медной литейной формой. Согласно некоторым вариантам реализации литейная форма 36 может являться частью наружного периметра плавильной камеры 30 и может быть соединена с уплотнением с плавильной камерой 30 и/или вспомогательной камерой 50. Например, литейная форма 36 может формировать изолированный канал между плавильной камерой 30 и вспомогательной камерой 50.

[0031] Как показано на фиг. 2 и 3, в литейную форму 36 может быть вставлена пластина 40 в форме ласточкина хвоста, чтобы создать в ней подвижную нижнюю поверхность. Пластина 40 в форме ласточкина хвоста может быть удалена или извлечена из литейной формы 36 и протянута сквозь плавильную печь 22, например, во время операции непрерывной разливки. По меньшей мере согласно одному варианту реализации пластина 40 в форме ласточкина хвоста может быть водоохлаждаемой медной пластиной. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации пластина 40 может быть соединена с вытягивающим элементом 42, который может быть соединен с вытягивающим плунжером 82. Вытягивающий плунжер 82 может содержать выталкивающий и втягивающий механизм, например, гидравлический цилиндр или, например, шариковую винтовую пару. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации вытягивающий плунжер 82 может тянуть вытягивающий элемент 42 и соединенную с ним пластину 40 в форме ласточкина хвоста вдоль вспомогательной камеры 50 в выпускную камеру 80. По меньшей мере согласно одному варианту реализации затравочный блок 44 может быть вставлен в пластину 40, и стопорный штифт 46 может разъемным способом прикреплять затравочный блок 44 к пластине 40. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации затравочный блок 44 может облегчать извлечение пластины 40 и литого материала 26 из литейной формы 36, а также облегчать последующее отсоединение конца литого материала 26 (как показано на фиг. 8) от пластины 40, как описано в патенте США № 6,273,179 (Geltzer и др.), который посредством ссылки полностью включен в настоящую заявку.

[0032] Как показано на фиг. 2, источник 32 энергии может прикладывать энергию к материалу 24, расположенному в тигле 34, для расплавления материала 24. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации расплавленный материал 24 может вытекать из тигля 34 в литейную форму 36. По меньшей мере согласно одному варианту реализации тигель 34 может иметь наклон или скос для сливания расплавленного материала 24 в литейную форму 36. Согласно другим вариантам реализации расплавленный материал 24 может вытекать из тигля 34 в литейную форму 36. Как показано на фиг. 2, расплавленный материал 24 может протекать в литейную форму 36 с открытым дном. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации, когда расплавленный материал 24 протекает в литейную форму 26, расплавленный материал 24 может покрывать пластину 40 и/или, например, затравочный блок 44 и может входить в контакт со сторонами литейной формы 36.

[0033] Согласно различным неограничивающим вариантам реализации расплавленный материал 24 может содержать материал, такой как, например, титан (Ti), цирконий (Zr), магний (Mg), ванадий (V), ниобий (Nb) и/или их сплавы, которые при некоторых температурах могут быть реакционноспособными с газами, присутствующими в окружающей атмосфере. Например, титан может быть реакционноспособным в расплавленном состоянии и при повышенных температурах. Для защиты реакционноспособного материала во время плавления и литья можно управлять атмосферой в плавильной камере 30, а также в других зонах системы 20 для непрерывной разливки, в которых материал по существу является горячим и, таким образом, реакционноспособным. Например, атмосфера в плавильной камере 30 может быть вакуумирована до существенного вакуума, и/или плавильная камера 30 может быть заполнена инертным газом. Если печь 22 является, например, электроннолучевой печью для плавки в холодном тигле, давление в плавильной камере 30 может приблизительно соответствовать вакууму, и если печь 22 является плазменной дуговой печью для плавки в холодном тигле, плавильная камера 30 может быть заполнена инертным газом, например, до давления ниже атмосферного или до положительного давления, которое выше атмосферного давления.

[0034] Как показано на фиг. 2 и 3, расплавленный материал 24, заполняющий литейную форму 36, может формировать жидкое уплотнение 28 между плавильной камерой 30 и вспомогательной камерой 50. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации расплавленный материал 24 может находиться рядом с боковыми стенками части литейной формы 36. Например, как показано на фиг. 2 и 3, расплавленный материал 24 может прилегать к внутреннему периметру литейной формы 36 вдоль верхней части или поверхности материала, заполняющего литейную форму 36. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации жидкое уплотнение 28 может обеспечить барьер, который ограничивает и/или предотвращает поток газа, который в противном случае может войти в плавильную камеру 30 из вспомогательной камеры 50 и/или внешней атмосферы и который может реагировать с расплавленным материалом 24. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации литой материал 26 может быть отвержден или по существу отвержден после выхода из литейной формы 36. Следует понимать, что по меньшей мере наружные периферийные зоны литого материала 26 должны быть отверждены соответствующим образом для поддерживания целостности литого материала 26, когда он выходит из литейной формы 36. Как показано на фиг. 3, после того, как расплавленный материал 24 достиг необходимого уровня в литейной форме 36, пластина 40 в форме ласточкина хвоста может быть перемещена наружу сквозь открытую нижнюю сторону литейной формы 36 посредством вытягивающего плунжера 82. Вытягивающий плунжер 82 может тянуть вытяжную арматуру 42 и пластину 40 с литым материалом 26, соединенным с ней, из литейной формы 36 в направлении к вспомогательной камере 50. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации скорость извлечения литого материала 26 из литейной формы 34 может быть согласована со скоростью подачи расплавленного материала 24 в литейную форму 36 из тигля 34, так что во время операции непрерывной разливки уровень расплавленного материала 24 в литейной форме 36 остается по существу тем же самым. Например, скорость извлечения литого материала 26 может составлять от приблизительно 100 фунтов/час до приблизительно 2000 фунтов/час (45,4-908 кг/час). Согласно различным неограничивающим вариантам реализации скорость извлечения может составлять, например, от приблизительно 1500 фунтов/час до приблизительно 5000 фунтов/час (681-2270 кг/час). Скорость извлечения может зависеть от конструкции плавильной печи, размеров литого материала 26, такого как, например, его поперечное сечение, и/или свойства литых и расплавленных материалов 24, 26, таких, например, как плотность.

0035] Как показано на фиг. 4-6, плавильная камера 30 может быть прикреплена к вспомогательной камере 50. Например, плавильная камера 30 может быть соединена посредством защелок, болтами, скреплена или иным способом прикреплена к вспомогательной камере 50. По меньшей мере согласно одному варианту реализации уплотнительное кольцо или, например, прокладка могут быть расположены между плавильной камерой 30 и вспомогательной камерой 50 для создания газонепроницаемого вакуумного уплотнения между ними. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации плавильная камера 30 и вспомогательная камера 50 могут быть разъемным способом скреплены вместе, так что литейная форма 36, расположенная между ними, может быть удалена, заменена и/или замещена другой литейной формой. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации, как описано в настоящей заявке, литейная форма 36 может формировать герметизированный канал между плавильной камерой 30 и вспомогательной камерой 50. Кроме того, вспомогательная камера 50 может быть расположена, например, рядом с плавильной камерой 30 и/или под ней. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации вспомогательная камера 50 может формировать динамическое уплотнение или газовую пробку между плавильной камерой 30, давление в которой может быть отрегулировано, например, до требуемого давления плавления, и выпускной камерой 80, давление в которой может быть отрегулировано, например, до атмосферного давления. Согласно некоторым вариантам реализации вспомогательная камера 50 может содержать охлаждающую систему (не показана). Стенки вспомогательной камеры 50 могут содержать каналы, такие, например, что вода и/или другие охлаждающие жидкости могут быть прокачаны сквозь указанные каналы для предотвращения перегрева вспомогательной камеры 50 литым материалом 26 и продолжения охлаждения литого материала 26 во вспомогательной камере 50.

[0036] Как показано на фиг. 4-6, вспомогательная камера 50 может содержать по меньшей мере один элемент 64 для управления давлением, который управляет расходом газа между смежными зонами 62 из множества зон. Например, элементы 64 для управления давлением могут быть выполнены с возможностью поддержания требуемого давление в каждой зоне 62 вспомогательной камеры 50. Согласно некоторым вариантам реализации вспомогательная камера 50 может содержать, например, последовательность элементов 64 для управления давлением. Элемент 64 для управления давлением может быть перегородкой или переборкой, как описано, например, в патенте США № 3,888,300 (Guichard и др.), который посредством ссылки полностью включен в настоящую заявку. Согласно различным неограничивающим вариантам реализации элементы 64 для управления давлением могут проходить, например, от внутреннего периметра вспомогательной камеры 50 к центру вспомогательной камеры 50. По меньшей мере согласно одному варианту реализации элементы 64 для управления давлением могут содержать отверстие 66, которое может быть расположено, например, в центре элемента 64 для управления давлением или рядом с ним. Отверстия 66 могут быть выполнены с возможностью пропускания литого материала 26 сквозь них, когда литой материал 26 протягивают сквозь вспомогательную камеру 50. Если вспомогательная камера 50 является, например, цилиндрической и литой материал 26 является цилиндрическим, элементы 64 для управления давлением, напр