DK154331B - PROCEDURE AND APPARATUS FOR LINERATED UPDATE CONTINUOUS CASTING OF A METAL STRING USING AN FORMULATING ASSEMBLY - Google Patents
PROCEDURE AND APPARATUS FOR LINERATED UPDATE CONTINUOUS CASTING OF A METAL STRING USING AN FORMULATING ASSEMBLY Download PDFInfo
- Publication number
- DK154331B DK154331B DK225481AA DK225481A DK154331B DK 154331 B DK154331 B DK 154331B DK 225481A A DK225481A A DK 225481AA DK 225481 A DK225481 A DK 225481A DK 154331 B DK154331 B DK 154331B
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- nozzle
- heat sink
- melt
- casting
- string
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/14—Plants for continuous casting
- B22D11/141—Plants for continuous casting for vertical casting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
Description
i ii i
DK 154331 BDK 154331 B
5 Opfindelsen angår en fremgangsmåde til lodret opadret-tet kontinuerlig støbning af en metalstreng fra en metalsmeltemasse/ under anvendelse af en lodret orienteret dyse med en indløbsende forsynet med et kølelegeme/ som med en fri ende omgiver en del af dysen 10 for at muliggøre en afkøling af dele af dysen, hvorhos et isolationselement er anbragt i en udsparing i kølelegemet mellem en del af dysen og en del af kølelegemet for at isolere en del af dysen mod afkøling fra kølelegemet, idet indløbsenden af dysen er anbragt 15 i afstand under kølelegemets frie ende, og idet isolationselementet er anbragt på kølelegemets frie ende og strækker sig mellem dysen og kølelegemet over en forud fastlagt afstand, idet den frie ende på kølelegemet er nedsænket i smeltemassen til en dybde 20 større end den nævnte forud fastlagte afstand for at frembringe en størkningsfront i dysen, når smeltemassen trækkes ud gennem nævnte kølelegeme, mens dysen afkøles gennem kølelegemet, idet afkølingen bringes til fuldstændigt at størkne det smeltede 25 metal til en streng i en del af dysen over isolationselementet, hvorunder dysen og strengen alternerende bevæges frem og tilbage i forhold til hinanden i strengens fremføringsretning og et apparat til lodret opadrettet kontinuerlig støbning af en metalstreng 30 fra en metalmasse til brug ved udøvelse af den nævnte fremgangsmåde under anvendelse af en i apparatets brugsstilling lodret orienteret rørformet dyse med en indløbsende i væskeforbindelse med smeltemassen; et kølelegeme med en fri ende, der omgiver en delThe invention relates to a method for vertical upward continuous casting of a metal strand from a metal melt / using a vertically oriented nozzle with an inlet end provided with a heat sink / surrounding a portion of the nozzle 10 to allow cooling of parts of the nozzle in which an insulating element is placed in a recess in the heat sink between part of the nozzle and part of the heat sink to insulate part of the nozzle against cooling from the heat sink, the inlet end of the nozzle being spaced 15 below the free end of the heat sink and wherein the insulating member is disposed on the free end of the heat sink and extends between the nozzle and heat sink over a predetermined distance, the free end of the heat sink being submerged in the melt to a depth 20 greater than said predetermined distance to produce a solidification front in the nozzle when the melting mass is withdrawn through said heat sink, while the nozzle is cooled through the heat sink, the cooling being brought t to completely solidify the molten metal to a strand in a portion of the nozzle over the insulating element, under which the nozzle and string alternately move back and forth relative to each other in the direction of feed of the string and an apparatus for vertically upwardly continuous casting of a metal string 30 from a metal mass for use in the practice of said method using a vertically oriented tubular nozzle vertically oriented in the apparatus of use with an inlet end in liquid communication with the melt; a heat sink with a free end surrounding a part
' DK 154331 BDK 154331 B
2 1 af dysen for at muliggøre afkøling af dele af dysen, hvorhos dysens indløbsende befinder sig i afstand under kølelegemets frie ende; et isolationselement, der er anbragt i en udsparing i kølelegemet og mellem 5 en del af dysen og kølelegemet for at isolere en del af dysen mod kølelegemets afkøling, idet nævnte isolationselement er anbragt på den frie ende af kølelegemet og strækker sig mellem dysen og kølelegemet over en forudbestemi_afstand; midler til nedsænk-10 ning af kølelegemets--frie ende i smeltemassen til en dybde, der er større end nævnte forudbestemte afstand for at frembringe en størkningsfront i dysen under smeltemassens overflade, når smeltemassen og den størknede streng- trækkes ud gennem kølelegemet; 15 midler til udtrækning af smeltet metal fra smeltemassen gennem dysen, medens dysen afkøles gennem kølelegemet, idet kølingen er indrettet til at kunne bringe det smeltede metal til at størkne fuldstændigt til en streng i en del af dysen.2 1 of the nozzle to allow cooling of portions of the nozzle where the inlet end of the nozzle is spaced below the free end of the heat sink; an insulating member disposed in a recess in the heat sink and between a portion of the nozzle and heat sink to insulate a portion of the nozzle against the heat sink of said heat sink, said insulation member being disposed on the free end of the heat sink and extending between the nozzle and heat sink. a predetermined distance; means for immersing the free end of the heat sink in the melt to a depth greater than said predetermined distance to produce a solidification front in the nozzle below the surface of the heat sink as the melt and the solidified strand are pulled out through the heat sink; 15 means for extracting molten metal from the melt mass through the nozzle while the nozzle is cooled through the heat sink, the cooling being adapted to cause the molten metal to solidify completely to a strand in a portion of the nozzle.
2020
Det er almindelig „kendt teknik at støbe ubestemte længder metalstænger fra en smeltet masse ved at trække smeltet metal gennem en kølet form. Formen består sædvanligvis af en dyse af varmebestandigt 25 materiale, såsom grafit, hvilken dyse afkøles af en omgivende vandkappe. USA patentskrift nr. 3.354.936 beskriver for eksempel en kølet formsammenstilling, som er tæt indsat i bundvæggen på en metalsmeltebehol-der til at støbe store barrer. Tyngdekraften føder 30 den smeltede masse gennem formen. Ved støbning nedad er der imidlertid fare for, at den smeltede masse "bryder ud", og metalsmeltebeholderen må da tømmes eller vippes over for at man kan reparere eller erstatte formen eller støbedysen.It is common "known technique to cast indefinite lengths of metal bars from a molten mass by pulling molten metal through a chilled mold. The mold usually consists of a nozzle of heat-resistant material, such as graphite, which nozzle is cooled by a surrounding water jacket. U.S. Patent No. 3,354,936, for example, discloses a chilled mold assembly which is tightly inserted into the bottom wall of a metal melt container for molding large bars. Gravity feeds 30 the molten mass through the mold. However, when casting downwards, there is a danger that the molten mass "breaks out" and the metal melting container must then be emptied or tilted in order to repair or replace the mold or die.
33
DK 154331 BDK 154331 B
1 Horisontal støbning gennem en kølet form har også været benyttet. Foruden udtømnings- og udskiftningsproblemer ved den foran omtalte lodret nedadrettede støbning kan tyngdekraften bevirke en ujævn størkning/ 5 og dette resulterer i et støbegods# som ikke er ens i tværsnittet# eller som har dårlig overfladekvalitet.1 Horizontal casting through a chilled mold has also been used. In addition to depletion and replacement problems with the aforementioned vertical downward casting, gravity can cause uneven solidification / 5 and this results in a casting # which is not the same in cross section # or which has poor surface quality.
Endelig har der været benyttet forskellige apparater til støbning opad. Tidligere apparater er beskrevet 10 i USA patentskrift nr. 2.553.921 og i USA patent skrift nr. 2.171.132. I USA patentskrift nr. 2.553.921 benyttes et vandkølet metallisk formrør med en ydre keramisk foring, som er nedsænket i en smeltet masse.Finally, various appliances have been used for casting upwards. Prior apparatus is disclosed in U.S. Patent No. 2,553,921 and U.S. Patent No. 2,171,132. U.S. Patent No. 2,553,921 uses a water-cooled metallic molding tube with an outer ceramic liner which is immersed in a molten mass.
I praksis er der ikke fundet noget metal, som er 15 egnet til anvendelse som formrør, støbestykket udsættes for ujævn afkøling og kondenserede metaldampe kan samle sig i åbningen mellem formrøret og foringen på grund af forskellen i disses varmeudvidelseskoeffi-cienter. I apparatet, der kendes fra det sidstnævnte 20 USA patentskrift benyttes også et vandkølet "rør", men dette er monteret over den smeltede masse, og det er nødvendigt med et vacuum til at trække den smeltede masse op i røret. En koaksial og varmefast forlængelse af røret strækker sig ind i den smeltede 25 masse. Den varmefaste eller varmebestandige forlængelse er nødvendig for at hindre "paddehatdannelse", d.v.s. dannelse af en fast masse af metal med en diameter, som er større end det kølede rørs. Som i apparatet fra det førstnævnte USA patentskrift 30 kan termisk udviklede gab, som i dette tilfælde opstår mellem røret og forlængelsen, opsamle kondenserede metaldampe, og dette kan resultere i dårlig overfladekvalitet eller ydre flader på støbegodset.In practice, no metal has been found suitable for use as mold pipes, the cast is subjected to uneven cooling, and condensed metal vapors may collect in the opening between the mold pipe and the casing due to the difference in their coefficients of thermal expansion. In the apparatus known from the latter US patent, a water-cooled "pipe" is also used, but this is mounted over the molten mass and a vacuum is needed to pull the molten mass up into the pipe. A coaxial and heat-resistant extension of the tube extends into the molten mass. The heat-resistant or heat-resistant extension is necessary to prevent "mushroom formation", i.e. forming a solid mass of metal with a diameter greater than the chilled tube. As in the apparatus of the former US Patent No. 30, thermally developed gaps, which in this case occur between the pipe and the extension, may collect condensed metal vapors and this may result in poor surface quality or outer surfaces of the castings.
44
DK 154331 BDK 154331 B
1 USA patentskrifterne nr. 3.746.077 og nr. 3.872.913 beskriver en senere udviklet teknik og apparat til støbning opad. Ifølge USA patentskrift nr. 3.872.913 undgås de problemer, som er forbundet med varmeudvi-5 delsesforskellene ved, at kun den yderste spids af "dysen" placeres i den smeltede masse. En vandkølet kappe omslutter den øvre ende af dysen. På grund af, at overfladen af den smeltede masse ligger under køle-zonen, er det nødvendigt med et vacuumkammer 10 ved den øvre ende af dysen for at trække den smeltede masse op til køle-zonen. Brug af et vacuumkammer begrænser imidlertid den mængde strengmateriale, der kan trækkes op, og der kræves særlige fonner for tætninger, som Kan udholde varmen fra smeItemas- 15 sen.US Patent Nos. 3,746,077 and 3,872,913 disclose a later developed upward casting technique and apparatus. According to U.S. Patent No. 3,872,913, the problems associated with the heat exchange differences are avoided by placing only the outermost tip of the "nozzle" in the molten mass. A water-cooled jacket encloses the upper end of the nozzle. Because the surface of the molten mass is below the cooling zone, a vacuum chamber 10 is required at the upper end of the nozzle to draw the molten mass up to the cooling zone. However, the use of a vacuum chamber limits the amount of string material that can be pulled up, and special fins are required for seals that can withstand the heat of the melting mass.
USA patentskriftet nr. 3.746.077 undgår vacuumkammeret ved, at en kølekappe og en del af en omsluttet dyse sænkes ned i den smeltede masse. Nedsænkningsdybden 20 er tilstrækkelig til, at den smeltede masse fødes til størknings zonen, men den er ikke dybt nedsænket.U.S. Patent No. 3,746,077 avoids the vacuum chamber by lowering a cooling jacket and a portion of an enclosed nozzle into the molten mass. The immersion depth 20 is sufficient for the molten mass to be fed to the solidification zone, but it is not deeply submerged.
Både kappen og skillefladerne mellem kappen og dysen «H* er beskyttet mod den smeltede masse af en omgivende, isolerende foring. Den nedre ende af foringen støder 25 imod den nedre, ydre flade på dysen for at blokere en direkte strøm af smeltet masse til kølekappen.Both the casing and the interface between the casing and the nozzle «H * are protected from the molten mass of a surrounding insulating lining. The lower end of the liner abuts the lower outer surface of the nozzle to block a direct flow of molten mass to the cooling jacket.
De foran anførte apparater er sædvanligvis karakteriseret ved en "lukket" form ved, at flydende metal 30 står i direkte forbindelse med størkningsfronten.The aforementioned apparatus is usually characterized by a "closed" shape in that liquid metal 30 is in direct contact with the solidification front.
Den afkølede form fødes sædvanligvis fra en tilstødende beholder, som er fyldt med smeltet masse. I modsætning til dette fødes den smeltede masse i et "åbent" formapparat sædvanligvis via et tilførselsrør direkte 5The cooled form is usually fed from an adjacent container which is filled with molten mass. In contrast, the molten mass in an "open" molding apparatus is usually fed directly via a supply pipe.
DK 154331 BDK 154331 B
1 til en form, hvor den afkøles meget hurtigt. Åbne formapparater bliver sædvanligvis benyttet ved støbning nedad af store stålbarrer af stål og af og til også aluminium, kobber eller messing. Aben formstøb-5 ning benyttes imidlertid ikke til at forme produkter med lille tværsnit, fordi det er meget vanskeligt at regulere niveauet af den smeltede masse og dermed også lokaliseringen af størkningsfronten.1 to a form where it cools very quickly. Open molding devices are usually used for casting down large steel bars and sometimes also aluminum, copper or brass. However, the open mold casting is not used to mold products of small cross-section because it is very difficult to control the level of the molten mass and thus also the location of the solidification front.
10 Et problem, som rejser sig ved lukket formstøbning, er varmeudvidelsen i boringen i støbeformen ved begyndelsen af størkningen, den såkaldte "trompetmundingn.One problem that arises from closed mold casting is the heat expansion in the bore of the mold at the beginning of solidification, the so-called "trumpet mouth.
Under sådanne forhold dannes der udvidelser af støbegodsets tværsnit, som kiles mod en snævrere del af 15 dysen. Den kileformede del kan knækkes af og danne en ubevægelig "skal". Skallerne kan enten bevirke, at strengen afbrydes eller kan blive liggende i dysen og frembringe overfladedefekter på støbegodset. Det er derfor vigtigt at opretholde dimensional jævnhed 20 eller ensformighed i dyseboringen inde i støbezonen.Under such conditions, extensions of the cross-section of the casting are formed, which are wedged against a narrower portion of the die. The wedge-shaped part can be broken off to form a motionless "shell". The shells may either cause the strand to break or may remain in the die and produce surface defects on the casting. Therefore, it is important to maintain dimensional smoothness or uniformity in the nozzle bore within the molding zone.
I apparaterne ifølge USA patentskrifterne nr.In the apparatus of United States Patent Specification no.
3.746.077 og nr. 3.872.913 styres disse problemer af en relativt flad temperaturgradient langs dysen, som delvis skyldes en beskeden afkølingshastighed 25 for generelt at frembringe en flad størkningsfront.No. 3,746,077 and No. 3,872,913, these problems are controlled by a relatively flat temperature gradient along the nozzle, which is partly due to a modest cooling rate 25 to generally produce a flat solidification front.
Med denne flade eller lille temperaturgradient kan der med relativt lav hastighed produceres støbegods med acceptabel kvalitet, sædvanligvis med en hastighed på 13 til 100 cm pr minut.With this flat or small temperature gradient, castings of acceptable quality can be produced at a relatively low speed, usually at a speed of 13 to 100 cm per minute.
3030
Et andet betydeligt problem ved støbning gennem en kølet form er kondensdannelser af metaldampe. Kondensdannelsen er specielt til besvær ved støbning af messing, som indeholder zink, eller af andre legerin- 6Another significant problem in casting through a chilled form is condensation of metal vapors. Condensation is especially troublesome when casting brass containing zinc or other alloys.
DK 154331 BDK 154331 B
1 ger, som indeholder elementer, som koger ved temperaturer, som ligger under smeltetemperaturen for legeringen. Zinkdamp trænger let gennem de materialer, som sædvanligvis benyttes til fremstilling af støbe-5 forme og også gennem de sædvanlige isolationsmaterialer, og dampen kan kondensere til flydende fase i kritiske områder. Flydende zink på formen nær størkningsfronten kan koge ved overfladen af støbegodset, og dette kan føre til en af gassen betinget overflade-10 defekt. På grund af disse problemer kan der med den nuværende støbeteknik og støbeapparat ikke foretages kommerciel produktion af messingstrenge med stor hastighed og med god rvalitet.1 containing elements which boil at temperatures below the melting temperature of the alloy. Zinc vapor readily penetrates the materials commonly used to make molds and also through the usual insulating materials, and the vapor can condense to liquid phase in critical areas. Liquid zinc on the mold near the solidification front can boil at the surface of the casting, and this can lead to a surface-conditioned defect of the gas. Because of these problems, with the current casting technique and casting, commercial production of brass strings cannot be made at high speed and with good quality.
15 Det er også af stor vigtighed, på hvilken måde støbegodset trækkes igennem den afkølede form i støbeprocessen. En periodevis proces med et fremtrækkende slag fulgt af en hvileperiode benyttes kommercielt i forbindelse med den formenhed, som er beskrevet 20 i det foran nævnte USA patentskrift nr. 3.872.913.15 It is also of great importance how the casting is drawn through the cooled mold in the molding process. A periodic process of a protruding stroke followed by a rest period is used commercially in connection with the molding unit described in U.S. Patent No. 3,872,913.
USA patentskriftet nr. 3.908.747 omhandler et styret returslag for at forme støbegodshuden, hindre afbrydelse af støbegodset og kompensere for sammentrækningen af støbegodset inde i formen efterhånden som 25 det afkøles. Engelsk patentskrift nr. 1.087026 omhandler også et reverseringsslag for delvis gensmeltning af støbegodset. USA patentskrift nr. 3.354.936 omhandler en proces med et relativt langt frem trækkende slag, fulgt af perioder, hvor støbebevægelsen er 30 stoppet og reverseres i et relativt kort slag. Denne proces benyttes ved støbning nedad af store barrer for derved at hindre invers segregation-. I alle disse apparater er imidlertid slaghastighederne og den gennemsnitlige støbehastighed meget lav. I apparatet 7U.S. Patent No. 3,908,747 discloses a controlled return stroke to shape the casting skin, preventing the casting from being interrupted, and compensating for the shrinkage of the casting inside the mold as it cools. English patent specification 1.087026 also discloses a reversal stroke for partial re-melting of the castings. U.S. Patent No. 3,354,936 discloses a process of a relatively far-reaching stroke, followed by periods when the casting motion is stopped and reversed in a relatively short stroke. This process is used when casting down large burrs in order to prevent inverse segregation. In all these devices, however, the stroke rates and the average casting speed are very low. In the appliance 7
DK 154331 BDK 154331 B
1 ifølge USA patentskriftet nr. 3.354.936 er for eksempel det fremførende slag af tre til tyve sekunders varighed, og returslaget er af et sekunds varighed, og gennemsnitlig støbehastighed er 33 til 38 cm pr 5 minut.For example, according to U.S. Patent No. 3,354,936, the advancing stroke is of three to twenty seconds duration, and the return stroke is of one second duration, and the average casting speed is 33 to 38 cm per 5 minutes.
Det er kendt at oscillere en kontinuerlig støbeform for at frembringe en afstrygningsvirkning, som letter bevægelsen af den netop støbte stang gennem dysen, 10 og når fremføringshastigheden af dysen under en del af perioden er større end for den stang, som bliver støbt, er det meget vigtigt at hindre, at spændingen danner revner i den størknende hud. Idet der fremkommer støbeslag ved form-oscilleringer, kan stangen 15 desuden trækkes ud af dysen med konstant hastighed, og derved bliver yderligere operationer efter støbningen enklere, for eksempel omformning af stangen til et bånd.It is known to oscillate a continuous mold to produce a stripping effect which facilitates the movement of the just molded rod through the die 10, and when the feed rate of the die during a portion of the period is greater than that of the rod being cast, it is very important to prevent the tension from forming cracks in the solidifying skin. Furthermore, as casting strokes occur by mold oscillations, rod 15 can be pulled out of the nozzle at a constant rate, thereby further simplifying post-casting operations, for example transforming the rod into a tape.
20 Det er formålet med opfindelsen at tilvejebringe en fremgangsmåde til kontinuerlig støbning af metalstrenge i høj kvalitet, og især strenge af kobber og kobberlegeringer inkluderet messing, ved produktionshastigheder, der er mange gange større end de, 25 der tidligere er opnået med lukkede formapparater.It is an object of the invention to provide a method for continuous casting of high quality metal strings, and in particular strands of copper and copper alloys including brass, at rates of production many times greater than those previously obtained with closed molding apparatus.
Dette opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, som er særegen ved, at den størknede streng trækkes ud fra smeltemassen med en konstant hastighed, og 30 at dysen bringes til at oscillere i en retning, der er parallel med strengens fremføringsretning, henholdsvis ved et apparat ifølge opfindelsen, der er særegnet ved, at apparatet har midler til at kunne oscillere dysen i en retning, der er parallel med 8 -This is achieved by the method according to the invention, which is peculiar in that the solidified string is withdrawn from the melt at a constant speed and the nozzle is caused to oscillate in a direction parallel to the direction of feeding of the string, respectively, by an apparatus according to the invention. , characterized in that the apparatus has means for oscillating the nozzle in a direction parallel to 8 -
DK 154331 BDK 154331 B
1 fremføringsretningen af strengen i et mønster af fremad- og bagudrettede slag, idet midlerne til udtrækning af den størknede streng trækker denne ud fra smeltemassen med konstant hastighed.1, the direction of advance of the string in a pattern of forward and backward blows, the means for extracting the solidified string pulling it out of the melt mass at constant speed.
55
Herved opnås, at man med en kølet formsammenstilling til støbning opad med formsamraenstillingen oscillerende og nedsænket i den smeltede masse kan frembringe en stejl temperaturgradient langs en støbeform, især 10 ved den laveste ende af størkningszonen, uden dannelse af skaller eller tab af dimensional ensartethed i støbezonen, hvor det muliggøres at fremstille strenge af høj kvalitet ve usædvanligt høje hastigheder i forhold til de hastxgheder, der kendes fra tidligere 15 kendte apparater, idet der tillige tilvejebringes en formsammenstilling, som er forbundet med relativt lave fremstillingsomkostninger, som er enkel at betjene, og som er holdbar.Hereby, with a chilled mold assembly for molding upwardly with the mold assembly, oscillating and immersed in the molten mass, it is possible to produce a steep temperature gradient along a mold, in particular at the lowest end of the solidification zone, without forming shells or loss of dimensional uniformity in the molding zone. , where it is possible to produce high quality strings at unusually high speeds over the speeds known from prior art apparatus, while also providing a mold assembly which is associated with relatively low manufacturing costs which are easy to operate, and which is durable.
20 Underkravene angiver fremgangsmåder henholdsvis midler, hvis hensigtsmæssighed i forbindelse med det, der er anført i den kendetegnende del af krav 1 og 7, vil fremgå af den efterfølgende detaljerede beskrivelse, hvori fremgangsmåden og apparatet ifølge opfin-25 delsen forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et forenklet perspektivrids af en strengfremstillingsindretning, der 30 anvender fremgangsmåder og oscillerende formsammenstillinger ifølge opfindelsen; fig. 2 viser et snit delvis set fra siden af den oscillerende form og af bærekon- 9The subclaims disclose methods and means, respectively, the suitability of which is set out in the characterizing part of claims 1 and 7 in the following detailed description, in which the method and apparatus according to the invention are explained in more detail with reference to the drawing. , wherein FIG. 1 shows a simplified perspective view of a string making device employing methods and oscillating mold assemblies according to the invention; FIG. 2 shows a section partly from the side of the oscillating form and of the carrier con 9
DK 154331 BDK 154331 B
1 struktionen ifølge opfindelsen i forbin delse med en smelteovn, som indeholder en smeltet masse; 5 fig. 3 viser et perspektivrids af konstruktio nen, som oppebærer den oscillerende form; fig. 4 viser et afgrænset snit af bæremanifold-10 forlængelsen og formen i konstruktionen ifølge fig. 2; fig. 5 viser et forstørret rids af konstruktionens kølelegeme og form som vist i 15 fig* 4; fig. 6 viser kølelegemet ifølge fig. 5 i et øvre planrids; 20 fig. 7-9 viser diagrammer af formens stilling i en smeltemasse på forskellige trin af formens oscillering; fig. 10 viser et forenklet lodret snit, hvor 25 støbeovnen ifølge fig. 1 er vist i sin nedre og øvre yderstilling i forhold til formsammenstillingerne; fig. 11 og 12 30 viser forenklede lodrette snit af alter native mekanismer til styring af dysens udvidelse under støbezonen; fig. 13 viser et perspektivrids af vognen, 101 shows the structure according to the invention in connection with a furnace containing a molten mass; 5 FIG. 3 is a perspective view of the structure supporting the oscillating shape; FIG. 4 is a sectional view of the support manifold extension and shape of the structure of FIG. 2; FIG. 5 is an enlarged view of the heat sink and shape of the structure as shown in FIG. 4; FIG. 6 shows the heat sink of FIG. 5 in an upper plan view; 20 FIG. 7-9 show diagrams of the position of the mold in a melt at various stages of the oscillation of the mold; FIG. 10 shows a simplified vertical section where the casting furnace according to FIG. 1 is shown in its lower and upper outer positions relative to the mold assemblies; FIG. 11 and 12 show simplified vertical sections of alternate native mechanisms for controlling the expansion of the nozzle below the molding zone; FIG. 13 is a perspective view of the carriage, 10
DK 154331 BDK 154331 B
1 der oppebærer en oscillerende form; fig. 14 viser et separat planrids over konstruktionen i fig. 2's vognkonstruktion 5 til støtte og forflytning af den oscil lerende form# og fig. 15 viser et lodret snit set fra siden af vognkonstruktionen ifølge fig. 14.1 having an oscillating shape; FIG. 14 shows a separate plan view of the structure of FIG. 2 of the carriage structure 5 for supporting and moving the oscillating form # and FIG. 15 is a side elevational view of the carriage structure of FIG. 14th
1010
Fig. 1 viser en hensigtsmæssig indretning til kontinuerlig fremstilling af metalstrenge i ubestemte længder ved at støbe strenc ne opad gennem afkølede forme ifølge nærværende opfindelse. Fire strenge 12 støbes 15 samtidig af en smeltemas se, der ligger i en støbeovn 16. Strengene, der kan have forskellige tværsnitsformer såsom kvadratisk eller rektangulær, samt forskellige diametre, beskrives i det efterfølgende som stænger, idet de i det væsentlige har et rundt tvær-20 snit med en diameter på mellem 6 og 51 mm.FIG. Figure 1 shows a convenient device for continuous fabrication of metal strands of indefinite length by molding the strands upwardly through chilled molds of the present invention. Four strands 12 are simultaneously molded 15 by a melting temp residing in a casting furnace 16. The strands, which may have different cross-sectional shapes such as square or rectangular, as well as different diameters, are hereinafter described as bars, having essentially a circular cross. -20 cuts with a diameter of between 6 and 51 mm.
Under henvisning til fig. 1 støbes strengene 12 i fire kølede formsammenstillinger 18, der er anbragt på fire lodret bevægelige vognkonstruktioner 20.Referring to FIG. 1, the strings 12 are molded into four refrigerated mold assemblies 18 arranged on four vertically movable carriage structures 20.
25 En udtrækningsmaskine 22 trækker med en konstant hastighed strengene gennem formsammenstillingerne og leder dem til et par bånd 24, 24', der leder strengene til fire spoleviklere 26 af hældetypen, hvor strengene samles til spoler. Hvert bånd 24 er hult, 30 således at det kan lede køleluft, der tilføres gennem kanalerne 28 langs båndets længde.An extractor 22 at a constant speed pulls the strands through the mold assemblies and directs them to a pair of strips 24, 24 'which guide the strings to four coil type coil wrappers 26 where the strands are assembled into coils. Each belt 24 is hollow 30 so that it can conduct cooling air supplied through the ducts 28 along the length of the belt.
Smeltemassen fremstilles i en eller flere smelteovne (ikke vist) eller i en kombineret smelte- og opbeva- 11The melt is prepared in one or more melting furnaces (not shown) or in a combined melting and storage 11
DK 154331 BDK 154331 B
1 ringsovn (ikke vist). Selv om denne opfindelse er hensigtsmæssig til fremstilling af kontinuerlige strenge, der er udformet af forskellige metaller og legeringer, er den især frembragt med henblik 5 på fremstilling af strenge af kobberlegeringer, især messing. En støbeske 3o, der er ophængt i en overliggende kran (ikke vist), overfører smeltemassen fra smelteovnene til støbeovnen 16. Støbeskeen er fortrinsvis af tepottetypen med en tud, der forsyner 10 smeltemassen med et minimum af fremmedmateriale såsom slagger og skum. Por at gøre overførslen lettere er støbeskeen drejeligt anbragt i en vugge 32 på en støbeplatform 34. En keramisk øse 36 leder smeltemassen fra støbeskeen 30 til det indre af støbeovnen 15 16. Udgangsenden af øsen 36 er anbragt nedenfor støbe ovnsdækslet og på et sted i afstand fra formsammenstillingerne 18. Ved kontinuerlig produktion, i modsætninger til satsstøbning, tilsættes yderligere smeltemasse støbeovnen, når den er omtrent halvt 20 fuld, for at blande smeltemassen både kemisk og termisk.1 ring oven (not shown). Although this invention is suitable for the manufacture of continuous strands made of various metals and alloys, it is particularly made for the purpose of producing strings of copper alloys, especially brass. A casting spoon 30 suspended in an overhead crane (not shown) transfers the melting mass from the furnaces to the casting furnace 16. The molding spoon is preferably of the teapot type with a spout which provides the melting mass with a minimum of foreign material such as slag and foam. To facilitate transfer, the casting spoon is pivotally placed in a cradle 32 on a casting platform 34. A ceramic spoon 36 directs the melting mass from the casting spoon 30 to the interior of the casting oven 15 16. from the mold assemblies 18. In continuous production, unlike batch molding, additional melting furnace is added when about half full to mix the melt both chemically and thermally.
Støbeovnen er monteret på en hydraulisk transportvogn 38 af saksetypen, og hvor vognen omfatter et sæt 25 belastningselementer 38a (fig. 10), som optager vægten af støbeovnen og indeholdet i denne. Udgangssignaler fra belastningselementerne 38a benyttes til at regulere niveauet i ovnen, og dermed bliver det muligt automatisk at styre niveauet af den smeltede masse 30 i forhold til kølelegemet. Som det bedst ses af fig.The casting furnace is mounted on a scissor-type hydraulic transport trolley 38, wherein the trolley comprises a set of loading elements 38a (Fig. 10) which take up the weight of the casting furnace and its contents. Outputs from the load elements 38a are used to control the level of the furnace, and thus it is possible to automatically control the level of the molten mass 30 relative to the heat sink. As best seen in FIG.
10, er støbeovnen bevægelig mellem en nedre yderstilling, hvor formsammenstillingerne 18 ligger over det øvre niveau af den smeltede masse 14, når støbeovnen er fyldt, og en øvre yderstilling (vist med 1210, the casting furnace is movable between a lower outer position where the mold assemblies 18 are above the upper level of the molten mass 14 when the casting furnace is filled, and an upper outer position (shown by 12).
DK 154331 BDK 154331 B
1 stiplet linie)/ hvor formsammenstillingerne ligger nær bunden af støbeovnen. Højden på støbeovnen bliver kontinuerligt justeret under støbningen for at opretholde den valgte neddykningsdybde af formsammensti1-5 lingerne 18 i smeltemassen. I den nedsænkede stilling er der adgang til formsammenstillingerne for udskiftninger eller vedligeholdelse, efter at vognen er rullet ud af banen.1 dotted line) / where the mold assemblies are near the bottom of the casting furnace. The height of the casting furnace is continuously adjusted during casting to maintain the selected immersion depth of the mold assemblies 18 in the melt. In the submerged position, the form assemblies for replacements or maintenance can be accessed after the vehicle is rolled out of the track.
10 Det skal bemærkes, at poduktionsudstyret sædvanligvis omfatter hjælpeudstyr til niveauregulering såsom sonder og pontoner og periodisk manuel måling med en nedsænket tråd. Oisse eller andre kendte niveaumålings- og reguleri gssystemer kan også benyttes i 15 stedet for belastningselementerne som det primære system. Selv om denne opfindelse er beskrevet med henvisning til stationære formsammenstillinger og en bevægelig støbeovn, kan der også benyttes andre indretninger. Ovnen kan holdes på samme niveau, og 20 den smeltede masse kan tilføres periodisk eller kontinuerligt for at opretholde det samme niveau. En anden mulighed består i en meget stor neddykning, således at niveaureguleringen ikke er nødvendig. En betydelig fordel ved den foreliggende opfindelse er, at den 25 muliggør denne dybe neddykning. Hver af disse indretninger har fordele og ulemper, som for fagfolk inden for området er lette at se.It should be noted that the production equipment usually comprises auxiliary equipment for level control such as probes and pontoons and periodic manual measurement with a submerged wire. Oisse or other known level measurement and control systems may also be used in place of the load elements as the primary system. Although this invention has been described with reference to stationary mold assemblies and a movable casting furnace, other devices may also be used. The furnace may be kept at the same level and the molten mass may be supplied periodically or continuously to maintain the same level. Another possibility consists of a very large immersion, so that the level adjustment is not necessary. A significant advantage of the present invention is that it enables this deep immersion. Each of these devices has advantages and disadvantages which are readily apparent to those skilled in the art.
Støbeovnen 16 er en 96,5 cm kærneløs induktionsovn 30 med en stampet aluminium-oxyd-foring, som opvarmes af en krafttilførsel. En ovn af denne størrelse og type kan indeholde omtrent 5 tons smeltemasse. Ovnen 16 har en hældetud 16a, der leder til en overfyldnings- og udhældningsstøbeske 42 (fig. 10).The casting furnace 16 is a 96.5 cm coreless induction furnace 30 with a stamped aluminum oxide liner heated by a power supply. An oven of this size and type can contain about 5 tons of melt. The oven 16 has a pour spout 16a which leads to a filling and pouring spoon 42 (Fig. 10).
1313
DK 154331 BDK 154331 B
1 Som det videre fremgår af fig. 1, har udtrækningsma-skinen 22 fire parvis modsatte klemruller 44, der hver for sig gnider mod og går i indgreb med en af strengene 12. Klemrullerne 44 er fastgjort på en 5 fælles aksel, der drives af en servo-styret, omstilbar, hydraulisk motor 46. En almindelig hydraulisk pumpeenhed med indstilleligt volumen og konstant tryk, der kan være op til 211 kp/cm^, driver motoren 46. En almindelig elektronisk programmeringsindretning 10 (ikke vist) frembringer et program med signaler, der styrer motorens 46 arbejde gennem et almindelig kendt servosystem. Programmet omfatter en programmeret startfaserutine, der gradvist sætter udtrækningsha stigheden op. Drivrullerne 44 kan frakobles individu-15 elt fra en valgt streng 12, uden at fremføringen af de andre strenge afbrydes.1 As can be seen from FIG. 1, the pull-out machine 22 has four pairs of opposite clamping rollers 44, each of which rubs against and engages one of the strings 12. The clamping rollers 44 are secured to a common shaft driven by a servo-controlled, adjustable, hydraulic motor 46. An ordinary hydraulic pump unit with adjustable volume and constant pressure, which can be up to 211 kp / cm 2, drives the motor 46. An ordinary electronic programming device 10 (not shown) produces a program of signals that controls the operation of the motor 46 through a commonly known servo system. The program includes a programmed startup phase routine that gradually sets up the draw rate. The drive rollers 44 can be disconnected individually from a selected string 12 without interrupting the feeding of the other strings.
Som det fremgår af fig. 2 nedsænkes en formsammenstilling 18 i en smeltemasse 14 i en ovn 16. Fig. 2 viser 20 en beskyttelseskonus 48, som smelter bort, efter at sammenstillingen 18 er blevet neddykket i smeltemassen 14. Beskyttelseskonussen 48 bliver sædvanligvis fremstillet af kobber, og det tager mindre end et minut at smelte den fuldstændig bort. Formålet med 25 den beskyttende konus er at hindre, at skum og andre forureninger kommer ind i dysen 112 under neddykningen. Når sammenstillingen er neddykket i den smeltede masse, og konussen er opløst, trækkes smeltet metal gennem sammenstillingen 18. I begyndelsen påbegyndes 30 processen ved, at en massiv startstang (med en bolt i enden) indføres gennem dysen 112 fra den øvre del af sammenstillingen ind i smeltemassen. Smeltet metal størkner på bolten, og når stangen trækkes gennem dysen 112, vil det smeltede metal følge efter og 14 'As shown in FIG. 2, a mold assembly 18 is immersed in a melting mass 14 in a furnace 16. FIG. 2 shows 20 a protective cone 48 which melts away after the assembly 18 has been submerged in the melting mass 14. The protective cone 48 is usually made of copper and it takes less than a minute to completely melt it away. The purpose of the protective cone is to prevent foam and other contaminants from entering the nozzle 112 during immersion. When the assembly is submerged in the molten mass and the cone is dissolved, molten metal is drawn through the assembly 18. Initially, the process is initiated by introducing a massive starter rod (with a bolt at the end) through the nozzle 112 from the upper part of the assembly. in the melt. Melted metal solidifies on the bolt and as the rod is pulled through the nozzle 112, the molten metal will follow and 14 '
DK 154331 BDK 154331 B
1 størkne på vejen. Efter at en størknet stang eller streng 12 er blevet indført mellem klemruller 44, vil startstangen (med en lille del af strengen 12) blive skåret fra resten af strengen 12. Efter at 5 være blevet udformet af smeltemassen 14 bliver strengen 12 kontinuerligt trukket ud ved en konstant hastighed af et eller flere par klemruller 44. På denne måde bevæger strengen 12 sig kontinuerligt væk fra smeltemassen med en konstant hastighed på normalt 10 51-102 cm/min. i pilens 52 retning. Medens strengen 12 bevæger sig fremad, svinger hele sammenstillingen 18 i lodret retning. I grunden er sammenstillingen 18 forbundet med e? vognkonstruktion 20 til styring af oscilleringen.1 solidify on the road. After a solidified rod or string 12 has been inserted between clamping rollers 44, the starting rod (with a small portion of the string 12) will be cut from the rest of the string 12. After 5 is formed by the melting mass 14, the string 12 is continuously pulled out at a constant velocity of one or more pairs of clamping rollers 44. In this way, the string 12 moves continuously away from the melt at a constant velocity of normally 10 51-102 cm / min. in the direction of arrow 52. As the string 12 moves forward, the entire assembly 18 swings vertically. Basically, assembly 18 is associated with e? carriage construction 20 for controlling the oscillation.
1515
Efterhånden som den kokilstøbte formsammenstilling 18 svinger, bliver den afkølet ved hjælp af et kølemiddel, der gennem fleksible rør 56 overføres til en manifold 54, som er monteret på vognkonstruktionen 20 20. Køletilførselssystemet er detaljeret beskrevet i forbindelse med fig. 3 og 4.As the molded mold assembly 18 swings, it is cooled by means of a coolant which, through flexible tubes 56, is transferred to a manifold 54 mounted on the carriage assembly 20 20. The cooling supply system is described in detail in connection with FIGS. 3 and 4.
Det understreges, at selv om fremstillingsindretningen ifølge fig. 1 benytter fire uafhængigt oscillerende 25 formsammenstillinger 18 til at fremstille fire strenge 12, kan der benyttes et hvilket som helst andet antal formsammenstillinger anbragt efter hinanden, alt efter de specielle produktionskrav.It is emphasized that although the manufacturing device of FIG. 1 uses four independently oscillating moldings 18 to produce four strings 12, any other number of moldings arranged one after the other may be used, depending on the particular production requirements.
30 Da formsammenstillingen 18 oscillerer under støbeprocessen, udvikles der store, dynamiske belastninger, der må modvirkes af den bærende konstruktion. Overbygningen, der modstår disse belastninger med en minimal nedbøjning, skal nu beskrives detaljeret i forbindelseAs the mold assembly 18 oscillates during the molding process, large, dynamic loads are developed which must be counteracted by the load-bearing structure. The superstructure that withstands these loads with minimal deflection will now be described in detail in connection
DK 154331 BDK 154331 B
é 15 1 med fig. 2 og 3. Som det fremgår først af fig. 3, er hele den bærende konstruktion en stiv stålkasse.1 15 with FIG. 2 and 3. As can be seen first from FIG. 3, the entire supporting structure is a rigid steel box.
De lodrette belastninger bæres af de søjlelignende byggeelementer 58/ 60/ 62 og 64/ der er I-bjælker 5 af stål. Søjleelementerne 58, 60, 62 og 64 holdes sammen af de vandrette I-bjælker 66, 68, 70 og 72 af stål. De vandrette elementer 66, 68, 70, 72 og 74 er fortrinsvis svejset til søjleelementerne 58, 60, 62 og 64. De vandrette I-bjælker 66, 68 og 70 10 er anbragt således, at flangernes forsider forløber lodret for at yde maksimal stivhed mod de ved oscille-ringen udviklede belastninger. Bjælkerne 72 og 74 er endvidere afstivet hver med vinkelstykker 72a og 74a, der er svejset til bjælkerne. Bjælkerne 66 15 og 70 er afstivede i lodret retning ved hjælp af krydsbjælker 75, 76, 78 og 80, der ligeledes er fremstillet af stål. Stålbjælker 82 og 84 styrker kon struktionen yderligere i bunden.The vertical loads are carried by the pillar-like building elements 58/60/62 and 64 / there are steel I-beams 5. The column members 58, 60, 62 and 64 are held together by the horizontal I-beams 66, 68, 70 and 72 of steel. The horizontal members 66, 68, 70, 72 and 74 are preferably welded to the column members 58, 60, 62 and 64. The horizontal I-beams 66, 68 and 70 10 are arranged so that the faces of the flanges extend vertically to provide maximum stiffness. against the loads developed by the oscillation ring. The beams 72 and 74 are further stiffened each with angular sections 72a and 74a welded to the beams. The beams 66 15 and 70 are stiffened in a vertical direction by means of cross beams 75, 76, 78 and 80 which are also made of steel. Steel beams 82 and 84 further strengthen the structure at the bottom.
20 Vognkonstruktionen er monteret på vinkelstykker 72a og 74a, der helt bærer vognen gennem de vandrette I-bjælker 72 og 74. Vognbelastningsbanerne er ført fremt til rammefundamentet gennem bjælkerne 86, 88, 78, 80, 75 og 76. I-bjælkerne 89 og 90 af stål er 25 svejset mellem de vandrette bjælker 68 og 72. Disse bjælker 89 og 90 bærer den oscillerende vogn, der bærer overbygningen, der igen omfatter vertikale I-bjælker 91 og 92 'og horisontale I-bjælker 93, 94 og 95. Bjælkerne 93 og 95 er svejset til I-bjælken 30 74, der forbinder søjlebjælkerne 60 og 64 i disses øvre del. Konstruktionen er gjort stivere ved hjælp af de afstivende stålbjælker 86 og 88.20 The carriage structure is mounted on angles 72a and 74a, which carry the carriage completely through the horizontal I-beams 72 and 74. The cargo loading paths have been advanced to the frame foundation through the beams 86, 88, 78, 80, 75 and 76. The I-beams 89 and 90 of steel, 25 is welded between the horizontal beams 68 and 72. These beams 89 and 90 carry the oscillating trolley carrying the superstructure, which in turn comprises vertical I beams 91 and 92 'and horizontal I beams 93, 94 and 95. The beams 93 and 95 are welded to the I-beam 30 74, connecting the beams 60 and 64 in the upper part thereof. The construction is made stiffer by means of the stiffening steel beams 86 and 88.
Vognkonstruktionen 20 (fig. 2) er vist mere detaljeret 16The carriage structure 20 (Fig. 2) is shown in more detail 16
DK 154331 BDK 154331 B
1 på fig. 13. Denne konstruktion 20 er opbygget af vinkelplader 201 og 202 af stål og er svejset til bundpladen 203 og bagpladen 205. En topplade 207 er svejset til ' bagpladen 205 og vinkelpladerne 201 5 og 202 i den færdige konstruktion. Pladerne 201 og 202# som er cirka 25 mm tykke* er gjort lettere# idet der er udtaget huller henholdsvis 209 og 210.1 in FIG. 13. This structure 20 is constructed of angular plates 201 and 202 of steel and is welded to the bottom plate 203 and the back plate 205. A top plate 207 is welded to the back plate 205 and the angular plates 201 5 and 202 in the finished construction. The plates 201 and 202 # which are approximately 25 mm thick * are made lighter # with holes 209 and 210 respectively removed.
Vognkonstruktionen 20 bærer manifolden 54 (fig. 2)# 10 idet der er ført bolte gennem bolthuller 211a (fig.The carriage assembly 20 carries the manifold 54 (FIG. 2) # 10 with bolts passing through bolt holes 211a (FIG.
14)* som omgiver et hul 213 i bundpladen 203. Hullet 213 gør det muligt at føre den støbte streng opad på dens vej mod kle rullerne 44 (fig. 2).14) * which surrounds a hole 213 in the base plate 203. The hole 213 makes it possible to guide the cast string upward on its path towards the glue rollers 44 (Fig. 2).
15 Der hevises nu til fig. 13 og 14# hvor vognkonstruktionen bliver tvunget til at bevæge sig i lodret-retningen på skinner 215. Disse skinner 215 ligger i en afstand fra vinkelpladerne 201 og 202 med mellemeller afstandsstykker 217. Skinnerne 215 og mellem-20 eller afstandsstykkerne 217 er boltet og fastnaglet til vinkelpladerne 201 og 202.15 Referring now to FIG. 13 and 14 # where the carriage structure is forced to move in the vertical direction on rails 215. These rails 215 are spaced apart from the angular plates 201 and 202 by intermediate or spacers 217. The rails 215 and the intermediate 20 or spacers 217 are bolted and bolted to the angular plates 201 and 202.
Skinnerne 215 har skråkanter# der er tilpasset til nøjagtigt indgreb med skråtskårne løberuller 219 25 (fig. 14). Rullerne 219 er boltet til den konstruktive sammenstilling 221. Den konstruktive sammenstilling 221 omfatter de svejsede kassekonstruktioner 223 for at give øget stivhed. Den konstruktive sammenstilling 221 er boltet fast til den ovenfor med henvisning 30 til fig. 3 beskrevne overbygning.The rails 215 have sloping edges # which are adapted for precise engagement with inclined running rollers 219 25 (Fig. 14). The rollers 219 are bolted to the structural assembly 221. The structural assembly 221 includes the welded box structures 223 to provide increased rigidity. The structural assembly 221 is bolted to the above with reference 30 to FIG. 3 superstructure described.
Under henvisning til fig. 14 og 15 bæres vognkonstruktionen 20 til oscillering i den lodrette retning af en hydraulisk cylinder 225. Stemplet inde i den » i 17Referring to FIG. 14 and 15, the carriage assembly 20 is carried for oscillation in the vertical direction by a hydraulic cylinder 225. The plunger inside the
DK 154331 BDK 154331 B
1 hydrauliske cylinder 225 er fæstet til toppladen i vognkonstruktionen 20 ved hjælp af en gaffel 227.1 hydraulic cylinder 225 is secured to the top plate of carriage structure 20 by means of a fork 227.
Den hydrauliske cylinder 225 styres af servoventilen 229 gennem manifoldblokken 231.The hydraulic cylinder 225 is controlled by the servo valve 229 through the manifold block 231.
55
Den hydrauliske cylinder 225 er i sig selv oppebåret af arme 233 (fig. 14)/ der er boltet til den strukturelle sammenstilling 221. Servoventilen 229 styres af en datamaskine (ikke vist)/ som styrer de relative 10 bevægelser mellem stangen og formen/ således at der opnås en rigtig størkning af den støbte stang. Denne formoscillering vil specielt frembringe den samme effekt/ som når selve stangen eller strengen 12 påvirkes af et frem- og tilbagegående slag.The hydraulic cylinder 225 is itself supported by arms 233 (Fig. 14) / bolted to the structural assembly 221. Servo valve 229 is controlled by a computer (not shown) / which controls the relative movements between the rod and the mold / thus that a real solidification of the cast rod is obtained. In particular, this shape oscillation will produce the same effect as when the rod or string 12 itself is affected by a reciprocating stroke.
1515
Fig. 7-9 skal vise virkningen af formoscilleringen på støbehudsdannelsen og skal nærmere at forklare udtrykkene "frem- og tilbagegående slag". Fig. 7 viser formsammenstillingen 18 ved dens laveste stil-20 ling i smeltemassen 14. På dette tidspunkt vil formsammenstillingen netop være ved at begynde sin acceleration i opadretningen/ således som det er antydet med den lille pil 41. På dette tidspunkt vil hastigheden for strengens opadgående bevægelse være større 25 end opad- eller fremadhastigheden for formen. Det skal bemærkes/ at størkningshuden 12a på strengen 12 er meget tynd. Fig. 8 viser formsammenstillingen 10 cirka midtvejs i sin bevægelse op og ned i den smeltede masse. På det tidspunkt/ hvor formsammenstil-30 lingen har nået midterstillingen/ er dens hastighed større end hastigheden opad for strengen. Dette skyldes, at formsammenstillingens acceleration i opadgående retning i de fleste tilfælde er cirka 2 g. Det skal på ny fremhæves, at strengens hastighed er kon- 18FIG. 7-9 should show the effect of the shape oscillation on the molding formation and must explain in more detail the terms "reciprocating stroke". FIG. 7 shows the mold assembly 18 at its lowest position in the melt mass 14. At this point, the mold assembly will be just about to begin its upward acceleration / as indicated by the small arrow 41. At this point, the rate of upward movement of the string will be greater than the upward or forward velocity of the mold. It should be noted that the solidification skin 12a on the string 12 is very thin. FIG. 8 shows the mold assembly 10 approximately midway in its movement up and down the molten mass. At the time / when the shape assembly has reached the center position, its velocity is greater than the velocity upward of the string. This is because the acceleration of the mold assembly in the upward direction is in most cases about 2 g. It should be emphasized again that the speed of the string is constant.
DK 154331 BDK 154331 B
1 stant, og at kun formsammenstillingens hastighed varierer. På fig. 8 har en størkningsfront 29 bevæget sig nært op til toppen af den smeltede masse. Huden 12a er blevet tykkere sammenlignet med huden på fig.1 and that only the speed of the shape assembly varies. In FIG. 8, a solidification front 29 has moved close to the top of the molten mass. The skin 12a has become thicker compared to the skin of FIG.
5 7.5 7.
Fig. 9 viser formen ved toppen af sin løbebane. I det specielle øjeblik, som er vist på fig. 9, er formhastighéden i opad- eller fremadgående retning 10 nul, og den er lige ved at begynde på turen tilbage og ned til den på fig. 7 viste stilling. Størkningshuden 12a er i denne stilling på sit tykkeste. Hastighederne i fremad- og t lbagegående retning er separat indstillelige i datamaskinen for at opnå den bedst 15 mulige overfladekvalitet og materialestruktur. Set på baggrund af fig. 7-9 skulle det være indlysende, at udtrykket "fremadgående slag" henviser til formsammenstillingens bevægelse bort fra den smeltede masse, medens udtrykket "tilbagegående slag" angiver formsam-20 menstillingens bevægelse videre ind i den smeltede masse.FIG. 9 shows the shape at the top of its runway. At the particular moment shown in FIG. 9, the mold speed in upward or forward direction 10 is zero and is just about to begin the trip back and down to that of FIG. 7. The solidification skin 12a is at its thickest in this position. The forward and backward speeds are separately adjustable in the computer to achieve the best possible surface quality and material structure. Seen on the basis of FIG. 7-9, it should be obvious that the term "forward stroke" refers to the movement of the mold assembly away from the molten mass, while the term "backward stroke" indicates the movement of the mold assembly further into the molten mass.
Fig. 4 og 5 viser en foretrukken udførelsesform af formsammenstillingen 18 og anfører, hvorledes kølemid-25 del kontinuerligt tilledes dertil. Kølemiddel, fortrinsvis vand, indføres i manifolden 54 ved et indløb 100 og løber nedad gennem en ringformet kanal 101 i en manifoldforlængelseskonstruktion 102 og fortsætter ind i et kølelegeme 103 til afkøling af en form 30 104. Kølemidlet vender tilbage gennem en ringformet kanal 105 og ud af et udløb 106. Kanalerne 101 og 105 består af de ringformede mellemrum, som afgrænses af tre koncentriske rør 107, 108 og 109, samtlige af stål. Yderrøret 107 er ved en flange forbundet « 19FIG. 4 and 5 show a preferred embodiment of the mold assembly 18 and indicate how refrigerant 25 is continuously fed thereto. Refrigerant, preferably water, is introduced into the manifold 54 at an inlet 100 and runs downwardly through an annular channel 101 in a manifold extension assembly 102 and continues into a heat sink 103 for cooling a mold 304. The refrigerant returns through an annular channel 105 and out. of the outlet 106. The ducts 101 and 105 consist of the annular spaces defined by three concentric tubes 107, 108 and 109, all of steel. The outer tube 107 is connected by a flange «19
DK 154331 BDK 154331 B
1 med manifolden 54. De to inderrør 108 og 109 glider ind i O-ring stopbøsninger 110 i manifolden 54. Ved denne udformning imødekommes dimensionsforandringer, der er forårsaget af stigende temperaturer.1 with the manifold 54. The two inner tubes 108 and 109 slip into the O-ring stop bushes 110 in the manifold 54. In this design, dimensional changes caused by rising temperatures are accommodated.
55
Manifoldforlængelseskonstruktionens 102 koncentriske rørmønster tillader høje strømningshastigheder af kølemidlet i forening med en reduktion af tværsnitsfladen på sammenstillingen, der må oscillere i smelte-10 massen i støbeovnen. Det er vigtigt at mindske tværsnitsfladen for at begrænse den hydrodynamiske belastning på den oscillerende formsammenstilling.The concentric tube pattern of the manifold extension assembly 102 allows high flow rates of the refrigerant in association with a reduction of the cross-sectional surface of the assembly which must oscillate in the melting mass of the casting furnace. It is important to reduce the cross-sectional surface to limit the hydrodynamic load on the oscillating mold assembly.
Der henvises nu til den detaljerede fig. 5, hvor 15 en rørformet dyse 112 er omsluttet af kølelegemet 103. Dysen 112 har et nedre endestykke 112a, der rager ud over den nedre flade 103a af kølelegemet.Referring now to the detailed FIG. 5, wherein a tubular nozzle 112 is enclosed by the heat sink 103. The nozzle 112 has a lower end portion 112a extending beyond the lower surface 103a of the heat sink.
Dysens endestykke 112a og i det mindste en del af kølelegemet er nedsænket i smeltemassen 14 under 20 støbeprocessen. Kuprostatisk tryk tvinger flydende smeltemasse ind i dysen i retning mod kølelegemet.The nozzle end portion 112a and at least a portion of the heat sink is immersed in the melting mass 14 during the casting process. Cuprostatic pressure forces the liquid melt into the nozzle in the direction of the heat sink.
I startfasen indføres en længde lige stang i dysen gennem en grafitstift og anbringes med sin nederste ende, der normalt er forbundet med en bolt, lidt 25 over en normal størknings- eller støbezone 114. Nedsænkningsdybden er valgt på en sådan måde, at den flydende smeltemasse når støbezonen 114, hvor smeltemassen, på grund af hurtig varmeoverførsel fra smeltemassen til kølelegemet, størkner, så den danner en 30 massiv støbning, uden at den løber forbi startstangen.In the initial phase, a length of straight rod is introduced into the nozzle through a graphite pin and placed with its lower end, normally connected to a bolt, slightly above a normal solidification or casting zone 114. The immersion depth is selected in such a way that the liquid melt mass when the casting zone 114, where the melting mass, due to rapid heat transfer from the melting mass to the heat sink, solidifies to form a solid casting without running past the starting rod.
Den smeltemasse, der ligger nærmest dysen, afkøles hurtigere end den centralt anbragte smeltemasse, således at en ringformet "hud" dannes rundt om en flydende kærne. Skillefladen mellem flydende og massiv 20The melting mass closest to the nozzle cools faster than the centrally located melting mass, so that an annular "skin" is formed around a liquid core. The interface between liquid and solid 20
DK 154331 BDK 154331 B
1 masse danner en størkningsfront 114a tværs over støbezonen 114. Det er hensigtsmæssigt, at toppen af størkningsfronten. 114a altid befinder sig under smeltemassens 14 overflade. Da størkningen indledes i den 5 del af dysen 112, der er beklæddt på bagsiden med en isolerende bøsning 118, er størkningsfrontens beliggenhed godt afgrænset. Det er et hovedtræk ved opfindelsen, at støbezonen er ejendommelig ved en høj kølehastighed og en brat lodret temperaturgradient 10 ved den nedre ende, således at zonen strækker sig over en relativt lille længde af dysen 112. Disse træk er et resultat af, at smeltemassens størkning indledes i det omr le af dysen, der er udstyret med det isolerende emne eller- bøsningen 118.1 mass forms a solidification front 114a across the casting zone 114. It is convenient that the top of the solidification front. 114a is always below the surface of the melt 14. Since the solidification is initiated in the 5 part of the nozzle 112, which is lined on the back with an insulating sleeve 118, the location of the solidification front is well defined. It is a feature of the invention that the molding zone is characterized by a high cooling rate and a steep vertical temperature gradient 10 at the lower end such that the zone extends over a relatively small length of the nozzle 112. These features result from the solidification of the melting mass. is initiated in the region of the nozzle equipped with the insulating blank or bush 118.
1515
Dysen 112 er udformet af et ildfast materiale, der i det væsentlige ikke reagerer med de metaldampe og andre dampe, der er til stede i støbeområdet, især ved temperaturer på over 109 0°C. Det normalt 20 anvendte materiale til dysen er grafit, men der er også opnået gode resultater med bornitrid. Især har en grafit, der markedsføres af Oco Graphite Company under varemærket DFP-3, udvist usædvanlig gode termiske egenskaber og holdbarhed. Uanset materialevalget 25 til dysen foretrækkes det, at den... før installationen udgasses i en vakuumovn for at fjerne flygtige stoffer, der kan reagere med smeltemassen og forårsage startsvigt eller frembringe overfladedefekter under støbeprocessen. Det omgivende vakuum hindrer også 30 oxidering af grafitten ved de høje udgasningstempera-turer, f.eks. 400°C i 90 minutter i et grovpumpeva-kuum. Af fagfolk inden for området vil det forstås, at de andre komponenter i formsammenstillingen også må befris for flygtige væsker, især for vand, før « 21The nozzle 112 is formed of a refractory material which does not substantially react with the metal vapors and other vapors present in the molding region, especially at temperatures above 109 ° C. The normally used material for the nozzle is graphite, but good results have also been obtained with boron nitride. In particular, a graphite marketed by the Oco Graphite Company under the trademark DFP-3 has shown exceptionally good thermal properties and durability. Regardless of the choice of material 25 for the nozzle, it is preferred that ... prior to installation be poured into a vacuum furnace to remove volatiles which may react with the melt and cause initial failure or produce surface defects during the molding process. The ambient vacuum also prevents oxidation of the graphite at the high outgassing temperatures, e.g. At 90 ° C for 90 minutes in a coarse pump vacuum. It will be appreciated by those skilled in the art that the other components of the mold assembly must also be liberated from volatile liquids, especially water, before '21
DK 154331 BDK 154331 B
1 anvendelsen. Komponenter, som er fremstillet af det ildfaste materiale "Fiberfrax" (Carborundom Co.'s varebetegnelse for ildfast papirmateriale af alumi-niumsiliciumoxid) forbehandles ved opvarmning til 5 cirka 815°C, medens andre komponenter, f.eks. de der er udformet af siliciumoxid, normalt opvarmes til 177-204°C.1 the application. Components made from the refractory "Fiberfrax" (Carborundom Co.'s trade name for refractory aluminum silica paper) are pre-heated by heating to about 815 ° C, while other components, e.g. those formed of silica are usually heated to 177-204 ° C.
Dysen 112 er normalt rørformet med en ensartet indre 10 borediameter og en i det væsentlige ensartet vaegtyk-kelse. Dysens indre overflade er meget glat, så dån yder en lav friktionsmodstand til den aksiale eller langsgående støbebevægelse gennem dysen og reducerer slitage. Dysens ydre overflade, der ligeledes er 15 glat, er ved pres i kontakt med kølelegemets 103 omgivende indre overflade 103b under processen. Overfladen 103b hæmmer dysens radiale udvidelse på grund af varmevirkningen fra smeltemassen og støbningen og fremmer en meget effektiv varraeoverførsel fra 20 dysen til kølelegemet som følge af den resulterende tryk-kontakt.The nozzle 112 is usually tubular with a uniform inner bore diameter and a substantially uniform wall thickness. The inner surface of the nozzle is very smooth, so that a low frictional resistance to the axial or longitudinal casting movement through the nozzle reduces wear. The outer surface of the nozzle, which is also smooth, is in contact with the surrounding inner surface 103b of the heat sink 103 during pressure. The surface 103b inhibits the radial expansion of the nozzle due to the heat effect of the melt and casting and promotes a very efficient commodity transfer from the nozzle to the heat sink as a result of the resulting pressure contact.
Tilpasningen mellem dysen og kølelegemet er vigtig, eftersom en dårlig tilpasning, der efterlader åbnin-25 ger, stærkt begrænser varmeoverførsel fra dysen til kølelegemet. En stram tilpasning er også vigtig for at forhindre dysens langsgående bevægelse i forhold til kølelegemet på grund af friktionen eller "slæbevirkningen" mellem støbningen og dysen, efterhånden 30 som støbningen trækkes gennem dysen. På den anden side skal dysen hurtigt og bekvemt kunne flyttes fra kølelegemet, dersom det påføres skade eller bliver slidt. Det er blevet konstateret, at alle disse mål er blevet nået ved at bearbejde de indbyrdes modsva- 22The fit between the nozzle and the heat sink is important since a poor fit that leaves openings greatly limits the heat transfer from the nozzle to the heat sink. A tight fit is also important to prevent the longitudinal movement of the nozzle relative to the heat sink due to the friction or "drag action" between the cast and the nozzle as the cast is pulled through the nozzle. On the other hand, the nozzle must be able to move quickly and conveniently from the heat sink if it is damaged or worn. It has been found that all these objectives have been achieved by working with each other 22
DK 154331 BDK 154331 B
1 rende flader af dysen og kølelegemet til snævre tolerancer, som tillader en "glidetilpasning", d.v.s. en aksialrettet glidende indføring og fjernelse af dysen. Dimensionerne til udformning af dysen og den 5 modsvarende overflade 103b er valgt på en sådan måde, at den termiske udvidelse af dysen under støbeprocessen danner en stram tilpasning. Selv om materialet i dysen normalt har en meget lavere termisk udvidelseskoefficient (5 x 10*"6 in./in.°P) end kølelegemet 10 (10 x 10 “6 in./in.°F) er dysen meget varmere end kølelegemet, således at temperaturforskellen mere end opvejer forskellene i de termiske udvidelseskoefficienter. Dysens ge nemsnitstemperatur i støbezonen gennem vægtykkelsen antages at være ca. 538°C ved 15 en smeltemassetemperatur på 1093°C. Kølelegemet har omtrentlig samme temperatur, normalt 27-38°C, som det gennemstrømmende kølemiddel.1 flush surfaces of the nozzle and heat sink for tight tolerances allowing a "slip fit", i.e. an axially directed sliding insertion and removal of the nozzle. The dimensions for forming the nozzle and the corresponding surface 103b are selected in such a way that the thermal expansion of the nozzle during the molding process forms a tight fit. Although the material of the nozzle usually has a much lower thermal expansion coefficient (5 x 10 6 "6 in./in.°P) than the heat sink 10 (10 x 10" 6 in./in.°F), the nozzle is much hotter than the heat sink. The average temperature of the die in the molding zone through the wall thickness is assumed to be about 538 ° C at a melting temperature of 1093 ° C. The heat sink has approximately the same temperature, usually 27-38 ° C such as the flowing refrigerant.
Mekanisk tvang benyttes for at holde dysen fast i 20 kølelegemet under drift ved lav hastighed eller ved opstilling, inden dysen er udvidet termisk af smeltemassen. Et enkelt låseemne såsom en skrue eller en låseplade har vist sig at være upraktisk, fordi emnet køles af kølelegemet og derfor kondenserer og opsamler 25 metaldampe. Sådanne metaldepoter kan skabe overfladedefekter i støbningen og/eller svejse låseemnet i dets stilling, hvilket i høj grad vil hindre udskiftning af dysen. Især er tilstedeværelse af zinkdampe i en støbeproces med messing særdeles besværlig.Mechanical forcing is used to hold the nozzle in the heat sink during low speed operation or during installation before the nozzle is thermally expanded by the melt. A single locking blank such as a screw or locking plate has proved to be impractical because the blank is cooled by the heat sink and therefore condenses and collects 25 metal fumes. Such metal depots can create surface defects in the cast and / or weld the locking member in its position, which will greatly prevent the replacement of the nozzle. In particular, the presence of zinc vapors in a brass casting process is particularly troublesome.
30 En mulig løsning er at anbringe et lille fremspring eller forhøjning 103c på kølelegemets indre overflade 103b, for eksempel ved at indtrække en grat med en dyknagle. En lille tap 116 udformet på dysens ydre overflade, der går i indgreb med kølelegemets nedreA possible solution is to place a small projection or elevation 103c on the inner surface 103b of the heat sink, for example, by retracting a grat with a diving nail. A small pin 116 formed on the outer surface of the nozzle that engages the lower body of the heat sink
. DK 154331 B. DK 154331 B
23 1 flade 103a (eller nøjagtigere mod en "udvendig" isoleringsbøsning eller ring 118, der er anbragt i en udspring 103d, der er udformet i kølelegemets nedre ende), registrerer dysen til opstilling og vil yderli-5 gere modvirke eventuelle, irregulære og stærke kræfter, som kan forekomme for eksempel i startfasen.23 1 surface 103a (or more precisely against an "outside" insulating sleeve or ring 118 disposed in a protrusion 103d formed at the lower end of the heat sink) detects the nozzle for alignment and will further counteract any, irregular and strong forces that may occur, for example, in the initial phase.
Det bemærkes også, at ved at konstruere dysen i ét stykke undgås sammenføjninger, især sammenføjninger mellem forskellige materialer, hvilke kan opsamle 10 kondenserede dampe eller lede disse til andre overfladepartier. Endvidere kan en dyse i ét stykke også lettere udskiftes og fastholdes end en dyse i flere sektioner.It is also noted that by constructing the nozzle in one piece, joints are avoided, in particular joints between different materials, which can collect 10 condensed vapors or direct them to other surface portions. Furthermore, a single-piece nozzle can also be more easily replaced and retained than a multi-section nozzle.
15 Af andre mulige indretninger til oprettelse af en hensigtsmæssig stramt tilpasset forbindelse mellem dysen og kølelegemet kan nævnes almindelig prestilpasning eller termisk tilpasning. Ved en prespasning benyttes et smøremiddel af molybdænsulfid på den 20 udvendige overflade for at mindske muligheden for brud på kølelegemet under prespasningsprocessen. Smøremidlet vil desuden fylde bearbejdningsridser i dysen. Ved den termiske pasning udvides kølelegemet ved opvarmning, dysen føres ind, og den snævre tilpas-25 ning etableres, efterhånden som sammenstillingen køler. Både prespasningen og den termiske pasning kræver imidlertid, at hele formsammenstillingen 18 flyttes fra kølevandsmanifolden, for at en dyse kan udskiftes. Det er klart, at dette er mere tidskræven-30 de, ubekvemt og kostbart end den lette pasning.Other possible devices for establishing an appropriate tightly matched connection between the nozzle and the heat sink may be referred to as ordinary pre-fit or thermal fit. In a press fit, a lubricant of molybdenum sulfide is used on the exterior surface to reduce the possibility of fracture of the heat sink during the press fit process. In addition, the lubricant will fill machining scratches in the nozzle. In the thermal fit, the heat sink is expanded by heating, the nozzle is inserted and the tight fitting established as the assembly cools. However, both the press fit and the thermal fit require that the entire mold assembly 18 be moved from the cooling water manifold in order for a nozzle to be replaced. Obviously, this is more time-consuming, inconvenient and costly than the easy care.
Selv om den foretrukne udførelsesform af opfindelsen benytter en dyse i ét stykke med en ensartet borediameter, er det også muligt at benytte en dyse med 24Although the preferred embodiment of the invention employs a one-piece nozzle with a uniform drill diameter, it is also possible to use a nozzle with 24
DK 154331 BDK 154331 B
1 en konisk eller trindelt indvendig overflade, der snævrer ind i den opadgående retning, eller en dyse i flere sektioner, der er udformet af to eller flere stykker, som er monteret ende mod ende. Det er ønske-5 ligt med en indsnævring opad for at udligne støbningens sammentrækning under afkølingen. Nær kontakt med støbningen over dysens fulde længde øger formsammenstillingens kølevirkning. Øget køling er vigtig, fordi den bidrager til at forebygge dannelse af et 10 centralt hulrum, der er forårsaget af en ukompenseret krympning af støbningens smeltede center.1 shows a tapered or stepwise inner surface which narrows in the upward direction, or a multi-section nozzle formed of two or more pieces mounted end to end. It is desirable to have a constriction upward to equalize the contraction of the cast during cooling. Close contact with the cast over the full length of the nozzle increases the cooling effect of the mold assembly. Increased cooling is important because it helps prevent formation of a central cavity caused by an uncompensated shrinkage of the molten center of the mold.
For at nedbringe omkostningerne kan dysen tilvirkes med en modstående j onus på den udvendige overflade 15 i stedet for på den indvendige overflade af dysen, eller på kølelegemets indvendige overflade 103b.In order to reduce the cost, the nozzle can be made with an opposing ion on the outer surface 15 rather than on the inner surface of the nozzle, or on the internal surface 103b of the heat sink.
Dysens termiske udvidelse i kølelegemet under støbningen fremkalder den ønskede, opadrettede koniske form af dysens meget glatte indre overflade. Dyser i flere 20 sektioner kan enten have den samme borediameter eller forskellige borediametre til frembringelse af en trindelt opadrettet indsnævring. For at undgå vanskelige metalafsætninger mellem dysens dele bør sammenføjningsstederne mellem sektionerne kun være ovenfor 25 støbezonen. Endvidere kan den øvre sektion eller sektionerne ovenfor støbezonen være prespasningsmonte-rede, da det er mest sandsynligt, at den nedre sektion bliver beskadiget og må udskiftes.The thermal expansion of the nozzle in the heat sink during casting produces the desired upwardly tapered shape of the very smooth inner surface of the nozzle. Nozzles in more than 20 sections may have either the same drill diameter or different drill diameters to produce a stepwise upward narrowing. To avoid difficult metal deposits between the parts of the nozzle, the joints between the sections should only be above the casting zone. Furthermore, the upper section or sections above the casting zone may be press fit fitted as it is most likely that the lower section will be damaged and must be replaced.
30 Til tydeliggørelse kan som eksempel nævnes en dyse, der er udformet i ét stykke af grafit af den såkaldte Poco-type, hvilken dyse er egnet til støbning af 19 mm stangmateriale og har en længde på ca. 273 mm og en ensartet vægtykkelse på ca. 3-5 mm. Vægtyk- 25For clarification, mention may be made, for example, of a nozzle formed in one piece of graphite of the so-called Poco type, which nozzle is suitable for casting 19 mm rod material and has a length of approx. 273 mm and a uniform wall thickness of approx. 3-5 mm. Wall thickness 25
DK 154331 BDK 154331 B
1 kelsen vil i almindelighed variere med støbningens diameter. Den del af dysen 112a/ der rager frem, har normalt en længde på 51 mm.The molding will generally vary with the diameter of the molding. The projecting part of the nozzle 112a / usually has a length of 51 mm.
5 Kølelegemet 103 er stort set cylinderformet med en langsgående midteråbning, der afgrænses af inderfladen 103b. Det indre af kølelegemet har en kanal, generelt betegnet med 120, der cirkulerer kølevæsken, fortrinsvis vand, gennem kølelegemet. I den øvre ende af 10 kølelegemet er der anbragt et antal indløbsåbninger 120a og udløbsåbninger 120b til kølevandet. Som det bedst fremgår af fig. 6, er. disse åbninger anbragt i koncentriske cirkler med tilstrækkeligt mange åbninger til at give stor strømningsmængde, normalt ca.The heat sink 103 is substantially cylindrical with a longitudinal center aperture defined by the inner surface 103b. The interior of the heat sink has a channel, generally designated 120, which circulates the coolant, preferably water, through the heat sink. At the upper end of the heat sink, a plurality of inlet openings 120a and outlet openings 120b are arranged to the cooling water. As best seen in FIG. 6, er. these apertures arranged in concentric circles with sufficient apertures to provide a large amount of flow, usually approx.
15 8,3 liter pr. kg støbning pr. minut. Et par O-ringe 122 og 123, fortrinsvis udformet af slidstærk fluorelastomer, tætter manifoldforlængelseskonstruktionen 102 (se fig. 5) i væskeforbindelse med indløbs- og udløbsåbningerne. En monteringsflange 124 på kølelege-20 met har åbninger 124a, der modtager boltene (ikke vist) til sikring af formsammenstillingen til manifoldforlængelseskonstruktionen. Denne flange omfatter også et hul (ikke vist) til at udlede gasser fra det ringformede riam mellem kølelegemet og en isoleren-25 de hætte (se fig. 4) gennem et rør (ikke vist) i manifolden 54 til atmosfæren.8.3 liters per liter kg casting per minute. A pair of O-rings 122 and 123, preferably formed of durable fluorine elastomers, seal the manifold extension assembly 102 (see Fig. 5) in liquid communication with the inlet and outlet openings. A mounting flange 124 on the heat sink has openings 124a which receive the bolts (not shown) for securing the mold assembly to the manifold extension assembly. This flange also includes a hole (not shown) for discharging gases from the annular space between the heat sink and an insulating cap (see Figure 4) through a tube (not shown) in the manifold 54 to the atmosphere.
Kølelegemet består af fire hovedkomponenter: et indre legeme 126, et ydre legeme 128, en kappe-lukkering 30 130 og monteringsflangen 124. Det indre legeme er udformet af en legering, der har udmærkede varmeover-førselsegenskaber, god dimensionsstabilitet, og som er hård og slidstærk. Der foretrækkes en aldershærdet kobber som f.eks. legeringen betegnet med CDA 182.The heat sink consists of four main components: an inner body 126, an outer body 128, a sheath closure 30 130, and the mounting flange 124. The inner body is formed of an alloy that has excellent heat transfer properties, good dimensional stability, and is hard and durable. An age-cured copper such as e.g. the alloy designated by CDA 182.
2626
DK 154331 BDK 154331 B
1 Det ydre legeme 128, lukkeringen 130 og monteringsflangen 124 er fortrinsvis udformet af rustfrit stål og især "free machining" 303 rustfrit til ringen 130 og flangen 124, og 304 rustfrit til det ydre 5 legeme 128. Rustfrit stål er tilstrækkeligt modstandsdygtigt over for mekaniske belastninger, der har lignende termiske udvidelsesegenskaber som kromkobber, og det er meget bestandigt i støbemiljøet. Ved anvendelse af rustfrit stål overflødiggøres anvendelsen 10 af meget store stykker aldershærdet kobber, hvorved fremstillingen af kølelegemet forenkles.The outer body 128, the closure ring 130 and the mounting flange 124 are preferably formed of stainless steel and in particular "free machining" 303 stainless to the ring 130 and the flange 124, and 304 stainless to the outer body 128. Stainless steel is sufficiently resistant to mechanical loads that have similar thermal expansion properties as chrome copper and are very resistant to the cast environment. By using stainless steel, the use of very large pieces of age-cured copper is made superfluous, thereby simplifying the production of the heat sink.
Det indre legeme er remstillet af en enkelt cylinderformet barre af hel (brudfri) kromkobber. Foruden 15 fordelene i forbindelse med omkostninger og driftssikkerhed er den sammensatte kølelegemekonstruktion bestemt af vanskeligheden ved at fremstille en hel barre af kromkobber, der er stor nok til at danne hele kølelegemet. Langsgående huller 120c er indboret 20 dybt i det indre legeme for at danne indløbene 120a.The inner body is made of a single cylindrical bar of whole (fracture-free) chrome copper. In addition to the cost and reliability advantages, the composite heat sink assembly is determined by the difficulty of producing an entire bar of chrome copper large enough to form the entire heat sink. Longitudinal holes 120c are drilled 20 deep into the inner body to form the inlets 120a.
Hullerne 120c strækker sig i det mindste til støbezonen og fortrinsvis noget længere, som det er vist på fig. 5. Tværgående huller 120d er boret i bunden af de langsgående huller 120c. De øvre og nedre ender 25 af det indre legeme er gevindskårne ved 126a og 126b, således at de kan optage henholdsvis monteringsflangen 124 og lukkeringen 130 til at styrke konstruktionen. Lukkeringen har en indvendig opadrettet udsparing 130a, der støder op til et modsvarende trin, der 30 er anbragt på det indre legeme for at øge styrken i lodsammenføjningen, for at bremse strømmen af kølevand ind i sammenføjningen og for at rette ringen ind efter det indre legeme. En ydre opadrettet udsparing 130b befinder sig i væsketæt forbindelse med 27The holes 120c extend at least to the molding zone and preferably somewhat longer, as shown in FIG. 5. Transverse holes 120d are drilled into the bottom of the longitudinal holes 120c. The upper and lower ends 25 of the inner body are threaded at 126a and 126b so that they can receive the mounting flange 124 and the closure ring 130, respectively, to strengthen the structure. The closure has an internal upward recess 130a adjacent to a corresponding step disposed on the inner body to increase the strength of the solder joint, to slow the flow of cooling water into the joint and to align the ring with the inner body. . An outer upward recess 130b is in liquid-tight connection with 27
DK 154331 BDK 154331 B
1 den nedre ende af det ydre legeme 128.1 shows the lower end of the outer body 128.
Da gevindsamlingen ved 126b vil lække/ hvis den ikke er lukket godt til/ og da den skal kunne modstå opløs-5 nings- og ældningsprocessen af blødgjorte kølelegeme-boringer, er sammenføjningen også kobber/guld-loddet.Since the thread assembly at 126b will leak / if it is not closed tightly to / and be able to withstand the dissolution and aging process of softened heat sink bores, the joint is also copper / gold brazed.
Selv om kobber/guld-lodding er en almindelig kendt teknik/ yder den følgende fremgangsmåde en pålidelig sammenføjning/ der vil bestå i støbemiljøet. Først 10 kobberpletteres de modsvarende flader af lukkeringen og det indre legeme. Pladebeklædningen er fortrinsvis 0/025 til 0/051 mm tyk og bør også omfatte gevindene, udsparingen 130a og noten 130c. Derefter påføres loddematerialet ved, at en tråd af materialet vikles 15 rundt om det indre legeme i et loddespor 126c oven for gevindene og i noten 130c oven på lukkeringen 130. Der anbefales to vindinger med en tråd, der består af tres procent kobber og fyrre procent guld og med en diameter på 1,59 mm i loddesporet 126c 20 og tre vindinger i noten 130c. En loddepasfa af samme legering påsmøres derefter de indbyrdes modsvarende flader. Lukkeringen skrues stramt til det "indre legeme, og sammenstillingen anbringes i en ovn med den loddede ende nedad og fortrinsvis hvilende på et 25 støttelag af ildfast aluminiumsiliciumoxid-papirmate-riale, for eksempel det ovennævnte Fiberfrax. Lodde-temperaturen måles ved hjælp af et termoelement,· der hviler på bunden af et af de langsgående huller 120c. Ovnen opvarmer sammenstillingen til «η tempera-30 tur, der ligger lige under loddelegeringens smeltepunkt, i et kortere tidsrum, f.eks. til mellem 960 og 977°C i ti minutter. Atmosfæren i ovnen er beskyttet (inert eller vakuum) for at hindre oxydering. Sammenstillingen opvarmes derefter hurtigt til en 28Although copper / gold soldering is a generally known technique, the following method provides a reliable joining / that will exist in the casting environment. First, the corresponding surfaces of the closure ring and the inner body are copper plated. The sheet lining is preferably 0/025 to 0/051 mm thick and should also include the threads, recess 130a and groove 130c. Then, the solder is applied by wrapping a thread of the material around the inner body in a solder groove 126c above the threads and in the groove 130c on the closing ring 130. Two coils with a thread consisting of sixty percent copper and forty percent are recommended. gold with a diameter of 1.59 mm in the solder groove 126c 20 and three turns in the groove 130c. A solder paste of the same alloy is then applied to the corresponding surfaces. The closure is screwed tightly to the inner body, and the assembly is placed in an oven with the brazed end facing downward and preferably resting on a support layer of refractory aluminum silica paper material, for example the aforementioned Fiber Fraction. The brazing temperature is measured by a thermocouple · Which rests on the bottom of one of the longitudinal holes 120c. The furnace heats the assembly to a temperature η which is just below the solder alloy melting point for a shorter period of time, for example to between 960 and 977 ° C for 10 minutes. The atmosphere in the oven is protected (inert or vacuum) to prevent oxidation, and then quickly warmed to a 28
DK 154331 BDK 154331 B
1 temperatur, der gør loddelegeringen flydende (1016— 1038°C) og bliver umiddelbart derefter afkølet til værelsestemperatur, også denne gang i en beskyttet atmosfære. Opløsningsbehandling af kromkobberet gen-5 nemføres bedst på et separat andet trin i processen, ved at delen opvarmes til 932-954°C i 15 minutter i en beskyttet atmosfære med en efterfølgende hurtig væskeafkøling.1 temperature which liquefies the solder alloy (1016-1038 ° C) and is immediately cooled to room temperature, also this time in a protected atmosphere. Solution treatment of chromium copper is best accomplished at a separate second step in the process by heating the portion to 932-954 ° C for 15 minutes in a protected atmosphere with a subsequent rapid liquid cooling.
10 Efter at lukkeringen er forbundet med det indre legeme, omfatter den resterende sammenstilling af kølelegemet TIG-sve jsning i rustfrit stål type 304 til type 303 under anvendelse af stangtype 308, efter at delene er forvarmet til 204°C. Det stort set cylin-15 derformede ydre legeme er ved 134 svejset til lukkeringen. Den øvre ende af det ydre legeme har en indre udsparing 128a, der passer til monteringsflangen 124 lige uden for vandudløbsåbningerne 120b. En svejsning 136 føjer disse dele sammen. Lukkeringen og 20 monteringsflangen anbringer det ydre legeme i en afstand fra det indre legeme, så der af grænses en ringformet vandcirkulerende kanal 120e, der strækker sig mellem de tværgående huller 12Od og udløbsåbningerne 120b. En skrueformet afstandsbøsning 138 er 25 fastgjort i kanalen 120e for at danne en hvirvlende vandstrøm, der vil fremme en mere ensartet og effektiv varmeoverførsel til vandet. Afstandsbøsningen er fortrinsvis udformet af en kobberstang på 6,35 mm. Bøsningsrøret er planfilet ved punkterne 138a for 30 at give plads til låseklemmer 140, der er fastgjort til det indre legeme. En kombineret ældnings-(hærdnings-) behandling af kromkobberet og spændingsaflastning af det svejsede rustfri stål gennemføres ved en temperatur på 482°C i mindst to timer i en beskyt- 29After the closure ring is connected to the inner body, the remaining assembly of the stainless steel TIG welding heat sink comprises type 304 to type 303 using rod type 308 after the parts are preheated to 204 ° C. The largely cylindrical outer body is welded to the closure ring at 134. The upper end of the outer body has an internal recess 128a which fits the mounting flange 124 just outside the water outlet openings 120b. A weld 136 joins these parts together. The closure ring and the mounting flange position the outer body at a distance from the inner body, so as to define an annular water circulating channel 120e extending between the transverse holes 12Od and the outlet openings 120b. A helical spacer sleeve 138 is secured to channel 120e to form a swirling stream of water which will promote a more uniform and efficient heat transfer to the water. The spacer sleeve is preferably formed of a 6.35 mm copper rod. The bushing tube is flattened at points 138a to allow for locking clips 140 attached to the inner body. A combined aging (curing) treatment of chromium copper and stress relief of the welded stainless steel is carried out at a temperature of 482 ° C for at least two hours in a protective coating.
DK 154331 BDK 154331 B
1 tet atmosfære. Kølelegemet bliver derefter bearbejdet og lækageprøvet.1 dense atmosphere. The heat sink is then machined and leak tested.
Kun for tydelighedens skyld kan nævnes et eksempel, 5 hvor kølevand ledes gennem indløbene 120a, hullerne 120c og 120d og den spiralformede gennemstrømningsbane, der afgrænses af kanalen 120e og afstandsbøsningen 138 til udløbene 120b. Vandet har normalt en temperatur på 26,6°-32,2°C ved indløbet og varmes normalt 10 3,30-6,6°C op under dets kredsløb gennem kølelegemet.For the sake of clarity only one example is mentioned, in which cooling water is passed through the inlets 120a, the holes 120c and 120d and the helical flow path defined by the channel 120e and the spacer sleeve 138 to the outlets 120b. The water usually has a temperature of 26.6 ° -32.2 ° C at the inlet and is usually heated at 3.30-6.6 ° C during its circulation through the heat sink.
Vandet strømmer normalt med en mængde på ca. 8,3 liter pr. kg størknet streng i støbezonen ;pr. minut.The water usually flows at an amount of approx. 8.3 liters per liter. kg of solidified strand in the casting zone; minute.
En normal strømningshastighed er 95 liter pr. minut.A normal flow rate is 95 liters per liter. minute.
Den rigtige vandtemperatur er begrænset ved den nedre 15 ende ved kondensering af vanddamp. På fugtige dage kan kondenseringen indtræffe ved 21°C eller lavere temperatur, men normalt ikke ved temperatur over 27°C. Vandtemperaturer, der overstiger 49°C, foretrækkes normalt ikke. Det skal bemærkes, at indløbs-20 og udløbshullerne kan reverseres; d.v.s. vandet kan tilledes den ydre ring med huller 120b og trækkes fra den indre ring med huller 120a uden nogen væsentlig reduktion i kølelegemets kølekapacitet. Afstanden mellem dysen og det indvendige sæt med huller er 25 imidlertid en faktor, som påvirker effektiviteten af varmeoverførsien fra støbningen til vandet. Ved en 19 mm streng 12 er afstanden normalt ca. 16 mm.The correct water temperature is limited at the lower end by condensation of water vapor. On humid days, condensation may occur at 21 ° C or lower, but usually not at temperatures above 27 ° C. Water temperatures exceeding 49 ° C are usually not preferred. It should be noted that the inlet 20 and the outlet holes can be reversed; i.e. the water can be fed to the outer ring with holes 120b and drawn from the inner ring with holes 120a without any significant reduction in the cooling capacity of the heat sink. However, the distance between the nozzle and the interior set of holes is a factor affecting the efficiency of the heat transfer from the cast to the water. For a 19 mm string 12 the distance is usually approx. 16 mm.
Dette gør det muligt at udbore det indvendige legeme 126 til at støbe en 25 mm streng og optage en hen-30 sigtsmæssigt dimensioneret udvendig isolator 118.This makes it possible to drill the inner body 126 to mold a 25 mm strand and receive an appropriately sized outer insulator 118.
I hovedtræk vil den ovennævnte formsammenstilling give en kølehastighed, der er høj i sammenligning med de almindelig kendte vandkappekølere til kokil-støbt formstøbning i lukkede systemer.In general, the aforementioned mold assembly will provide a cooling rate which is high in comparison with the commonly known water jacket coolers for mold-molded molding in closed systems.
3030
DK 154331 BDK 154331 B
1 En anden vigtig egenskab ved nærværende opfindelse er den udvendige isoleringsbøsning 118, der sikrer, at dysen er dimensionalt ensartet i støbezonen og forhindrer en udsædvanlig stor udadrettet udvidelse 5 (trompetmunding) af dysen under zonen, der kan medføre afbrydelser i støbningen, startvanskeligheder eller overfladedefekter. Bøsningen 118 er også vigtig ved, at den skaber en brat aksial temperaturgradient i dysen umiddelbart under støbezonen. Uden bøsningen 10 118 ville der f.eks. være skarp temperaturgradient ved dysens indgang til kølelegemet, hvilket ville få det nederste stykke 112a af dysen til at danne en trompetformet støbehud. Det udvidede stykke kan ikke trækkes forbi støbezonen ind i kølelegemet.Another important feature of the present invention is the external insulating sleeve 118 which ensures that the nozzle is dimensionally uniform in the casting zone and prevents an exceptionally large outward extension 5 (trumpet mouth) of the nozzle below the zone which may cause interruptions in the casting, starting difficulties or surface defects. . The sleeve 118 is also important in that it creates a steep axial temperature gradient in the nozzle immediately below the casting zone. Without the sleeve 10 118, e.g. be a sharp temperature gradient at the nozzle entrance to the heat sink, which would cause the lower portion 112a of the nozzle to form a trumpet-shaped molding head. The extended piece cannot be pulled past the casting zone into the heat sink.
15 Det sidder fast, brækker løs fra støbningen og kan forblive på plads, efterhånden som støbningen fortsæt ter. Et sådant fastkilet stykke kan forårsage dårlig overfladekvalitet eller brud på strengen. Bøsningen 118 afhjælper dette problem ved mekanisk at begrænse 20 dysens udvendige udvidelse umiddelbart under støbezonen 114. Den isolerer også i høj grad dysen mod køle-legemt og skaber en blid termisk gradient i dysen over det område, der strækker sig fra den nedre kølelegemesflade 103a til noget under den nedre kant 25 af støbezonen 114.15 It is stuck, breaks away from the casting and can remain in place as the casting continues. Such a wedged piece may cause poor surface quality or string breakage. The sleeve 118 alleviates this problem by mechanically limiting the outside expansion of the nozzle immediately below the casting zone 114. It also greatly insulates the nozzle against the heat sink and creates a gentle thermal gradient in the nozzle over the area extending from the lower heat sink surface 103a to somewhat below the lower edge 25 of the molding zone 114.
Bøsningen 118 er udformet af et ildfast materiale, der har en- relativt lav varmeudvidelseskoefficient, en relativt lav porøsitet og en god varmechoksbestan-30 dighed. Den lave varmeudvidelseskoefficient begrænser de udadrettede radialt tryk fra bøsningen mod kølelegemet og vil, sammen med kølelegemet, tvinge grafitten til at opretholde en i det væsentlige ensartet indre diameter i dysen. Den lave varmeudvidelseskoefficient 31The sleeve 118 is formed of a refractory material which has a relatively low heat expansion coefficient, a relatively low porosity and a good heat shock resistance. The low heat expansion coefficient limits the outward radial pressure from the sleeve to the heat sink and, together with the heat sink, will force the graphite to maintain a substantially uniform internal diameter in the nozzle. The low heat expansion coefficient 31
DK 154331 BDK 154331 B
1 gør det også muligt let at fjerne bøsningen 118 fra kølelegemet ved en jævn opvarmning af sammenstillingen til 120°C. Et egnet materiale til bøsningen er støbt siliciumoxidglas (S1O2)/ som kan bearbejdes med maski-5 ne.1 also allows the sleeve 118 to be easily removed from the heat sink by uniformly heating the assembly to 120 ° C. A suitable material for the bushing is cast silica glass (S1O2) / which can be machined with the machines.
Bøsningen 118 strækker sig i lodret retning fra en nedre endeflade 118a, der er i flugt med 'den nedre flade 103a på kølelegemet og en øvre endeflade 118b 10 lidt over den nedre kant af støbezonen. Ved fremstilling af en 19 mm messingstang har en bøsning med en vægtykkelse på ca. 6,4 mm og en længde på 35 mm givet tilfredsstillende resultater.The sleeve 118 extends vertically from a lower end surface 118a that aligns with the lower surface 103a of the heat sink and an upper end surface 118b 10 slightly above the lower edge of the molding zone. In the manufacture of a 19 mm brass rod has a bushing having a wall thickness of approx. 6.4 mm and a length of 35 mm yielded satisfactory results.
15 I praksis er det blevet konstateret, at rmetaldampe trænger ind mellem den i©dre isoleringsbøsning 118 og kølelegemets skulderboring 103d, forttættes og fæstner ringen til kølelegemet, hvorved det bliver vanskeligt at demontere det. Et tyndt mellemlag af 20 stålfolie 142, der er anbragt mellem ringen og skulderboringen, løser dette problem. Bøsningen oog mellemlaget holdes fast i skulderboringen ved hjælp af en særlig termisk pasning, d.v.s. en pasning, der gør en sammenstilling og demontering let, nar bøsnin-25 gen og kølelegemet bliver opvarmet til 204°C.In practice, it has been found that metal vapors penetrate between the outer insulating sleeve 118 and the heat sink's shoulder bore 103d, continuing and securing the ring to the heat sink, making it difficult to disassemble. A thin interlayer of 20 steel foil 142 disposed between the ring and the shoulder bore solves this problem. The sleeve and the intermediate layer are held in the shoulder bore by means of a special thermal fit, i.e. a fitting that facilitates assembly and disassembly as the bushing and heat sink are heated to 204 ° C.
Pig. 11 og 12 viser alternative indretninger, der vil sikre, at støbningen finder sted i en dimensionsmæssigt ensartet del af dysen, og som kan styre dysens 30 udvidelse under støbezonen. Pig. 11 viser en dyse 112', der er identisk med dysen 112 med .undtagelse af, at den del 112a, der rager frem forneden, har en på den indvendige flade udformet spids, der udvider sig i opadgående retning. Tilspidsningsgraden er 32Pig. 11 and 12 show alternative devices which will ensure that the casting takes place in a dimensionally uniform portion of the die and which can control the expansion of the die 30 below the die zone. Pig. 11 shows a nozzle 112 'which is identical to the nozzle 112 with the exception that the portion 112a projecting below has a tip formed on the inner surface which extends upwardly. The taper is 32
DK 154331 BDK 154331 B
1 således valgt, at der opnås en stort set ensartet borediameter, når dysedelen udvider sig i smeltemassen. Denne løsning er imidlertid vanskelig at fremstille. Ikke desto mindre er det i praksis nødvendigt 5 at anvende bøsningen 118 (vist med stiplet linie) såvel som dysen 112' for at opnå de høje produktionshastigheder og gode støbekvaliteter, som er kendetegnende for denne opfindelse.1 so selected that a substantially uniform bore diameter is obtained as the nozzle portion expands into the melt. However, this solution is difficult to manufacture. Nevertheless, in practice, it is necessary to use the sleeve 118 (shown in dotted line) as well as the nozzle 112 'to achieve the high production rates and good casting characteristics characteristic of this invention.
10 Fig. 12 viser "det indvendige" af isolator 144, der glidende indføres i en dyse 112", der er identisk med dysen 112 med undtagelse af, at den ender i flugt med kølelegemets flade 103a. Den indvendige isolator 144 er udformet af ildfast materiale, der ikke reage-15 rer med det smeltede metal, og som har en relativt lav termisk udvidelse, således at den ikke vil deformere kølelegemet. Den nedre ende af isolatoren 144 strækker sig lidt ud over den nedre ende af dysen 112" og kølelegemet, idet den ”har en udvidet yderdia-20 meter, der danner en tap 144' med en lignende funktion som tappen 116 på dysen 112. Den øvre ende bør anbringes i nærheden af den nedre ende af støbe zonen, normalt ca. 13 mm under overkanten af bøsningen 118.FIG. 12 shows the "inside" of insulator 144 slidingly inserted into a nozzle 112 "identical to the nozzle 112 except that it ends in flight with the heat sink surface 103a. The inner insulator 144 is formed of refractory material which does not react with the molten metal and has a relatively low thermal expansion so that it will not deform the heat sink. The lower end of the insulator 144 extends slightly beyond the lower end of the nozzle 112 "and heat sink as it "Has an extended outer diameter of 20 meters forming a pin 144 'having a function similar to the pin 116 of the nozzle 112. The upper end should be positioned near the lower end of the molding zone, usually approx. 13 mm below the top of the sleeve 118.
Hvis den øvre ende strækker sig for højt op i forhold 25 til den udvendige isolator, vil strengen støbes imod isolatoren og efterlade fordybninger i strengen. Boredimensionerne i den indvendige isolator er også vigtige, især i startfasen, under en pause eller ved nedsat fart, fordi smeltemassen begynder at størk-30 ne på den indvendige isolator 144. For at undgå afbrydelser i støbningen må den indvendige flade af isolatoren 144 være glat og tilspidset med udvidelse i opadgående retning. Som ved dysen 112* anvendes den udvendige isolator eller bøsning 118 i forbindelse 33If the upper end extends too high relative to the outer insulator, the strand will be molded against the insulator, leaving indentations in the strand. The drilling dimensions of the internal insulator are also important, especially during the start-up phase, during a break or at reduced speed, because the melting mass starts to solidify on the internal insulator 144. In order to avoid interruptions in the casting, the inner surface of the insulator 144 must be smooth and tapered with upward expansion. As with the nozzle 112 *, the external insulator or sleeve 118 is used in connection 33
DK 154331 BDK 154331 B
1 med den indvendige isolator 144 for at formindske de førnævnte vanskeligheder.1 with the internal insulator 144 to reduce the aforementioned difficulties.
Som det videre fremgår af fig. 4, omgiver en keramisk 5 hætte 146 kølelegemet 103 og manifoldforlængelseskonstruktionen 102 for termisk at isolere dem mod den smeltede metalmasse/ således at kølelegemet kan udføre sin kølefunktion af formen, så der kan foregå en størkning af stangen. Hætten 146 er udformet af et 10 egnet ildfast materiale, f.eks. støbt sirliciumoxid.As further shown in FIG. 4, a ceramic cap 146 surrounds the heat sink 103 and manifold extension assembly 102 to thermally insulate them against the molten metal mass / so that the heat sink can perform its cooling function of the mold so that the rod can solidify. The cap 146 is formed of a suitable refractory material, e.g. cast silica.
Hætten 146 er fæstet til manifolden 54 ved hjælp af en ring 148, der er fjederbelastet mod manifolden 54 af en fjeder 149. På grund af denne fæstemåde af hætten 146 trækkes den tæt an mod kølelegemet 15 103, samtidig med, at der kompenseres for edimensions ændringer, som skyldes forskellig termisk udvidelse.The cap 146 is attached to the manifold 54 by means of a ring 148 which is spring loaded against the manifold 54 by a spring 149. Due to this fastening method of the cap 146, it is tightly tightened against the heat sink 15 103 while compensating for changes due to different thermal expansion.
Fjederen 149 er forbelastet til at frembringe en total kraft, der er større end den største G-belast-ning, som kan opstå under oscilieringen, og derved 20 opnås der god aftætning mellem hætten 146 og kølelege met 103. Hætten muliggør en neddykning af formsammen-- stillingen i smeltemassen til en hvilken som helst forudvalgt dybde. Selv om nedsænkning til et niveau under støbezonen er praktisk, er den ekstremt høje 25 produktionshastighed, som er kendetegnende for opfindelsen, til dels et resultat af en forholdsvis dyb nedsænkning, i det mindste til niveau med :støbezonen.The spring 149 is preloaded to produce a total force greater than the largest G load that can occur during oscillation, thereby providing good sealing between the cap 146 and the cooler 103. The cap allows a dip of the mold joint - the position in the melt to any preselected depth. Although immersion to a level below the casting zone is convenient, the extremely high production rate characteristic of the invention is, in part, a result of a relatively deep immersion, at least to the level of: the casting zone.
En fordel ved denne dybe nedsænkning er, at den letter tilførslen af smeltemassen til den flydende kærne 30 i støbningen i støbezonen.An advantage of this deep immersion is that it facilitates the application of the melt to the liquid core 30 in the cast in the casting zone.
Et dampskjold 150 og pakninger 151 (se også fig.A steam shield 150 and gaskets 151 (see also FIG.
5) er anbragt i spalten mellem hætten og kølelegemet, så de grænser op til dysen for at hindre smeltemassen 345) is positioned in the gap between the cap and heat sink so that they adjoin the nozzle to prevent the melt mass 34
DK 154331 BDK 154331 B
1 og dampene i at komme ind i spalten og for yderligere at varmeisolere kølelegemet. Pakningerne er fortrinsvis tre eller fire ringformede lag eller '’vaniljekranse" af det førnævnte ildfaste Fiberfrax fibermateria-5 le, medens dampskjoldet fortrinsvis består af en "vaniljekrans” af molydænfolie, som er indskudt mellem pakningerne 151. Skjoldet 150 og pakningerne 151 strækker sig fra dysens forlængelse 112a til kølelegemets ydre omkredsflade. Den samlede tykkelse, normalt 10 6,4 mm, er tilstrækkelig til, at disse lag kan gå i fast indgreb med kølelegemets flade 103a og hættens 146 endeflade.1 and the vapors in entering the slit and to further heat insulate the heat sink. The gaskets are preferably three or four annular layers or "vanilla wreath" of the aforementioned refractory Fiberfrax fiber material, while the vapor shield preferably consists of a "vanilla wreath" of molydene foil interposed between the seals 151. The shield 150 and the seals 151 extend from nozzle extension 112a to the outer circumferential surface of the heat sink. The overall thickness, usually 10 6.4 mm, is sufficient for these layers to engage firmly with the heat sink surface 103a and the end surface of the cap 146.
I en typisk arbejdsgang er støbeovnen 16 fyldt med 15 en smeltet legering. En stiv stang af rustfrit stål benyttes til at sætte støbningen i gang. En stålbolt skrues ind i stangens nedre ende. Stangen har de samme mål som den stang, der skal støbes, f.eks. en stang med en diameter på 19 mm, således at stangen 20 kan føres ned gennem formsammenstillingen og kan gå i indgreb med udtrækningsmaskinen 22.In a typical operation, the casting furnace 16 is filled with 15 a molten alloy. A rigid stainless steel rod is used to start the casting. A steel bolt is screwed into the lower end of the rod. The rod has the same dimensions as the rod to be cast, e.g. a rod having a diameter of 19 mm, so that the rod 20 can be passed down through the mold assembly and can engage the extracting machine 22.
Når formsammenstillingen nedsænkes i smeltemassen, dækker en konus af et materiale, fortrinsvis massiv 25 grafit, der ikke forurener den masse, der skal støbes, dysens endestykke 112a (eller et ildfast forlængerstykke til dysen, som f.eks. den indvendige isolator 144). En yderligere legeringskonus 48 af et materiale, normalt kobber, der ikke forurener smeltemassen, 30 dækker den nedre ende af hætten 146. Konusserne gennemborer slaggerne og skummet på smeltemassens overflade og reducerer hermed antallet af fremmede partikler, der opfanges under kølelegemet og i dysen. Smeltemassen opløser konussen 48, og startstangens bolt 35When the mold assembly is immersed in the melt, a cone of a material, preferably solid graphite that does not contaminate the mass to be cast, covers the nozzle end 112a (or a refractory nozzle extension such as the internal insulator 144). A further alloy cone 48 of a material, normally copper which does not contaminate the melt, 30 covers the lower end of the cap 146. The cones pierce the slag and foam on the surface of the melt, thereby reducing the number of foreign particles trapped under the heat sink and in the nozzle. The melt dissolves the cone 48 and the starting rod bolt 35
DK 154331 BDK 154331 B
1 skubber den mindste grafitkonus bort fra dysen, hvorefter den flyder til side. En fordel ved den -foretrukne udførelsesform ifølge opfindelsen, hvor der benyttes et udragende stykke 112a i dysen, er.,, at den 5 støtter og sætter den mindste grafitkonus %>å plads, når den nedsænkes i smeltemassen. For at fungere tilfredsstillende skulle den største konus’ 48 overflade danne en vinkel på femogfyrre grader eller mindre med det lodrette plan.1 pushes the smallest graphite cone away from the nozzle and then floats aside. An advantage of the preferred embodiment of the invention, where a protruding piece 112a is used in the die, is that it supports and puts the smallest graphite cone%> when it is immersed in the melt. To function satisfactorily, the 48 surface of the largest cone should form an angle of forty-five degrees or less with the vertical plane.
1010
Efter at grafitkonussen er blevet skubbet bort, strækker bolten sig ind i smeltemassen, og smeltemassen størkner på bolten. I startfasen og efter at strengene har bevæget sig tilstrækkeligt langt oven for drivhjuls lene 44, klippes den støbte stang af under stålbolten, og strengene omledes automatisk mod båndene 24, 24’.After the graphite cone has been pushed away, the bolt extends into the melt and the melt solidifies on the bolt. In the initial phase and after the strings have moved sufficiently far above the drive wheels 44, the cast rod is cut off under the steel bolt and the strands are automatically diverted to the belts 24, 24 '.
Inden startstængerne lægges tilbage i et opbevaringsstativ til senere anvendelse, fjernes det korte stykke støbelængde og stålbolten. I en anden aidformning 20 af startstangen benyttes et kort stykke at en stiv stang af rustfrit stål, der er fastgjort pa et bøjeligt kabel, der kan føres direkte op på Ibåndet 24 på grund af sin fleksibilitet. Udtrækningsmaskinen startes så op til en hastighed, hvor støbeprocessen 25 kan begynde. Mellem skift og under midlertidige afbrydelser, som f.eks. ved udskiftning af en spole, bliver strengen standset og klemt fast. Støbningen genoptages enkelt ved at løsne strengen og starte op til fuld hastighed.Before placing the starter rods in a storage rack for later use, remove the short piece of cast length and the steel bolt. In another aid forming 20 of the starting rod, a short piece is used for a stainless steel rigid rod which is attached to a flexible cable that can be mounted directly onto the ribbon 24 because of its flexibility. The extractor is then started up to a speed at which the molding process 25 can begin. Between shifts and during temporary interruptions, such as when replacing a coil, the string is stopped and pinched. The casting is simply resumed by loosening the string and starting up to full speed.
3030
Under udtrækning af strengen 12 trækker fremadrettede slag den størknede støbning, der er dannet i støbeeller størkningszonen opad, hvorved smeltemassen bringes i kontakt med den afkølede dyse, der hurtigt 36During the stretching of the string 12, forward striking pulls the solidified mold formed in the casting or solidification zone upwards, thereby bringing the melt mass into contact with the cooled nozzle which rapidly 36
DK 154331 BDK 154331 B
1 danner en hud på den netop frilagte dyseflade. Ved en stabil arbejdsgang trækkes stangen med en konstant hastighed på fra 508 til 1016 cm pr. minut. Samtidig oscillerer hele formsammenstillingen, inkluderet 5 den indkapslede dyse 112, i lodret retning med en acceleration på ca. 1 g, og opnår derved en tophastighed på ca. 10 cm pr. sekund i hver retning. Oscille-ringen får huden til at blive stærkere og fæstner den til den tidligere dannede støbning. På grund 10 af kølelegemets høje kølekapacitet og den bratte temperaturgradient, der er frembragt af den udvendige isolator 118, foregår størkningen meget hurtigt over et forholdsvis kort stykke af dysen. Som tidligere nævnt er de normale smeltetemperaturer for oxygenfrit 15 kobber og kobberlegeringer ca. 1038-1260°C. Under udøvelse af nærværende opfindelse isolerer isolatoren (bøsningen 118) smeltemassen fra kølelegemet for at bibeholde smeltemassen i væskeform inde i dysen under støbezonen. I nærheden af isolatorens øvre 20 kant falder smeltemassens temperatur hurtigt og størkningen påbegyndes. Ved støbning af en 19 mm messingstang med en hastighed på mere end 254 cm/min. vil støbezonen forløbe i langsgående retning i en længde på 25-38 mm. På toppen af støbezonen er strengen 25 størknet. Den anslåede gennemsnitstemperatur ved messingstøbninger i størkningszonen er ca, 900-955°C.1 forms a skin on the newly exposed nozzle surface. At a steady workflow, the bar is pulled at a constant speed of from 508 to 1016 cm per minute. At the same time, the entire mold assembly, including the encapsulated nozzle 112, oscillates in a vertical direction with an acceleration of approx. 1 g, thereby achieving a top speed of approx. 10 cm per second in each direction. The oscillation ring makes the skin stronger and attaches it to the previously formed cast. Due to the high cooling capacity of the heat sink and the steep temperature gradient produced by the external insulator 118, solidification takes place very quickly over a relatively short portion of the nozzle. As previously mentioned, the normal melting temperatures for oxygen-free copper and copper alloys are approx. 1038-1260 ° C. In the practice of the present invention, the insulator (sleeve 118) isolates the melt from the heat sink to maintain the liquid in the nozzle below the molding zone. Near the upper edge of the insulator, the temperature of the melt decreases rapidly and solidification begins. When casting a 19 mm brass rod at a speed of more than 254 cm / min. the casting zone will extend in the longitudinal direction to a length of 25-38 mm. At the top of the casting zone, the string 25 is solidified. The estimated average temperature for brass castings in the solidification zone is about 900-955 ° C.
En normal temperatur på messingstøbningen, når den forlader formsammenstillingen, er 816°C. I den øvre ende af formsammenstillingen er der et mellemrum 30 rundt om strengen for at sikre tilstedeværelsen af oxygen eller vandmættet atmosfære til afbrænding af zinkdampe, før de kondenseres og flyder ned til støbezonen. Strengen, der fremstilles på denne måde, er af en usædvanlig god kvalitet. Strengen er kende- 37A normal temperature of the brass molding as it exits the mold assembly is 816 ° C. At the upper end of the mold assembly, there is a gap 30 around the string to ensure the presence of oxygen or water-saturated atmosphere for burning zinc vapors before condensing and flowing down to the molding zone. The string produced in this way is of an exceptionally good quality. The string is known 37
DK 154331 BDK 154331 B
1 tegnet ved en fin kornstørrelse og dendritstruktur, god strækstyrke og god smidighed.1 characterized by a fine grain size and dendrite structure, good tensile strength and good flexibility.
Opfindelsen er yderligere belyst ved det følgende 5 eksempel.The invention is further illustrated by the following example.
Ved brug af det på fig. 2 på tegningen viste apparat blev der kontinuerligt støbt en streng 12 -af en smeltemasse af automatmessing (free-cutting ibrass), CDA 10 360. 1998 kg smeltet legering blev fyldt på ovnen 16 og blev holdt i den smeltede tilstand. Legeringen CDA 360’s sammensætning er:Using the device shown in FIG. 2 in the drawing, a string 12 was continuously molded from a free-cutting ibrass CDA 10 360. 1998 kg of molten alloy was charged to the furnace 16 and kept in the molten state. The composition of the alloy CDA 360 is:
Metal Vægtprocent 15 Bly 2,5-3,7Metal Weight Percent 15 Lead 2.5-3.7
Kobber 60,0 - 63,0Copper 60.0 - 63.0
Jern 0 - 0,35Iron 0 - 0.35
Urenheder 0 - 0,5Impurities 0 - 0.5
Zink balance 20 '3*Zinc balance 20 '3 *
Efter at støbningen af en streng 12 er -indledt ved indføring af et rør med en skrue i enden -gennem dysen 112 ind i smeltemassen efterfulgt af en udtrækning af røret på den inden for dette område kendte måde,After the casting of a string 12 is initiated by inserting a tube with a screw at the end through the nozzle 112 into the melt, followed by an extension of the tube in the manner known in the art,
Zd ... .Zd ....
blev den størknede streng 12 trukket jaf rullerne 44 med en hastighed på 508 cm pr. minut. Væd begyndelsen af den kontinuerlige udtrækning af .strengen 12 blev den svingende forms legeme 18 nedsænket i smelte-2Q massen til en dybde af ca. 13 cm. Under støbningen varierede legemets 18 nedsænkningsdybde fra ca. 18 cm til 8 cm. Under formens oscillering blev smeltemassens temperatur, opretholdt på 1010°C, og smeltet legering blev tilført ovnen 16 under sføbningen i nødvendig udstrækning for at opretholde nedsænknings-For example, the solidified strand 12 was pulled from the rollers 44 at a rate of 508 cm per minute. Wet the beginning of the continuous extraction of the string 12, the body 18 of the oscillating form was immersed in the melt-2Q mass to a depth of approx. 13 cm. During casting, the immersion depth of the body 18 varied from approx. 18 cm to 8 cm. During the oscillation of the mold, the temperature of the melt mass was maintained at 1010 ° C and molten alloy was fed to furnace 16 during the sealing as necessary to maintain the immersion temperature.
DK 154331 BDK 154331 B
38 1 dybden for legemet 18. Dysens 15 diameter var på 19 mm for at fremstille strengen 12 med en diameter på ca. 19 mm. Formens bevægelseshastighed fremt og tilbage under oscilleringen nåede et maksimum på 5 10 cm pr. sekund ved formens acceleration på 1 g.38 at the depth of the body 18. The diameter of the nozzle was 19 mm to produce the string 12 with a diameter of approx. 19 mm. The speed of movement of the mold back and forth during the oscillation reached a maximum of 5 10 cm per second at the acceleration of the mold of 1 g.
Den distance, som formen tilbagelagde mellem dens øverste og nederste stilling i smeltemassen var ca.The distance traveled by the mold between its upper and lower positions in the melt was approx.
4,5 cm. Strengens 12 temperatur, da den forlod formen 112, var ca. 816°C.4.5 cm. The temperature of the string 12 as it left the mold 112 was approx. 816 ° C.
1010
Efter støbningen blev stangen varmebehandlet med tilfredsstillende resultat. Den støbte kornstørrelse var søjlelignende og 1 mm. Den bearbejdede struktur var fint krystalliseret gennem hele tværsnittet (0,025 15 - 0,050 mm).After casting, the rod was heat treated with satisfactory results. The cast grain size was pillar-like and 1 mm. The machined structure was finely crystallized throughout the cross section (0.025 15 - 0.050 mm).
20 25 3020 25 30
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15793380A | 1980-06-09 | 1980-06-09 | |
US15793380 | 1980-06-09 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DK225481A DK225481A (en) | 1981-12-10 |
DK154331B true DK154331B (en) | 1988-11-07 |
DK154331C DK154331C (en) | 1989-04-10 |
Family
ID=22565962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DK225481A DK154331C (en) | 1980-06-09 | 1981-05-22 | PROCEDURE AND APPARATUS FOR LINERALLY UPDATED CONTINUOUS CASTING OF A METAL STRING USING AN OCCILLING FORM ASSEMBLY |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0042995B1 (en) |
JP (1) | JPS5728657A (en) |
AT (1) | ATE13265T1 (en) |
AU (2) | AU7144581A (en) |
CA (1) | CA1196465A (en) |
DE (1) | DE3170478D1 (en) |
DK (1) | DK154331C (en) |
FI (1) | FI68370C (en) |
NO (1) | NO811916L (en) |
ZA (1) | ZA813522B (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4911226A (en) * | 1987-08-13 | 1990-03-27 | The Standard Oil Company | Method and apparatus for continuously casting strip steel |
JPH065031U (en) * | 1992-06-22 | 1994-01-21 | 有限会社機電工業 | Control cable |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0007581A1 (en) * | 1978-07-28 | 1980-02-06 | Kennecott Corporation | Mold assembly and method for continuous casting of metallic strands at exceptionally high speeds |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI46810C (en) * | 1969-12-15 | 1973-07-10 | Outokumpu Oy | Device for upward drainage of rods, plates, pipes, etc. |
FI46693C (en) * | 1970-05-19 | 1973-06-11 | Outokumpu Oy | Equipment arrangement for upward and continuous casting of pipes, rods, plates, etc. |
FR2367560A1 (en) * | 1976-10-15 | 1978-05-12 | Michelin & Cie | DEVELOPMENT AT INSTA |
-
1981
- 1981-05-14 CA CA000377627A patent/CA1196465A/en not_active Expired
- 1981-05-22 DK DK225481A patent/DK154331C/en not_active IP Right Cessation
- 1981-05-26 ZA ZA00813522A patent/ZA813522B/en unknown
- 1981-06-04 EP EP81104301A patent/EP0042995B1/en not_active Expired
- 1981-06-04 AT AT81104301T patent/ATE13265T1/en not_active IP Right Cessation
- 1981-06-04 DE DE8181104301T patent/DE3170478D1/en not_active Expired
- 1981-06-05 NO NO811916A patent/NO811916L/en unknown
- 1981-06-08 JP JP8874781A patent/JPS5728657A/en active Granted
- 1981-06-09 FI FI811793A patent/FI68370C/en not_active IP Right Cessation
- 1981-06-09 AU AU71445/81A patent/AU7144581A/en not_active Abandoned
-
1986
- 1986-02-17 AU AU53670/86A patent/AU5367086A/en not_active Abandoned
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0007581A1 (en) * | 1978-07-28 | 1980-02-06 | Kennecott Corporation | Mold assembly and method for continuous casting of metallic strands at exceptionally high speeds |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3170478D1 (en) | 1985-06-20 |
FI68370C (en) | 1985-09-10 |
JPH028817B2 (en) | 1990-02-27 |
ZA813522B (en) | 1982-06-30 |
FI68370B (en) | 1985-05-31 |
NO811916L (en) | 1981-12-10 |
DK225481A (en) | 1981-12-10 |
EP0042995A1 (en) | 1982-01-06 |
JPS5728657A (en) | 1982-02-16 |
ATE13265T1 (en) | 1985-06-15 |
CA1196465A (en) | 1985-11-12 |
AU5367086A (en) | 1986-07-31 |
FI811793L (en) | 1981-12-10 |
DK154331C (en) | 1989-04-10 |
AU7144581A (en) | 1981-12-17 |
EP0042995B1 (en) | 1985-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4476911A (en) | Diecasting method for producing cast pieces which are low in gas, pores and oxides, as well as diecasting machine for implementing the method | |
US4211270A (en) | Method for continuous casting of metallic strands at exceptionally high speeds | |
US4736789A (en) | Apparatus and method for continuous casting of metallic strands at exceptionally high speeds using an oscillating mold assembly | |
US4349145A (en) | Method for brazing a surface of an age hardened chrome copper member | |
DK154331B (en) | PROCEDURE AND APPARATUS FOR LINERATED UPDATE CONTINUOUS CASTING OF A METAL STRING USING AN FORMULATING ASSEMBLY | |
US4236571A (en) | Process and installation for the continuous casting of tubular products | |
EP0293601B1 (en) | Method of manufacturing hollow billet and apparatus therefor | |
US4307770A (en) | Mold assembly and method for continuous casting of metallic strands at exceptionally high speeds | |
NO813157L (en) | DEVICE FOR CONTINUOUS CASTING OF A METAL BAR | |
JPH0255642A (en) | Method and device for continuously casting strip steel | |
US3921698A (en) | Method for the production of metallic ingots | |
JP7136000B2 (en) | Steel continuous casting method | |
US4901783A (en) | Continuous casting apparatus | |
SU789240A1 (en) | Apparatus for producing bimetallic workpiecies | |
FI69972C (en) | METAL CONTAINER CONTAINER | |
JPS6135330Y2 (en) | ||
GB2114483A (en) | Process and machine for the production of metal castings | |
JPH01249240A (en) | Manufacture of hollow billet | |
JPH07106426B2 (en) | Continuous casting method for hollow ingot | |
NO160120B (en) | PROCEDURE FOR CONTINUOUS CASTING OF METAL. | |
JPH01293963A (en) | Continuous casting method for molten metal | |
JPS6137357A (en) | Continuous casting method by solidification under molten metal surface | |
JPH09285851A (en) | Dummy bar head for continuous casting |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PBP | Patent lapsed |