FI56495C - Foerfarande och anordning foer gjutning av metall i en straenggjutningskokill - Google Patents

Description

I - - J.1 Γη1 .... KU U LUTUSJ U LKAISU . Λ . Λ _ [β] (11) UTLÄGGNI NGSSKMFT 56495 C (45) Patentti ayörmrtty II :2 1930 Patent oeddelnt (51) Kv.lk.*/lnt.CI.* B 22 D 11/10 SUOMI-FINLAND (H) Patenttihakemus — Patentansttknlng 3501/7^ (22) Hakemispilvi — Ansöknlngsdag 03-12.7^ (23) Alkupilvi — Giltlghetsdag 03-12.7^ (41) Tullut julkiseksi — Bllvit offentllg 09 · 06.75

Patentti- ja rekisterihallitus .... . , ... .. .

' (44) Nihtlviksipanon ]a kuul.|ulkalsun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen ' ' Anaökan utlagd och utl.*krlften publkerad 31.10.79 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prioritet 08.12.73

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 23613^.7 Toteennäytetty-Styrkt (71) Eisenwerk-Gesellschaft Maximilianshutte mbH. , Postfach ll80, 81+58 Sulz-bach-Rosenberg, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Eberhard Knorr, Amberg, Thomas Ludwig Griinwald, Sulzbach-Rosenberg,

Arno Oswald, Prinzing/Cham., Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) ('fh) Oy Kolster Ab (5I+) Menetelmä ja laite metallin valamiseksi tankovalukokilliin - Förfarande och anordning för gjutning av metall i en stränggjutningskokill

Keksinnön kohteena on menetelmä metallin valamiseksi yhtämittais-valukokilliin, jolloin metalli valetaan valusangosta väliastian kautta, jossa on vähintään yksi ei-säädettävä pöhjavaluaukko, vähintään yhteen kokilliin valuputken läpi, tämän menetelmän suorittamiseksi,

Metallisulatteiden, erikoisesti teräksen, suulakevalussa kaadetaan sulate väliastiaan, josta se joutuu suulakevalulaitteen kokilliin. Väli-astiassa on vähintään yksi valuaukko, josta metalli virtaa ulos. Useimmiten käytetään kuitenkin useampia valuaukkoja ja väliastian tehtävä perustuu sulatteen jakamiseksi tasaisesti valuaukkojen kesken. Valuaukot, erikoisesti suurissa suulakevalulaitteissa, ovat varustetut välineillä sulan metallin virtauksen säätämistä varten, esimerkiksi sulkutangoilla tai luistinsululla, joiden avulla ulosvirtausnopeutta voidaan vastaavasti säätää.

Pieniläpimittaisten kappaleiden suulakevalussa, esimerkiksi valettaessa terästä harkkovalukoneessa, käytetään sitävastoin määrätyn poikkipinta-alan omaavia valuaukkoja, jotka valuaikana muuttuvat mahdollisimman vähän. Läpivirtaus määräytyy tässä tapauksessa tarkoissa rajoissa pidetyn väliastian ferrostaatti sen korkeuden ja pohjavaluaukon läpimitan mukaan.

2 66495

Valua varten säädettävillä pohjavaluaukollla varustettua vällastlaa käyttäen on nykyisin tekniikan tason mukaan useita tapoja keraamisen valuputken käyttämiseksi, joka tavallisesti ulottuu sulaan metalliin kokilliesa. Ympäröimällä valuvirta tämäntapaisella valuputkella saavutetaan lukuisia etuja. Hapen pääsy valuvirtaan estyy ja käyttöhenkilöstön vahingoittumisvaara metallirälskä-leiden vaikutuksesta pienenee. Merkittävämpi etu suulakevalua varten perustuu kuitenkin siihen, että väliastiasta saapuva valuvirta tunkeutuu sulatteen pintaan kokilliesa tuomatta kuonaa sulan metallin pinnalle tai se sekoittuu metallikylpyyn kokilliesa. Käytettäessä valuputkea on yleesä mahdollista työskennellä valuapuaineita, erikoisesti valujauhetta, käyttäen kokil-lissaf jolloin saavutetaan tunnetut edut.

Esitettyä valua käytettäessä yhdeesä säädettävien pohjavaluaukkojen kanssa väliastiassa sekä väliinaeennettuja valuputkia käyttäen saavutetaan mainitut edut käytännössä taloudellisesti ja käyttövarmasti vain suurissa suula-kevalulaitteissa. Valulaitteet vaativat verrattain laajatahoisen huollon ja valvonnan aukeakseen häiriöttä valun alussa ja mahdollistaakseen säädön. Säädettävien pohjavaluaukkojen käyttöikä on tavallisesti korkeintaan 2-3 valua. Tämän vuoksi on käytettävä suurta väliastioiden lukumäärää. Pienten suulakeläpimittojen omaavia suulakevalulaitteita varten, esimerkiksi harkko-valulaittelsiin terästä varten, tulevat mainitut sulkutangot tai luistin-sulkulaitteet mainituista syistä tuskin kysymykseen.

Suulakevalulaitteissa harkkoja ja esivalanteita varten nykyään käytetään yleisesti ei-säädettäviä pohjavaluaukkoja. Nämä valuaukot vaativat kuitenkin valettaessa usein lyhytaikaisen polton happipistoliekillä valuvirran kulun varmistamiseksi ja valuvirran muodon saamiseksi halutuksi.

Edelleen tunnetaan menetelmä teräksen valamiseksi suulakevalukokilliin, jolloin terästä valetaan väliastiassa olevasta kattilasta, joka on varustettu kiinteällä valuaukolla, valuputken kautta koklHiin. Yällastiaan sijoitetun, ei-säädettävän sulkukappaleen avaamiseksi johdetaan halutun sulatteen korkeuden saavuttamisen jälkeen väliastiassa sopivasti muotoiltu syöttö-putki happea varten valuasennossa sijaitsevan valuputken lävitse pohjavaluauk-koon asti ja johtamalla happea avataan pohjavaluaukko. Epäkohtina tässä menetelmässä ovat toisaalta monimutkainen hapensyöttö ja toisaalta se, että ei ole mahdollista vaikuttaa valuvirran muodostumiseen valun alussa. Lisäksi ei tässä menetelmässä voida suorittaa valtin aluettua mitään korjauksia, kuten esimerkiksi lisäkkeiden polttamista valuaukossa tai sen suulla.

Keksinnön perusteena on tehtävä menetelmän ja laitteiston saamiseksi, joka toisaalta sallii valamisen käyttäen ei-säädettävillä pohjavaluaukoilla varustettuja väliastioita valuputkea käyttäen ja toisaalta mahdollistaa nopean ja käyttövaraan valamisen sekä valamisen pitkänä aikavälinä.

' D0H3D

Tämä tehtävä voidaan keksinnön mukaisen menetelmän avulla ratkaista siten, että pohjavaluaukosta tulevaa valuvirtaa valvotaan ja mahdollisesti korjataan haluttuun muotoon, edelleen viedään valuputken-seinämä keskeytymättömän valuvirran läpi ja kiinnitetään valuputki valuasentoon.

Käytettäessä keksinnön mukaista menetelmää saavutetaan ensinnäkin se etu, että valuputken estämättä, joka on verrattavissa valuputkettomaan työtapaan, aloitetaan valaminen ja valuvirta säädetään haluttuun valu-virran muotoon käyttövarmasti.Tähän voidaan käyttää esimerkiksi pientä happipistoliekkiä, kunnes haluttu valuvirran muoto on muodostunut moitteettomaksi ja lisäksi saavutetaan kaikki valutekniikassa tunnetut edut toimittaessa rajoituksitta valuputkea käyttäen.

Valuputken sijoittamiseksi paikalleen pohjavaluaukkojen avaamisen jälkeen ja valuvirran muodostuttua halutuksi nostetaan väliastiaa nostolaitteen a-vulla. Väliastian nostokorkeus vastaa tällöin valuputken alapään tunkeutumiasyvyyttä suulakevalukokilliin sekä lisäksi vähäistä,korkeintaan noin 10 cm varmuusetäisyyttä. Kun väliastia on nostettu valukorkeudesta valuputken sijoittamiskorkeuteen, siirretään valuputkea valuvirran virtaussuuntaan nähden kohtisuoraan. Valuputken paikalleensijoittamisen jälkeen lasketaan väliastia valukorkeuteen ja tällöin tunkeutuu valuputki tavanomaisesti muutamia senttimetrejä kokillin metallisulatteeseen.

Suulakevalettaessa harkkoja ja esivalanteita käytetään kokillissa säännöllisesti voiteluöljyä. Valutekniikan parantamiseksi, varsinkin murtumien vähentämiseksi, voidaan keksinnön seuraavan tunnusmerkin mukaan valu-putken sulatteeseen työntämisen jälkeen levittää valujauhetta kokillissa olevan sulan metallin pinnalle.

Erikoistapauksissa, jolloin valamisessa ei tarvita valujauhetta, pysyy väliastia valuputken eijoittamiskorkeudessa tai lasketaan sitä vain vähän Tätä työtapaa käytettäessä johdetaan edullisesti valuputkeen ja/tai kokilliin kaasumaista suojaväliainetta, kuten esimerkiksi argonia, typpeä, C02:ta metaania, propaania, vastaavia kaasuja ja näiden seoksia.

Käytettäessä ei-säädettäviä pohjavaluaukkoja voidaan valaa avoimia valuaukkoja käyttäen. On kuitenkin keksinnön mukaisen menetelmän hengen mukaista sulkea aluksi nämä valuaukot sopivin välinein, esim. asbesti-narulla ja lyijytulpilla tai erilaisia metallia olevilla levyillä, kunnes väliaetiassa on saavutettu haluttu täyttökorkeus ja avata tämän jälkeen ei-säädettävät pohjavaluaukot valuputkien sijoittamista varten.

Käytännössä on havaittu edulliseksi syöttää rauhoitusainetta metalli-sulatteita varten lankana, esim. alumiinilankaa, valuputkeen tai kokillin metallikylp&yn. Varsinkin useissa peräkkäisissä valuissa on tämä toimenpide edullinen, koska tällöin vältytään suurimmaksi osaksi kiinnitarttumilta väliastian pohjavaluaukoissa.

4 56495

Valuputken kiinnittäminen väliastiaan voidaan suorittaa tunnettujen menetelmien tai keksinnön mukaisen laitteen avulla. Tavallisesti ei käytetä ilmarakoa sijoitettaessa valuputkea väliastiaan. Valuputken ja väliastian välin tiivistäminen tapahtuu tähän tarkoitukseen tunnettujen tiivisteiden avulla, kuten esimerkiksi tulenkestävää kittiä, laastia ja keraamista kuitumateriaalia käyttäen. Keraamisia kuitumateriaaleja käytettäessä leikataan tarkoituksenmukaisesti sopivia tiivisterenkaita näistä materiaaleista valmistetuista sopivista matoista ja sijoitetaan ne valuputken kiinnitysrenkaan ja väliastian vastakappaleen väliin. Kittiä laastia sivellään tai hierretään useimmissa tapauksissa valuputken sijoittamisen jälkeen ulkopuolelta saumoihin.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja menetelmän suorittamiseen käytetyn laitteiston seuraava etu perustuu siihen, että voidaan käyttää tavanomaisia va-luputkia. Kaupallisissa valuputkissa on niiden yläpäässä kiinnittämistä varten yksinkertainen laippa, joka on samaa tulenkestävää materiaalia kuin valuputki itse. Käytännössä on osoittautunut erikoisen edulliseksi tehdä tähän valu-putken kiinnityslaippaan lovetus, joka on hieman syvempi kuin valhvirran läpimitta. Tähän muodostuneeseen aukkoon valuputken kiinnityslaipassa osuu valuvirta valuputkea asennettaessa. Yllättävästi ei tämä lovetus kiinnitys-laipassa johda valuputken halkeilemisiin asennettaessa muodostuvan lämpöshokin vaikutuksesta.Tämän kiinnityslaipan loveuksen avulla vähenee terässulatteen räiskyminen valuvirran kulkiessa valuputken lävitse niin paljon, että se ei enää käytännössä ole häiritsevä. Jos valuputken kiinnityslaippaa ei varusteta esitetynlaisella aukolla, aiheutuu muodostuneista teräsräiskelstä valuputkea asennettaessa vaaraa valuhenkilökunnalle ja voimakas rasitus ympäristölle. Kiinnityslaippaan loveamalla tehdyn syvennyksen avulla saatava etu esiintyy aina silloin, kun valuputkea paikalleen asennettaessa valuvirran leikkaama valuputken seinämä on pienempi kuin pohjavaluaukon läpimitta.

Menetelmän suorittamiseen käytettävälle laitteelle on ominaista se, että xväliastian pohjavaluaukon molemmille puolille on asennettu vähintäin yhdeltä puolelta avoimet ohjauskiskot valuputkien tukilaitetta varten, että valuputken tukilaitteessa sillä puftlella, joka viedään valuvirran läpi, on lovi ja että tämä lovi on hieman leveä&pi kuin valuvirran läpimitta.

Ohjauskiskot lähenevät hieman toisiaan siten, että ne ovat valuputken sisääntulokohdassa kauempana toisistaan kuin pohjavaluaukon kohdalla. Tämän järjestelyn avulla saavutetaan se, että valuputki kannatusvälineineen voidaan sijoittaa helposti ohjauskiekoille ja ilman erikoisia apuvälineitä pelkästään käsin voidaan siirtää valuasentoon.Valuputken kiinnittämiseksi lujasti valu-asentoon, voidaan käyttää so ivia pidäkkeitä tai lukituskiilaa,joilla lisäksi on se etu, että valuputki painautuu väliastiaa vastaan, eikä muodostu rakoa. Lisäksi voidaan valuputki painaa sopivien jousien avulla, jotka vaikuttavat joko suoraan tai sopivien vipujen välityksellä kiinnityslaäppaan,väliastiaa vastaan.

5 56495 Väliastian painelevy valuputken kiinnityslaippaa varten on myös vastaavasti tasainen levy, esim. laippa, joka on varustettu aukolla, jonka läpimitta on suurempi kuin pohjavaluaukon. Tämä painelaippa valuputkea varten muodostaa u sein käytännössä pohjavaluaukon kiinnityslaipan.

Valuputken sisääntuloaukon sisäläpimitta on vähintäin yhtä suuri tai hieman suurempi kuin painelevyn aukon läpimitta tai väliastian painelaipan läpimitta. Valitsemalla sopivasti valuputken sisäläpimitta, voidaan välttää varsinkin valuputken seinämän kastuminen valuvirran vaikutuksesta. Esimerkiksi valuvirta ei saisi valua alaspäin valuputken sisäseinää pitkin.

Seuraavassa esitellään tarkemmin keksinnön kohteita ei-rajoittavien toteutusesimerkkien ja piirrosten avulla.

Tällöin esittää kuvio 1 pystyleikkausta väliastiaan kiinnitetystä valuputkesta, joka tunkeutuu kokillissa olevaan sulatteeseen, kuvio 2 leikkausta valuputken kiinnityslaipasta pitkin kuviossa 1 merkittyä leikkausviivaa II.

Euvivossa 1 esitetyssä väliastiassa on el-säädettävä pohjavaluauJÖco 1, esim. valueuuttimen 1 muodossa. Tämän pohjavaluaukon 1 poikkipinta 2 on tarkoin määritetty ja sen sisäseinänä on erittäin kulusta kestävä. Valusuutin 1 on sijoitettu suutinkiveen 3 ja on kiinnitetty kiinnityslaipan 4 avulla.

Tämä kiinnityslaippa 4 toimii samanaikaisesti valupttken 8 kiinnityslaipan 11 tiivistyspintana. Teräs virtaa väliastiasta 5 suutinkamavan 2 kautta suulakevalukokilliin 6. Suulakevalukokillln 6 metalllkylpyyn 7 tunkeutuu valuputki Θ. Sulan metallin pinnalla 9 valukokillissa on valujauhetta 10.

Valuputken 8 kiinnityslaipassa 11 on kuviossa 2 esitetty aukko 13· Tämä ok ko on noin 40 mm leveä ja valuvirran läpimittaa 13 vastaavasti noin 13 mm syvyinen. Valuputkea 8 pidetään kiinnityslaippansa 11 avulla väliastian 3 oh-j auskiskoilla 12 valuasennossa. Valuputken lukitus valuasentoon tapahtuu tässä esimerkissä kahden lukituskiilan 16 avulla, jotka samanaikaisesti muodostavat rajoittimet valuputkelle.

Keksinnön mukaan on tapaus tapaukselta, erikoisesti useita peräkkäisiä valuja suoritettaessa, suoritettava valuputken vaihto. Tällöin poistetaan valuputki käsin tai yksinkertaisen mekaanisen apulaitteen avulla ohjauskiskoll-ta päinvastaisessa suunnassa kuin asennettaessa ja uuden valuputken asentaminen tapahtuu edellä esitetyllä tavalla.

Valutapahtiima suulakevaluläitteessa alkaa siten, että terästä sisältävä kuljetuskattila, tässä esimerkissä 30 tonnin kattila, siirretään nosturin avulla väliastian yläpuolelle. Teräs valmistetaan pohjalta puhallettavassa happikonverterissä ja sen koostumus on likimain seuraava C - 0,07 $♦ Si = 0,20$ Mn = 0,10 $, P ^ 0,05 S 0,05 $» AI ^ 0,1 $. Sen juoksutus lämpö tila on 6 56495 noin 1660°C. Noin 15 minuutin kuljetusalan jälkeen virtaa teräs kattilasta n. 1590°C:ssa väliastiaan. Se ajankohta, jolloin kattila avataan ja teräksen virtaus alkaa, määritetään valun alkamishetkeksi.

Välikattilan kolme pohjasuutinta (l) ovat tällä hetkellä suljetut lyijy-tulpilla ja asbestinarulla. Noin 2 minuutin kuluttua on väliastiassa saavutettu noin 35 cmsntäyttökorkeus, joka vastaa noin 4 tonnän sulatteen painoa. Välittömästi tämän täyteasteen saavuttamisen jälkeen väliastiassa poistetaan asbestinani suuttimista (l) ja normaalisti virtaa teräs ilman muita toimenpiteitä halutun valuvirran muodossa (13) suulakevalukokllliin (6). Mikäli haluttu valuvirran muoto ei ole muodostunut tai pohjavaluaukosta ei virtaa lainkaan terästä asbestitulpan poistamisen jälkeen, poltetaan lyhytaikaisesti pienellä happipolttolaitteella pohjasutttimia. Happipolttimen putken läpimitta on noin 5 mm. Välittömästi teräksen virratessa halutussa valuvirtamuodossa, lopetetaan hapen käyttö.

Tämän ajan on väliastia valukorkeudessa. Kun nämä kolme valuvirtaa vir-taavat moitteettomasti halutulla tavalla - tavallisesti saavutetaan tämä tilanne noin 3 ihinuutln kuluttua valun alkamisesta - nostetaan väliastia valu-putken asentamiskorkeuteen hydraulis-mekaanisen väliastian nostolaitteen avulla. Väliastian alareuna on tässä asennossa noin 520 mm kokillin kannen yläreunan yläpuolella. Tällöin asennetaan jokaista valoaukkoa varten valuputki (8> ohjauskiBkoille (12) ja työnnetään valuvirran lävitse valuasentoon. Koko tapahtuma näitä kolmea valuputkea varten kestää noin 1 minuutin.

Villttämästi tämänjälkeen palautetaan väliastia valukorkeuteen. Valu-putket tunkeutuvat tällöin noin 7 cm kokillin metallikylpyyn. Sitten levitetään jokaisdle kylvynpinnalle noin 2 cm valujauhetta. Valujauheen käyttö on keskimäärin noin 0,7 kg/t terästä.

Kokonaisvaluaika edellämainitun koostumuksen omaavalle 30 tonnin teräs-sulatteelle on noin 42 min. valunopeuden ollessa noin 2m/min ja harkon poikkileikkauksen 1 x 12 mm.

Välittömästi yhden teräksen kuljetusastian (30 t) valamisen jälkeen, aloi -tetaan jatkuvasti seuraavan 30 tonnin sulatteen valu. Tavallisesti valetaan peräjälkeen 3-10 astiaa tälle tavalla ennen väliastian täydellistä tyhjentämistä.

Claims (4)

7 56495

1. Menetelmä metallin valamiseksi yhtämittaisvalukokilliin, jolloin metalli valetaan valusangosta väliastian kautta, jossa on vähintään yksi ei-säädettävä pohjavaluaukko, vähintään yhteen kokilliin valuputken läpi, tunnettu siitä, että pohjavalu-aukoeta tulevaa valuvirtaa valvotaan ja mahdollisesti korjataan haluttuun muotoon, edelleen viedään valuputkenseinämä keskeytymättömän valuvirran läpi ja kiinnitetään valuputki valuasentpon.

2. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän suorittamiseksi, joka käsittää väliastian (5), jossa on vähintään yksi ei-säädettävä pohjavaluaukko (1), joka toimii yhdessä kokilliin ulottuvan valuputken (8) kanssa, tunnettu siitä, että väliastian (3) pohjavaluaukon (1) molemmille puolille on asennettu vähintään yhdeltä puolelta avoimet ohjauskiskot (12) valuputken (8) tukilaitetta (11) varten, että valuputken (8) tilki lait teessä (11) sillä puolella, joka viedään valuvirran läpi, on lovi (15) ja että tämä lovi on hieman leveämpi kuin valuvirran läpimitta (13).

3· Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjauskiskot (12) sijaitsevat hieman kartiomaisesti valuputken (θ) sisääntulokohdan ja pohjavaluaukon (1) välillä.

4· Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että valuputkea (8) paikalleentyönnettäessä valuvirtaa (13) leikkaava valuputken seinämä on pienempi kuin pohjavaluaukon läpimitta (2).