FI61139C - Eldfast produkt foer bildande av en kanal foer kontrollerad gjutning av smaelt metall fraon en gjutskaenk - Google Patents

Description

RSPI [B] «DKUW-UTUijULKAlSU

Wjft lJ 'v UTLÄCGN INOSSKRIPT O I 1 0 9 C Patentti myönnetty 10 06 1932 ; Patent aeddelat ^ (51) K*ik.3/int.ci.3 B 22 D 41/08 SUOMI—FINLAND (21) PMunttlhakumut — PatunUMekning 772^+5^ (22) HakumUpWvt — Anuöknlngudug 17.08.77 * ' (22) Alkupllvt — Glltlghttsdag 17.08.77 (41) Tullut luikituksi — Bllvit offantllg 19.02 . j8 ja fkitfrihaiutut (44) NlhUvUulpunon J. kuul+jlkatatm pvm. —

Patents och refittarstyralsan ’ AmBksn utlagd ech uci.skriftui, puMksnd 26.02.82 (32)(33)(31) PyH««y Utuolkuus—Bugtrd prlorltut 18.Ο8.76 O5.O5.77 USA(US) 715603, 79^290 (71) USS Engineers and Consultants, Inc., 600 Grant Street, Pittsburgh,

PennsyIvani a, USA(US) (72) Eugene Aloysius Golas, Langthome, Pennsylvania, Shri Nath Singh, Trafford, Pennsylvania, USA(US) (7*0 Oy Kolster Ab (5k) Tulenkestävä tuote kanavan muodostamiseksi sulan metallin ohjattua valua varten valuastiasta - Eldfast produkt för bildande av en kanal för kontrollerad gjutning av smält metall frän en gjutskänk

Teräsvalanteita, kuten valssausaihioita, valssausharkkoja ja raakatankoja valmistettaessa jatkuvalla eli liukuvalumenetel-mällä sula teräs kaadetaan tai lasketaan muottiin valuastian, kuten valusangon tai valualtaan, pohjasta astian ollessa sijoitettu muotin yläpuolelle. Tuotteen laadun valvomiseksi on välttämätöntä pitää sulan metallin pinta muotissa oleellisesti vakiokorkeudessa. Tästä syystä on ollut yleisenä käytäntönä asettaa annostussuutin valuastian ja muotin väliseen kaato- eli laskukanavaan. Nämä an-nostussuuttimet on normaalisti vaihdettavasti asetettu astian pohjaan ja niissä on läpireikä, joka käsittää yläosan, jossa on joko kartiomainen tai pallomainen seinä ja jonka alapäässä on halkaisijaltaan sellainen virtausta rajoittava aukko, että sula metalli virtaa halutulla nopeudella muottiin.

Alumiinilla, magnesiumilla, titaanilla tai harvinaisilla maametalleilla pelkistettyjen terästen, joita kaikkia nimitetään 2 61139 tässä alumiinikäsitellyiksi tai -tiivistetyiksi teräksiksi, jatkuvassa valussa mikroskooppisen pienet alumiinioksidit- tai muut vaikeasti sulavat oksidisulkeumat pyrkivät keräytymään laskukana-vaan. Nämä sulkeumat keräytyvät virtausta rajoittavaan aukkoon saaden aikaan tämän supistumisen ja siten haitallisesti vaikuttaen valulaitteen toimintaan vaatien aluksi valunopeuden vähentämisen metallin vaaditun pintakorkeuden ylläpitämiseksi muotissa ja lopuksi vaativat suuttimen vaihtamisen, kun supistumasta tulee liiallinen. Jos suutin on kiinnitetty valuastiaan, valaminen täytyy lopettaa suuttimen vaihtamiseksi. Jos suutin muodostaa lohko-luisti- eli liukuluukkuventtiilin osan, yhden liukuvalukappaleen valamisen aikana on ehkä suoritettava useita suutinvaihtoja.

Ongelma on paljon ilmeisempi pientuotantolaitoksissa, so. sellaisissa, joissa valulaitteessa on pakko käyttää annostussuut-timia, joiden suutinaukko on alle 25 mm. Näissä laitoksissa ei alu-miinikäsitellystä teräksestä liukuvalua käyttäen valmistettuja valanteita voida tuottaa käytännöllisellä teollisella pohjalla pieni-halkaisi jäisten suutinaukkojen nopean tukkeutumisen ja tästä seu-raavan suuren suutinvaihtotiheyden johdosta.

On harkittu helpottaa kuvattua ongelmaa sementoimalla ohut, virtauksen rajoitusaukon sisältävä levy tai kiekko valuastian kaato- eli laskuaukon alapäähän. Tällainen laite, tunnettu englanninkielisellä termillä "wafer nozzle" (suom. suulakkasuutin), on esitetty ja kuvattu japanilaisessa patenttihakemuksessa 24208/72, joka pantiin näytteille 11.11.1973 numerolla 92226/73. Hakijat ovat kuitenkin todenneet, että nämä "suulakkasuuttimet" eivät täysin ratkaise ongelmaa useistakin syistä. Ensinnäkin nämä laitteet, jotka normaalisti valmistetaan tulenkestävästä aineesta, jolla on suurempi tiheys kuin sitä ympäröivällä valuastian vuorauksen tulenkestävällä aineella, ovat taipuvaisia nopeasti heikkenemään sen johdosta, että ne joutuvat alttiiksi suurille lämpöjännityksille. Toiseksi sulan metallin virtaus näiden suuttimien läpi usein häiriytyy pääasiassa seurauksena turbulenttisista vaihteluista valuastian sulassa metallikylvyssä. Nämä näet synnyttävät epävakavuutta metallin virtauksessa suutinaukon läpi ja laajentavat siitä lähtevää metallivirtaa. Epästabiili virtaus johtaa jonkinmääräiseen, vaikkakin ennestään tunnetuissa laitteissa esiintyvää pienempään sulkeumien keräytymiseen suuttimeen. Lisäksi nämä molemmat ominaisuu- 3 61139 det synnyttävät vaaran, että metalli hapettuu joutuessaan tällöin alttiiksi suuremmalle ilman vaikutukselle.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti saadaan aikaan tulenkestävä tuote kanavan muodostamiseksi sulan metallin ohjattua valua varten valuastiasta, joka tuote käsittää rungon, jossa on läpimenevä reikä, joka muodostaa valukanavan sulalle metallille, ja reiässä sijaitsevan kiekon, jossa on tasainen yläpinta, jolloin kiekossa on suutinaukko ja sen paksuus on enintään noin kaksi kertaa suutinaukon halkaisija, jolloin kiekon yläpinta sijaitsee reiän tulopäästä aksiaalisesti sellaisella etäisyydellä, että se rajoittaa suutinaukon eteen pääasiassa lieriömäisen reiän etuosan, jonka syvyys/halkaisija-suhde on vähintään n. 1/3 ja että kiekkomaisen elimen tasaisen yläpinnan halkaisija on vähintään n. 1,4 kertaa suutinaukon halkaisija.

Tuotteelle on edullista, että reiän etuosan halkaisja on enintään viisi kertaa, edullisesti kaksi kerää suutinaukon halkaisija.

Lisäksi kiekkomainen osa on tehty yhtenäiseksi rungon kanssa.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin esimerkin avulla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 on pystyleikkausosakuva pohjasta tyhjennettävästä valuastiasta, joka on varustettu esillä olevan keksinnön mukaisella suuttimella, kuvio 2 on suurennettu pystyleikkauskuva keksinnön mukaisesti konstruoidusta suutinpanoksesta, ja kuvio 3 on päällikuva kuvion 2 suutinpanoksesta.

Keksinnön selittämiseksi esitetään piirustusten kuviossa 1 yleisesti hyvin tunnettua rakennetta olevan ja sulaa metallia si-sässään pitämiseen tarkoitetun valuastian 10 alakulma. Astia 10 käsittää metallivaipan 12, jonka sisäpuolella on tulenkestävä vuo-ruas 14, jotka kumpikin on pohjastaan varustettu tarkoituksenmukaisilla samanakselisillä aukoilla 16 ja 18, joihin sijoitetaan laite sulan metallin laskemiseksi astiasta pohjan kautta. Vuorauksen 14 aukkoon 18 on asetettu pääasiassa lieriömäinen ontelo-tiili 20, jossa on yläpäästään ylöspäin avautuvaan kartiolaajentu-maan 24 päättyvä läpimenevä ontelo eli reikä 22. Tämä on yhteydessä astian sisätilaan ja muodostaa osan sulan metallin laskuka- 4 61139 navasta. Esitetyssä rakennemuodossa ja käytöissä, joissa halutaan ajoittain avata tai sulkea laskukanava, voidaan rakenteeltaan tavallinen tulppatanko 26 järjestää ohjattavaksi niin, että sen alapää menee ontelotiilen kanssa istukkamaiseen kosketukseen laskuka-navan sulkemiseksi ja avaamiseksi.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti konstruoitu tulenekestä-vä suutinpanos 28 on varustettu elimillä sen paikoittamiseksi ontelotiilen reikään 22. Kuten parhaiten kuvioista 2 ja 3 nähdään, suutinpanos 28 käsittää pääasiassa lieriömäisen onton perusosan. Tämän ulkoseinässä on alaosa 30, jolla on jonkin verran pienempi halkaisija kuin yläosalla 32, niin että panoksen päiden väliin on muodostunut rengasmainen olake 34, jolla se tukeutuu ontelotiilen 20 vastaavanmuotoiseen olakkeeseen. On kuitenkin ymmärrettävä, että haluttaessa voidaan järjestää muitakin elimiä kuin esitetty olake panoksen 28 paikoittamiseksi astiaan. Suutinpanoksen 28 kiinnitys ontelotiileen 20 suoritetaan edullisesti sementoimalla tms. (ei esitetty).

Panoksessa 28 on aksiaalinen läpireikä, jossa taasen on alaosa 36 ja yläosa 38, jotka yhdessä muodostavat valuastiasta lähtevän laskukanavan. Panoksen laskukanavaan on yhtenäisesti muodostettu rengasmainen, suhteellisen ohutseinämäinen kiekkomainen elin 40, joka lähtee säteittäisesti kanavan seinästä suuntautuen poikittai-sesti sen akseliin nähden. Elin 40 on sijoitettu reiän päiden väliin muodostamaan jakajan reiän ylä- ja alaosan 36 ja 38 välille. Elimessä 40 on läpiaukko 42, joka toimii läpivirtauksen rajoitus-aukkona .

Elin 40 muodostetaan niin ohueksi kuin käytännössä on mahdollista, mutta missään tapauksessa ei sen paksuus saa olla kahta kertaa sen aukon 42 halkaisijaa suurempi. Elimen 40 yläpinta 44 on tehty sellaiseksi, että aukon 42 tulosärmä 48 on terävä särmä. Suositetussa rakennemuodossa pinta 44 asetetaan pääasiassa kohtisuoraksi aukon 42 ja sen seinää vastaan. Aukon 42 seinä voi haluttaessa laajeta alaspäin, mutta tätä muotoa käytettäessä tulosär-mästä 48 tulee kulumisalttiimpi eikä tästä syystä ko. muotoa pidetä edullisena useimmissa käytöissä.

On otettava huomioon, että muodostettaessa laskukanava, jonka läpi sula metalli, etenkin alumiinilla tiivistetty teräs, virtaa ulos valuastiasta, edellä kuvatun tyyppiseksi saavutetaan 5 61139 tiettyjä etuja. Ensinnäkin koska rajoittava aukko 42 on sijoitettu ohueen levymäiseen elimeen edellä kuvatulla tavalla, läpivir-tauskanavan tukkeutumisvaara oksidisulkeumilla on käytännössä eliminoitu. Tämä etu johtuu siitä, että kun ohuessa levyssä, so. sellaisessa, jonka paksuuden ja halkaisijan suhde ei ylitä 2, käyt-tetään terävää särmää sen aukon tulosuussa, niin se saa aikaan sulan metallivirran supistumisen, kuten virtausviivat kuviossa 1 osoittavat sellaisella tavalla, josta tavallisesti käytetään nimitystä "vena contracta". Virtausviivojen suppeutumista lisää se, että pinta 44 on asetettu kohtisuoraan aukon 42 akselia vastaan, minkä johdosta aukkoa 42 lähestvvälle virralle annetaan huomattava nopeuskomponentti säteittäisesti sisäänpäin aukon akselia kohti. Koska aukon seinä on virtaussuunnassa lyhyempi kuin se etäisyys» jonka sisäpuolella suppeutunut virta palautuu normaaliin halkaisijaansa, virtaava metalli ei joudu kosketukseen seinän kanssa eikä näin ollen seinän viereen muodostu rajakerrosta, johon sulkeutumat voivat keräytyä. Jotta taattaisiin "vena contractan" syntyminen, elimen 40 kohtisuorassa reiän akselia vastaan olevan yläpinnan 44 ulkokehän halkaisija ei saisi olla pienempi kuin n.

1,4 edullisesti ei pienempi kuin n. kaksi kertaa aukon 42 halkaisija. Lisäksi rajoittavan aukon 42 sisältävän elimen 40 ohuuden johdosta ko. aukon ympärillä oleva materiaali saavuttaa nopeasti sulan metallin lämpötilan, minkä takia tavallisesti syntyvät liialliset lämpöhäviöt, jotka muutoin saattavat aiheuttaa sulan metallin "jähmettymisen" aukkoon, nyt vältetään.

Lisäetu, joka johtuu siitä, että reiän yläosa 38 on muodostettu täysin lieriömäiseksi ja sijoitettu elimen 40 yläpuolelle, on että heti suutinaukon 42 eteen muodostuu kaivomainen painetila. Tällä painetilalla on kaksi tehtävää. Ensiksikin se vaimentaa mahdolliset turbulenttiset vaihtelut, joita saattaa esiintyä valu-astiassa olevassa sulassa metallissa esim. lisämetallin kaatamisesta valuastiaan kuljetussangosta tms. Painetila voi saada aikaan tällaisen vaimennuksen ja siten eliminoida sen hajaannuttavan vaikutuksen, joka metallikylvyssä olevalla turbulenssilla on "vena contractan" ylläpitämiseen suutinaukon 42 läpi kulkevassa sulan metallin virrassa niin kauan kuin reiän osan 38 halkaisija ei ylitä kolminkertaisesti sen syvyyttä. Tämän syvyyshalkaisijasuhteen tulee mieluummin olla n. kaksi.

Ä 61139

Toiseksi painetila, jota reiän osan 38 seinä rajoittaa yhdessä elimen 40 yläpinnan 44 kanssa ja joka sijaitsee niiden leikkausalueella, muodostuu reiän osan 38 siihen alavyöhykkeeseen, joka ympäröi suutinaukkoa 42 ollen kuitenkin riittävän kaukana tästä ja jossa metallin virtaus on suhteellisen liikkumatonta, minkä takia oksidisulkeumat pyrkivät siihen keräytymään. Mitoittamalla vir-tauskanavan tämä vyöhyke tässä esitetysti saadaan riittävän suuri tila keräytyvien sulkeumien vastaanottamiseksi näiden menemättä aukkoon 42 tai muutoin häiritsemättä tätä laitteen käyttöiän aikana.

Esitetyssä järjestelyssä on reiän alaosan 36 halkaisija tehty jonkin verran reiän yläosan 38 halkaisijaa pienemmäksi. Mitoittamalla reiän alaosa esitetyllä tavalla saadaan elimen 40 alle riittävästi materiaalia tukemaan sitä alapuolelta. Reiän alaosan 36 seinää ei kuitenkaan saisi sijoittaa niin lähelle suutinaukon 42 alasärmää 49, että muodostuu pinta, joka koskettaa suutinaukos-ta 42 ulos tulevaa sulan metallin virtaa.

Claims (4)

7 61139

1. Tulenkestävä tuote (28) kanavan muodostamiseksi sulan metallin ohjattua valua varten valuastiasta (10), joka tuote käsittää rungon, jossa on läpimenevä reikä, joka muodostaa valuka-navan sulalle metallille, ja reiässä sijaitsevan kiekon (40), jossa on tasainen yläpinta (44), jolloin kiekossa on suutinaukko (42) ja sen paksuus on enintään noin kaksi kertaa suutinaukon halkaisija, tunnettu siitä, että kiekon (40) yläpinta (44) sijaitsee reiän tulopäästä aksiaalisesti sellaisella etäisyydellä, että se rajoittaa suutinaukon (42) eteen pääasiassa lieriömäisen reiän etuosan (38), jonka syvyys/halkaisija-suhde on vähintään n. 1/3 ja että kiekkomaisen elimen (40) tasaisen yläpinnan (44) halkaisija on vähintään n. 1,4 kertaa suutinaukon (42) halkaisija.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuote, tunnettu siitä, että reiän etuosan (38) halkaisija on enintään n. viisi kertaa suutinaukon (42) halkaisija.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen tuote, tunnettu siitä, että reiän etuosan (38) halkaisija on n. kaksi kertaa suutinaukon (42) halkaisija.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuote, tunnettu siitä, että kiekkomainen osa (40) on tehty yhtenäiseksi rungon kanssa.