FI68993C - Kontinuerligt foerfarande foer gjutning av metall samt vid foerfarandet anvaendbar anlaeggning och den erhaollna produkten - Google Patents

Description

68993

Jatkuva menetelmä metallin valamiseksi sekä menetelmässä tarvittava laitteisto Tämä keksintö koskee yleisesti metallin sulatus-5 ja jähmettymisalaa ja koskee tarkemmin sanoen uutta jatkuvaa valumenetelmää ja- laitteistoa erittäin pitkien metalliesineiden tuottamiseksi.

Jatkuva valu on pitkään ollut eräs aktiivisemmista uudistusalueista metallurgian alalla ja sen seurauksena 10 on kehittynyt suhteellisen suuri määrä patentti- ja muuta teknillistä kirjallisuutta ja sen kasvu jatkuu. Useista eri syistä kuitenkin verrattain harvat alalla aikaisemmin esitetyistä runsaista ehdotuksista on toteutunut kaupallisessa muodossa. Metallin jatkuviin valusysteemeihin, jotka 15 ovat saavuttaneet tällaisen aseman, on tavallisesti liittynyt jonkintyyppisen mekaanisen kosketusmuotin käyttö sulan metallin koskettamiseksi, rajoittamiseksi ja muotoilemiseksi sen jähmettyessä. Nämä muotit saavat valupyörien ja valuhihnojen muodon ja voivat niin kutsutun "kastomuo-20 vaus"-prosessin tapauksessa saada siementangon muodon, joka itse asiassa on sisäinen muotti.

Kuten alla yksityiskohtaisemmin selostetaan tämä keksintö, johon liittyy keskeisenä piirteenä vaihtuvan sähkömagneettisen kentän käyttö sulan metallin ylöspäin 25 liikkuvan kolonnin muodostamiseksi, tukemiseksi ja rajoittamiseksi ilman jatkuvaa kosketusta mihinkään sisäpintaan, tekee tarpeettomaksi valupyörän, valuhihnan, siementangon tai muut kosketusmuotit, joita teollisuudessa nykyään käytetään. Sen lisäksi, että tämän keksinnön prosessi 30 yksinkertaistaa metallien jatkuvaa valua, muovausta ja muita kaupallisia tuotantosysteemejä, se avaa mahdollisuuden valmistaa pienistä kohtalaisiin määriin messinki-, nikkeli- ja muita metallitankoja jatkuvalla valulla kalliimpien harkkovalu- ja kuumavalssausprosessien sijasta 2 68993 jotka nykyään ovat yleisessä käytössä.

Yleisesti samat tavoitteet mielessä toiset ovat ehdottaneet sähkömagneettisen muotin käyttöä, joka sisältää metallisulatteen lammikon alaspäin liikkuvan valu-5 harkon yläpäässä samalla, kun lammikon uloimpia sivuosia jähmetetään. Tätä yleistä lähestymistapaa kuvataan amerikkalaisessa patentissa 3 467 166 (Getselev et ai.) ja kehitetään edelleen amerikkalaisissa patenteissa 3 605 865 (Getselev); 3 735 799 (Karlson); 4 014 379 10 (Getselev); ja 4 126 175 (Getselev). Kaikissa tapauksissa suureneminen on pituussuuntaista ja sulatetta syötetään puolijatkuvasti tai jatkuvasti omapainovirtauksena laskeutuvan valuharkon yläpäästä. Tämän lähestymistavan vakavampia haittoja on se, että ylöspäinvalamisen "häiriötur-15 vallinen" ominaisuus puuttuu. Niinpä odottamattoman säh-kösyöttöhäiriön tapauksessa sulanut metalli valuu ulos alaspäin valuvasta laitteistosta sensijaan, että vain valuisi takaisin, kuten tässä keksinnössä pidätysastiaan. Lisäksi sulatteen ylivirtaus- ja hukkamahdollisuudet 20 alaspäin valussa vaativat sekä sulatteen syöttönopeuden että valuharkon poistonopeuden muuttumatonta, huolellista säätöä. Sitäpaitsi näitä nopeuksia rajoittaa voimakkaasti lämmönvaihto-ongelma, joka niin muodoin pienentää tämän jatkuvan valun erikoistyypin kaupallista potentiaalia.

25 Toisen viimeaikaisen uutuuden mukaisesti, jota on kuvattu amerikkalaisissa patenteissa 3 746 077 (Lohikoski et ai.) ja 3 872 913 (Lohikoski) joiden oikeudet on siirretty Outokumpu OY:lie, sulaa metallia pakotetaan hydrostaattisesta tai vedetään tyhjön avulla ylöspäin päästä 30 avoimeen, pystysuoraan asetettuun mekaaniseen muottiin, kun juuri muodostettua ja jäähdytettyä valettua tuotetta poistetaan epäjatkuvasti ja ajoittaisesti fysikaalisesta kosketuksesta mekaanisen muotin yläpään kanssa, joka sisältää sulan metallin. Tällä tavoin saavutetaan häiriötur-35 vallinen piirre, mutta vain hyväksymällä ulkoisen kosketus-muotin suuremmat puutteet.

Keksintöjen ja oivallusten avulla, jotka on esitetty

II

3 68993 yleispiirtein alla ja kuvattu yksityiskohtaisesti viitaten liitteenä oleviin piirroksiin yllä mainitut ja muut kuvattavat, merkitykselliset edut saavutetaan johdonmukaisesti jatkuvissa metallivalun tuotantotoiminnoissa. Edel-5 leen nämä tulokset ovat saavutettavissa kupari- ja muiden metallitankojen tuotannossa, jotka voidaan valssata, hehkuttaa ja vetää tavalliseen tapaan langan valmistamiseksi. Yhä edelleen, mitään taloudellista haittaa ei aiheuteta, vaan päinvastoin keksinnöt ja oivallukset te-10 kevät mahdolliseksi oleelliset valmistuskustannukset säästöt tietyissä tuotantolinjoissa. Esimerkiksi nämä keksinnöt tekevät mahdolliseksi hitsauspuikkojen ja muiden tuotteiden valmistuksen, joissa raekoko ei ole ensiarvoisen tärkeä, valamalla jatkuvasti suoraan haluttuun kokoon. 15 Vielä eräänä tärkeänä etuna tämä keksintö ei yleisesti ole alttiina koostumusrajoituksille, vaan on sovellettavissa kuparitangon valmistukseen suuren samoin kuin pienen happipitoisuuden kuparista ja tankojen ja muiden erittäin pitkien muotojen valmistukseen muista metalleista ja 20 lejeeringeistä mukaanluettuna alumiini, alumiinipohjaiset lejeeringit, kuparipohjäiset lejeeringit, teräs yms, mutta rajoittumatta näihin.

Tämä keksintö keskittyy uuteen peruskäsitteeseen valaa jatkuvasti ylöspäin siirtämällä nestemäinen metalli-25 pylväs muodostusvyöhykkeeseen ja sen läpi, jossa se vähitellen jäähdytetään ja jähmetetään samalla, kun se on sähkömagneettisen kentän alaisena, joka pienentää voimaa, joka vaaditaan tuloksena olevan valutuotteen poistamiseen muodostusvyöhykkeestä. Tämä tärkeä uusi sähkömagneettisen 30 kentän vaikutus toteutetaan tämän keksinnön mukaisesti joko saattamalla kohoamaan tai rajoittamalla sulaa metalli-pylvästä koko sen pituuden suurimman osan läpi ja erityisesti siinä osassa sitä alueella, jossa jähmettyminen tapahtuu. Kohoamaan saattaminen toteutetaan sähkömagneet-35 tisten, etenevien aaltojen avulla, jotka suunnataan tämän 68993 keksinnön suositeltavassa toteutuksessa siten, että pääosa pylvään pituudesta pidetään olennaisesti painottomana koko valuoperaation ajan. Rajoitustoteutuksessa sähkömagneettinen kenttä on kiinteä, mutta sitä käytetään 5 samalla tavoin jatkuvasti, mikä auttaa pitämään nestemäisen metallipylvään sen pituuden suurimmalta osalta vapaana kosketuksesta fysikaaliseen muottirakenteeseen. Tämän keksinnön toisessa vaihtoehtoisessa käytännössä kohoamaan saattavia ja rajoittavia vaikutuksia voidaan käyttää 10 samanaikaisesti niin, että sulan metallin pylväs asetetaan ja ylläpidetään olennaisesti painottomana ja poissa kosketuksesta fysikaaliseen muottirakenteeseen suurimmalta osalta sen pituutta. Näin ollen sähkömagneettinen väline suorittaa sekä nostotehtävän että rajoittavan tai muotti-15 tehtävän.

On ymmärrettävä, että tähän pohjimmiltaan uuteen poikkeamaan aikaisemmasta käytännöstä liittyy tärkeitä etuja ja että sähkömagneettinen kohoamaan saattaminen avaa mahdollisuuden suurille tuotantonopeuksille sen 20 avulla, että koska metallipylväs on olennaisesti painoton, ei ole välttämätöntä jäähdyttää juuri jähmetettyä metallituotteen osaa riittävän lujuuden kehittämiseksi siihen tukemaan alla olevan metallin painoa ja myös kestämään vetovoimia, jotka liittyvät muotin kitkan voittamiseen 25 poistettaessa tuote muovausvyöhykkeestä. Toisin sanoen työ, joka tarvitaan vetämään jähmetetty metallituote muotista pois, pienenee hyvin huomattavasti tässä toimintatavassa, koska tämä työ on muottivalukitkan funktio ja tämä kitka on verrannollinen puristusvoimaan ko. raja-30 pinnalla.

Tämän keksinnön toteutuksessa puristusvoima on häviävän pieni johtuen pylvään sulan metallin painottomasta tilasta ja siitä johtuvasta pylvään paineettomasta kosketuksesta muottiin. Sähkömagneettisen rajoituksen pää-35 asiallinen etu saavutetaan täten huonontamatta fysikaali- 11 5 68993 sen muotin länunönsiirtohyötysuhdetta, koska suositeltavassa toteutuksessa ei ole tarvetta merkittävälle välykselle tai raolle fysikaalisen muotin ja sulan metalli-pylvään välillä suurimmalla osalla jälkimmäisen pituutta.

5 Uusi mahdollisuus suurempiin tuotantonopeuksiin aikaansaadaan samalla tavoin tämän keksinnön rajoitus-tavalla ja sähkömagneettisen kohotus- ja rajoitustavan yhdistelmällä. Niinpä joka tapauksessa voima, joka vaaditaan juuri jähmetetyn tuotteen poistamiseen ja siirtä-10 mään sula metallipylväs jähmetysvyöhykkeen läpi, pienenee olennaisesti poistamalla kitka ja tarttumisvoimat. Edelleen mitä tulee lämmönvaihtohyötysuhteeseen on mahdollista saavuttaa hyvä lämmönsiirto jokaisella tavalla minimoimalla raon leveys sulan metallipylvään ja ympäröivän 15 fysikaalisen muotin välillä.

Yhdistelmätavan lisäetuna on, että kohoamaan saattaminen voidaan helposti saada aikaan ja ylläpitää tarkalla säädöllä laajalla tehonsyöttöolosuhteiden alueella. Niinpä on yllättäen keksitty, että tällä tavalla on huo-20 mättävä itsesäätävä ominaisuus, rajoittavien ja kohottavien voimien ollessa toimintavaikutuksiltaan keskenään verrannollisia. Pylvään halkaisijan ollessa asetettu haluttuun arvoon lisäys sulan metallipylvään ylöspäin suuntautuvassa kulkunopeudessa johtaa sen poikkileikkauskoon 25 pienenemiseen ja siitä johtuen pylvääseen kohdistuvan sähkömangeettisen nostovoiman heikkenemiseen. Kun nopeus ylöspäin sitten hidastuu ja pylvään poikkileikkaus niin muodoin kasvaa, nostovoima kasvaa niin, että vaikka systeemissä saattaa esiintyä vähäistä heilahtelupyrkimystä, 30 se ei koskaa ole kaukana tasapainosta ja tuote on poikkileikkauksen koolta ja muodolta oleellisesti yhtenäinen.

Kuten yllä yleisesti mainittiin on edelleen havaittu, että tämä uusi jatkuva valumenetelmä suositeltavassa samoin kuin vaihtoehtoisessa tavassa soveltuu laajasti 35 metalleille, metalliseoksille, metallilejeeringeille ja 68993 itse asiassa kaikille sähköä johtaville sulille materiaaleille, jotka voidaan jähmettää poistamalla lämpöä. Toinen läheisessä suhteessa oleva odottamaton havainto on, että olosuhteissa, joissa hydrostaattinen paine on olen-5 naisesti nolla, nestemäisessä metallipylväässä on tarpeeksi pyörrevirtaa ja siitä johtuen pylvään nesteen sekoittumista, kun jähmettyminen edistyy nopeasti pylvään kulun kanssa kohotusvyöhykkeen läpi, että erittäin homogeeninen valutuote ilmeisesti on tuloksena jopa niissä 10 metalliseoksissa, joissa esiintyy merkittävää selektiivistä kasautumis- ja jähmettymistaipumusta.

Keksinnön kohteena on siten jatkuvavalumenetelmä, joka soveltuu erityisesti kuparin, alumiinin, teräksen, kuparipohjaisten lejeerinkien ja alumiinipohjaisten le-15 jeerinkien valamiseen tangoiksi, joiden halkaisija on 8...30 mm, edullisimmin noin 16 mm ja jossa menetelmässä metalli johdetaan valuastian ympäröivän, pitkänomaisen, ylöspäin kulkevan sähkömagneettisen kentän alaosaan.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomais-20 ta se, että jähmettyvän metallin pylvääseen vaikuttava sähkömagneettinen kenttä pidetään arvossa, joka alentaa pylvään hydrostaattista painetta ja synnyttää olennaisen mutta mahdollisimman pienen raon sulan metallipylvään ulkopinnan ja valuastian sisäpinnan väliin mahdollisim-25 man suuren lämmönsiirron aikaansaamiseksi metallipylvään ja valuastian välille ja paino-, kitka- ja adheesio-voimien pienentämiseksi samankaisesti minimiinsä.

Kaikissa tämän keksinnön vaihtoehtoisissa toteutustavoissa sähkömagneettisen kentän pituus on sopivasti 30 suurempi ja mieluummin huomattavasti suurempi kuin kentän halkaisija ja kohotetun pylvään pituus on suurempi kuin sen halkaisija parhaassa toteutuksessa.

Tämän keksinnön mukaiselle laitteistolle ovat siten tunnusomaisia patenttivaatimuksen 3 tunnusmerkkiosas-35 sa kuvatut piirteet.

7 68993 Tätä keksintöä toteutettaessa havaitaan, että keskimääräinen ero kohotettuna pidetyn tangon halkaisijan ja sen tangon halkaisijan välillä, joka fysikaalisesti koskettaa putkeen, on noin 1-2 tuhannesosatuumaa. Tämä 5 yhdessä ainutlaatuisen pintarakenteen kanssa todistaa, että tankotuotteen jähmettäminen tapahtui irti kosketuksesta jäähdytysputken pinnan kanssa.

Alaan perehtyneet saavat paremman käsityksen tästä keksinnöstä seuraavasta yksityiskohtaisesta kuvauk-10 sesta ajateltuna yhdessä piirrosten kanssa, jotka muodostavat osan tästä patenttimäärityksestä ja joissa: kuvio 1 on kaavamainen pystyleikkauskuvanto tämän keksinnön suositeltavan muodon kattamasta laitteistosta yhdessä kuumavalssilaitteiston kanssa; 15 kuvio 2 on kaavamainen pystyleikkausdiagrammi kuviossa 1 esitetyn laitteiston valukokoonpanosta; kuvion 3 on suurennettu, puolikaavamainen poik-kileikkauskuvanto kuvion 2 valuastiasta, joka esittää suositeltavaa toteutusta, johon liittyy kohotustapa; 20 kuvion 4 on kuviota 3 muistuttava kuvanto tä män keksinnön vaihtoehtoisesta laitteistosta, joka esittää vaihtoehtoista toteutusta, johon liittyvät nestemäisen metallipylvään rajoituksen ja kohotuksen yhdistetyt vaikutukset; 25 kuvio 5 on kytkentäkaavio kohotuskäämistä, jollais ta voidaan käyttää kuvioiden 1-4 laitteiston kokoonpanossa ; kuvio 6 on kuvioita 3 ja 4 muistuttava kuvanto vielä eräästä tämän keksinnön vaihtoehtoisesta lait-30 teistosta, joka esittää keksinnön rajoitustapatoteu-tuksen nestemäisen metallipylvään vaikutusta.

Kuvio 7 on valokuva kuparitangosta, joka on valmistettu tämän keksinnön suositeltavan toteutuksen mukaisesti; ja 8 68993 kuvio 8 on lähikuva kuvion 7 kuparitangon pohja-päästä, joka esittää alla selostettuja eri pintaominaisuuksia .

Kuten kuviossa 1 esitetään valettava sula metal-5 li sisältyy kallistettavaan pidätysuuniin (ei esitetty) , josta sitä syötetään valu-upokkaaseen 10 tarvittaessa nestemäisen metallin halutun tason ylläpitämiseksi valukokoonpanossa 11. Valukokoonpano on asennettu upokkaan 10 päälle ja se jatkuu pystysuoraan 10 ylöspäin siitä avoimeen yläpäähän, jonka läpi juuri valettu tankotuote 12 puretaan jäähdytvskammioon 13, josta se siirretään linjassa toimiville kuumavalssaus-asemille 14 ja 15 ja sitten lopuksi jäähdytetään ja kelataan kelausasemalla 16. Vaihtoehtoisesti tanko 15 17 A valetaan suoraan lopulliseen haluttuun kokoon käyttöä varten. Metallisulatetta puretaan upokkaasta 10 nestemäisenä metallipylväänä valukokoonpanoon 11 omapainovirtauksen avulla pidätysuunista, joka kallistetaan syöttöasentoon sulan metallin syöttämiseksi 20 upokkaaseen 10 aika ajoin tai jatkuvasti tarpeen mukaan jatkuvan valuprosessin aikana. Tämän keksinnön suositeltavassa toteutuksessa nestemäisen metallin pylväs (kuvio 2) aikaansaadaan näin ollen alunperin ja sen-jälkeen ylläpidetään tasolla, joka on sen alapuolella, 25 jossa sähkömagneettisen liikkuvan aallon kohotus tulee tehokkasti pienentämään ja jopa eliminoimaan pylvään hydrostaattisen paineen. Toisin sanoen pylvään 20 yläpää saatetaan alussa kokoonpanon 11 alaosaan, jossa ainakin pylvään 20 yläosa tuleen olennaisesti 30 painottomaksi, kun valukokoonpanon kohotuslaitteisto liitetään sen sähköteholähteeseen.

Valukokoonpano 11 sisältää päästä avoimen kohot-tajaputken 25, joka voi olla tulenkestoista materiaalia

II

9 68993 ja joka on kiinnitetty upokkaaseen 10 nestemäisen metallin vastaanottamiseksi siitä jähmetettäväksi ja mahdollisesti purettavaksi valutuotteena sen yläpäästä jäähdytyskammi-oon 13.

5 Esimerkiksi kaksitoista käämiä, joita on kaava maisesti esitetty kohdassa 28, on sijoitettu pystysuunnassa erilliseen asemaan kchottajaputken 25 ympärille käämityksinä, jotka on sijoitettu oleellisesti kohtisuoraan putken akselia vastaan ja on yhdistetty kolmen 10 ryhmissä kuvion 5 monivaiheisen sähkövirtalähteen peräkkäisiin vaiheisiin magneettikentän synnyttämiseksi, joka saa aikaan Foucault-virtoja putkessa 25 olevassa nestemäisessä metallissa, mikä johtaa ylöspäin nostavaan vaikutukseen valettavaan metalliin nähden. Tämä kuusi-15 vaiheinen kohottaja on näin ollen toimintakelpoinen tuottamaan vähitellen etenevän aallon, joka liikkuu nopeudella, joka on verrannollinen peräkkäisten suljettujen virtasilmukkojen väliseen etäisyyteen ja herätystaajuu-teen. Käämit 28, jotka muodostavat kohottajan sydämen 20 on järjestetty pystysuuntaan pitkin kohottajaputken pituutta niin, että nestemäistä metallia ja jähmetettyä metallituotetta kaikissa muissa paitsi putken 25 alimmassa vyöhykeessä, voidaan kohottaa koko valutoimen-piteen ajan halutussa määrin mieluummin oleellisesti 25 painottomaksi.

Tämän keksinnön laitteiston kokeellisessa mallissa, jota käytettiin tuottamaan jatkuvasti valettuja kupari-, alumiini- ja pronssitankoja kuvaamaan tämän menetelmän ja laitteiston käyttökelpoisuutta, oli kohotusvyöhyke, 30 jossa oli 36 kierrosta kupariputkea kierrettynä kuuden kierroksen nousulla tuumaa kohti, jolloin koko kohotus-vyöhykkeeksi tuli kuusi tuumaa. Kaikki 12 vaihetta oli siirretty vaiheessa 60° lähimmästä naapureistaan ja vyöhyke oli tehokkaasti kahden aallonpituuden mittainen.

10 68993

Kohotettujen metallipylväiden halkaisija oli 22 mm ja pylvästä pidettiin kiihdyttämättä (ts. kohotussuhde oli olennaisesti 1,0) lähellä 1200 hertsin taajuutta, kun moottori-vaihtovirtageneraattorikohottajän teholähteeseen 5 syötetty kokonaistasavirtateho vaihteli välillä n.

7-10 kW. Käytettiin kuviossa 4 esitettyä lämmönvaihdinta.

Vaikka malleiltaan ja rakenteiltaan vaihtelevia lämmönvaihtimia voidaan käyttää tämän keksinnön laitteiston yhteydessä, parhaiten tähän tarkoitukseen soveltuva 10 ja niinmuodoin suosituksen tässä yhteydessä on se, jota on merkitty numerolla 30 piirroksissa ja joka on osista koottua levymetallirakennetta, joka käsittää ylemmän ja alemman rengasmaisen kokonaisuuden 31 ja 32 ja sylinteri-mäisen vyöhykkeen 33, jotka on asennettu kohottajaputken 15 25 ympärille kosketukseen sen rengasmaisen ulkopinnan kanssa. Nestemäistä jäähdytysainetta, sopivasti vesijohtovettä syötetään jatkuvasti lähteestä (ei esitetty) ylempään kokonaisuuteen 31 ja johdetaan vyöhykkeen 33 läpi koko metallin valutoimenpiteen ajan ja poistetaan alem-20 man kokonaisuuden 32 läpi laskuputkeen ja se vie mukanaan putken 25 läpi absorpoituneen lämmön siinä olevasta nestemäisestä metallista ja juuri jähmetetystä metallituotteesta. Käämit 28, kuten kuviossa 3 on esitetty, on sijoitettu lämmönvaihtimen keskivyöhykkeen ulkopuolelle 25 ja se ulottuu oleellisesti yhdestä kokonaisuudesta toiseen tasaisin välimatkoin ja sijoitettuna lähietäisyydelle lämmönvaihtimen ympärille. Sopiva lämmönvaihtimen 30 rakennemateriaali on ruostumaton teräs, johtuen tällaisten lejeerinkien korroosionkestosta ja lämmönvaihtotehokkuu-30 desta.

Toteutettaessa tämän keksinnön prosessia, tässä suositeltavalla tavalla, upokkaaseen 10 panostetaan metallin, kuten kuparin sulatetta valettavaksi jatkuvasti erittäin pitkien tuotteiden, kuten tangon valmistuksessa. Niin-35 pä esivaiheena metalli sulatetaan ja syötetään upokkaaseen

II

11 68993 10 pidätysuunista nestemäisen metallipylvään 20 aikaansaamiseksi, jonka yläpää on valukokoonpanon 11 kohotus-vyöhykkeen sisällä. Aloitustanko 40 syötetään putken 25 yläpään kautta tangon alapään saattamiseksi kosketuk-5 seen nestemäisen metallipylvään yläpään kanssa. Vesijohtoveden virratessa täydellä nopeudella lämmönvaihtimen läpi nestemäisen pylvään yläosa jähmetetään kosketuksessa tankoon. Tankoa 40 ja yhteenkasvanutta tangon päätä poistetaan sitten ylöspäin putkesta 25 suunnilleen jähmeän 10 tangon muodostamisnopeudella. Nestemäistä pylvästä pidetään olennaisesti painottomana ainakin suurimmalta osalta sen pituutta ja näin ollen olennaisesti paineettomassa koksetuksessa putkeen 25 tässä kohdassa kohottajalaitteen käytön avulla ja toimintaa ylläpidetään jatkuvana, mikä 15 tuottaa metallitangon jatkuvan pituuden, jolla on tasainen, kiiltävä, lievästi aaltomainen pinta ja täysin tiivis luonne kauttaaltaan. Tämä tanko johdetaan kammion 13 läpi, jossa vesisuihkut alentavat sen lämpötilan pisteeseen, jossa se on loppujäähdytykseen ja kelaukseen sopivassa 20 tilassa käyttäen tai käyttämättä välissä olevaa kuuma-valssausta .

Kun nestemäisen metallipylvään 20 taso laskee prosessin edistyessä lisäsulatetta syötetään ompainovirtauk-sena valu-upokkaaseen 10 niin, että valuoperaatio jatkuu 25 ilman keskeytystä.

Tätä tämän keksinnön prosssia on menestyksellisesti esitetty käyttämällä laitteistoa lukuisissa kokeissa, joihin liittyy joukko erilaisia metallimateriaaleja. Erityisesti alumiinia, kuparia ja pronssilejeerinkiä on 30 valettu tankomuotoon toimenpiteissä, jotka on suoritettu olennaisesti kuten välittömästi yllä on yksityiskohtaisesti kuvattu. Kaikissa tapauksissa tankotuote oli yhtenäisesti halkaisijaltaan n. 22 mm ja oli täysin tiivis ja koostumukseltaan yhtenäinen kauttaaltaan ja sillä oli ta-35 sainen, kiiltävä ja hieman aaltomainen pinta. Sähkötehon 12 68993 syöttöä kohottajaan vaihdeltiin kuitenkin valumateriaa-lien välisten erojen mukaisesti kohotusvoiman sovittamiseksi likimäärin kohotetun materiaalin painoon, ts. oleellisesti nollakiihtyvyyden omaavan kohotustilan ai-5 kaansaamiseksi ja ylläpitämiseksi. Vastoin odotuksia kuten yllä mainittiin sähkömagneettisen kentän voimakkuuden tarkka säätö ei ole välttämätön tämän kohotusvoima-painovoimatasapainon ylläpitämiseksi.

Mitä kohottamiseen tulee, nestemäistä metallipyl-10 västä kiihdytetään ylöspäin, jos kohotusvoima on suurempi kuin painovoima ja tämä johtaa nostovoiman pienenemiseen pylvään poikkileikkauksen pienenemisen seurauksena, kun taas tilanne on päinvastainen, kun nostovoima on pienempi kuin painovoima. Vaikka tämä kohottajalaitteen täysi 15 vaikutus kohdistuu suureen osaan nestemetallipylvään ja jähmetetyn tankotuotteen kohottajaputkessa olevaa pituutta, pylvään osia, jotka ovat kohottajaputken ala- ja yläpäässä, joissa kohotusvoimat ovat keskimäärin vain noin puolet yllä esitetyistä, tukevat tässä järjestyksessä paine, 20 joka on aikaansaatu nostamaan nestepylväs alkukorkeuteen, ja nostovoima, joka toimeenpannaan aloitustangon 40 avulla. Näin ollen, kun nestepylvästä pystytetään, aikaansaadaan pieni ylöspäin suuntautuva kiihdytys näillä alapään alueen kohotusvoimilla ja kun nestemäinen metalli-25 pylväs liikkuu hitaasti ylöspäin pisteeseen, joka vastaa suunnilleen kohotuskäämien sädettä, se tulee kenttiin, jotka ovat kyllin vahvoja vakiinnuttamaan ja ylläpitämään pylvästä olennaisesti painottomassa tilassa niin, että sen kosketus kohottajaputkeen on oleellisesti pai-30 neeton. Tämän vuoksi suurentamalla nestepainetta on mahdollista nostaa virtausnopeuksia ylöspäin ja yleisimmin nestepainetta alussa voidaan käyttää tällaisen virtauksen säätelemiseen, kohottajalaitteen toimiessa tällöin ylläpitäen tällaista alkuvirtausta suhteellisen muuttumatto-35 massa arvossa nestepylvään koko yläpituudelta.

li 68993

Kun mielenkiinto kohdistuu valulaitteiston ja erityisesti kohottajakokoonpanon koon rajoittamiseen ja myös tehonsyöttövaatimusten pienentämiseen nestepylvään ylläpitämiseksi jähmettämisvyöhykkeen läpi, mahdollisim-5 man suuri lämmönvaihtotehokkuus on toivottava ja tässä tarkoituksessa yllä kuvattu läramönvaihdin aikaansaa itse asiassa tilan, joka lähestyy vesisammutusta ympäröimällä tehokkaasti kohoavan nestemetaallipylvään nopeasti vir-taavalla, pyörteisellä, mutta melko pienen poikkileikkauk-10 sen omaavalla nestejäähdytysaineen rengasmaisella virralla. Lämmönvaihto metallipylvään 20 ja ympäröivän grafiittiput-ken 25 välillä, joka nojaa lämmönvaihdinkokoonpanon ruostumattoman terässisäseinämän sylinterimäistä pintaa vastaan, muodostaa erittäin tehokkaan lämmönsiirtokyvyn. Tä-15 män lämmönvaihtimen kuvatussa muunnoksessa tätä kykyä parantavat edelleen lyhyet sisäiset rengasmaiset rivat 43, jotka toimivat esteinä laminaarivirtaukselle aiheuttaen pyörteisyyttä jäähdytysnesteeseen, joka liikkuu alaspäin lämmönvaihtimen läpi yläkokonaisuudesta 31 alakoko-20 naisuuteen 32.

Vaikka teoria ei aseta mitään rajaa tämän keksinnön menetelmällä valettujen tuotteiden poikkileikkauksen koolle, vallalla olevat käytännön seikat määrittävät tangon halkaisija-alueen valettuna välille n. 5-50 mm, suo-25 situksen kuparitangon tapauksessa ollessa 8-30 mm. Kuuma-valssaus antaa sitten halutun tankohalkaisijän ja hieno-rakeisen rakenteen, joita vaaditaan langan vetoon. Joka tapauksessa kohottajaputken 25 sisähalkaisija ja käyttöpara-metrit valitaan kuitenkin niin, että suositeltavan toteu-30 tuksen mukaisesti pylvään 20 nestemetallin ja putken 35 välillä on mahdollisimman pieni rengasmainen rako. Tämä pätee sen pisteen alapuolella, jossa nestemetallin jähmettyminen johtaa pylvään poikkileikkauksen pinta-alan kutistumiseen, vaikka tämä kutistuma on melko pieni. Numerolla 35 45 kuvioissa 2 ja 3 esitetty rako on kaavamainen eikä sitä 14 68993 ole tarkoitettu rengasmaisen raon sijainnin ja mittojen tarkaksi esitykseksi.

Kokeessa, jonka tarkoituksena oli testata tämän uuden menetelmän kykyä tuottaa olennaisesti homogeenisia 5 valukappaleita lejeeringistä, jolla on taipumus eri komponenttien selektiiviseen erkaantumiseen ja jähmettymiseen, alumiini-pronssilejeerinki sulatettiin ja valettiin kolme eri kertaa tämän keksinnön mukaisesti käyttäen olennaisesti yllä kuvatun kaltaista laitteistoa niillä 10 poikkeuksilla, että (1) lämmönvaihdin oli yksinkertainen kupariputki, joka oli kierretty kohottajaputken 25 ympärille ja lämmönvaihtokosketukseen sen kanssa (kuten kuviossa 4 on esitetty) ja (2) nestemetallipylväs 20 pystytettiin ja ylläpidettiin poistamalla sulatetta upokkaasta 10 män-15 tätoiminnalla omapainovirtauksen sijasta pidätysuunista. Analyysitulokset lejeeringistä, jota käytettiin sulan metallin muodostamiseen, ja kolmesta tankotuotteesta esitetään taulukossa I josta ilmenee, että käytetyn analyyttisen ja näytteenottotekniikan tarkkuuden puitteissa lejee-20 ringin koostumuksen yhtenäisyys oli täysin ylläpidetty.

Taulukko I

Alkuaine Lähtöaine Ajo 1 Ajo 2 Ajo 3

Fe 2,64 % 2,69 % 2,65 % 2,71 %

Sn 0,01 % 0,03 % 0,01 % 0,02 % 25 Zn 0,01 % 0,03 % 0,02 % 0,02 % AI 10,35 % 10,12 % 10,02 % 10,05 %

Mn 0,49 % 0,76 % 0,68 % 0,72 %

Si 0,028 % 0,049 % 0,039 % 0,46 %

Ni 5,00 % 4,99 % 4,90 % 4,99 % 30 Muut 0,03 % 0,03 % 0,03 % 0,03 %

Cu Rem Rem Rem Rem

Kuvion 4 laitteisto on alakokoonpano, joka käsittää kohottajaputken 50 ja 12 erillisen kuparijäähdytysputken

II

15 68993 sarjan, jota on merkitty numerolla 52 ja joka on kierretty putken 50 päälle ja harvennettu koko pituudeltaan ja yhdistetty erikseen jäähdytysnesteen, kuten vesijohtoveden lähteeseen (ei esitetty). Putket 52 on myös toimi-5 vasti yhdistetty kolmen ryhmissä kuviossa 5 esitetyn monivaiheisen virtalähteen peräkkäisiin vaiheisiin yllä kuvattua ylöspäin nostavaa vaikutusta varten ja palvelemaan näin kahta olennaista tarkoitusta. Samoin kuin kuviossa 3 yksityisiä käämiryhmiä on esitetty kirjaimilla 10 A, B, C, jotka viittaavat kuvion 5 kaavion kolmeen vaiheeseen, joka kaavio esittää laitteiston ja sen teholähteen virtapiiriä. Näin ollen tämä alakokoonpano ottaa kohottaja-putken 25, lämmönvaihtimen 30 ja kahdentoista käämin 28 paikan kuvion 3 laitteistossa, mutta toimii käytössä 15 esitetyllä tavalla aikaansaaden sekä kohotuksen että rajoittamisen tai muottitoiminnot. Toisin sanoen tätä laitteistoa käytetään sillä tavoin, että nestemäinen metallipylväs 55, kuten pylväs 20 on painoton suurimmalta osalta pituuttaan, mutta toisin kuin pylväs 20, sitä pi-20 detään samalta pituudelta irti kosketuksesta putken 50 kanssa, sen ollessa erotettu siitä rengasmaisella raolla 57, jolla on mieluummin pieni säteittäinen dimensio.

Peitekaasua, joka ei ole haitallisesti reaktiivinen valettavan metallin kanssa, käytetään ja se voidaan syöt-25 tää tilaan 57 millä tahansa halutulla tavalla. Suosituksemme tähän tarkoitukseen kuparin valussa on typpi tai typen, vedyn ja hiilimonoksidin seos, jota saadaan polttamalla luonnonkaasua ja erottamalla ja poistamalla 1^0 ja CC>2 saaduista kaasuista.

30 Vastaavalla tavalla kuvion 6 alakokoonpanoa voidaan käyttää kuvion 3 vastaavien komponenttien tilalla, kun sähkömagneettinen kohotus ei ole välttämätön, mutta sähkömagneettista rajoitusta halutaan tai vaaditaan jatkuvasti valetun metallikappaleen tuotannossa. Näin ollen kuten 35 kuviossa 6 esitetään nestemäistä metallipylvästä 60 pidetään irti kosketuksesta kohottajaputken 61 kanssa pylvään 1ϋ 68993 siinä osassa, jossa pylvään pinnan jähmettymistä tapahtuu. Itse asiassa keksinnön prosessin tämän tavan suositeltavassa toteutuksessa sähkömagneettinen muottivaikutus ulottuu selvästi pylvään pinnan jähmettymistason alapuo-5 lelle, kuten se tekee kuviossa 4 esitetyssä toiminnassa, aikaansaaden ja ylläpitäen rengasmaista rakoa 63.

Kuten kuvion 4 laitteistossa myös kuvion 6 vastaavassa on sarja kupariputkikeloja 62, mutta yhdistettynä yksivaiheiseen sähköteholähteeseen 64 ja ne toimivat 10 lisäksi jäähdytyslaitteena ollen hyvässä lämmönsiirtokos-ketuksessa grafiittiputken 61 kanssa, joka vastaa rakenteeltaan ja toiminnaltaan kohottamisputkia 25 ja 50. Jälleen toiminnassa vettä syötetään jatkuvasti maksimi-virtausnopeudella keloihin 62 sopivasti lähteestä (ei esi-15 tetty). Vesi, joka kuljettaa putkessa 61 olevasta kuumasta metallista absorpoitunutta lämpöä, puretaan keloista 62 joko säiliöön jäähdytystä ja uudelleenkierrätystä varten tai viemäriputkeen.

Tämän keksinnön kuvioissa 7 ja 8 esitetty jatkuvasti 20 valettu kuparitankotuote valmistettiin keksinnön menetelmän suositeltavalla toteutuksella käyttäen kuvion 3 laitteistoa. Erityisesti valuoperaatio ylöspäin suoritettiin kuten kuvioihin 1-3 viitaten esitettiin, jossa sähkömagneettista kohotustapaa käytettiin nestemäisen kupa-25 ripylvään pitämiseen painottomana, mutta paineettomassa kosketuksessa kohottajaputken kanssa pylvään koko yläosan matkalta. Tankotuotteen lievästi aaltomainen, sileä, kiiltävä pinta on seurausta siitä, että pidetään nestemäinen kuparipylväs aiheuttamasta painetta sivutukiraken-30 teeseen kohdassa, jossa pylvään pinta on jähmettymässä.

Se on myös seurausta pyörrevirroista, joita kohottava kenttä aiheuttaa jähmettyvään kupariin. Tämä täysin tiivis tuote (8,9 varsinaisilla mittauksilla ja laskennallisesti) oli kokonaisuudessaan koostumukseltaan ilmeisen 35 yhtenäinen. Tangon halkaisija oli melko tarkasti 16 mm,

II

68993 17 mikä oli kohottajaputken 25 sisähalkaisija, jossa tanko valmistettiin. Tasainen, himmeä kaista tangon ala-tai vasemmassa päässä on halkaisijaltaan n. 2 mil suurempi kuin kiiltävät, uurteiset pinnan osat, jotka kiiltä-5 vät osat jähmettyivät olematta painekosketuksessa kohotta japutken kanssa. Tämä lyhyt, tasainen, himmeä kaista tangon alapäässä jähmettyi lämmönvaihtimen alueella, joka oli tehokkaan kohotusalueen alapuolella ja sula kupari oli tämän vuoksi painekosketuksessa kohottajaputken 10 kanssa. Ulkonäön ero niiden alueiden, jotka ovat paine-kosketuksessa ja niiden välillä, jotka eivät ole paine-koksetuksessa, on ilmeinen.

Claims (5)

68993

1. Jatkuvavalumenetelmä, joka soveltuu erityisesti kuparin, alumiinin, teräksen, kuparipohjäisten lejeerinkien 5 ja alumiinipohjäisten lejeerinkien valamiseen tangoiksi, joiden halkaisija on 8...30 mm, edullisimmin noin 16 mm, ja jossa menetelmässä metalli johdetaan valuastian ympäröivän pitkänomaisen, ylöspäin kulkevan sähkömagneettisen kentän alaosaan, tunnettu siitä, että jähmet-10 tyvän metallin pylvääseen vaikuttava sähkömagneettinen kenttä pidetään arvossa, joka alentaa pylvään hydrostaattista painetta ja synnyttää olennaisen mutta mahdollisimman pienen raon sulan metallipylvään ulkopinnan ja valu-astian sisäpinnan väliin mahdollisimman suuren lämmönsiir-15 ron aikaansaamiseksi metallipylvään ja valuastian välille ja paino-, kitka- ja adheesiovoimien pienentämiseksi samanaikaisesti minimiinsä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valun alkuvaiheessa kentän läpi ylös- 20 päin liikkuvaan sulaan metallipylvääseen yhdistetään metallitanko .

3. Laitteisto jonkin patenttivaatimuksen 1-2 mukaisen menetelmän suorittamiseksi, koostuen pitkänomaisesta, edullisesti tulenkestävää ainetta olevasta, putki- 25 maisesta valuastiasta (11,25,50,61),joka on sijoitettu pystyasentoon, upokkaasta (10) , joka on yhteydessä valu-astian (11,25) alapään kanssa, upokkaaseen liittyvistä välineistä sulan metallipylvään aikaansaamiseksi ja siirtämiseksi ylöspäin valuastin (11,25) alaosaan, lämmönvaih-30 tovälineistä (30,31,32), jotka ovat yhteydessä astiaan sulan metallin jäähdyttämiseksi ja jähmettämiseksi, välineistä (40) jähmettyneen metallin poistamiseksi astian yläosasta, tunnettu sähkömagneettisesta kelasta (28,52,62), joka on sijoitettu astian (11,25,50,61) ympärille osalle 35 sen pituutta, ja jonka kentällä on arvo, joka alentaa metallipylvään hydrostaattista painetta ja synnyttää olennaisen, 19 68993 mutta mahdollisimman pienen raon sulan metallipylvään ulkopinnan ja valuastian sisäpinnan väliin.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kelaan kuuluu useita sähkö- 5 magneettisia käämejä (28,52) liitettäviksi monivaiheisen sähkövirtalähteen peräkkäisiin vaiheisiin.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 3...4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että monivaiheinen sähkö-virtalähde on kolmivaihegeneraattori yhtenäisen ja symmet- 10 risen kentän tuottamiseksi. p * ,ν 68993