FI78406B - Foerfarande och anordning foer produktion av laonga roerformiga metallprodukter. - Google Patents

Description

78406

Menetelmä ja laite pitkien putkimaisten metallituotteiden valmistamiseksi Tämä keksintö liittyy uuteen ja parannettuun mene-5 telmään ja laitteeseen putkimaisten metallituotteiden, kuten putkien, jatkuvaa valmistamista varten.

Erityisesti tämä keksintö liittyy jatkuvaan putkimaisten metallituotteiden, kuten putken, valmistukseen pitkinä pituuksina valamalla sähkömagneettisten kohotuskent-10 tien läsnä ollessa gravitaation, kitka- ja adheeslovoimien minimoimiseksi, jotka vaikuttavat valettuun putkimaiseen metallituotteeseen sen ollessa vielä sulassa tilassa ja säilytettäessä samalla maksimaalinen lämmönsiirron tehokkuus tuotteen muodostavan putkimaisen sulan metallin ja 15 lämmönvaihtimen välillä jähmettymisen aikana.

Putkimaisia metallituotteita putken jne. muodossa on tuotettu aikaisemmin useilla tekniikoilla sisältäen valun, jota on kuvattu yksityiskohtaisesti tähän alaan liittyvässä julkaistussa kirjallisuudessa. US-patenttijulkaisu 4 272 470, 20 joka on julkaistu 23.37.1981, luettelee johdannossaan, joka ilmenee palstoilta 1 ja 2, esimerkiksi joukon aikaisempia patentteja ja teknisiä artikkeleita, jotka kuvaavat sähkömagneettisia valulaitteita, jotka soveltuvat käytettäväksi putkimaisten metallituotteiden, kuten putken valmistamiseen 25 ja käsittelee näiden tunnettujen menetelmien haittoja. Näihin tekniikan tason julkaisuihin on sisällytetty US-patent-tijulkaisu 3 467 166 - Getselev, et ai., US-patenttijulkaisu 3 605 865 - Getselev, US-patenttijulkaisu 4 014 379 - Getselev, ja US-patenttijulkaisu 4 126 175 - Getselev, jotka ku-30 vaavat sähkömagneettisen muotin käyttöä ympäröimään sulan metallin lammikko tiettyjen dimensioiden puitteissa samalla kun lammikko siirtyy alaspäin ja jossa lammikon ulommat, sivusuuntaan ulottuvat osat jähmettyvät. Tässä menettelyssä jähmettyneen metallin laajentuma ulottuu pituussuunnassa ja 35 sulaa syötetään joko puolijatkuvasti tai jatkuvasti, gravi-taatiovirtauksena laskevan lammikon yläpäähän, joka muodos- 78406 2 taa jähmettyvän valanteen. Eräs tämän menettelyn vakavimmista haitoista on, että aikaisemmin tunnetun pystysuuntaisen valuteknilkan luotettavuus puuttuu. Siten odottamattoman sähkökatkon tapauksessa jne. sula metalli voi valua ulos 5 alaspäin liikkuvasta sulasta metallilammikosta sen sijaan, että se ainoastaan valuisi takaisin, kuten kävisi pystysuuntaisessa valujärjestelmässä. Lisäksi sulan metallin yliva-luminen ja katkeamismahdollisuus näissä tunnetuissa alaspäin suuntautuvissa valutekniikolssa vaatii sekä sulan metallin 10 syöttönopeuden että jähmettyneen valanteen poistonopeuden jatkuvaa huolellista ohjausta molempien nopeuksien ollessa merkittävästi lämmönsiirto-ongelman rajoittamia, mikä siten pienentää tämän jatkuvan valumenetelmän kaupallista potentiaalia.

15 US-patenttijulkaisu 3 746 077, keksijöinä Lohikoski ja muut ja US-patenttijulkaisu 3 872 913, keksijänä Lohikoski, jotka molemmat patentit ovat Outokumpu Oy:n, Suomi, nimissä, kuvaavat ylöspäin suuntautuvaa valutekniikkaa, jossa sula metalli joko hydrostaattisesti pakotetaan tai vedetään 20 imun avulla ylöspäin päästä avoimeen pystysuuntaan sijoitettuun mekaaniseen muottiin vastavalettuna. Tässä menettelyssä jäähtynyt valutuote poistetaan välittömästi fyysisestä kosketuksesta mekaanisen muotin yläpään kanssa, johon muottiin sulaa metallia jatkuvasti johdetaan. Tässä järjestelmässä säi-25 lytetään pystysuoran valuteknilkan haluttu luotettava luonne, mutta ainoastaan ulkopuolisen kosketusmuotln merkittävän kulumisen kustannuksella, joka muotti kuluu loppuun liian lyhyessä ajassa järjestelmän jatkuvan tai puolijatkuvan toiminnan aikana. Siten tarvitaan parannettu putkimaisen metalli-30 tuotteen jatkuva valujärjestelmä, joka välttää aikaisemmin tunnettujen sähkömagneettisten valujärjestelmien haitat.

Esillä olevan keksinnön ensisijaisena kohteena on siten muodostaa uusi ja parannettu jatkuva valumenetelmä ja laite putkimaisten metallituotteiden, kuten putken, valmis-35 tamiseksi jatkuvina pitkinä pituuksina ja Joka välttää nykyisin tunnettujen ja käytössä olevien jatkuvien putkimai- 78406 3 sen metallituotteen valutekniikoiden ja -järjestelmien haitat ja puutteet, jotka on mainittu yllä.

Tämän päämäärä saavutetaan patenttivaatimuksen 1 mukaisella menetelmällä ja patenttivaatimuksen 9 mukaisella 5 laitteella, joilla valmisteaan putkimaisia metallituotteita pitkinä pituuksina valamalla tuotteet ylöspäin kulkevan sähkömagneettisen kohotuskentän läsnä ollessa siten, että minimoidaan gravitaatio-, kitka- ja adheesiovoimat, jotka vaikuttavat valettuun putkimaiseen metallituotteeseen ja samal-10 la säilytetään maksimi lämmönsiirto jähmettyvän putkimaisen metallituotteen ja lämmönvaihtimen välillä.

Keksintöä toteutettaessa on muodostettu pitkin putkimaisten metallituotteiden tuottamiseksi menetelmä ja laite, joka käsittää välineet pitkänomaisen, ylöspäin kulkevan vaih-15 televan sähkömagneettisen kohotuskentän muodostamiseksi ympäröivän rengasmaisen valuastian sisällä ja yhtä laajan sähkömagneettisen suojakenttäkomponentin muodostamiseksi, joka on suunnattu suoraan kulmaan ylöspäin kulkevan kohotuskentän suhteen. Toiset sähkömagneettisen kentän tuottavat 20 välineet on muodostettu muodostamaan ainakin toinen sähkömagneettinen suojakenttäkomponentti, joka vaikuttaa vastakkaiseen suuntaan kuin ensin mainittu sähkömagneettinen suo-jakenttä rengasmaisen valuastian keskiosassa. Nestemäistä metallia johdetaan rengasmaisen valuastian alaosaan ja säh-25 kömagneettiset kentät muodostavat putkimaisen sulan metal-lipylvään. Putkimaiseen sulan metallin pylvääseen vaikuttavan sähkömagneettisen kohotuskentän arvo on aikaansaatu sopivilla välineillä lähentämään pylvään hydrostaattinen paine minimiin, samalla kun säilytetään ennaltamäärätty mitoitus-30 suhde putkimaisen sulan metallin pylvään sisä- ja ulkopintojen ja rengasmaisen valuastian sisätilaa ympäröivien pintojen välille. Putkimaiseen sulan metallin pylvääseen vaikuttavia sähkömagneettisia kenttiä ylläpidetään siten, että putkimaisen sulan metallin pylvään poikkileikkausmitta on 35 riittävän suuri muodostamaan paineeton kosketus, mutta estää oleellisen raon muodostumisen putkimaisen sulan metallin 4 78406 pylvään sisä- ja ulkopintojen ja rengasmaisen valuastian sisätilaa ympäröivien pintojen välille siten aikaansaaden pai-neettoman kosketuksen ja maksimaalisen saavutettavissa olevan lämmönsiirtymisen putkimaisen sulan metallin pylvään ja 5 valuastian välillä, samalla kun samanaikaisesti vähennetään gravitaatio-, kitka- ja adheesiovoimat minimiin. Putkimaista sulan metallin pylvästä siirretään ylöspäin valuastian läpi, samalla kun sitä kohotetaan ja jähmetetään lämmönvaihtimen ympäröimässä jähmetysalueessa ja jähmettynyt putkimainen me-10 tallituote poistetaan sen jälkeen valuastian yläosasta.

Käytettäessä jatkuvaa valutapaa nestemäistä metallia johdetaan jatkuvasti valuastian alaosaan ja jähmettynyttä putkimaista metallituotetta poistetaan jatkuvasti astian yläpäästä putkimaisen metallituotteen tuotantonopeuden ollessa 15 määritetyn säätämällä jähmettyneen putkimaisen metallituotteen poistonopeutta astian yläosasta ja vastaavaa nestemäisen metallin syöttönopeutta astian alaosaan.

Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa toinen sähkömagneettinen kenttäkomponentti tuotetaan toisen ylöspäin 20 kulkevan sähkömagneettisen kohotuskentän tuottavalla välineellä, joka on sijoitettu rengasmaisen valuastian keski-aukkoon.

Kun prosessi alunperin käynnistetään, lähtömetalli-putki liitetään putkimaiseen sulan metallin pylvääseen, jo-25 ka liikkuu ylöspäin kohotuskentän läpi jäähdyttämällä ja jähmettämällä putkimaisen nestemäistä metallia olevan pylvään alapää kenttien sisällä lähtömetalliputken alapäähän jähmettymisvyöhykkeessä. On muodostettu myös välineet läh-tönostoputken ja siihen liitetyn jähmettyneen putkimaisen 30 metallituotteen nostamiseksi nopeudella, joka määrittää putkimaisen metallituotteen tuotantonopeuden. Nostettu putkimainen metallituote esijäähdytetään sen poistuessa valuastian yläpäästä ja valssataan sen jälkeen haluttaessa haluttuun loppumittaan ja lopuksi jäähdytetään ympäristön lämpö-35 tilaan. Vaihtoehtoisesti jos on alunperin valettu haluttuihin mittoihin putkimainen metallituote sen poistuessa 5 78406 valuastian yläpäästä esijäähdytetään ja sen jälkeen jäähdytetään edelleen ympäristön lämpötilaan ja varastoidaan.

Nämä ja muut kohteet, piirteet ja monet tähän keksintöön liittyvät edut käyvät selvemmin ilmi ja tulevat pa-5 remmin ymmärretyiksi luettaessa seuraava yksityiskohtainen selitys yhdessä oheisten piirustusten kanssa, joissa samat osat kussakin piirustuksessa on merkitty samoilla viitemer-keillä ja joissa

Kuvio 1 on osittainen kaaviollinen toimintadiagrammi 10 uudesta ja parannetusta putkimaisen metallituotteen valu-laitteesta keksinnön mukaisesti ja esittää laitteen tärkeät rakenteelliset osat ja niiden keskinäiset suhteet valmistettaessa keksinnön mukaisesti putkimaisia metallituotteita; ja

Kuvio 2 on kaaviollinen lohkokaavio esillä olevan 15 keksinnön menetelmän mukaisesta jatkuvasta valujärjestelmästä, joka käyttää kuviossa 1 esitettyä laitetta.

US-patenttijulkaisu 4 414 285, joka on myönnetty 8.11.1983 keksinnölle "Continuous Metal Casting Method, Apparatus and Product", keksijöinä Hugh R. Lowry ja Robet 20 T. Frost, hakijana General Electric Company, esittää uuden jatkuvan metallivalumenetelmän, laitteen ja tuotteen tiiviiden homogeenisten kiinteiden metallitankojen valamiseksi pitkinä pituuksina johtamalla nestemäistä metallia valuastian alaosaan pitkänomaisen ylöspäin kulkevan vaihtelevan sähkö-25 magneettisen kohotuskentän läsnä ollessa. Esillä oleva keksintö on parannus tässä US-patenttijulkaisussa 4 414 285 esitettyyn siinä, että se esittää menetelmän ja laitteen tässä patenttijulkaisussa 4 414 285 esitetyn periaatteen laajentamiseksi putken jne. muodossa olevien putkimaisten metalli-30 tuotteiden valmistukseen.

Kuvio 1 on toiminnallinen kaaviokuva muutetusta laitteesta, joka soveltuu pitkien putkimaisten metallituotteiden valmistukseen jatkuvana valuna esillä olevan keksinnön mukaisesti ja käyttäen US-patenttijulkaisussa 4 414 285 esi-35 tettyjä periaatteita. Kuviossa 1 esitetty laite muodostuu rengasmaisesta sulan metallin säiliöstä 10, johon syötetään 6 78406 sulaa metallia, josta putki tai muu putkimainen metallituote valmistetaan. On ymmärrettävää, että sulan metallin säiliön 10 tulee olla varustettu sopivalla tulenkestävällä vuo-rauseristyksellä ja kuumennuselementeillä siihen sisältyvän 5 sulan metallin säilyttämiseksi sulassa tilassa. Rengasmainen yhdistetty valuastia/lämmönvaihdin, joka on yleisesti merkitty viitenumerolla 11, on sijoitettu säiliön 10 yläpäähän putkimaisen valuastian/lämmönvaihtimen 11 rengasmaisen sisäontelon ollessa kohdakkain ja yhteydessä vas-10 taavasti muotoillun sulan metallin säiliön 10 kannessa olevan aukon kanssa.

Putkimainen valuastia/lämmönvaihdin 11 koostuu ulommasta sylinterin muotoisesta keraamisesta vuorauksesta 12, joka on tuettu ja tunkeutuu säiliön 10 kanteen muodostettui-15 hin rengasmaisiin väyliin. Sisäpuolinen keraaminen vuoraus 13 on muodostettu ylösalaisin olevan kupin muotoon, joka on sijoitettu keskiaukon 14 päälle, joka on muodostettu rengasmaisen sulan metallin säiliön 10 keskustaan. Sisäpuolisen keraamisen kuppivuorauksen 13 sivuseinät määrittävät yhdessä 20 ulomman keraamisen vuorauksen 12 kanssa pitkänomaisen rengasmaisen valuastian, jossa sula metalli säiliöstä 10 jähmettyy halutun putkimaisen metallituotteen, kuten putken, muotoon .

Ulomman keraamisen vuorauksen 12 ympärille on sijoi-25 tettu välittömästi alueelle sulan metallin säiliön 10 yläpuolelle rengasmainen lämmönvaihdin 15, joka voi olla konstruoitu ja toimii samalla tavalla kuin lämmönvaihdin, joka on esitetty ja kuvattu US-patenttijulkaisun 4 414 285 kuvion 3 yhteydessä, joka julkaisu sisällytetään tähän hake-30 mukseen kokonaisuudessaan. Jäähdytysvesi syötetään lämmönvaihtimeen 15 sisääntulon kautta, joka on merkitty nuolella 16 ja kuumentunut vesi poistetaan lämmönvaihtimesta ulostulosta, jota on merkitty nuolella 17. Toinen sisäpuolinen rengasmainen lämmönvaihdin 18 on fyysisesti sijoitettu välittö-35 mästi sisemmän kuppimaisen keraamisen vuorauksen 13 sisäpintojen viereen poistamaan lämpöä vuorauksesta 13.

7 78406

Sisäpuolin lämmönvaihdin 18 on varustettu ylemmällä pääty-osalla 18A, joka asettuu ylösalaisin olevan keraamisen kuppivuorauksen 13 pohjapintaa vasten ja syöttää jäähdytysvettä alaspäin alaspäin riippuen sivuosien 18B läpi.

5 Alaspäin riippuvat sivuosat 18B ovat kosketuksessa ja vetävät lämpöä ylösalaisin olevan keraamisen kuppivuorauksen 13 alaspäin riippuvista sivuosista, joka kuppivuoraus 13 yhdessä ulomman sylinterin muotoisen keraamisen vuorauksen 12 kanssa muodostaa rengasmaisen valuastian, jossa 10 putkimaiset metallituotteet on muodostettava. Jäähdytysvesi syötetään päätyosaan 18A keskeisen sisääntuloputken 18C kautta ja se haarautuu sitten nuolilla 19 ja 21 esitetyllä tavalla jäähdyttämään sisemmän lämmönvaihtimen 18 alaspäin riippuvia seinäosia 18B. Koko rakennetta kanna-15 teilaan fyysisesti rengasmaisen sulan metallin säiliön 10 keskiaukossa 14 sopivilla fyysisillä tuilla (ei esitetty).

On ymmärrettävää, että jäähdytysvesi syötetään sisempään lämmönvaihtimeen 18 keskijohtimen 18C kautta, kuten on merkitty sisääntulonuolella 19, kierrätetään päätyosan 13A 20 kautta ja sitten poistetaan alaspäin riippuvien kupin sivuosien 13B kautta ja ulostulojohtojen 18D kautta, jotka liittyvät sivuosiin 18B, kuten on esitetty ulostulonuolilla 21.

Monikierroksinen käämitys 22 ympäröi kehämäisestä ulomman lämmönvaihtimen 15 ulkopintaa kuviossa 1 esitetyllä 25 tavalla. Monikierroksinen käämi 22, esimerkiksi voi käsittää 12 käämiä, jotka on sijoitettu pystysuunnassa erilleen ulomman keraamisen vuorauksen 12 ympärille käämitysten tasojen ollessa järjestettynä oleellisesti kohtisuoraan keraamisen vuorauksen 12 akselia vastaan. Kuten on täydellisemmin seli-30 tetty yllä mainitussa US-patenttijulkaisussa 4 414 285 ja erityisesti liittyen sen kuvioon 3 vastaavat monikierroksi-sen käämityksen 22 käämit on yhdistetty ryhminä monivaiheisen sähkövirtalähteen peräkkäisiin vaiheisiin, kuten on esitetty piirustusten kuviossa 2 luomaan ylöspäin kulkeva säh-35 kömagneettinen kohotuskenttä.

β 78406

Jonkin verran samanlainen monikierroksinen käämitys, jota on merkitty viitenumerolla 23, on muodostettu moni-kierroksisen käämityksen yksittäisten käämien ollessa tasoissa, jotka ovat suorassa kulmassa sisemmän keraamisen 5 käännetyn kuppivuorauksen 13 keskiakselia vastaan. Käämityksen 23 käämit on käämitty kehämäisesti käännetyn kupin muotoisen lämmönvaihtimen 18 sivuliepeiden 18B sisäpinnan ympärille. Syöttösähkövirta on tuotu sisäpuolisille monikier-roksisille käämityksille 23 syöttöjohtimien 24 kautta. Vaik-10 ka sisempiä, monikierroksisia käämityksiä 23 edullisesti mag-netoidaan monivaiheisella virralla toisen, sisemmän ylöspäin kulkevan sähkömagneettisen kentän muodostamiseksi, on myös mahdollista konstruoida tämä sisempi kela yksivaiheisena käämityksenä, kuten seuraavassa yksityiskohtaisemmin selite-15 tään. Kuitenkin keksinnön edullisessa suoritusmuodossa sisempi monikierroksinen käämi 23 on kytketty monivaiheisena käämityksenä, jota syötetään monivaiheisella virralla syöttö johtimien 24 kautta. Tämä johtaa ylöspäin kulkevan sähkömagneettisen kohotuskentän muodostamiseen, joka on oleel-20 lisesti samanvaiheinen ulomman monikierroksisen käämin 22 tuottaman ylöspäin kulkevan kohotuskentän kanssa, mutta jossa on suojakenttäkomponentti, joka sijaitsee suunnassa, joka on suorassa kulmassa ylöspäin kulkeviin kohotuskenttiin nähden ja toimii vastakkaisesti ulomman monikierroksisen 25 käämin 22 tuottamaan suojakenttäkomponenttiin nähden.

Piirustusten kuvio 2 esittää ulomman monikierroksisen käämin 22 kytkettynä monivaiheiseen virtalähteeseen ja ohjaimeen 25, joka puolestaan voi olla taajuudeltaan riippumattomasti ohjattu taajuussäätimellä 26 ja tehotasoltaan 30 riippumattomasti ohjattu tehosäätimellä 27, jotka ovat kaikki tavanomaisia tunnettuja rakenteita. Samalla tavoin kuvion 1 sisempi monikierroksinen käämi 23 on kytketty syöttöjohti-mien 24 kautta sisemmän kelan virtalähteeseen ja ohjaimeen 28, jolla on riippumaton taajuussäätö 29 ja riippumaton te-35 honsäätö 31 säätimen 28 sisemmälle monikierroksiselle käämitykselle 23 syöttämän syöttövirran taajuusarvon ja 9 7S406 virtatason (tehon) ohjaamiseksi. Kuten yllä on mainittu, mo-nikierroksinen käämi 23 voi käsittää monivaiheisen käämityksen samoin kuin ulompi monivaiheinen käämitys 22, jossa tapauksessa säätimen 28 syöttöjohtimien 24 kautta syöttämä vir-5 ta olisi monivaiheinen virta, joka kykenee tuottamaan ylöspäin kulkevan sähkömagneettisen kohotuskentän. Tämä kenttä on edullisesti oleellisesti samanvaiheinen ulomman monikier-roksisen käämin 22 tuottaman ylöspäin kulkevan kohotuskentän kanssa, mutta sillä on suojakenttäkomponentti, joka on oleel-10 lisesti suorassa kulmassa suhteessa ylöspäin kulkeviin koho-tuskenttiin ja toimii vastakkaisesti ulomman monikierroksi-sen käämin 22 tuottamaan suojakenttäkomponenttiin nähden.

Toiminnassa sula metalli, joka on valmistettu uunissa (ei esitetty) syötetään upokassäiliöön 10 sisääntulon 15 10A kautta, josta säiliöstä se poistetaan ylöspäin rengas maisen valuastian alaosaan, joka valuastia on ulomman keraamisen vuorauksen 12 sisäpintojen ja ylösalaisin käännetyn keraamisen kuppivuorauksen 13 riippuvien helmojen ulkopintojen määrittämä. Järjestely on sellainen, että joko gravitaa-20 tion ansiosta tai johtuen inertin kaasusuojan aiheuttamasta paineesta sula metalli, joka on merkitty viitenumerolla 25, saadaan kohoamaan rengasmaisen valuastian sisään, joka muodostuu keraamisten seinien 12 ja 13 väliin, tasolle, joka on juuri ulompien ja sisempien monikierroksisten käämien 22 ja 25 23 alapäiden yläpuolella. Uuni syöttää sulaa metallia säi liöön 10 joko jaksoittaisesti tai jatkuvasti tarpeen mukaan prosessin jatkuvan toiminnan aikana, jotta säilytetään tämä sulan metallin lähtötaso rengasmaisessa valuastiassa 12, 13. Tällä tasolla sula metalli tulee ylöspäin kulkevien sähkömag-30 neettisten kohotuskenttien vaikutuksen alaiseksi, jotka kentät on tuotettu ulkopuolisella käämillä 22, samoin kuin sähkömagneettisten kenttäkomponenttien vaikutuksen alaiseksi, jotka on tuotettu sisäpuolisella monikierroksisella käämillä 23. Tämä on monikierroksisen käämin 23 tuottama kenttä sitten 35 vain vaakasuoraan sijoitettu suojakenttä tai yhdistetty ylöspäin kulkeva sähkömagneettinen kohotuskenttä, jolla on 10 78406 suojakomponentti, joka toimii vastakkaisesti ulkopuolisen monikierroksisen käämin 22 tuottaman sähkömagneettisen ko-hotuskentän suojakomponenttiin nähden.

Alkukäynnistyksen aikana putkimainen alkunosto-osa 5 (ei esitetty) viedään putkimaisen valuastian 12, 13 yläpäästä sisään lähtöputken alapään saattamiseksi kosketukseen rengasmaisessa valuastiassa 12, 13 kohoavan sulan metallin muodostaman putkimaisen sulan metallin pylvään yläpään kanssa. Jäähdytysveden virratessa täydellä nopeudella 10 vastaavien lämmönvaihtimien 15 ja 18 läpi, viitenumerolla 26 merkitty putkimaisen nestemäisen pylvään yläpää jähmettyy kosketuksessa putkimaisen lähtökappaleen kanssa. Putkimainen lähtökappale ja siihen liittynyt jähmettynyt putkimainen pylväs 26 vedetään sitten ylöspäin rengasmaisesta valu-15 astiasta 12, 13 sopivilla vetoteloilla, kuten on esitetty kuviossa 2. Lähtöputki ja siihen liittynyt putkimaisen metallin pylväs 26 poistetaan nopeudella, jonka määrittävät kiinteän tangon muodostumisnopeus ja joka puolestaan määrittelee jatkuvan valujärjestelmän tuotantonopeuden. Jähmet-20 tymisen aikana jähmettymisvyöhykkeessä, jonka määrittävät oleellisesti monikierroksisten kelojen 22 ja 23 pituus, nestemäisen metallin pylväs sekä sulassa että jähmettyneessä muodossaan säilytetään oleellisesti painottomana ja paineet~ tomana ylöspäin kulkevalla, sähkömagneettisella kohotusken-25 tällä, kuten on täydellisemmin selitetty yllä mainitussa US-patenttijulkaisussa 4 414 285.

Toiminnan aikana putkimainen nestemäisen metallin pylväs jäähdytysvyöhykkeessä ja kohotuksen aikana yllä mainitulla tavalla, tulee uniikin ja odottamattoman itsesäätä-30 vän ominaisuuden kohteeksi. Tämän itsesäätävän ominaisuuden johdosta, jos putkimaista nestemäisen metallin pylvästä kiihdytetään ylöspäin kohotusvoiman ollessa suurempi kuin nestemäisen metallin pylvään painovoima, se tuottaa pienentymisen pylvään poikkipinta-alaan. Tämä sitten johtaa auto-35 maattiseen kohotusvoiman pienenemiseen seurauksena suuremman kohotusvoiman aiheuttavan nestemäisen metallipylvään „ 78406 poikkileikkauksen pienentymisestä. Tämän seurauksena esiintyy automaattisesti hidastuminen putkimaisen nestemäisen metallin pylvään ylöspäin suuntautuvassa liikkeessä, niin että järjestelmä stabiloi itsensä ja tulee itsesäätäväksi.

5 Vastakkainen tilanne on myös mahdollinen silloin, kun putkimaista metallipylvästä hidastetaan johtuen pienentymisestä kohotusvoimassa, mikä lisää putkimaisen nestemäisen metallin poikkileikkausta, mikä johtaa kasvuun pylvääseen vaikuttavassa kohotusvoimassa ja siten kiihdyttää putkimaisen nestemäi-10 sen metallin pylvään ylöspäin suuntautuvaa liikettä. Siten kohotusvyöhykkeen sisällä (toisin sanoen vyöhykkeessä, jossa ylöspäin kulkeva sähkömagneettinen kohotuskenttä vaikuttaa putkimaiseen metallipylvääseen joko sen sulassa tai jähmettyneessä tilassa) nähdään, että järjestelmä on luonnostaan 15 itsesäätelevä, kunhan se on saatettu toimintaan aikaansaamaan jähmettyvän putkimaisen nestemäisen metallin pylvään oleellisesti painoton ja paineeton kohotusvaikutus jähmet-tymisvyöhykkeessä, kuten on yllä kuvattu.

Vaikka sähkömagneettisen kohotuskentän täysi vaiku-20 tus kohdistuu suureen osaan putkimaisen nestemäisen metallin pylvään pituutta ja jähmettyneeseen putkimaiseen metallituotteeseen jähmettymisvyöhykkeessä, pylvään osaa jähmet-tymisvyöhykkeen ala- ja yläpäissä (joissa kohotusvoimat ovat keskimäärin vain noin puolet siitä, mitä on tuotettu vyöhyk-25 keen keskiosassa) kannatellaan vastaavasti paineella, joka on tuotettu kohottamaan nestemäinen pylväs alkukorkeuteensa ja nostovoimalla, joka kohdistetaan aikaisemmin kuvatun läh-töputken kautta. Siten kun putkimainen sulan metallin pylväs aikaansaadaan pieni ylöspäin suuntautuva kiihtyvyys muodos-30 tuu näiden alapään alueen kohotusvoimien vaikutuksesta, mutta kun nestemäisen metallin pylväs siirtyy ylöspäin, niin että se on kohotuskentän keskiosan alueella, se saapuu kyllin voimakkaaseen kenttään pylvään kannattamiseksi oleellisesti painottomassa tilassa ja siten, että sen kosketus ren-35 gasmaisen valuastian seinien 12 ja 13 kanssa tulee oleellisesti paineettomaksi. Paineettomalla tarkoitetaan, että 12 78406 nestemäisen metallin pylvään sisä- ja ulkopintojen ja sitä ympäröivien rengasmaisen valuastian 12, 13 sisäpintojen välillä ei ole oleellisesti jatkuvaa painekosketusta ja putkimainen nestemäisen metallin pylväs on ilman oleellis-5 ta hydrostaattista painetta kriittisessä jähmettymisvyö-hykkeessä ja jähmettyvään metallipylvääseen vaikuttavat gravitaatio-, kitka- ja adheesiovoimat on vähennetty minimiinsä tässä kriitillisessä vyöhykkeessä.

Ulkopuolisen sylinterimäisen keraamisen vuorauksen 10 12 sisähalkaisija ja sisäpuolisen keraamisen kuppivuorauk- sen 13 sylinterimäisen riippuvan helmaosan ulkohalkaisija on suunniteltu siten, että putkimaisen nestemäisen metallin pylvään 25 ulkopinnan ja keraamisten vuorausten 12, 13 vastapäätä olevien pintojen välille muodostuu minimaalinen ren-15 gasmainen väli. Tämä väli, joka todellisuudessa ei ole väli, vaan satunnaisesti esiintyvä avoin tila putkimaisen metalli-pylvään ja valuastian sivuseinien ulkopintojen välillä, on liian pieni näkyäkseen piirustuksissa, koska on tärkeää hyvää lämmönsiirtoa varten säilyttää tämän välin mitat hyvin 20 pienessä arvossa. Kuitenkin yllä mainitun US-patenttijulkaisun 4 414 285 kuvioissa 2 ja 3 esiintyy yritys havainnollistaa paikkaa, jossa tämä väli esiintyy pitäen mielessä, että esitys on kaaviollinen eikä ole tarkoitettu väline paikkojen ja mittojen todelliseksi esitykseksi. Väli kuitenkin esiin-25 tyy satunnaisesti ja epäsäännöllisesti ja sen olemassaoloa todistaa tuloksena olevan jähmettyneen putkimaisen metallituotteen ulkopinta, jolla on kiiltävä aaltomainen ulkonäkö. Väli, jos sen sallittaisiin tulla liian suureksi johtuen ylöspäin kulkevien sähkömagneettisten kohotuskenttien suoja-30 komponenteista, voisi merkittävästi heikentää tehokasta lämmönsiirtoa putkimaisen nestemäisen metallin pylvään ja keraamisten vuorausten 12 ja 13 vastapäätä olevien sivupintojen välillä, koska tiedetään olevan voimakkaan käänteisen riippuvuuden kentän voimakkuuden ja lämmön poistonopeuden vä-35 Iillä. Näin ollen kohotuskentän voimakkuus tulisi asetella valuoperaation alussa muodostamaan haluttu paineeton 13 78406 kosketus, kuten yllä on määritelty minimaalisen raon muodostuessa aikaansaaden hyvän lämmönsiirron. Kentän voimakkuus tulisi sitten säilyttää tässä asetuksessa eikä sitä tulisi muuttaa valuoperaation aikana vaikka putkimaisen nestemäisen 5 metallin pylvään poistonopeutta (linjanopeutta) jähmetty-misvyöhykkeen läpi muutettaisiin.

Viitaten piirustusten kuvioon 2 nähdään, että jähmettynyt putkimainen metallituote poistetaan kohotusputki-laitteiston yläpäästä ja johdetaan esijäähdytyskammioon 34 10 ja poistotelojen 35 ja 36 läpi kahteen peräkkäiseen kuuma-valssausasemaan 37 ja 38 ja sitten jäähdytetään lopullisesti ja kelataan kelausasemalla 39. Vaihtoehtoisesti, jos jähmettyneellä putkimaisella metallituotteella 33 on oikea halkaisija ja viimeistely käytettäväksi sellaisena kuin se on va-15 lettu, se poistetaan esijäähdytyskammiosta 34 poistoteloilla 35 ja 36 ja syötetään seuraavaan jäähdytykseen ja kelaukseen ilman lisäkäsittelyä.

Toiminnan aikana valunopeus (toisin sanoen putkimaisen nestemäisen metallin pylvään linjanopeus lämmönvaihdin/ 20 kohotuslaitteiston 11 läpi) tulisi säätää tangon poistotelojen 35 ja 36 käyttömoottoreita ohjaamalla, jotka on tahdistettu valssainten 37 ja 38 ja kelausmekanismin 39 kanssa. Kohotuskentän voimakkuus ja magnetointitaajuus tulisi asetella arvoon, joka on laskettu valettavan putkimaisen metal-25 Iin tiettyä kokoa ja resistiivisyyttä varten kohotussuhteen saamiseksi alueella 75-200 %. Keksintöä käyttävässä käytännön prosessissa ja järjestelmässä voitaisiin aloittaa alemmalla kuin normaalilla linjanopeudella ja korkeammalla kuin normaalilla kohotussuhteessa käynnistyksen luotettavuuden 30 varmistamiseksi. Vakaan toimintatilan saavuttamisen jälkeen (2-3 minuutin kuluessa) linjanopeutta voitaisiin sitten lisätä manuaalisesti portaittain ja kohotuskentän voimakkuutta pienentää portaittain, kunnes saavutettaisiin maksimaalinen valunopeus tonneina tuntia kohden sulan metallin muutosno-35 peudella jähmettyneeksi putkimaiseksi metallituotteeksi. Järjestelmä säilytettäisiin sitten tässä asetuksessa käytön ,4 78406 aikana. Normaalisti olisi suotavaa tarkkailla poistuvan jähmettyvän putkimaisen metallituotteen lämpötilaa tarkkailemalla tuotetta sen ollessa rengasmaisessa valuastiassa joko visuaalisesti tai pyrometrillä onnistuneen tuotannon varmistami-5 seksi.

Keksintö saattaa käyttöön uuden menetelmän ja laitteen putkimaisten metallituotteiden, kuten putken, jatkuvaa valamista varten sähkömagneettisten kohotuskenttien läsnä ollessa, jotka suuresti vähentävät tarvittavia voimia ja laitteis-10 ton kulumista, jota normaalisti käytetään tällaisten tuotteiden valamiseen.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen ja tuloksena olevan jähmettyneen putkimaisen metallituotteen selittämisen jälkeen uskotaan olevan ilmeistä, että alan asiantun-15 tijät tulevat yllä esitetyn valossa esittämään keksinnön muita modifikaatioita ja variaatioita. Sen johdosta on ymmärrettävä, että keksinnön erityisiin suoritusmuotoihin, joita on kuvattu, voidaan tehdä muutoksia, jotka ovat täysin oheisissa patenttivaatimuksissa määritetyn keksinnön 20 ajatellun suojapiirin puitteissa.

Claims (15)

15 78406

1. Menetelmä pitkien putkimaisten metallituotteiden tuottamiseksi käyttäen kahta sähkömagneettista kenttää 5 ylöspäin suunnatun putkimaisen sulan metallin patsaan muodostamiseen, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet muodostetaan pitkänomainen ylöspäin kulkeva valhte-leva sähkömagneettinen kohotuskenttä (22) ympäröivän ren-10 gasmaisen valuastian (11) sisätilaan ja muodostetaan yhtä laaja sähkömagneettinen suojakenttäkomponentti, joka on suunnattu suoraan kulmaan ylöspäin kulkevaan kohotuskent-tään (22) nähden, muodostetaan ainakin toinen sähkömagneettinen kent-15 täkomponentti (23), joka vaikuttaa vastakkaiseen suuntaan ensin mainittuun sähkömagneettiseen suojakenttäkomponent-tiin nähden rengasmaisen valuastian (11) keskustan (14) sisällä, johdetaan sulaa metallia rengasmaisen valuastian 20 (11) alapäähän (10) ja kenttien sisään muodostamaan putki mainen sulan metallin pylväs, määrätään putkimaiseen sulann metallin pylvääseen vaikuttavan sähkömagneettisen kohotuskentän arvo, joka pienentää pylvään hydrostaattisen paineen minimiin, samalla 25 kun säilytetään ennaltamäärätty mitoituksellinen suhde putkimaisen sulan metallin pylvään uiko- ja sisäpintojen ja vastapäätä olevien rengasmaisen valuastian (11) sisäympä-ryspintojen välillä, säilytetään sähkömagneettisten kenttien arvo siten, 30 että putkimaisen sulan metallin pylvään poikkileikkausmitta on riittävän suuri muodostamaan paineettoman kosketuksen, mutta estää oleellisen raon muodostumisen putkimaisen sulan metallin pylvään sisä- ja ulkopintojen ja vastapäätä olevien rengasmaisen valuastian (11) sisäympäryspintojen vä-35 lille aikansaaden siten paineettoman kosketuksen ja maksimaalisen saavutettavissa olevan lämmönsiirtymisen putkimai- 78406 sen sulan metallin pylvään ja valuastian (11) välille, samalla kun vähennetään gravitaatio-, kitka- ja adheesiovoi-mat minimiin, siirretään putkimaista sulan metallin pylvästä ylös-5 päin valuastian (11) läpi, jähmetetään metalli sen liikkuessa ylöspäin mainitun astian (11) ja mainittujen kenttien läpi, ja poistetaan jähmettynyt putkimainen metallituote valuastian (11) yläosasta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä käytet tynä jatkuvassa valutavassa, jossa menetelmässä sulaa metallia johdetaan jatkuvasti valuastian (11) alaosaan (10) ja jähmettynyttä putkimaista metallituotetta jatkuvasti poistetaan mainitun astian (11) yläosasta ja putkimaisen 15 metallituotteen tuotantonopeus määritetään säätämällä jähmettyneen metallituotteen polstonopeutta astian yläosasta ja säätämällä vastaavaa sulan metallin syöttönopeutta astian (11) alaosaan (10), tunnettu siitä, että toinen sähkömagneettinen kenttäkomponentti (23) tuotetaan toi-20 sella ylöspäin kulkevalla sähkömagneettisella kohotusken-tällä, joka vaikuttaa rengasmaisen valuastian (11) keski-aukon (14) sisällä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että putkimainen sulan metallin 25 pylväs, joka ulottuu ylöspäin sähkömagneettisten kenttien läpi, pidetään painottomuuspisteessä, siten että se on oleellisesti ilman hydrostaattista painetta pääosalla mainitussa kentässä olevaa pituuttaan ja sähkömagneettisen kentän voimakkuus asetetaan säilyttämään ennaltamäärätty 30 mltoituksellinen suhde putkimaisen sulan metallin pylvään sisä- ja ulkopintojen ja rengasmaisen valuastian (11) sis-äympäryspintojen välillä, siten että putkimaisen sulan metallin pylvään poikklleikkausmitat säilytetään arvoissa, jotka estävät oleellisesti jatkuvan painekosketuksen put-35 kimaisen sulan metallin pylvään sisä- ja ulkopintojen ja rengasmaisen valuastian (11) sisäympäryspintojen välillä 17 78406 ja että pylväs on Ilman oleellista hydrostaattista painetta siten vähentäen gravitaatio-, kitka- ja adheesiovoimat, jotka vaikuttavat jähmettyvään putkimaiseen metallipylvää-seen, minimiin heikentämättä lämmönsiirtoa ympäröivän valu-5 astian (11) ja jähmettyvän metallipylvään välillä jähmetty-misvyöhykkeessä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että prosessin alkuvaiheessa lähtömetal-liputki liitetään putkimaiseen sulan metallin pylvääseen, 10 joka siirtyy ylöspäin kenttien läpi jäähdyttämällä ja jähmettämällä putkimaisen sula metallin pylvään yläpää kentän sisällä lähtömetalliputken alapäähän.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että putkimaisen sulan metallin pylvään 15 pituuden pääosa jähmettymisvyöhykkeessä pidetään sähkömag-neettlsesti ennaltamäärätyssä mitoituksellisessa suhteessa putkimaisen sulan metallin pylvään sisä- ja ulkopintojen ja valuastian (11) ympäröivien pintojen välillä, siten että putkimaisen sulan metallin pylvään poikkileikkausmitat ovat 20 paineettomassa kosketuksessa ja estävät oleellisesti jatkuvan painekosketuksen putkimaisen sulan metallin pylvään sisä- ja ulkopintojen ja valuastian (11) ympäröivien pintojen välillä ja pylväs on ilman oleellista hydrostaattista painetta vähentäen siten gravitaatio-, kitka- ja adheesiovoi-25 mat, jotka vaikuttavat jähmettyvään metallipylvääseen, minimiin heikentämättä oleellisesti lämmönsiirtoa ympäröivän valuastian ja jähmettyvän putkimaisen metallipylvään välillä.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, t u n-30 n e t t u siitä, että putkimaista sulan metallin pylvästä muodostetaan jatkuvasti ja siirretään jähmettymisvyöhykkee-seen ja että jähmettynyttä putkimaista metallituotetta poistetaan jatkuvasti mainitusta vyöhykkeestä muilla välineillä kuin mainitulla sähkömagneettisella kohotuskentällä 35 ja säädetään siten jähmettyneen putkimaisen metallituotteen tuotantonopeutta. 18 78406

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ylöspäin kulkevalla sähkömagneettisella kohotuskentällä on yli yhden kilohertsin taajuus.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, t u n-5 n e t t u siitä, että ylöspäin kulkevan sähkömagneettisen kohotuskentän voimakkuus on asetettu valettavan metallin tyypin ja koon mukaisesti muodostamaan kohotussuhde välillä 75-200 paino-% sulan metallin pituusyksikköä kohden.

9. Jatkuvan putkimaisen metallituotteen valulaite, 10 joka käyttää kahta sähkömagneettista kenttää ylöspäin suunnatun putkimaisen sulan metallin pylvään muodostamiseen, tunnettu siitä, että se käsittää pitkänomaisen rengasmaisen putkimaisen valuastian (11), joka on sijoitettu pystysuoraan asentoon vastaanotta-15 maan sulaa metallia jähmettämistä varten, välineen (10A) sulan metallin syöttämiseksi rengasmaisen astian (11) alaosaan (10) muodostaen siten putkimaisen sulan metallin pylvään, lämmönvaihtovälineen (15, 18), joka liittyy astiaan 20 (11) siinä olevan putkimaisen sulan metallin pylvään jääh- ; dyttämistä ja jähmettämistä varten, välineen (35, 36) jähmettyneen putkimaisen metalli- » tuotteen poistamiseksi astian (11) yläosasta, ' : ensimmäisen sähkömagneettisen kohotuskentän tuotta- : 25 van välineen (22), joka on sijoitettu rengasmaisen valuas tian (11) ulkopinnan ympärille osalla sen pituutta, toisen sähkömagneettisen kentän tuottavan välineen (23), joka on sijoitettu rengasmaisen valuastian (11) keskiosan sisään tuottamaan ainakin toinen sähkömagneettinen ... 30 suojakenttäkomponentti, joka vaikuttaa vastakkaiseen suun taan ensimmäisen sähkömagneettisen kohotuskentän tuottavien • * välineiden (22) tuottamaan sähkömagneettiseen suojakenttä-komponenttiin nähden, ensimmäisen (22) ja toisen (23) sähkömagneettisen kentän tuottavan välineen vähentäessä pyi- - e - 1. 35 vään hydrostaattista painetta ja säilyttäessä ennaltamäärä- tyn mitoituksellisen suhteen putkimaisen sulan metallin * P 19 78406 pylvään uiko- ja sisäpintojen ja rengasmaisen valuastian (11) ympäröivien pintojen välillä, välineen sähkömagneettisten kohotus- ja suojakent-tien arvojen säilyttämiseksi sellaisina, että putkimaisen 5 sulan metallin pylvään poikkileikkausmitta on riittävän suuri estämään oleellisen raon muodostumisen putkimaisen sulan metallin pylvään sisä- ja ulkopintojen ja rengasmaisen valuastian (11) ympäröivien pintojen välille aikaansaaden siten maksimaalisen saavutettavissa olevan lämmönsiir-10 ron putkimaisen sulan metallin pylvään ja valuastian (11) välille, samalla kun gravitaatio-, kitka- ja adheesiovoimat vähennetään minimiin, välineen putkimaisen sulan metallin pylvään siirtämiseksi ylöspäin valuastian läpi mainituista sähkömagneet-15 tlsen kohotus- ja suojakentän tuottavista välineistä (22, 23) riippumattomasti ja välineen jähmettyneen putkimaisen metallituotteen poistamiseksi astian yläosasta.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että toisen sähkömagneettisen kentän 20 tuottava väline (23) käsittää myös sähkömagneettisen koho-tuskentän tuottavan välineen ja että sekä ensimmäinen että toinen sähkömagneettisen kohotuskentän tuottava väline käsittää useita sähkömagneettisia käämejä, jotka on kytketty sähkövirtalähteen (25) peräkkäisiin vaiheisiin, ylöspäin 25 kulkevan, vaihtelevan sähkömagneettisen kentän tuottamiseksi.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää upokkaan, joka sisältää sulan metallikylvyn ja joka on yhteydessä rengasmaisen va- 30 luastian (11) alapäähän, ja välineen, joka liittyy upokkaaseen sulan metallin putkimaisen pylvään aikaansaamiseksi ja siirtämiseksi ylöspäin rengasmaiseen valuastiaan (11) tasolle, joka on ainakin ensimmäisen sähkömagneettisen kohotuskentän tuottavien välineiden (22) alapään yläpuolella. 35 12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tun nettu siitä, että monivaiheinen sähkövirtalähde on 20 78406 kolmivaiheinen generaattori, jonka ulostuloteho ja taajuus voidaan asettaa tuottamaan tasainen ja balansoitu ylöspäin kulkeva sähkömagneettinen kohotusvoima valettavan metallin tyypin ja koon mukaisesti.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tun nettu siitä, että se sisältää välineen, joka toimii laitteen alkukäynnistyksen aikana metallisen nostoputken liitämiseksi putkimaisen sulan metallinpylvään yläpäähän saattamalla nostoputken pää kosketukseen putkimaisen sulan 10 metallin pylvään yläpäähän sen ollessa yhä jähmettyrnisvyöhykkeessä ja sen jälkeen jähmettämällä putkimainen metal-lipylväs nostoputken päähän ja välineen nostoputken ja siihen liittyneen jähmettyneen putkimaisen metalllpylvään vetämiseksi pois nopeudella, joka määrittää putkimaisen me-15 talli tuotteen tuotantonopeuden.

14. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että toisen sähkömagneettisen suojakent-täkomponentin tuottava väline (23) käsittää yksivaiheisen sähkömagneettisen suojakentän tuottavan välineen ulospäin 20 vaikuttavan sähkömagneettisen suojakentän tuottamiseksi, joka vaikuttaa putkimaisen sulan metallin pylvääseen.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että se sisältää välineen, joka toimii laitteen alkukäynnistysvaiheen aikana metallisen nostoput- 25 ken liittämiseksi putkimaisen sulan metallin pylvään päähän saattamalla nostoputken pää kosketukseen putkimaisen sulan metallin pylvään pään kanssa sen yhä ollessa jähmettymis-vyöhykkeessä ja sen jälkeen jähmettämällä putkimainen metallituote nostoputken päähän ja välineen nostoputken ja 30 siihen liittyneen jähmettyneen putkimaisen metallipylvään vetämiseksi pois nopeudella, joka määrittää putkimaisen metallituotteen tuotantonopeuden. 21 7 8 4 0 6