HU183291B - Method and apparatus for casting metals - Google Patents

Method and apparatus for casting metals Download PDF

Info

Publication number
HU183291B
HU183291B HU81133A HU13381A HU183291B HU 183291 B HU183291 B HU 183291B HU 81133 A HU81133 A HU 81133A HU 13381 A HU13381 A HU 13381A HU 183291 B HU183291 B HU 183291B
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
metal
electromagnetic field
melt
column
floating
Prior art date
Application number
HU81133A
Other languages
Hungarian (hu)
Inventor
Hugh R Lowry
Robert T Frost
Original Assignee
Gen Electric
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of HU183291B publication Critical patent/HU183291B/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/14Plants for continuous casting
    • B22D11/145Plants for continuous casting for upward casting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
    • B22D11/114Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

Dense homogeneous metal rod (12) is continuously cast in long lengths by introducing liquid metal into the lower portion of an elongated, upwardly- extending alternating electromagnetic field (28) solidifying the metal while moving upwardly through the field, and removing solidified metal rod product from the upper portion of the field. The field may act to support the weight of the upwardly-moving metal column, to move the column upwards, to contain the column and maintain it out of contact with the wall of a surrounding tube (25), and provide a stirring effect to homogenise the solidifying metal. <IMAGE>

Description

A folyamatos öntés szakterülete a kohászat egyik hosszú ideje leginkább fejlődő területe. Ennek megfelelően meglehetősen nagy számú szabadalmi bejelentés, illetve szabadalom, valamint egyéb műszaki irodalom foglalkozik ezzel a témával. Ugyanakkor tény az is, hogy ehhez képest meglehetősen kevés elgondolás valósult meg a gyakorlatban is ezen a területen. A megvalósult elképzelések általában olyan kokillát tartalmaznak, amellyel a fémolvadék érintkezésbe kerül, abban meghatározott alakot vesz fel, majd megdermed. Ezek a kokillák vagy krisztallizátorok lehetnek öntődobok, öntőszalagok, vagy — sajátságos esetben - lehet ún. maghuzal, amelyet tégelyben lévő fémolvadékon átvezetnek és a fémolvadék erre rakódik le. Ez esetben a krisztallizátor tulajdonképpen nem a fémolvadék körül helyezkedik el, hanem a fémolvadék veszi körül a kokillát.The field of continuous casting is one of the most evolving fields of metallurgy for a long time. Accordingly, a considerable number of patent applications, patents and other technical literature deal with this subject. However, it is a fact that relatively few ideas have been put into practice in this area. The embodiments generally involve a mold which is in contact with the molten metal and takes the form defined therein and then freezes. These molds or crystallizers may be casting drums, casting strips or, in special cases, so-called casting drums. core wire which is passed through a metal melt in a crucible and deposited therein. In this case, the crystallizer is not actually located around the metal melt, but rather the metal melt surrounds the mold.

Ha történetesen kokillaként váltakozó áramú elektromágneses teret használunk fel, mint a jelen találmány esetén, ez látja el a fémolvadék alakítását és kivezetését a fémfürdőből, viszont feleslegessé teszi különböző öntődobok, öntőszalagok vagy maghuzalok alkalmazását. Ez egyben lehetőséget ad arra is, hogy — a folyamatos öntési technológia egyszerűsítése és az ehhez szükséges berendezés méreteinek jelentős csökkentése következtében — viszonylag kis mennyiségű réz, nikkel vagy egyéb fém rudakat állítsunk elő folyamatos öntési technológiával az ilyen célokra kizárólagosan használt hagyományos és drága tuskóöntési és meleghengerlési technológia helyett.If an alternating current electromagnetic field is used as a mold, as in the case of the present invention, it does the molding and discharge of the metal melt from the metal bath, but eliminates the need for various casting drums, casting strips or core wires. It also enables the production of relatively small quantities of copper, nickel or other metal rods by continuous casting technology, due to the simplification of continuous casting technology and the significant reduction in equipment required for this purpose, using conventional and expensive ingot casting and hot rolling instead of technology.

Elektromágneses tér kokillaként történő alkalmazását már régebben is javasolták. Ezeknél a megoldásoknál a fémolvadékot fölülről vezetik az elektromágneses térbe és megdermedés után a szokásos módon lefelé történik a tuskó kihúzása a kokillából. Ilyen technológiát ismertet például a 3 467 166, 3 605 865, 3 735 799, 4 014 379 és a 4 126 175 sz. USA szabadalmi leírás. Mindegyik változatnál a tapadás, illetve növekedés hosszirányú, az olvadékot félfolyamatosan vagy folyamatosan gravitációs úton juttatják a kokillába, a lefelé mozgó tuskó felső végén lévő fémfürdőbe.The use of electromagnetic fields as molds has long been proposed. In these solutions, the molten metal is led from above to the electromagnetic field and, after solidification, is pulled down from the mold in the usual way. Such technology is described, for example, in U.S. Patent Nos. 3,467,166, 3,605,865, 3,735,799, 4,014,379 and 4,126,175. U.S. Pat. In each variant, the adhesion or growth is longitudinal, the melt being introduced semi-continuously or continuously by gravity into the metal bath at the upper end of the downwardly moving ingot.

Ennek a technológiának az egyik legnagyobb hátránya az áramkimaradás elleni védtelenség. Ha ugyanis valamely okból a villamos áramszolgáltatás megszűnik, folyékony fém ömlik ki az öntőberendezésből, a fémolvadék lefelé történő adagolása következtében. Emellett igen gondosan kell vigyázni, hogy a fémolvadék a kokilla felső részén lévő fémfürdőből üzemelés közben ne folyjék ki, ami mind a fémolvadék adagolásának, mind a tuskó kihúzási sebességének gondos ellenőrzését és szabályozását igényli.One of the major disadvantages of this technology is the lack of protection against power failure. In fact, if for any reason the electrical supply fails, the liquid metal will leak out of the casting apparatus due to the downward addition of the molten metal. In addition, great care must be taken to ensure that the molten metal does not escape from the metal bath at the top of the die, which requires careful control and regulation of both the molten metal dosing and the rate at which the ingot is pulled out.

Ugyanakkor ezeket a paramétereket erősen határolják a hőcserével kapcsolatos problémák, így a folyamatos öntés ezen változatának lehetőségei korlátozottak.However, these parameters are severely limited by heat exchange problems, so the possibilities for this version of continuous casting are limited.

Egy másik megoldás szerint, amelyet a 3 746 077 és a 3 872 913 sz. USA szabadalmi leírások ismertetnek, a fémolvadékot hidrosztatikusán vagy vákuum alkalmazásával kényszerítik felfelé egy felül nyitott, függőleges kokillába, ahonnan a megdermedt terméket szakaszosan leválasztják a fémfürdő felületéről és eltávolítják. Ezzel az áramszünet által okozott fémolvadék kifolyás veszélye megszüntethető, de ismét megjelennek a hagyományos érintkező kokilla alkalmazásával járó hátrányok.Alternatively, as disclosed in U.S. Patent Nos. 3,746,077 and 3,872,913. U.S. Patents teach that the molten metal is forced upwards into a vertically-opened vertical chill by vacuum or vacuum, where the solidified product is intermittently separated from the surface of the metal bath and removed. This eliminates the risk of metal melt leakage caused by a power outage, but reappears the disadvantages of using a conventional contact die.

A találmánnyal a felsorolt nehézségek megszüntetése a célunk és olyan alapvetően új öntési eljárás és berendezés kidolgozása, amely lehetővé teszi viszonylag kis mennyiségű fém biztonságos öntését is.It is an object of the present invention to overcome the above-mentioned difficulties and to provide a fundamentally new casting process and apparatus which allows the safe casting of relatively small quantities of metal.

A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy nyújtott, függőleges váltóáramú elektromágneses teret alakítunk ki, alsó részébe fémolvadékot vezetünk, majd fölfelé mozgatjuk és a felső részen megszilárdult anyagot fölfelé kivezetjük az elektromágneses térből.The object of the present invention is to provide an elongated, vertical, alternating current electromagnetic field, to introduce a metal melt into its lower part, to move it upward and to conduct the solidified material in the upper part out of the electromagnetic field.

Az eljárás foganatosítására szolgáló berendezésben függőleges krisztallizátor van lebegtető csőként kialakítva és körülötte hűtőegység, valamint elektromágneses lebegtető egység van elrendezve. A berendezés a megszilárdult anyagot kihúzó szerkezettel van ellátva.The apparatus for carrying out the process comprises a vertical crystallizer formed as a floating tube and surrounded by a cooling unit and an electromagnetic floating unit. The device is provided with a device for extracting solidified material.

A találmány szerinti eljárással gyártott réz vagy egyéb fém rudak hengerelhetők, izzíthatok és a szokásos módon huzallá húzhatók.Copper or other metal rods produced by the process of the present invention can be rolled, annealed and pulled in the conventional manner.

Az eljárás és a berendezés a hagyományos módszerekhez képest nem jelent költségnövekedést, sőt alkalmazása bizonyos területeken kifejezetten költségmegtakarítással járhat.The process and equipment do not represent a cost increase over conventional methods, and in some applications, there may be specific cost savings.

Előállíthatók például a találmány segítségével hegesztőpálcák és egyéb olyan termékek, amelyek szemcsenagyságára nézve nincsenek szigorú előírások, tehát közvetlenül méretre önthetők.For example, the invention can be used to produce welding rods and other products which are not subject to stringent particle size specifications and thus can be directly sized.

További előnye a találmány szerinti megoldásnak, hogy alkalmazásával nem járnak összetételbeli korlátozások. Alkalmazható réz rudak gyártásához éppúgy, mint például alumínium, alumíniumötvözet, rézötvözetek öntésére.A further advantage of the present invention is that its use does not involve any composition limitations. It can be used for the production of copper bars as well as for casting aluminum, aluminum alloys, copper alloys.

Találmányunk alapja az az alapvetően új felismerés, hogy a folyamatos öntést úgy lehet végezni, hogy fémfolyadékból képzett oszlopot felfelé mozgatunk olyan alakító zónában, amelyben fokozatosan hűtjük és megdermesztjük az anyagot, miközben elektromágneses térrel csökkentjük a fémolvadék, illetve a megdermedt rúd felfelé történő mozgatásához szükséges erőt. Az elektromágneses térnek ezt a teljesen új alkalmazását a találmány szerint a fémolvadék lebegtetésére, illetve formálására használjuk fel a fémoszlop hosszának legalább egy részén, elsősorban a dermedési zónában.The present invention is based on a fundamentally new discovery that continuous casting can be accomplished by moving a column of metal liquid upward in a forming zone in which the material is gradually cooled and solidified, while electromagnetic field reduces the force required to move the metal melt and stiffen rod upward. . This completely new application of the electromagnetic field according to the invention is used to float or shape the molten metal for at least a part of the length of the metal column, especially in the freezing zone.

A lebegtetést elektromágneses mozgóhullámok segítségével végezzük oly módon, hogy a fémoszlop legnagyobb részét az öntés során súlytalan állapotban tartjuk.Floatation is performed using electromagnetic moving waves so that most of the metal column is weightless during casting.

A formázást stacionárius vagy folyamatos elektromágneses mező segítségével végezzük annak érdekében, hogy a fémolvadékból álló oszlop lehető legnagyobb része ne kerüljön érintkezésbe a krisztallizátor falával.The molding is performed using a stationary or continuous electromagnetic field in order to prevent most of the molten metal column from coming into contact with the crystallizer wall.

Természetesen a találmány szerinti eljárás során a lebegtetést és a formázást egyidejűleg is lehet alkalmazni, azaz a fémoszlopot súlytalan állapotban tartjuk és egyidejűleg gondoskodunk arról, hogy ne kerüljön érintkezésbe a krisztallizátor falával. Ekkor az elektromágneses teret használjuk fel mind az olvadék emeléséhez, mind pedig formázásához.Of course, in the process of the present invention, floating and shaping can be applied simultaneously, i.e., the metal column is kept in a weightless condition and at the same time it is ensured that it does not come into contact with the crystallizer wall. The electromagnetic field is then used for both raising and shaping the melt.

A hagyományos gyakorlattól való alapvető eltérés lehetővé teszi, hogy az elektromágneses lebegtetéssel igen nagy termelékenységet biztosítsunk azáltal, hogy a fémoszlop gyakorlatilag súlytalan. Nem szükséges ugyanis a frissen megdermedt fémtermék hűtése, hogy elég szilárd legyen az alatta lévő fém súlyának tartásához, és hogy ellenálljon a kokilla, illetve rekrisztallizátor fala és a tuskó palástja között fellépő súrlódásnak a kihúzás során. Más szóval a megdermedt tuskónak a krisztallizátorból történő kihúzásához szükséges erő jelentős mér-21A fundamental deviation from conventional practice is that electromagnetic levitation provides very high productivity by making the metal column virtually weightless. It is not necessary to cool the freshly stiffened metal product to be solid enough to support the weight of the underlying metal and to resist friction between the mold and recrystallizer wall and the shell of the ingot during extraction. In other words, the force required to pull the frozen billet out of the crystallizer is considerable.

183 291 tékben csökkenthető ezzel a technológiával, minthogy ez a tuskó palástja és a kokilla fala közötti súrlódás függvénye, a súrlódás pedig arányos az érintkezési pontban jelentkező nyomóerővel. A találmány szerinti megoldásnál ez a nyomóerő elhanyagolhatóan kicsi, egyrészt mert a fémoszlop súlytalan, másrészt mert gyakorlatilag nem érintkezik a kokilla falával. Az elektromágneses térrel történő formázás tehát különleges előnyt biztosít anélkül, hogy a hőcsere hatékonysága csökkenne, ugyanis a találmány szerint nincs szükség a kokilla és a fémolvadék között viszonylag nagy rés kialakítására.183,291 can be reduced by this technology as it is a function of the friction between the log shell and the mold wall, and the friction is proportional to the pressure applied at the point of contact. According to the invention, this compression force is negligibly low, both because the metal column is weightless and because it has practically no contact with the wall of the mold. Electromagnetic molding thus offers a particular advantage without reducing the efficiency of the heat exchange, since the invention does not require the formation of a relatively large gap between the mold and the molten metal.

Ugyancsak a termelékenység növelését teszi lehetővé a formázás és a lebegtetés egyidejűleg, elektromágneses tér segítségével történő elvégzése. A tuskó kihúzását ugyanis, — mint mondottuk — a súrlódási és adhéziós erők csökkenése, illetve kiküszöbölése alapvetően megkönnyíti. Ami a hűtést illeti, mind a lebegtetéses, mind az elektromágneses formázással végzett, mind a kombinált üzemmódban igen jó hatásfokú, mert a kokilla és a tuskó palástja közötti rés igen csekély.It also allows you to increase productivity by simultaneously shaping and floating using electromagnetic fields. Indeed, as we have said, the removal of the log is substantially facilitated by the reduction or elimination of frictional and adhesive forces. As far as cooling is concerned, it is very effective in both float, electromagnetic molding, and combined mode, because the gap between the mold and the shell of the stump is very small.

A lebegtetés és az elektromágneses formázás együttes alkalmazásával az az előny is együtt jár, hogy a lebegtetést széles teljesítménytartományban könnyen és egyszerűen szabályozhatóan lehet fenntartani. A vizsgálatok során azt a meglepő tapasztalatot szereztük, hogy ebben az üzemmódban említésre méltó önszabályozási jelenség lép fel: a formázó erők és a lebegtető erők egymással összefüggésben változtak. Egy adott átmérőnél a kihúzás sebességét növelve a fémoszlop keresztmetszete csökkent és ennek megfelelően csökkent az elektromágneses emelőerő is. Amikor a kihúzás sebességét csökkentettük és a keresztmetszet ennek megfelelően növekedett, az emelőerő is fokozódott. Ily módon - bár kisebb ingadozások felléphetnek — a rendszer lényegében mindig az egyensúlyi állapot közelében marad és ennek megfelelően a termék keresztmetszete és alakja állandó lesz.Combined with levitation and electromagnetic shaping, the advantage is that levitation can be easily and simply controlled over a wide power range. During the investigations, we found the surprising experience that in this mode, a noteworthy self-regulating phenomenon occurs: the forming forces and the floating forces have changed in relation to each other. By increasing the extraction rate at a given diameter, the cross-section of the metal column was reduced and the electromagnetic lifting force decreased accordingly. As the extraction rate was reduced and the cross-section increased correspondingly, the lifting force increased. In this way, although minor fluctuations may occur, the system remains essentially close to equilibrium and consequently the product has a constant cross-section and shape.

A kísérletek azt mutatták, hogy a találmány szerinti új, folyamatos öntési eljárás minden változata jól alkalmazható fémek, fémkeverékek és fémötvözetek, azaz gyakorlatilag minden olyan elektromosan vezető olvadék alakítására, amely hőelvonással megdermeszthető.Experiments have shown that all variants of the new continuous casting process of the present invention are well suited for forming metals, metal alloys, and metal alloys, i.e., virtually any electrically conductive melt that can be heat-cured.

A vizsgálatok során további váratlan jelenségeket is tapasztaltunk. A fémolvadékból álló oszlopban lényegében 0 hidrosztatikus nyomómagasság esetén elegendő örvényáram keletkezik a fémolvadékban ahhoz, hogy állandó keverési folyamat jöjjön létre a dermedés előtt, illetve során, amint a fémoszlop a lebegtetési zónán áthalad, így rendkívül homogén eloszlású tuskót lehet előállítani még olyan esetekben is, amikor szelektív kiválásra hajlamos fémkeverékekből készítünk tuskókat.Further unexpected phenomena were observed during the investigations. With a column of metal melt at essentially 0 hydrostatic pressures, sufficient vortex flow is generated in the metal melt to provide a constant mixing process before and during curing, as the metal column passes through the floating zone, allowing for extremely homogeneous distribution of making ingots from metal mixtures which tend to selectively precipitate.

A találmány szerinti eljárás során tehát a fémolvadékot fölfelé mozgatjuk a váltóáramú elektromágneses térben, a megdermedt anyagot pedig fölfelé húzzuk ki az elektromágneses térből. Ennek egyik legelőnyösebb foganatosítási módja során a fémolvadékot elektromágnesesen lebegtetve gyakorlatilag súlytalan állapotban tartjuk és eközben a fémoszlop palástja nyomás nélkül érintkezik a kokilla falával.Thus, in the process of the invention, the metal melt is moved upwards in the alternating electromagnetic field and the solidified material is pulled upwards out of the electromagnetic field. In one of its most preferred embodiments, the molten metal is electromagnetically held in a substantially weight-free state while the metal column is pressurized against the mold wall.

Egy másik foganatosítási mód szerint a fémoszlopot ugyancsak súlytalan állapotban tartjuk az elektromágneses lebegtetéssel és ugyanakkor az elektromágneses formázással azt is biztosítjuk, hogy a súlytalan fémoszlop palástja ne érintkezzék a kokilla falával.In another embodiment, the metal column is also held in a weightless state by electromagnetic fluttering and, at the same time, electromagnetic molding ensures that the weight of the weightless metal column is not in contact with the mold wall.

Megvalósítható a találmány szerinti eljárás oly módon is, hogy az elektromágneses mezővel csupán a formázást végezzük, azaz a fémoszlop palástját, elsősorban a kritikus helyen, ahol a dermedés történik, leválasztjuk a kokilla faláról az öntés során. Ennél a foganatosítási módnál a lebegtetést nem alkalmazzuk, csupán az elektromágneses formázást.It is also possible to carry out the process according to the invention in that the electromagnetic field is used only for molding, that is, the periphery of the metal column, in particular at the critical point where the freezing occurs, is separated from the mold wall during casting. In this embodiment, levitation is not used, only electromagnetic shaping.

Az eljárás alkalmazása során célszerű a lebegtetést oly módon végezni, hogy a fémolvadék hidrosztatikus nyomása gyakorlatilag 0 legyen, azaz súlytalan állapotban mozogjon.In the process, it is expedient to perform the floatation in such a way that the hydrostatic pressure of the molten metal is practically zero, i.e. it moves in a weightless state.

A kihúzáshoz szükséges erőt, amellyel a fémoszlopot emeljük, a kihúzófej segítségével biztosítjuk. Ez lényegében egy egyszerű fémrúd, amelyet az öntés kezdetén a fémolvadékkal érintkezésbe hozunk és a ráfagyott anyaggal folyamatosan fölfelé mozgatunk. A kihúzófej mozgatását a vele együtt emelkedő szilárd tuskórésszel folyamatosan végezzük az erre a célra alkalmazott hajtómű segítségével. A kihúzás sebessége megfelel a fémoszlopban lévő fémolvadék dermedési sebességének.The pull force required to raise the metal pole is provided by the pull head. This is essentially a simple metal rod which, at the beginning of casting, is brought into contact with the metal melt and continuously moved upward with the frozen material. The extraction head is moved continuously with the solid butt member rising with the aid of a gear used for this purpose. The extraction rate corresponds to the setting rate of the metal melt in the metal column.

A találmány szerinti eljárás azon foganatosítási módjánál, amikor gyakorlatilag nem alkalmazunk elektromágneses lebegtetést, a fémoszlopot hosszának legnagyobb részén, de különösen a dermedési zónában az elektromágneses térrel formázzuk, azaz gyakorlatilag fal nélküli kokillát alkalmazunk. Ennek megfelelően a fémoszlop keresztmetszetét az elektromágneses térrel tetszőlegesen szabályozhatjuk. A fémoszlop magassága is tetszőlegesen választható meg, és ennek függvényében egyetlen elektromágneses tér vagy stacionárius elektromágneses terek sorozata alkalmazható.In the embodiment of the process according to the invention, where electromagnetic floatation is practically not used, the metal column is formed with the electromagnetic field for most of its length, but especially in the freezing zone, i.e., a barrier-free mold. Accordingly, the cross-section of the metal column can be arbitrarily controlled by the electromagnetic field. The height of the metal column can also be arbitrarily selected and a single electromagnetic field or a series of stationary electromagnetic fields can be used.

Valamennyi foganatosítási módnál az elektromágneses tér hossza általában nagyobb, sőt célszerűen sokkal nagyobb, mint átmérője. Hasonlóképpen nagyobb a lebegtetett fémoszlop hosszúsága is átmérőjénél.In all embodiments, the length of the electromagnetic field is generally larger, and more preferably much larger than its diameter. Similarly, the length of the floating metal column is greater than its diameter.

Az eljárás foganatosítására szolgáló berendezésben függőleges krisztallizátor van lebegtető csőként kialakítva. Körülötte hűtőegység, valamint elektromágneses egység van elrendezve. A berendezés a megszilárdult anyagot kihúzó szerkezettel van ellátva.In the device for carrying out the process, a vertical crystallizer is formed as a floating tube. A cooling unit and an electromagnetic unit are arranged around it. The device is provided with a device for extracting solidified material.

Az elektromágneses egység többfázisú villamos áramfonáshoz csatlakoztatott tekercsekből áll és lehetővé teszi a fémoszlop „emelését”. A fémoszlop emelése ez esetben azt jelenti, hogy a fémolvadékból álló oszlopot állandóan érintkezésben tartjuk a kihúzófejen lévő megdermedt anyaggal. Ily módon üregek, repedések és egyéb anyaghibák kialakulása megelőzhető.The electromagnetic unit consists of coils connected to a multiphase electric spun and allows the "column" to be raised. Raising the metal column in this case means that the metal melt column is in constant contact with the solidified material on the extraction head. In this way, cavities, cracks and other material defects can be prevented.

A berendezés lényegében öntőedényből és krisztallizátorból, illetve kokillából áll. Az öntőedényben van a fémolvadék és e fölött helyezkedik el a kokilla, amelybe a fémolvadékból álló fémoszlop benyúlik. A fémolvadékből képzett oszlop mindig az elektromágneses egység alsó vége fölé nyúlik. Általában az elektromágneses egység lebegtető egységként van kialakítva, amely képes a folyadékoszlop súlytalan állapotban történő tartására.The apparatus essentially consists of a casting vessel and a crystallizer or a mold. The molten vessel contains the molten metal and is located above it, into which the metal column consisting of the molten metal protrudes. The column of molten metal always extends over the lower end of the electromagnetic unit. Generally, the electromagnetic unit is designed as a floating unit capable of holding the fluid column in a weightless condition.

A találmány szerinti eljárással és berendezéssel előállítható termékek hosszú fémtestek: tuskók, rudak, illetve huzalok, amelyek átmérőié hosszuk mentén teljesen egyenletes és összetételük is teljesen homogén minden részükön. A termék öntött állapotban is sima, enyhén hullámos palástfelülettel rendelkezik, minthogy a dermedés előtt, közben és utána a fémoszlop palástját célszerűen elektromágnesesen alakítjuk, azaz gyakorlatilag nem érintkezik a kokilla falával. Emellett a fellépő örvényáramok a fémolvadék állandó keverésével biztosítják a homogén eloszlást, akkor is, ha olyan tuskót öntünk, amely erősen hajlamos a fázisszétválásra.The products obtained by the process and apparatus of the present invention are long metal bodies: sticks, rods or wires, which are perfectly uniform in diameter throughout their length and are completely homogeneous in all their parts. The product, even when cast, has a smooth, slightly wavy mantle surface, since before, during and after curing, the mantle of the metal column is preferably electromagnetically formed, i.e. practically in contact with the mold wall. In addition, the resulting eddy currents provide a homogeneous distribution with constant agitation of the molten metal, even when casting a billet that is highly prone to phase separation.

-3183 291-3183 291

Az eljárással végzett kísérletek során azt tapasztaltuk, hogy a lebegtetéssel előállított termék átmérőszórása 0,02—0,05 mm, ami a különlegesen jó felületi minőséggel együtt azt bizonyítja, hogy a megdermedés során az anyag a hűtőfelülettel lényegében nem érintkezik.Experiments with the process have shown that the floating product has a diameter dispersion of 0.02-0.05 mm, which, together with the exceptionally good surface quality, proves that the material hardly contacts the cooling surface during freezing.

A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon azFurther details of the invention will be illustrated by way of example in the drawings. In the drawing it is

1. ábra a találmány szerinti berendezés és a hozzákapcsolt meleghengerlő egység vázlata, aFigure 1 is a schematic diagram of the apparatus according to the invention and the hot rolling unit connected thereto, a

2. ábra az 1. ábrán bemutatott berendezés vázlatos metszete, aFigure 2 is a schematic sectional view of the apparatus of Figure 1, a

3. ábra a 2. ábrán bemutatott berendezés egy részének nagyított képe a lebegtető egység feltüntetésével, aFigure 3 is an enlarged view of a portion of the apparatus of Figure 2 showing the float assembly,

4. ábra a találmány szerinti berendezés egy másik kiviteli alakjának a 3. ábrához hasonló metszete, azFigure 4 is a sectional view similar to Figure 3 of another embodiment of the apparatus of the invention

5. ábra az 1—4. ábrákon bemutatott berendezésekben alkalmazott lebegtető egység tekercselési sémája, aFIG. Fig. 4a is a schematic diagram of a floating unit winding used in the equipment shown in Figs

6. ábra a találmány szerinti berendezés egy további kiviteli alakjának a 3. és 4. ábrához hasonló metszete, aFig. 6 is a sectional view similar to Figs. 3 and 4 of a further embodiment of the device according to the invention, a

7. ábra a találmány szerinti eljárással és berendezéssel készített rézrúd fényképe és aFig. 7 is a photograph of a copper rod made with the method and apparatus of the present invention and a

8. ábra a 7. ábrán bemutatott rézrúd közelképe a felületi jellemzők bemutatására.Fig. 8 is a close-up of the copper rod shown in Fig. 7, showing surface characteristics.

Az 1. ábrán látható, hogy a billenthető öntőüstből, amelyet a rajzon nem tüntettünk fel, a fémolvadék 10 öntőedénybe kerül. Ebben a fémolvadékot mindig a megfelelő szinten kell tartani ahhoz, hogy folyamatosan a 11 krisztallizátorba jusson. All krisztallizátor a 10 öntőedényre van szerelve függőleges helyzetben. Felső részéről folyamatosan vezetjük el a 12 rudat, amely először a 13 hűtőkamrán halad át, majd a 14 és 15 hengerállványok közé kerül. A meleghengerlés után a huzalt hűtjük és a 16 tekercselőbe vezetjük.Figure 1 shows that from a tilting casting pan (not shown), the molten metal enters a casting vessel 10. In this, the metal melt must always be maintained at the proper level to continuously flow into the crystallizer 11. The crystallizer All is mounted on the casting vessel 10 in a vertical position. From its upper part, the rod 12 is continuously discharged, which first passes through the cooling chamber 13 and then enters between the roller stands 14 and 15. After the hot rolling, the wire is cooled and fed to the coil 16.

Ha a 12 rudat öntött állapotban kívánjuk felhasználni, a szaggatott vonallal jelölt módon vezetjük el 17a. késztermékként.If the rod 12 is to be used in a molded state, it is guided as indicated by the dotted line 17a. as a finished product.

A fémolvadék a 10 öntőedényből folyékony fémoszlopként kerül a 11 krisztallizátorba, a közlekedő edények törvényének megfelelően. A 10 öntőedényben lévő fémolvadékot megfelelő időközönként öntőüstből kell feltölteni. Megvalósítható azonban a 10 öntőedény ellátása folyamatos olvadékbevitellel is.The molten metal from the casting vessel 10 is introduced into the crystallizer 11 as a liquid metal column, in accordance with the laws of the transporting vessels. The molten metal in the casting vessel 10 should be charged at appropriate intervals from the casting pan. However, it is also possible to provide the casting vessel 10 with continuous melt supply.

A 2. ábrán látható, hogy a találmány egy célszerű foganatosítása során a 20 folyadékoszlop a 10 öntőedényben lévő fémolvadék szintje fölé kerül az elektromágneses tér hatására. Az elektromágneses mozgóhullámos lebegésben tartják a fémoszlopot és közömbösítik annak hidrosztatikus nyomását. A 20 folyadékoszlopot tehát csupán a 11 krisztallizátor alsó részéig kell eljuttatni, ahol is annak legalább egy része lényegében súlytalanná válik, amint a lebegtető egységet áram alá helyezzük.Figure 2 shows that, in a preferred embodiment of the invention, the liquid column 20 is moved above the level of the metal melt in the casting vessel 10 by the action of an electromagnetic field. In electromagnetic wave motion, they hold the metal column and neutralize its hydrostatic pressure. Thus, the liquid column 20 is to be conveyed only to the lower part of the crystallizer 11, where at least a portion thereof becomes substantially weightless as soon as the floating unit is energized.

A 11 krisztallizátor 25 lebegtető csővel van ellátva. Ez célszerűen a 10 öntőedényhez erősített hőálló cső, amelyben a fémolvadék megdermed és amelynek felső végéből az anyag a 13 hűtőkamrába kerül.The crystallizer 11 is provided with a floating tube 25. This is preferably a heat-resistant tube attached to the casting vessel 10, in which the molten metal hardens, and from the upper end of which the material enters the cooling chamber 13.

A 3. ábrán látható, hogy a lebegtető egység több 28 tekercsből áll, amelyek egymás fölött, a 25 lebegtető cső körül vannak elhelyezve. A bemutatott megoldásnál tizenkét 28 tekercs van elhelyezve és ezek menetei a 25 lebegtető cső geometriai tengelyére lényegében merőlegesek. A 28 tekercsek háromfázisú áramforrás egymást követő fázisaira vannak kapcsolva (lásd 5. ábra), így a létrejövő mágneses tér Foucault áramokat indukál a 25 lebegtető csőben lévő fémolvadékban, aminek következtében a fémre emelőerő hat. A bemutatott hatfázisú lebegtető egység olyan mozgóhullámokat produkál, amelyek az egymást követő zárt hurkok közötti távolsággal és a gerjesztés frekvenciájával arányos sebességgel mozognak. A lebegtető egység legfontosabb elemei a 28 tekercsek, amelyek a 25 lebegtető cső körül elhelyezve a megdermedő fémolvadék legnagyobb részét, de legalábbis a 25 lebegtető cső alsó részében lévő fémolvadékot az egész öntési művelet során lebegésben tartja, célszerűen teljes súlytalanság állapotában.Figure 3 shows that the float assembly comprises a plurality of rolls 28 arranged one above the other around the float tube 25. In the embodiment shown, twelve rolls 28 are disposed and their threads are substantially perpendicular to the geometric axis of the floating tube 25. The coils 28 are coupled to successive phases of a three-phase power source (see Figure 5), so that the resulting magnetic field induces Foucault currents in the metal melt in the floating tube 25, thereby causing the metal to be subjected to a lifting force. The six-phase floating unit shown produces moving waves that move at a distance proportional to the distance between successive closed loops and the frequency of excitation. The most important elements of the floating unit are the rolls 28, which, when positioned around the floating tube 25, hold the bulk of the solidifying metal melt, or at least the bottom of the floating tube 25, floating throughout the casting operation, preferably in complete weightlessness.

A találmány szerinti berendezés egy kísérleti példányával rezet, alumíniumot és bronzot öntöttünk folyamatosan. A rúd öntőberendezés lebegtető egysége rézhuzalból készített 36 menetet tartalmazott, amelyek 25,4 mm-enként hat menetből álltak. így a lebegtető egység hossza mintegy 150 mm hosszú volt. A fázisok 60°-al voltak egymáshoz képest eltolva és az egész egység gyakorlatilag két hullámhossznyi terjedelmű volt. A lebegtetett fémoszlop átmérője 22 mm volt, és az egész fémoszlopot körülbelül 1200 Hz frekvenciával lebegtettük gyorsítás nélkül, azaz a lebegtetési arány gyakorlatilag egy volt. Az egyenáramú tápegység 7—lOkwatt áramot szolgáltatott a váltóáramú alternátor motornak. Hűtőegységként a 4. ábrán bemutatott megoldást alkalmaztuk.Copper, aluminum and bronze were continuously cast with an experimental copy of the apparatus of the invention. The floating unit of the rod casting apparatus consisted of 36 threads made of copper wire consisting of six threads per 25.4 mm. Thus, the float was about 150 mm long. The phases were offset by 60 ° and the whole unit was practically two wavelengths apart. The floating metal column was 22 mm in diameter and the entire metal column was floated at a frequency of about 1200 Hz without acceleration, i.e., the floating rate was practically one. The DC power supply supplied 7 to 10 kW of AC power to the alternator motor. The solution shown in Figure 4 was used as a cooling unit.

Jóllehet a berendezésben a legkülönbözőbb konstrukciójú hűtőegységek alkalmazhatók, rendkívül előnyösnek bizonyult a rajzokon 30 jelű hűtőegység, amely fémlemezből készült. A 30 hűtőegység 31 felső gyűrű alakú vállrésszel és 32 alsó gyűrű alakú vállrésszel van ellátva. A kettő között 33 hengeresen rész helyezkedik el. Ez a 25 lebegtető csőre illeszkedik és annak külső palástjával érintkezésben van. A hűtőközeget, amely célszerűen csapvíz, folyamatosan vezettük be a 31 felső gyűrű alakú vállrészbe, ahonnan a 33 hengeres részen át a 32 alsó gyűrű alakú vállrészbe került. Innen a hűtővizet folyamatosan elvezettük. A hűtővíz szállította el a 25 lebegtető csövön keresztül a fémolvadék dermedése során felszabaduló hőmennyiséget.Although cooling units of various designs can be used in the apparatus, it has been found to be extremely advantageous in the drawings to have a cooling unit 30 made of sheet metal. The cooling unit 30 is provided with an upper annular shoulder portion 31 and a lower annular shoulder portion 32. There are 33 cylindrical sections between the two. This fits on the float tube 25 and is in contact with its outer periphery. The refrigerant, preferably tap water, was continuously introduced into the upper annular shoulder portion 31, from where it passed through the cylindrical portion 33 to the lower annular shoulder portion 32. From here the cooling water was drained continuously. The cooling water carried through the floating tube 25 the amount of heat released during the melting of the metal melt.

A 28 tekercsek a 3. ábrán látható módon a 30 hűtőegység 33 hengeres része körül vannak elhelyezve a 31 felső gyűrű alakú vállrész és a 32 alsó gyűrű alakú vállrész között. Az egyes menetek egymástól egyforma távolságban vannak szorosan a 33 hengeres részre tekercselve. Az egész 30 hűtőegység célszerűen rozsdamentes acéllemezből készül, részben a korrózióállóság, részben a megfelelő hővezető képesség érdekében.As shown in Figure 3, the coils 28 are disposed about the cylindrical portion 33 of the cooling unit 30 between the upper annular shoulder portion 31 and the lower annular shoulder portion 32. The individual threads are wound equally spaced on the cylindrical portion 33. The entire cooling unit 30 is preferably made of stainless steel sheet, partly for corrosion resistance and partly for proper heat conductivity.

Az öntés megkezdésekor a 10 öntőedényt feltöltjük a fémolvadékkal, például rézzel, amelyből a folyamatosan öntött rudat készíteni fogjuk. Ehhez természetesen járulékos lépések tartoznak: a fémet megolvasztjuk és megfelelő edényben a 10 öntőedényhez szállítjuk. A 10 öntőedényből a fémolvadék 20 folyadékoszlop formájában kerül a 11 krisztallizátor alsó részébe. Miután a 20 folyadékoszlop kialakult, a 40 kihúzófejet leengedjük 2a. 25 lebegtető cső felső végébe egészen addig, amíg érintkezésbe nem kerül a fémolvadékkal. A hűtővizet a 30 hűtőegységen át teljes sebességgel áramoltatjuk és ezáltal megindítjuk a fémolvadék felső, a 40 kihúzófejjel érintkező részének dermedését. Miután bizonyos mennyiségű fémolvadék ráfagyott a 40 kihúzófejre, elkezdjük az emelést és fokozatosan kivezetjük a 25 lebegtető csőből a megdermedt rudat. Eközben a 20 olvadékoszlopotAt the commencement of casting, the casting vessel 10 is filled with a molten metal, such as copper, from which the continuously casting rod will be made. This, of course, involves the additional steps of melting the metal and transporting it to the casting vessel 10 in a suitable container. From the casting vessel 10, the molten metal enters the lower part of the crystallizer 11 in the form of a liquid column 20. After the fluid column 20 has formed, the extraction head 40 is lowered 2a. 25 float tube until it comes into contact with the metal melt. The cooling water is flushed through the cooling unit 30 at full speed, thereby causing the upper portion of the metal melt to contact the extraction head 40 to freeze. After a certain amount of molten metal has frozen on the extraction head 40, we begin to lift and gradually remove the stiffened rod from the floating tube 25. Meanwhile, the melt column 20

183 291 lényegében súlytalan állapotban tartjuk gyakorlatilag teljes hosszában, aminek következtében palástja lényegében nyomásmentes érintkezésben marad a 25 lebegtető cső belső falfelületével. A lebegtetést folyamatosan fenntartjuk, miközben a rúd kihúzásával folyamatosan végezzük az öntést. Az így kapott sima, fényes, enyhén hullámos felületű és teljesen sűrű rudat a 13 hűtőkamrán vezetjük át. Itt vízfecskendezéssel tovább hűtjük olyan hőmérsékletre, amelyről a meleghengerlést, vagy adott esetben a végső hűtést és tekercselést végezhetjük.183,291 is kept substantially free of its entire length, whereby its mantle remains substantially in contact with the inner wall surface of the floating tube 25. Float is maintained continuously while casting is continued by pulling out the rod. The resulting smooth, shiny, slightly wavy and completely dense rod is passed through the cooling chamber 13. Here, it is further cooled by means of water injection to a temperature from which the hot rolling, or optionally the final cooling and winding, can be carried out.

Ahogy a 20 olvadékoszlopból a készterméket kihúzzuk, a fémolvadék mennyisége a 25 lebegtető csőben fokozatosan csökken, ezért biztosítani kell, hogy folyamatosan utánpótlás áramolhasson a 10 öntőedénybe.As the finished product is withdrawn from the melt column 20, the amount of metal melt in the floating tube 25 gradually decreases and it is therefore necessary to ensure that a continuous supply can flow into the casting vessel 10.

A találmány szerinti berendezés kísérleti példányaival számos eredményes öntést végeztünk különböző fémek és fémes anyagok felhasználásával. A kísérleteket elsősorban alumínium, réz és bronz öntésével végeztük. Ezekből az anyagokból elsősorban rudakat öntöttünk a fönt leírt módon. Minden esetben a rúd késztermék, 22 mm átmérőjű volt. A mérete teljesen egyenletes, összetétele homogén volt. A termék sűrűsége teljesen kielégítő és felülete sima, fényes és enyhén hullámos.Experimental specimens of the apparatus of the present invention have been subjected to numerous successful castings using various metals and metallic materials. The experiments were performed primarily by casting aluminum, copper and bronze. Of these materials, rods were primarily cast as described above. In each case, the rod was a finished product, 22 mm in diameter. Its size was perfectly uniform and its composition was homogeneous. The density of the product is quite satisfactory and its surface is smooth, shiny and slightly wavy.

A kísérletek során természetesen annak reményében változtattuk az elektromágneses egységbe bevezetett teljesítményt, hogy milyen anyaggal végeztük a kísérletet. A lebegtetés mértékét ugyanis mindig úgy állítottuk be, hogy a gyorsulás gyakorlatilag 0 legyen. Mint már korábban említettük, a várakozással ellentétben nem volt szükség az elektromágneses mező pontos szabályozására, minthogy a folyamat lényegében önszabályozó volt.Of course, during the experiments, we changed the power introduced into the electromagnetic unit in the hope of using the material we used for the experiment. The level of float is always adjusted so that the acceleration is practically 0. Contrary to expectations, as previously mentioned, there was no need for precise control of the electromagnetic field, since the process was essentially self-regulating.

A lebegtetés során a fémolvadék felfelé gyorsulni kezd, ha a lebegtető erő nagyobb, mint az oszlop súlya. Ennek következtében csökkenni fog az oszlop keresztmetszete és ezzel csökken az emelőerő is. Ellenkező esetben, ha az emelőerő kisebb, mint a súlyerő, a fordított folyamat játszódik le, azaz az egyensúly lényegében mindig beáll. Ez a lebegtető hatás a 20 olvadékoszlop legnagyobb részén teljes mértékben érvényesül. A 25 lebegtető cső legfelső és legalsó részén azonban a lebegtető erő átlaga csupán mintegy' fele az előbbinek, így itt az olvadékoszlopot a 40 kihúzófej, illetve a hidrosztatikus nyomás tartja. így, amikor a 20 olvadékoszlopot kialakítjuk, az alsó részen ható lebegtető erő csekély gyorsulást hoz létre, és ahogy a folyékony fém lassan felfelé mozog, fokozatosan belép egy olyan erősségű elektromágneses térbe, amely már gyakorlatilag súlytalan állapotban tartja és ennek megfelelően a 20 olvadékoszlop palástja lényegében nyomás nélkül érintkezik a 25 lebegtető cső falával. A hidrosztatikus nyomás növelésével a felfelé irányúló mozgás gyorsítható, ezért a kezdeti hidrosztatikus nyomással szabályozni lehet a 20 olvadékoszlop mozgási sebességét. A lebegtető egységgel ezután ezt a sebességet csupán állandó értéken kell tartani a 20 olvadékoszlop további szakaszán.During floating, the metal melt begins to accelerate upwards if the floating force is greater than the weight of the column. As a result, the cross-section of the column will be reduced and thus the lifting force will be reduced. Otherwise, if the lifting force is less than the force of gravity, the reverse occurs, that is, the equilibrium is essentially always set. This buoyancy effect is fully effective for most of the melt column. However, at the top and bottom of the float 25, the average float force is only about half that of the former, so that the melt column is held by the extraction head 40 and the hydrostatic pressure. Thus, when the melt column 20 is formed, the buoyant force acting on the underside produces a slight acceleration, and as the liquid metal moves slowly upward, it gradually enters into an electromagnetic field of a strength that is already substantially weightless and accordingly without contact with the wall of the floating tube 25 without pressure. By increasing the hydrostatic pressure, the upward movement can be accelerated, so that the initial hydrostatic pressure can be used to control the movement velocity of the melt column. The floating unit is then required to maintain this velocity only constant over the remainder of the melt column.

Nyilvánvalóan célszerű a berendezés és főként a lebegtető egység méreteit minél kisebb értéken tartani és hasonlóképpen a 20 olvadékoszlop megtartásához szükséges energiát is minimalizálni. Ehhez a hőcsere maximális hatékonyságát kell biztosítani, ezért gyors, turbulens, de viszonylag kis keresztmetszetű gyűrű alakú hűtőfolyadék áramlást kell kialakítani. így a 20 olvadékoszlop és az azt körülvevő, grafitból készült 25 lebegtető cső, valamint az erre illeszkedő rozsdamentes acél 30 hűtőegység között igen hatékony hőátadást lehet megvalósítani. A 3. ábrán bemutatott 30 hűtőegységben a hőátadás hatékonyságát tovább fokozzuk a 33 hengeres rész belsejében elhelyezett gyűrű alakú 43 bordák segítségével. Ezek a lamináris áramlást meggátolják és a 31 felső gyűrű alakú vállrészből a 32 alsó gyűrű alakú vállrészbe áramló folyadékot turbulens áramlásra kényszerítik.Obviously, it is desirable to keep the size of the apparatus and especially of the floating unit as small as possible, and likewise minimize the energy required to maintain the melt column. This requires maximum efficiency of the heat exchange and therefore requires rapid, turbulent, but relatively small, annular coolant flows. Thus, a very efficient heat transfer between the melt column 20 and the surrounding graphite floating tube 25 and its matching stainless steel cooling unit 30 can be achieved. In the cooling unit 30 shown in Figure 3, the heat transfer efficiency is further enhanced by the use of annular ribs 43 located inside the cylindrical portion 33. They inhibit laminar flow and force the fluid flowing from the upper annular shoulder portion 31 to the lower annular shoulder portion 32 to form a turbulent flow.

Jóllehet elméletileg nincs semmilyen tényező, amely az öntendő tuskó méretét korlátozná, a találmány szerinti eljárás alkalmazásakor a gyakorlati szempontok figyelembevétele alapján célszerű a gyártást 5 és 50 mm-es átmérők közötti méreten tartani. Az általunk elsősorban alkalmazott rézrúd gyártás előnyös mérettartománya 8—30 mm. Az öntött rudat ezután tetszés szerint lehet hengerelni, illetve húzással továbbalakítani. Minden esetben célszerű azonban a 25 lebegtető cső belső átmérőjét úgy megválasztani és az öntési paramétereket úgy szabályozni, hogy a 25 lebegtető cső és a 20 olvadékoszlop között a minimális gyűrű alakú rés maradjon. Ez a fémolvadék dermedési szakasza alatti tartományra érvényes, jóllehet az összehúzódás a dermedés során egészen csekély. A 2. és 3. ábrán feltüntetett 45 rés csupán illusztrációul szolgál és nyilvánvalóan nem arányosan mutatja a 25 lebegtető cső és a 20 olvadékoszlop közötti 45 rés nagyságát.Although, in theory, there are no factors limiting the size of the ingot to be cast, it is advisable, when practicing the present invention, to keep the manufacture between 5 and 50 mm in diameter for practical reasons. The preferred size range of copper bars we use is 8-30 mm. The cast bar can then be rolled or further drawn by any means. In each case, however, it is expedient to select the inside diameter of the float tube 25 and to adjust the casting parameters so that a minimum annular gap is maintained between the float tube 25 and the melt column 20. This is true for the range below the freezing point of the molten metal, although the contraction during freezing is very slight. The slit 45 shown in Figures 2 and 3 is for illustration only and is obviously not proportional to the size of the slit 45 between the float 25 and the melt column 20.

Annak érdekében, hogy megvizsgáljuk a találmány szerinti eljárás lehetőségeit, kipróbáltuk olyan ötvözetek folyamatos öntését is, amelyek hajlamosak szelektív kiválásra és a különböző komponensek eltérő dermedésére. Alumínium—bronz ötvözetet öntöttünk három különböző adagban a találmány szerinti berendezéssel, a fent leírt technológia alkalmazásával. A különbség az elmondottakhoz képest mindössze annyi volt, hogyIn order to investigate the possibilities of the process according to the invention, we have also tried continuous casting of alloys which tend to selectively precipitate and different cure of different components. Aluminum-bronze alloy was cast in three different batches using the apparatus of the invention using the technology described above. The difference from what was said was just that

1. A 30 hőcserélő egyszerű réz cső volt, amelyet rácsavartunk a 25 lebegtető csőre a 4. ábrán látható módon és1. The heat exchanger 30 was a simple copper tube that was screwed onto the floating tube 25 as shown in FIG.

2. A 20 olvadékoszlopot nem gravitációs úton hoztuk létre a 10 öntőedényben, hanem dugattyúhatás segítségével.2. The melt column 20 was not created by gravity in the casting vessel 10 but by piston action.

Az így előállított tuskókat analizáltuk és ennek eredményét az I. táblázatban mutatjuk be.The resulting stumps were analyzed and the results are shown in Table I.

I. TáblázatTable I

Elem Element Kiindulási anyag initial material 1 1 Kísérlet 2 Experiment 2 3 3 Fe Fe 2,64% 2.64% 2,69% 2.69% 2,65% 2.65% 2,71% 2.71% Sn sn 0,01% 0.01% 0,03% 0.03% 0,01% 0.01% 0,02% 0.02% Zn Zn 0,01% 0.01% 0,03% 0.03% 0,02% 0.02% 0,02% 0.02% Al al 10,35% 10.35% 10,12% 10.12% 10,02% 10.02% 10,05% 10.05% Mn Mn 0,49% 0.49% 0,76% 0.76% 0,68% 0.68% 0,72% 0.72% Ski 0,028% 0.028% 0,049% 0.049% 0,039% 0.039% 0,046% 0.046% Ni Ni 5,00% 5.00% 4,99% 4.99% 4,90% 4.90% 4,99% 4.99% egyéb other 0,03% 0.03% 0,03%, 0.03% 0,03% 0.03% 0,03% 0.03% Cu Cu maradék the rest maradék the rest maradék the rest maradék the rest

A táblázatból jól látható, hogy a mintavételi és analitikai technológia határain belül az ötvözetek összetétele teljesen azonosnak bizonyult.It can be seen from the table that the composition of the alloys proved to be completely identical within the limits of the sampling and analytical technology.

Az előbb már hivatkozott 4. ábrán a találmány szerinti berendezés egy változata látható. Itt az 50 lebegtető csövet 12 darab réz hűtőcső veszi körül. Az 52 hűtőcsövek közvetlenül az 50 lebegtető csőre vannak tekercselve, egymástól bizonyos távolságra. Valamennyi 52 hűtőcső külön hűtővíz tápvezetékhez van kapcsolva. Elektromosan az 52 hűtőcsövek többfázisú villamos hálózat egymást követő fázisaihoz vannak kapcsolva azReferring now to Figure 4, a variant of the apparatus according to the invention is shown. Here, the floating tube 50 is surrounded by 12 copper cooling pipes. The cooling tubes 52 are wound directly on the floating tube 50 at a distance from each other. Each of the cooling pipes 52 is connected to a separate cooling water supply line. Electrically, the cooling conduits 52 are connected to successive phases of a multiphase electrical network

-5183 291-5183 291

5. ábrán bemutatott módon. Ezzel érhető el a létrehozott elektromágneses tér emelő hatása. Hasonlóan a5. This provides the lifting effect of the electromagnetic field created. Similar to the

3. ábrán bemutatott megoldáshoz, itt is A, B és C jelzi a három különböző fázist. Ezzel a kapcsolással a berendezés, jóllehet lényegében a 25 lebegtető csőnek, a 30 hűtőegységnek és a 28 tekercseknek megfelelő egységekből van felépítve, ellátja mind a lebegtetés, mind a mágneses formázás feladatát. Ez azt jelenti, hogy az 55 olvadékoszlopot a 20 olvadékoszlophoz hasonlóan teljes hossza mentén súlytalan állapotban tartjuk, de az 55 olvadékoszlop palástja, ellentétben a 20 olvadékoszloppal, teljesen elválasztva halad az 50 lebegtető cső falától. A két felület között gyűrű alakú 57 rés van.3, here again, A, B, and C denote the three different phases. With this connection, the apparatus, though essentially constructed of units corresponding to the floating tube 25, the cooling unit 30 and the coils 28, performs both the floating and the magnetic molding. This means that the melt column 55, like the melt column 20, is kept weightless over its entire length, but the melt column 55, unlike the melt column 20, is completely separated from the wall of the floating tube 50. An annular slot 57 is provided between the two surfaces.

Ebbe az 57 résbe adott esetben olyan védőgázt lehet vezetni, amely az adott fémmel nem lép reakcióba. Réz öntése esetén célszerűnek bizonyult nitrogén vagy nitrogén, hidrogén és szénmonoxid keverékének alkalmazása (a keveréket földgáz elégetése és a keletkező gázból a víz és a széndioxid kiválasztása után lehet nyerni).Optionally, a shielding gas which does not react with the metal may be introduced into this slot 57. In the case of copper casting, it has proved useful to use a mixture of nitrogen or nitrogen, hydrogen and carbon monoxide (the mixture can be recovered after burning natural gas and selecting water and carbon dioxide from the resulting gas).

A 3. ábrán bemutatott megoldás helyett a 6. ábrán látható kialakítás is alkalmazható, ha az öntés során nem szükséges az elektromágneses lebegtetés, csak az öntött anyag formázása. Ekkor — amint az a 6. ábrán látható — a 60 olvadékoszlop teljesen elválik a 61 lebegtető cső belső faláról, legalább azon a szakaszon, ahol a fémolvadék dermedése lejátszódik. Gyakorlatilag a találmány szerinti eljárás célszerű foganatosítása során ez a hatás nem csupán a dermedési szakaszon jelentkezik, hanem az alatt is, ahogy az a 6. ábrán feltüntetett 63 résnél látható.Instead of the solution shown in Figure 3, the design shown in Figure 6 may be used if electromagnetic levitation is not required during casting, only the molding of the molded material. At this point, as shown in FIG. 6, the melt column 60 is completely detached from the inner wall of the floating tube 61, at least in the region where the melting of the metal melt occurs. In practice, in the practice of the process according to the invention, this effect occurs not only during the freezing stage, but also below the slit 63 shown in FIG.

A 6. ábrán bemutatott berendezés a 4. ábrán láthatóhoz hasonlóan 62 rézcsövekkel van ellátva. Ezek egyfázisú 64 áramforráshoz vannak csatlakoztatva és az elektromágneses tér létrehozása mellett a hűtést is ellátják. A 62 rézcsövek szorosan vannak a grafit 61 lebegtető csőre tekercselve, hogy a hőátadás megfelelő legyen. A működés során az ábrán nem látható tápvezetékből nagy sebességgel hűtővizet vezetünk a 62 réz csövekbe. Az elhasznált hűtővizet vagy tartályba vezetjük és lehűtés után ismét felhasználjuk, vagy a csatornába juttatjuk.The apparatus shown in Figure 6 is provided with copper tubes 62, as shown in Figure 4. They are connected to a single-phase power supply 64 and, in addition to providing electromagnetic fields, also provide cooling. Copper tubes 62 are tightly wound to graphite floating tube 61 for proper heat transfer. During operation, cooling water from the supply line (not shown) is introduced at high speed into the copper tubes 62. The used cooling water is either discharged into a container and, after cooling, used again or discharged into the sewer.

A 7. és 8. ábrán a találmány szerinti eljárás és berendezés segítségével előállított termékek képe látható. A berendezésben a 3. ábrán bemutatott kiviteli alakot alkalmaztuk, az 1. és 2. ábrán vázlatosan feltüntetett berendezésben. Az öntést elektromágneses lebegtetéssel végeztük és ennek segítségével tartottuk az olvadékoszlopot súlytalan állapotban és egyidejűleg nyomás nélküli érintkezésben a lebegtető cső falával. Az ábrán látható a termék sima, fényes, enyhén hullámos felülete, amely annak köszönhető, hogy a rézoszlopot nyomás nélkül vezettük végig a lebegtető cső fala mentén. Közrejátszott az eredményben a megfelelő örvényáramok kialakulása is a fémfürdőben a lebegtetés során. A termék sűrűsége teljesen megfelelő (8,9 értéket mértünk) és összetétele a teljes hossz mentén tökéletesen homogén volt. Átmérője mindenütt 16 mm volt, ami megfelelt a lebegtető cső belső átmérőjének. A kép alján látható sötét csík körülbelül 50μ-8ΐ nagyobb, mint az egyébként fényes palástfelület átmérője. A fényes palástfelület a lebegtető csővel csak nyomás nélkül érintkezett, míg az említett vékony csík mentén a tuskó a lebegtetési zóna alatt szilárdult meg és ezért nem nyomás nélkül érintkezett a kokilla, illetve a lebegtető cső felületével. A képen jól látható a két szakasz közötti különbség.Figures 7 and 8 are views of products made by the process and apparatus of the invention. In the apparatus, the embodiment shown in Fig. 3 was used, in the apparatus shown schematically in Figures 1 and 2. Casting was performed by electromagnetic levitation, which was used to hold the melt column in a weightless condition and simultaneously pressurized against the wall of the float tube. The figure shows a smooth, shiny, slightly wavy surface of the product due to the fact that the copper column was guided along the wall of the floating tube without pressure. The result also contributed to the formation of adequate eddy currents in the metal bath during the float. The density of the product was quite satisfactory (measured at 8.9) and its composition was perfectly homogeneous along the entire length. Its diameter was 16 mm everywhere, which corresponded to the inside diameter of the floating tube. The dark stripe at the bottom of the image is about 50μ-8ΐ larger than the diameter of an otherwise glossy perimeter. The glossy mantle surface was only in contact with the float tube without pressure, while along said thin strip the stump hardened below the float zone and therefore did not contact the surface of the die or float tube without pressure. The picture clearly shows the difference between the two sections.

Claims (14)

1. Eljárás fémek öntésére, azzal jellemezve, hogy fémolvadékot nyújtott, függőleges váltóáramú elektromág5 neses tér alsó részébe vezetünk, majd fölfelé mozgatjuk és a megdermedt anyagot fölfelé kihúzzuk az elektromágneses térből.CLAIMS 1. A method of casting metals by introducing a molten metal into a lower portion of an elongated, vertical, alternating electromagnetic field, then moving upwardly and pulling the solidified material upwardly from the electromagnetic field. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a fémolvadék bevezetését és2. A process according to claim 1, characterized in that the metal melt is introduced and 1 o kihúzását folyamatosan végezzük.1 o is pulled out continuously. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az elektromágneses térbe vezetett fémolvadékot az elektromágneses térben lebegtetjük oly módon, hogy legalább egy része súlytalan3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the metal melt introduced into the electromagnetic field is floated in the electromagnetic field in such a way that at least a part is weightless 15 legyen.15. 4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy 8—30 mm átmérőjű rudat húzunk ki az elektromágneses térből4. A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a rod 8 to 30 mm in diameter is withdrawn from the electromagnetic field. 5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás 20 foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az elektromágneses térbe vezetett olvadékoszlop tetején lévő fémfürdőbe kihúzófejet engedünk és a megdermedt anyagot erre tapadva húzzuk ki az elektromágneses térből.5. A method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that an extraction head is lowered into the metal bath at the top of the melt column conducted into the electromagnetic field and the solidified material is then pulled out of the electromagnetic field. 6. Az 1—5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás 25 foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy rézolvadékot vezetünk az elektromágneses térbe és a kihúzott rudat hengereljük, majd húzással kész méretre alakítjuk.6. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a copper melt is introduced into the electromagnetic field and the pulled rod is rolled and then drawn to a finished size. 7. A 6. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy 16 mm átmérőjű rézrudat7. The method of claim 6, wherein the copper rod is 16 mm in diameter. 30 húzunk ki az elektromágneses térből.30 out of the electromagnetic field. 8. Az 1—7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az olvadékoszlopot az elektromágneses tér segítségével lebegtetjük oly módon, hogy felülete kokilla, illetve rekrisztallizátor8. Figures 1-7. A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the melt column is floated by means of an electromagnetic field in such a way that its surface is molded or recrystallized. 35 felületével érintkezésben legyen.35 surfaces. 9. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az olvadékoszlopot az elektromágneses tér segítségével formázzuk oly módon, hogy felülete és a kokilla, illetve rekrisztalli40 zátor között rés legyen.9. A method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the melt column is formed by means of an electromagnetic field such that there is a gap between its surface and the mold or crystallizer. 10. Berendezés fémek, elsősorban réz, rézötvözetek, alumínium, alumíniumötvözetek vagy acél öntésére öntőedénnyel és krisztallizátorral, illetve kokillával, azzal jellemezve, hogy a krisztallizátor (11) függőleges lebeg45 tető csőként (25, 50, 61) van kialakítva és körülötte hűtőegység (30), valamint elektromágneses egység van elrendezve, továbbá a megdermedt anyagot kihúzó szerkezettel van ellátva.Apparatus for casting metals, in particular copper, copper alloys, aluminum, aluminum alloys or steel, by means of a die and a crystallizer or a die, characterized in that the crystallizer (11) is formed as a vertical floating 45 roof tube (25, 50, 61). ) as well as an electromagnetic unit and a means for pulling out the solidified material. 11. A 10. igénypont szerinti berendezés kiviteliThe apparatus of claim 10 50 alakja, azzal jellemezve, hogy az elektromágneses egység többfázisú elektromos áramforrás egymást követő fázisaihoz kapcsolt tekercsekből (28) áll.50, characterized in that the electromagnetic unit consists of coils (28) connected to successive phases of a multiphase electric power source. 12. A 10. vagy 11. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a lebegtető cső egyen55 letes belső átmérőjű hőálló cső.12. An embodiment of the apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that the float tube is a heat-resistant tube of uniform internal diameter. 13. A 10—12. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a lebegtető cső (25, 50, 61) alsó része a fémolvadékot tartalmazó öntőedényhez (10) van csatlakoztatva és a berendezés a13. An embodiment of the apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the lower part of the floating tube (25, 50, 61) is connected to a molten metal vessel (10) and 60 fémolvadékot a lebegtető cső (25, 50, 61) alsó részébe juttató szerkezettel van ellátva.The molten metal 60 is provided with a device for supplying the lower portion of the floating tube (25, 50, 61). 14. A 11—13. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a többfázisú áramforrás háromfázisú generátor.14. A 11-13. An embodiment of the apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the multiphase power source is a three phase generator.
HU81133A 1980-07-02 1981-01-22 Method and apparatus for casting metals HU183291B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16542180A 1980-07-02 1980-07-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
HU183291B true HU183291B (en) 1984-04-28

Family

ID=22598827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU81133A HU183291B (en) 1980-07-02 1981-01-22 Method and apparatus for casting metals

Country Status (20)

Country Link
JP (2) JPS5717351A (en)
AT (1) AT397477B (en)
BE (1) BE889459A (en)
BR (1) BR8100899A (en)
CH (2) CH665788A5 (en)
DE (1) DE3049353C2 (en)
ES (3) ES8204324A1 (en)
FI (1) FI68993C (en)
FR (1) FR2485963A1 (en)
GB (1) GB2080715B (en)
HK (1) HK75985A (en)
HU (1) HU183291B (en)
IN (1) IN153537B (en)
IT (1) IT1135022B (en)
MX (1) MX154569A (en)
PH (1) PH24316A (en)
PT (1) PT72234B (en)
SE (1) SE443525B (en)
YU (2) YU314480A (en)
ZA (1) ZA807856B (en)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE443525B (en) * 1980-07-02 1986-03-03 Gen Electric KIT AND CONTINUOUS FOR CONTINUOUS CASTING
US4414285A (en) * 1982-09-30 1983-11-08 General Electric Company Continuous metal casting method, apparatus and product
CA1188481A (en) * 1982-12-15 1985-06-11 Atsumi Ohno Continuous metal casting
USH135H (en) * 1984-06-19 1986-09-02 Electromagnetic levitation casting apparatus having improved levitation coil assembly
JPS61111744A (en) * 1984-11-02 1986-05-29 ジエイ. マルカヒ エンタ−プライズイズ インコ−ポレイテツド Method and device for continuous casting of steel, etc.
US4735252A (en) * 1986-01-16 1988-04-05 Nuclear Metals, Inc. System for reforming levitated molten metal into metallic forms
JPS6420213U (en) * 1987-07-25 1989-02-01
DE3905516A1 (en) * 1989-02-23 1990-08-30 Kabelmetal Ag METHOD FOR MONITORING THE STARTERING PROCESS IN CONTINUOUS CONTINUOUS CASTING
FI94035C (en) * 1989-11-30 1995-07-10 Showa Electric Wire & Cable Co Electromagnetic levitation type continuous metal casting device
US5244034A (en) * 1989-11-30 1993-09-14 Showa Electric Wire & Cable Co., Ltd. Electromagnetic levitation type continuous metal casting
GB2268104B (en) * 1989-11-30 1994-04-27 Showa Electric Wire & Cable Co Electromagnetic levitation type continuous metal casting apparatus
US5004153A (en) * 1990-03-02 1991-04-02 General Electric Company Melt system for spray-forming
FI124847B (en) 2009-11-18 2015-02-13 Upcast Oy Nozzle for continuous casting, mold part, method for continuous casting and use of a rod, wire or pipe made with a continuous casting nozzle, with a mold part or by a method for continuous casting, as a blank
CN115194111B (en) * 2022-07-21 2024-04-30 武汉大西洋连铸设备工程有限责任公司 Semi-continuous casting vertical casting process and equipment for large round billets to extra-large round billets

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1558207A1 (en) * 1967-03-06 1970-03-19 Demag Ag Method and device for the horizontal continuous casting of molten metals, in particular steel
DE1558224C3 (en) * 1967-06-24 1973-12-06 Theodor Prof. Dr.-Ing. 3000 Hannover-Kirchrode Rummel Method and device for the horizontal continuous casting of molten metals, in particular steel
FI46810C (en) * 1969-12-15 1973-07-10 Outokumpu Oy Device for upward drainage of rods, plates, pipes, etc.
SE346234B (en) * 1970-03-03 1972-07-03 Asea Ab
FR2414969A1 (en) * 1978-01-23 1979-08-17 Creusot Loire CONTINUOUS CASTING PROCESS FOR METALS, ESPECIALLY STEEL, DEVICE FOR PROCESSING AND HOLLOW METAL BLANK OBTAINED BY THIS PROCESS
FR2419781A1 (en) * 1978-03-17 1979-10-12 Perie Rene Appts. for continuously casting tube from its base upwardly - without the use of central mould core
LU79444A1 (en) * 1978-04-14 1979-11-07 Arbed PROCESS AND INSTALLATION FOR THE MANUFACTURING OF HOLLOW DRAWINGS
SE443525B (en) * 1980-07-02 1986-03-03 Gen Electric KIT AND CONTINUOUS FOR CONTINUOUS CASTING

Also Published As

Publication number Publication date
GB2080715A (en) 1982-02-10
DE3049353C2 (en) 1985-07-25
ES508818A0 (en) 1983-07-01
FR2485963B1 (en) 1984-12-07
BR8100899A (en) 1982-08-17
FR2485963A1 (en) 1982-01-08
JPS6192758A (en) 1986-05-10
AT397477B (en) 1994-04-25
JPS5717351A (en) 1982-01-29
SE8008640L (en) 1982-01-03
PT72234B (en) 1982-01-05
JPS6116215B2 (en) 1986-04-28
FI803888L (en) 1982-01-03
ES8307142A1 (en) 1983-07-01
YU314480A (en) 1983-06-30
ES508819A0 (en) 1983-07-01
DE3049353A1 (en) 1982-02-04
PT72234A (en) 1981-01-01
IT1135022B (en) 1986-08-20
IN153537B (en) 1984-07-21
SE443525B (en) 1986-03-03
ATA629480A (en) 1993-09-15
FI68993B (en) 1985-08-30
CH658809A5 (en) 1986-12-15
PH24316A (en) 1990-05-29
ES498056A0 (en) 1982-05-01
IT8119117A0 (en) 1981-01-14
ES8307141A1 (en) 1983-07-01
HK75985A (en) 1985-10-11
ES8204324A1 (en) 1982-05-01
MX154569A (en) 1987-09-30
BE889459A (en) 1982-01-04
ZA807856B (en) 1982-02-24
GB2080715B (en) 1985-05-30
YU49883A (en) 1984-04-30
CH665788A5 (en) 1988-06-15
FI68993C (en) 1985-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HU190461B (en) Piglet afterbreeding place
HU183291B (en) Method and apparatus for casting metals
US5219018A (en) Method of producing thixotropic metallic products by continuous casting, with polyphase current electromagnetic agitation
US3470939A (en) Continuous chill casting of cladding on a continuous support
KR860000126B1 (en) Method of electromagnetic thin strip casting
US2770022A (en) Method of continuously casting molten metal
US3421569A (en) Continuous casting
US4982796A (en) Electromagnetic confinement for vertical casting or containing molten metal
US3210812A (en) Continuous casting mold
US5279353A (en) Method and apparatus to effect a fine grain size in continuous cast metals
US4770724A (en) Continuous metal casting method and apparatus and products
US4709749A (en) Continuous metal casting apparatus
KR910009998B1 (en) Continuous metal tube casting method and apparatus
US4719965A (en) Continuous metal casting method
US4905756A (en) Electromagnetic confinement and movement of thin sheets of molten metal
JP2898645B2 (en) High frequency heating coil for horizontal continuous casting
US3916985A (en) Apparatus for continuous casting of metal strips
RU2796558C1 (en) Method and device for continuous production of billets of constant cross-section of unlimited length
JPS58161990A (en) Continuous casting method for single crystal molding
US20050034840A1 (en) Method and apparatus for stirring and treating continuous and semi continuous metal casting
CA1279172C (en) Continuous metal tube casting method, apparatus and product
FI69972C (en) METAL CONTAINER CONTAINER
Bryson Direct chill ingot casting: progress in control (Keynote Paper)
RU2026768C1 (en) Apparatus for casting metallic tubes
Lee et al. Microstructural effects of electromagnetic stirring strength and casting speed in continuous casting of al alloy

Legal Events

Date Code Title Description
HU90 Patent valid on 900628