IT8323590A1

IT8323590A1 - "Struttura di blocco di fondo per la colata verticale di lingotti o billette allungati di grandi dimensioni"

Info

Publication number: IT8323590A1
Application number: IT1983A23590A
Authority: IT
Original assignee: Kaiser Aluminum & Chemical Corp
Priority date: 1982-12-09
Filing date: 1983-11-04
Publication date: 1985-05-04
Also published as: CH665970A5; ES527770A0; GB2132523B; DE3339813A1; SE8306734D0; BR8306591A; JPS59113961A; KR910006066B1; SE451237B; DE3339813C2; IT1169925B; PT77719A; GB2132523A; GB8330987D0; IT8323590A0; PT77719B; KR840006923A; AU2223483A; JPH0148109B2; NL8304241A

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"STRUTTURA DI BLOCCO DI PONDO PER LA COLATA VER-TICALE DI LINGOTTI 0 BILLETTE ALLUNGATI DI GRANDI DIMENSIONI".

RIASSUNTO

La presente invenzione riguarda un "blocco di fondo migliorato per la colata DG e EM verticale di lingotti e billette di grandi dimensioni, particolarmente lingotti aventi sezioni trasversali di forma generalmente rettangolare, che sono laminati per produrre lamiere e lastre0 Il blocco di fondo perfezionato supporta stabilmente il lingotto o la billetta nella sua discesa verso il basso durante la colata in modo tale che il lingotto o la billetta non si muove sul blocco di fondo spostandosi fuori centro oppure oscillando avanti ed indietro. Secondo l'invenzione, una pluralit? di fori di drenaggio nel blocco di fondo, . che sono atti a rimuovere refrigerante che si raccoglie sulla superficie superiore del blocco di fondo, sono dotati di rientranze sagomate a ventaglio, che formano elementi ad aggetto sulla testa del lingotto e della billetta. Questi elementi associati al lingotto o alla billetta si portano sulle superfici inclinate inferiori delle rientranze quando la porzione di testa del lingotto o della billetta si contrae ed arriccia, stabilizzando cos? il lingotto o la billetta.

DESCRIZIONE

la presente invenzione riguarda generalmente la colata a raffreddamento diretto o "direct chili (DC)"di lingotti o billette di grandi dimensioni, particolarmente lingotti di forma rettangolare, di metalli leggeri come alluminio e leghe di alluminio. Come impiegato nel contesto il termine "alluminio" include sia alluminio puro che leghe di alluminio.

Nella colata DC convenzionale, metallo fuso viene versato nell?estremit? di alimentazione di uno stampo tubolare ad estremit? aperta e metallo solidificato o parzialmente solidificato esce dall'estremit? di scarico dello stampo. Lo stampo stesso ? raffreddato tramite una massa di refrigerante mantenuto in corrispondenza del lato posteriore dello stampo tramite una camicia per acqua. Refrigerante, solitamente acqua, ? applicato attorno alla periferia del lingotto quando esso fuoriesce dallo stampo per effettuarne la solidificazione, Nella colata di metalli leggeri come 1*alluminio, refrigerante viene solitamente diretto tramite uno o pi?.deflettori dalla massa di refrigerante nella camicia dell'acqua in gi?, verso il lato posteriore dello stampo e al di fuori attraverso fessure adatte od adatte condutture in corrispondenza del fondo dello stampo sul lingotto, fuoriuscente dalla estremit? di scarico dello stampo stesso. ;La colata EM ? simile alla colata EC convenzionale precedentemente descritta tranne per il fatto che la forma laterale del metallo fuso viene controllata tramite pressione elettromagnetica generata da un induttore anulare circondante la colonna di metallo fuso invece che il foro dello stampo come nella colata DC convenzionale. ? a discussione pi? completa della colata EM ? reperibile nel brevetto statunitense n. 3.985.179 e nel brevetto statunitense n. 4.004.631, e nei riferimenti qui citati e/o diacuasi, tutti i quali sono qui inclusi a titolo di riferimento. ;Nella colata DC e EM verticale, un "blocco di fondo ? disposto entro l'estremit? di scarico dello stampo (per la colata DC) oppure entro l'estremit? di scarico dell'induttore elettromagnetico (per la colata EM) per chiudere la apertura di scarico e per ritenere il metallo fuso finch? esso non si ? solidificato in grado sufficiente a mantenere la sua forma desiderata finale. Dopo che il metallo si ? solidificato sufficientemente , il blocco di fondo viene abbassato fuori dall'estremit? di scarico dello stampo od induttore per consentire al lingotto solidificato di essere scaricato dallo stampo od induttore in una maniera continua o semicontinua. Una volta che ? iniziata l'estrazione del blocco di fondo, la velocit? di discesa di esso ? solitamente mantenuta ad un livello costante fino alla fine della colata, poich? qualsiasi repentina variazione nella velocit? di discesa pu? tradursi in variazioni nelle dimensioni di sezione trasversale del lingotto solidificato lungo la lunghezza di esso e pu? determinare gravi difetti superficiali del lingotto stesso. ;Nella colata DC convenzionale, vi ? piccolissimo, e nella colata EM, non vi ? essenzialmente alcun supporto orizzontale del lingotto solidificato nella sua discesa verso il basso, per cui il lingotto deve essere ben equilibrato sul blocco di fondo per evitare oscillazione o scentratura? Tuttavia, quando la porzione di testa del lingotto si solidifica e raffredda, il lingotto si contrae facendo si che la porzione di testa del lingotto abbia ad incurvarsi principalmente nella dimensione pi?.ampia. La faccia di fondo del lingotto in contatto con il.blocco di fondo forma generalmente una superficie arcuata per cui, se il lingotto diviene squilibrato oppure se f?rze laterali sono in qualche punto applicate al lingotto, allora la superficie inferiore arcuata o ricurva del lingotto far? s? che il lingotto abbia a portarsi fuori centro 0 a oscillare avanti ed indietro sul blocco di fondo, entrambe le quali cose producono gravi deformazioni del lingotto? ;Quando la porzione di testa del lingotto si incurva all?inizio della colata, refrigerante applicato alla superficie del lingotto scorre nello spazio tra il blocco di fondo e la porzione di testa del lingotto. Il calore nella estremit? di testa del lingotto fa s? che l'acqua che si raccoglie abbia ad evaporare, frequentemente con una tale'violenza che il lingotto saltella letteralmente sul blocco di fondo a causa della forza applicata dal vapore di evaporazione. Tale saltellamento o rimbalzo altera gravemente il processo di colata, pressocch? nel medesimo modo di velocit? di discesa non uniformi, ma con severit? molto maggiore, particolarmente nella colata elettromagnetica. ;Per evitare i problemi causati dalla evaporazione del refrigerente che si raccoglie tra la porzione di testa del lingotto ed il blocco di fondo, la tecnica nota ha impiegato fori od altri mezzi nel blocco di fondo per rimuovere il refrigerante prima che esso abbia ad evaporare in modo esplosivo. Tecnica nota esemplificativa include il brevetto tedesco n. 893.690, il brevetto statunitense n. 3.702.152 ed il brevetto statunitense n. 3.702.631. Tuttavia, questi riferimenti non sono diretti al problema dell'instabilit? del lingotto sul blocco di fondo durante la colata che ? provocato dalla estremit? inferiore ricurva del lingotto. Tentativi precedenti rivolti al fornire la stabilit? del lingotto desiderata, particolarmente- per la colata EM, non hanno incontrato molto successo . Ad esempio, varie protuberanze sagomate sono state previste sulla superficie superiore del blocco di fondo, in modo tale che il metallo fuso avesse a solidificare attorno ad esse all 'inizio della colata stabilizzando cos? il linrgotto tramite l'azione di inchia ve tt amento. Questo metodo si ? rivelato generalmente riuscito nella stabilizzazione del lingotto , ma le cavit? della porzione di testa del lingotto dovute alla solidificazione del metallo attorno alle protuberanze agiscono da elementi di propagazione delle sollecitazioni facenti s? che il lingotto abbia frequentemente ad incrinarsi. Talvolta, le medesime protuberanze fanno pure s? che abbia ad incrinarsi o spaccarsi il blocco di fondo a causa delle elevate sollecitazioni termiche interessate ? ;Analogamente, varie rientranze sagomate sono state pure utilizzate sulla superficie superiore del blocco di fondo essenzialmente per il medesimo scopo, ossia per inchiavettare la estremit? di testa del lingotto ed impedire in tal modo ad esso di oscillare o portarsi fuori cezw tro durante la colata.Ci? non ha avuto molto successo poich? l'acqua che viene intrappolata nella cavit? viene fatta spruzzar fuori quando viene in contatto con il metallo fuso determinando esplosioni nel metallo. E' appunto alla luce di questo problema che ? stata sviluppata la presente invenzione. ;La presente invenzione riguarda una struttura di blocco di fondo perfezionata adatta per l'impiego nella colata DC verticale, e nella colata EM verticale di lingotti o billette metallici di grandi dimensioni, particolarmente lingotti aventi sezioni trasversali generalmente rettangolari. ;Secondo la presente invenzione, il blocco di fondo ? dotato di almeno due fori, preferibilmente quattro o pi? fori, per scaricare il refrigerante che si raccoglie fra la sommit? del blocco di fondo e l'estremit? di testa del lingotto, e rientranze sagomate a ventaglio sono previste nella superficie superiore dei blocchi di fondo attorno ad una porzione maggiore di ciascuno dei fori di drenaggio. Le rientranze sagomate a ventaglio si irradiano verso l?interno verso la porzione centrale del blocco di fondo e le superfici inferiori delle rientranze sono inclinate verso l'alto e generalmente verso la porzione centrale del blocco di fondo ? In corrispondenza del fondo della rientranza di ciascun foro di drenaggio, sono previsti mezzi che consentono il passaggio di refrigerante attraverso il foro di drenaggio ma che impediscono il passaggio di metallo fuso? ;All'inizio della colata, metallo fuso riempie la rientranza e solidifica in un 'estensione od aggetto diretto verso il basso alla estremit? di testa del lingotto che ha essenzialmente la medesima sagoma della rientranza. A causa della contrazione della porzione di testa del lingotto e della incurvatura di essa dovuta alla solidificazione ed .al raffreddamento , questi elementi ad aggetto della porzione di testa del lingotto scorrono lungo le superfici inclinate inferiori delle rientranze nel blocco di fondo ed in tal modo supportano in maniera stabile il lingotto durante il resto della colata . Le rientranze, tuttavia, non dovranno essere posizionate attorno a fori di drenaggio in aree di incurvatura massima della porzione di testa del lingotto poich? gli elementi ad aggetto che si formano si solleveranno fuori dalla rientranza completamente quando la porzione di testa si incurva o "arriccia" e non scivoleranno sulla rientranza inclinata secondo l 'invenzione . La maggior parte d?li? oscillazione del lingotto ? nella direzione della dimensione pi? ampia e larghezza del lingotto , per cui , avendo almeno due aggetti disposti appropriatamente verso le facce strette della porzione di testa del lingotto , il lingotto pu? essere efficacemente equilibrato sul blocco di fondo. Preferibilmente almeno tre rientranze sono previste nel blocco di fondo quando viene colata una billetta tonda di grandi dimensioni, ed almeno quattro sono preferibilmente previste quando vengono colati i lingotti di forma rettangolare di grandi dimensioni . ;Uno dei mezzi migliori che consentono il passaggio di acqua ma non del metallo fuso in corrispondenza del fondo della rientranza ? uno schermo o retino avente dimensioni delle maglie sufficientemente grandi da consentire all'acqua di passare attraverso il retino e quindi allontanarsi dall 'interfaccia tra il blocco di fondo ed il lingotto ma sufficientemente piccole da bloccare qualsiasi flusso di metallo fuso attraverso un retino. Si sono rivelate adatte aperture del retino da circa 0,01 a 0, 1 pollici , possono pure essere impiegati altri dispositivi con aperture aventi le medesime dimensioni . Generalmente, la viscosit? del metallo fuso determina l 'apertura del retino o della rete desiderata, la temperatura e la composizione del metallo fuso ne determinano la viscosit?. ;la porzione superiore del foro di drenaggio adiacente alla superficie inclinata sagomata a ventaglio ? smussata verso l 'esterno verso il lordo del Hocco di fondo per impedire all 'aggetto di aderire o rimanere incollato nella rientranza quando la porzione di testa del lingotto si incurva e gli elementi ad aggetto salgono e scorrono lungo le superfici inclinate delle rientranze. le aree piane sagomate a ventaglio delle rientranze irradiano verso l'interno verso la parte centrale del blocco di fondo e preferibilmente hanno un angolo di almeno 90? . In questo modo, gli elementi ad aggetto che si fornano sulla porzione di testa del lingotto scorrono facilmente lungo le aree piane inclinate quando la porzione di testa del lingotto si incurva od arriccia e si contrae verso l 'interno in seguito alla sua solidificazione o al suo raffreddamento. Formando almeno due sporgenze dirette verso il basso sulla porzione di testa del lingotto secondo l'invenzione, il lingotto ? efficacemente supportato ed equilibrato durante il'resto del processo di colata anche se la porzione di testa pu? contrarsi e iitcurvarsi significativamente durante gli stadi di colata iniziali. Preferibilmente, tre o pi? fori di drenaggio Bono previsti per la colata di billette tonde di grandi dimensioni e quattro o pi? ne sono previsti per la colata di lingotti rettangolari di grandi dimensioni per cui il lingotto o la billetta di grandi dimensioni possono essere ben supportati ed equilibrati durante il processo di colata. ;Viene ora fatto riferimento ai disegni i quali illustrano ulteriormente una fonaa di realizzazione preferita dell'invenzione. ;La figura 1 ? una vista in sezione trasversale del blocco di fondo secondo l'invenzione. Il lato sinistro del disegno illustra lo inizio della colata quando il blocco di fondo ? posizionato entro l'apparecchiatura di colata elettromagnetica ed il lato destro del disegno illustra la colata dopo l'avviamento quando il blocco di fondo ? stato rimosso dall'induttore* La -figura 2 ? una vista in pianta del blocco di fondo rappresentato in figura 1?

la figura 3 ? una vista in sezione tra sversale del blocco di fondo presa lungo le linee III-III rappresentate in figura 2?

La figura 4 ? una vista in pianta ingrandita di uno dei fori di drenaggio rappresero tati in figura 2.

La figura 5 ? una vista in sezione trasversale presa lungo le linee V-V rappresentate in figura 4.

La figura 6 ? una vista in sezione trasversale di uno schermo che ? atto ad essere inserito nei fori di drenaggio nel blocco di foro do che consentono il passaggio di acqua ma impediscono il flusso di metallo fuso all'inizio della colata.

la figura 7 illustra lo schermo rappresentato in figura 6 in posizione entro il foro di scarico 22.

La figura 8 illustra il movimento degli elementi ad aggetto o di estensione forn ati sulla superficie inferiore o di fondo della porzione di testa del lingotto lungo la superficie a rientranze inclinata quando la porzione di testa del lingotto si contrae ed incurva all 'inizio della colata,

la figura 9 illustra mezzi alternativi per il drenaggio dell'acqua che si raccoglie sul Hocco di fondo.

Il lato sinistr? di figura 1 illustra l 'inizio della colata quando il blocco di fondo sagomato a piatto 10 ? posizionato entro l' induttore 1 1 di un'apparecchiatura di colata elettromagnetica. la forma laterale della colonna di metallo fuso 12 sulla superficie sagomata a piatto o bacinella concava 13 del blocco di fondo 10 ? controllata tramite la pressione sviluppata dal campo elettromagnetico indotto dall 'induttore 11 . Metallo fuso alimentato al blocco di fondo 10 attraverso il becco di colata 1 4. l'induttore 11 ? dotato di una camicia 15 per l 'acqua per mantenere una massa di refrigerante sul lato posteriore dell'induttore 11 ed il refrigerante passa dalla camera 16 della camicia 15 per l 'acqua attraverso condotti 17 nel deflettore 18, in gi?. lungo il lato posteriore dello induttore 11 e fuori dalla pluralit? di condotti 19 previsti nella sezione o porzione inferiore dell 'induttore 11 per lo scarico di refrigerante sulla superficie del lingotto 20, il quale fuoriesce dall 'induttore 11 . Il blocco di fondo 10 ? supportato dalla colonna 21 fissata ad una piastra (non rappresentata) che solitamente supporta una pluralit? di blocchi di fondo in una stazione di colata per pi?. lingotti . Il movimento del blocco di fondo ? indicato dalla freccia. Pori di drenaggio 22 sono previsti nel blocco di fondo

10 per scaricare refrigerante che si raccoglie fra la superficie 13 del blocco di fondo sagomata a piatto o a bacinella e la porzione di testa 23 del lingotto dopo che tale porzione si ? incurvata all 'inizio della colata. La linea 24 rappresenta generalmente un fronte di solidificazione sagomato a campana idealizzato . Bench? la linea 24 rappresentata nel disegno possa indicare una demarcazione netta fra il metallo solido e fuso, in realt? vi ? una zona intermedia di metallo semisolidificato fra il metallo solido e liquido.

La figura 2 ? una vista in pianta del blocco di fondo 10 illustrante quattro fori di drenaggio 22 e, come ? illustrato pi? chiaramente nelle figure 3 -6, ciascuno dei fori di drenaggio 22 ? dotato di una rientranza 30 sagomata a ventaglio in corrispondenza della porzione superiore di esso che ha una superficie inferiore 31 inclinata verso l 'alto verso la superficie 13 e verso l 'interno verso la porzione centrale di essa?

La figura 3 ? una vista in sezione trasversale del blocco di fondo 10 illustrante i particolari del foro di drenaggio 22 e della superficie sagomata a piatto superiore 21 del blocco di fondo 10, che ? drenata attraverso i fori 22 e fuori attraverso le aperture di scarico 32 in corrispondenza del lato del blocco di fondo

10.

Le figure 4-6 illustrano come i fori di drenaggio di scarico 22 siano dotati di spallamenti 33 su cui sono insediati elementi a retino 34 rappresentati pi? dettagliatamente nelle figure 6 e 7. Il tessuto 35 del retino ha aperture delle maglie sufficientemente piccole da impedire al metallo fuso di scorrere attraverso il retino all 'inizio della colata e nel contempo sufficientemente grandi da consentire ad acqua di scorrere attraverso di esse ed in tal modo scaricare l 'acqua che si raccoglie sulla superficie 13? Una sezione smussata 26 ? prevista nella porzione superiore del foro di drenaggio 22 in allontanamento dalla superficie inclinata 31 per impedire qualsiasi incollaggio o bloccaggio nelle porzioni od elementi 40 sulla porzione di testa 23 del lingotto all 'inizio della colata quando la porzione di testa del lingotto si contrae ed incurva od arriccia, sollevando cosi gli elementi ad aggetto 40 fuori dalle rientranze 40 e lungo la superficie inclinata 31 . Come ? rappresentato nella figura 7, l 'elemento a retino 34 ? dotato di un corto collare cilindrico 37 che poggia sullo spallamento 33 in corrispondenza dell?estremit? del foro di drenaggio 22.

All 'inizio della colata, metallo fuso ? alimentato al blocco di fondo 10 e le rientranze 30 si riempiono con metallo fuso che solidifica in elementi ad aggetto 40 sulla porzione di testa 23 del lingotto che hanno essenzialmente la medesima sagoma delle rientranze 30? le aperture del retino sono sufficientemente piccole cosi da impedire al metallo fuso di scorrere attraverso il tessuto 35 del retino e nei fori di drenaggio 22. La porzione di testa 23 del lingotto solidifica ed inizia a contrarsi e a arricciarsi od incurvarsi, facendo s? che gli elementi ad aggetto formati nella rientranza 30 abbiano a sollevarsi e

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Blocco di fondo per la colata DO 0 EM di lingotti o "billette allungati di grandi dimensioni in cui il "blocco di fondo ? dotato di una superficie superiore sagomata a piatto fondo, e di una pluralit? di fori di drenaggio per rimuovere refrigerante che si raccoglie sulla superficie superiore sagomata a piatto fondo durante la colata, caratterizzato dal fatto di comprendere rientranze previste nella superficie superiore sagomata a piatto fondo che sono associate con la porzione superiore di almeno due fori di drenaggio, dette rientranze irradiando verso l'interno verso la porzione centrale del blocco di fondo ed avendo una superficie inferiore inclinata verso l'esterno verso la porzione centrale del blocco di fondo, e.dette rientranze essendo atte a ricevere metallo fuso all'inizio del processo di colata che solidifica ed in tal modo forma elementi ad aggetto sulla porzione di testa del liil?-gotto che hanno essenzialmente la medesima forma delle rientranze e che scorrono lungo le superiici inclinate delle rientranze quando la porzione di testa del lingotto si contrae e si incurva a causa della solidificazione e del raffreddamento, cos? da supportare in maniera stabile il lingotto sul blocco di fondo ed impedire o minimizzare il movimento del lingotto sul blocco di fondo .

2. Blocco di fondo secondo la rivendicazione 1 , in cui sono previsti mezzi in corrispondenza del fondo delle rientranze consententi il passaggio di refrigerante ma impedenti il passaggio di metallo fuso.

3 Blocco di fondo secondo la rivendicazione 2 in cui i mezzi hanno aperture aventi dimensione massima da circa 0,01 a 0, 1 pollici

(da circa 0,254 mm a 2,54 mm) .

4. Blocco di fondo secondo la rivendicazione 2 in cui i mezzi sono costituiti da

una rete avente aperture con dimensione massima compresa fra circa 0,01 e 0, 1 pollici .

5 Blocco di fondo secondo la rivendicazione 1 avente una forma rettangolare .