ITMI930944A1 - Conchiglia per la colata continua di metallo e procedimento per la fabbricazione della conchiglia - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

L'invenzione riguarda una conchiglia per la colata continua di metallo e un procedimento per la fabbricazione della conchiglia, secondo il preambolo della rivendicazione 1.

In una domanda di brevetto svizzero N. 263/91 non ancora pubblicata vengono poste sotto protezione conchiglie la cui cavit? di colata deforma la forma di sezione trasversale della crosta della massa continua durante il suo passaggio attraverso la conchiglia, similmente ad una trafila. La sezione trasversale della cavit? di colata ? provvista sul lato di entrata della conchiglia, lungo il suo perimetro ,di-pi? rigonfiamenti, i quali si rimpiccioliscono o addirittura vengono rivoltati verso il lato di uscita della conchiglia. Nel centro di un rigonfiamento la deformazione ? pi? forte che alle due estremit? laterali del rigonfiamento. Nei punti con ritorno pi? forte del rigonfiamento si ottiene un intimo contatto della crosta della massa continua con la parete della conchiglia e in tal modo anche un forte raffreddamento della massa continua e/o una pi? elevata temperatura della parete della conchiglia . Ad entrambe le estremit? del rigonfiamento di regola non ? prevista alcuna deformazione della massa continua o lo ? soltanto notevolmente inferiore. Da ci? risulta una temperatura della parete della conchiglia corrispondentemente pi? bassa.

Nelle conchiglie tubolari con rigonfiamenti anche le camicie d'acqua debbono essere provviste di rigonfiamenti, per garantire intercapedini d'acqua di uguale grandezza fra conchiglia e camicia d'acqua. La fabbricazione di tali camicie d'acqua ? tecnicamente dispendiosa e corrispondentemente costosa.

E' scopo dell'invenzione creare una conchiglia che superi gli inconvenienti citati e in particolare, per le conchiglie che deformano la sezione trasversale della crosta della massa continua durante il suo passaggio attraverso 4la conchiglia, realizzi una temperatura della parete della conchiglia uniforme il pi? possibile, riduca l'usura della conchiglia e contemporaneamente semplifichi la struttura di tali conchiglie .

Secondo l'invenzione questo scopo viene raggiunto mediante la somma delle caratteristiche della rivendicazione 1. La conchiglia secondo l'invenzione comprende la somma delle fasi di processo di una delle rivendicazioni 6-8.

Con la conchiglia secondo l'invenzione ? possibile impiegare camicie d'acqua come corpi tubolari con pareti sostanzialmente parallele. Tali camicie d'acqua possono per esempio presentare sezioni trasversali quadrate, con pareti laterali rettilinee o rigonfiate, oppure sezioni trasversali cilindriche. Mediante il fissaggio dell?altezza dell'arco del rigonfiamento e dello spessore di parete della conchiglia nella regione centrale e di estremit? delle pareti di conchiglia rigonfiate il flusso termico attraverso la parete della conchiglia e la temperatura della parete della conchiglia possono venire influenzati e resi uniformi. Mediante un raffreddamento rinforzato nella regione centrale del rigonfiamento l'usura della conchiglia pu? addirittura venire ridotta. Contemporaneamente , per?, anche la struttura e la conformazione della conchiglia vengono semplificate. E' possibile montare tubi di conchiglia con rigonfiamenti di grandezze diverse, nella stessa camicia d'acqua o nello stesso contenitore di conchiglia.

I rigonfiamenti, distribuiti regolarmente sul perimetro della sezione trasversale, possono, per esempio, nei rettangoli, presentare altezze d'arco disuguali. Secondo un esempio di realizzazione ? vantaggioso dotare di rigonfiamenti tutte le pareti laterali fra le zone d'angolo. Il rapporto fra altezza dell'arco e lunghezza della corda deve essere sostanzialmente uguale, e preferibilmente uguale nelle sezioni trasversali quadrate. Le zone d'angolo possono essere a scelta dotate di gole o rastremature, ecc.

Una fabbricazione economicamente vantaggiosa di una camicia d'acqua pu? essere ottenuta se, secondo un altro esempio di realizzazione, una camicia d'acqua tubolare disposta esternamente al tubo di rame forma con il tubo di rame una intercapedine per l'acqua di raffreddamento e la camicia d'acqua presenta una cavit? con pareti contrapposte parallele o generatrici parallele nella direzione di scorrimento della massa continua.

Inoltre viene proposto di dimensionare lo spessore di parete del tubo di rame internamente al tratto di lunghezza nella regione del livello del bagno e/o la resistenza termica della parete di rame dipendente dallo spessore di parete, in modo che essa nella regione centrale del rigonfiamento sia del 10-50% pi? piccola rispetto alle zone d'angolo. In tal modo ? possibile ridurre sia la temperatura della parete della conchiglia nella cavit? di colata, sia anche l'usura della conchiglia nelle regioni con massima deformazione inversa e attrito.

La cavit? di colata delle conchiglie con rigonfiamenti o il. mantello esterno dei tubi di conchiglia possono venire eseguiti mediante lavorazione con asportazione di truciolo. In modo particolarmente economico tali conchiglie possono venire generate mediante un processo di fabbricazione senza truciolo, se in un tubo di rame estruso viene infilato un primo mandrino, corrispondente alla cavit? del tubo di rame, e con un utensile di deformazione lo spessore di parete del tubo viene pre-ricalcato lungo il tratto di lunghezza mediante rigonfiamenti nella parete esterna di rame. Nel tubo prericalcato pu? successivamente venire pressato con rigonfiamenti nella cavit? tubolare un secondo mandrino, e il tubo pu? venire deformato senza asportazione di truciolo, preferibilmente trafilato attraverso una matrice anulare, per l'ottenimento di superfici esterne contrapposte parallele del mantello del tubo o di una superficie cilindrica del mantello del tubo. Mediante le pre-ricalcature prima dell'introduzione a pressione del secondo mandrino e mediante un eventuale processo di trafilatura addizionale ? possibile fabbricare un tale tubo di conchiglia senza asportazione di truciolo, senza tagliare le fibre del materiale.

Secondo un altro procedimento per la fabbricazione di una conchiglia, lo spessore di parete del tubo lungo il tratto di lunghezza pu? venire ridotto mediante lavorazione con asportazione di truciolo delle sue superfici esterne tubolari, con rigonfiamenti, in modo che con l'introduzione a pressione di un mandrino con rigonfiamenti nella cavit? di colata i rigonfiamenti vengano deformati inversamente in modo sostanzialmente parallelo sulle superfici del mantello esterno del tubo.

Come alternativa al processo di trafilatura il tubo pu? venire sparato sul mandrino mediante l'applicazione di un esplosivo. Il parallelismo delle superfici esterne contrapposte pu?, se necessario, venire ottenuto mediante rilavorazione.

Nel seguito l'invenzione verr? ulteriormente chiarita con riferimento a figure.

Mostrano :

La figura 1, una sezione verticale di un tubo di conchiglia con camicia d'acqua di raffreddamento rappresentata schematicamente;

la figura 2, una vista in pianta del tubo di conchiglia secondo figura 1 senza camicia d'acqua di raffreddamento;

la figura 3, una sezione verticale del tubo di conchiglia durante una operazione di ricalcatura, e la figura 4, una vista in direzione della freccia E di figura 3.

Nelle figure 1 e 2 ? rappresentato un tubo di conchiglia 3 con cavit? di colata 4 aperta su entrambi i lati per una billetta o un blumo di sezione trasversale quadrata. Un perimetro 5 della sezione trasversale della cavit? di colata 4 ? provvisto sul lato di colata di ingrossamenti della sezione trasversale distribuiti regolarmente, a forma di rigonfiamenti 6. In questo esempio tutte le pareti lateriali presentano fra le zone d'angolo rigonfiamenti 6 di uguale grandezza. All'uscita 8 della conchiglia la cavit? di colata 4 ? quadrata, ossia la sezione trasversale rigonfiata termina all'uscita 8 della conchiglia. La misura del rigonfiamento si riduce regolarmente nella direzione di scorrimento 7 della massa continua a un tratto di lunghezza che in questo esempio corrisponde alla lunghezza 10 della conchiglia 3. Durante la colata continua, nel passaggio della massa continua attraverso questa cavit? di colata 4 la crosta della massa continua viene deformata. Le superfici esterne contrapposte fra loro 9,10; 11,12 del tubo di conchiglia 3 sono rispettivamente parallele fra loro o parallele alla mezzeria assiale 13. Le conchiglie per sezioni trasversali di massa continua sostanzialmente circolari presentano una superficie esterna cilindrica o sostanzialmente cilindrica.

In figura 2 le differenze di spessore di parete 15, 16 del tubo di conchiglia fra le regioni con forti rigonfiamenti e grande deformazione inversa e fra quelle con rigonflamento piccolo o nullo sono ben riconoscibili. L'apporto di calore della crosta della massa continua nelle regioni con rigonfiamento pi? forte o con pi? forte deformazione inversa del rigonfiamento ? maggiore rispetto alle regioni degli spigoli, ove non ha luogo alcuna deformazione inversa o soltanto una molto piccola. Mediante le superfici di mantello parallele 9, 10, 11, 12 da un lato, e mediante la misura del rigonfiamento dall'altro lato, possono venire stabilite le differenze degli spessori di parete 15 e 16 e quindi pu? venire predisposto diversamente il flusso termico attraverso la parete della conchiglia in punti diversi del perimetro della conchiglia. In particolare, il grande apporto di calore nella regione della deformazione inversa massima e l'elevata temperatura della conchiglia in questa regione possono venire mantenuti sotto controllo mediante una opportuna riduzione dello spessore di parete.

Nelle conchiglie tubolari, per la guida dell'acqua di raffreddamento ? prevista una camicia d'acqua 18 tubolare, disposta esternamente al tubo 3 della conchiglia. Questa camicia 18 forma con il tubo di conchiglia 3 una intercapedine per l'acqua di raffreddamento. Nei tubi di conchiglia con superfici esterne parallele fra loro ? anche possibile impiegare camicie d'acqua 18 fabbricabili facilmente, con pareti parallele. Nel caso dei tubi di conchiglia a sezione circolare ricurvi le superfici esterne contrapposte presentano nella direzione di scorrimento della massa continua generatrici parallele, e le camicie d'acqua presentano corrispondenti generatrici interne parallele .

Con riferimento alle figure 3 e 4 verr? chiarito un esempio di processo di fabbricazione di tali conchiglie. In un tubo di rame 30, di regola estruso, viene infilato un primo mandrino 31 corrispondente alla cavit? tubolare estrusa. Con utensili di deformazione, per esempio 2 punzoni 32, con superfici di pressatura convesse 33, 33' lo spessore di parete del tubo di rame 30 viene ricalcato lungo un tratto di lunghezza 35 con rientranze 34, 34' nella parete esterna del tubo di rame. Una profondit? 37 delle rientranze 34, 34' pre-ricalcate pu? essere diversa lungo un tratto di lunghezza 35. All'estremit? del tratto di lunghezza 35 la rientranza pu? per esempio essere nulla. E' particolarmente vantaggioso che le rientranze esterne 34 pre-ricalcate vengano fatte coincidere sostanzialmente, ossia pi?-meno un millimetro con la profondit? dei rigonfiamenti (6 nelle figure 1+2). In luogo dei due punzoni 32, 32' ? anche possibile impiegare altri utensili di deformazione, come per esempio cilindri di formatura ecc .

Al termine dell'operazione di pre-ricalcatura secondo le figure 3 e 4 su tutti e quattro i lati del tubo di rame 30 il mandrino 31 viene espulso a pressione. Un secondo mandrino con rigonfiamenti, che in modo di per s? noto corrisponde alle dimensioni desiderate della cavit? di colata, viene introdotto a pressione nella cavit? tubolare. Se lo si desidera, il tubo per la formazione del contorno esterno pu? addizionalmente venire trafilato attraverso una matrice anulare oppure deformato mediante esplosivo sul secondo mandrino.

Nelle figure sono rappresentate conchiglie con cavit? di colata rettilinea. Prima della prericalcatura il tubo di rame potrebbe venire incurvato secondo un raggio prestabilito di un impianto di colata continua ad arco. Nelle conchiglie ad arco le superfici tubolari esterne contrapposte presentano generatrici parallele nella direzione di scorrimento della massa continua.

In luogo della prericalcatura di rientranze sulla parete esterna del tubo di rame ? possibile generare tali rientranze anche mediante lavorazione con asportazione di truciolo. Sarebbe per esempio possibile fresare rientranze con una testa di fresatura cilindrica mediante l?impostazione di un angolo di inclinazione e con una variazione continua della profondit? di rientranza, le rientranze coincidendo sostanzialmente con le rientranze da formare successivamente, e generando il contorno esterno desiderato sul tubo di conchiglia.

E' anche immaginabile inserire un tubo di rame con rientranze sulla parete esterna del tubo di rame in una matrice ed eseguire contemporaneamente per deformazione esplosiva ecc. , dall'interno verso l'esterno, sia i rigonfiamenti nella cavit? di colata, sia anche la forma del mantello esterno.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Conchiglia per la colata continua di metallo, in particolare di acciaio in billette e blumi, in cui una cavit? di colata (4) aperta su entrambi i lati ? costituita da un tubo di materiale buon conduttore termico, in particolare di rame, caratterizzata dal fatto che. la sezione trasversale della cavit? di colata sul lato di colata presenta ingrossamenti di sezione trasversale distribuiti regolarmente sul suo perimetro di sezione trasversale a forma di rigonfiamenti (6), e la misura dei rigonfiamenti (6) si riduce nella direzione di scorrimento della massa continua (7) almeno lungo un trattato di lunghezza (10, 35) della cavit? di colata (4), in modo che la forma della sezione trasversale della massa continua nel passaggio- attraverso il tratto di lunghezza (10, 35) si deformi, e che le superfici esterne contrapposte fra loro del tubo (9,10; 11, 12) sono parallele o presentano generatrici parallele nella direzione di scorrimento della massa continua.
2. 2) Conchiglia secondo la rivendicazione 1, con sezione trasversale rettangolare della cavit? di colata, caratterizzata dal fatto che tutte le pareti laterali fra le zone d'angolo sono provviste di rigonfiamenti (6), il cui rapporto tra altezza dell'arco e lunghezza della corda ? sostanzialmente uguale, ed ? preferibilmente uguale nelle sezioni trasversali quadrate.
3. 3) Conchiglia secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che le zone d'angolo sono provviste di gole o rastremature.
4. 4) Conchiglia secondo una delle rivendicazioni 1-3, caratterizzata dal fatto che una camicia d'acqua (18) tubolare disposta esternamente al tubo di rame forma con il tubo di rame un intercapedine d'acqua di raffreddamento e la camicia d'acqua presenta una cavit? con pareti contrapposte parallele o una forma cilindrica.
5. 5) Conchiglia secondo una delle rivendicazioni 1-4, caratterizzata dal fatto che lo spessore di parete del tubo di rame internamente al tratto di lunghezza (35) nella regione del livello del bagno e/o la resistenza termica della parete di rame dipendente dallo spessore di parete sono dimensionate in modo da essere del 10-50% pi? piccole nella regione centrale del rigonfiamento rispetto alle zone d'angolo.
6. 6) Procedimento per la fabbricazione di una conchiglia secondo una delle rivendicazioni 1-5, caratterizzato dal fatto che in un tubo di rame (30) estruso viene introdotto a pressione un mandrino con rigonfiamenti nella cavit? tubolare e il tubo provvisto di rigonfiamenti (30) viene sottoposto ad un'altra lavorazione di formatura per la fabbricazione di superfici esterne contrapposte del mantello del tubo o di una superficie cilindrica del mantello del tubo .
7. 7) Procedimento per la fabbricazione di una conchiglia secondo una delle rivendicazioni 1-5, caratterizzato dal fatto che nel tubo di rame estruso (30) viene infilato un primo mandrino (31) corrispondente alla cavit? del tubo di rame e con un utensile di deformazione (32, 32') lo spessore di parete del tubo (30) viene pre-ricalcato lungo il tratto di lunghezza (35) con rientranze (34, 34') nella parete esterna del tubo di rame, successivamente un secondo mandrino con rigonficimenti viene introdotto a pressione nella cavit? tubolare e il tubo (30), per l'ottenimento di superfici esterne parallele contrapposte del mantello del tubo o di una superficie cilindrica del mantello del tubo.viene deformato senza asportazione di truciolo, preferibilmente viene trafilato attraverso una matrice anulare.
8. 8) Procedimento per la fabbricazione di una conchiglia secondo una delle rivendicazioni 1-5, caratterizzato dal fatto che lo spessore di parete del tubo (30) lungo il tratto di lunghezza (35) viene ridotto con rientranze mediante lavorazione con asportazione di truciolo delle sue superfici esterne di mantello tubolare, in modo che con la introduzione a pressione di un mandrino con rigonfiamenti nella cavit? di colata le rientranze sulle superfici esterne del mantello del tubo vengano deformate inversamente, sostanzialmente parallele.
9. 9) Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 6 a 8, caratterizzato dal fatto che nel tubo di rame (30) provvisto di rientranze viene introdotto a pressione un mandrino con rigonfiamenti e il tubo (30) viene deformato mediante esplosivo.
10. 10) Procedimento secondo una delle rivendicazioni 6-9 caratterizzato dal fatto che il tubo prima dell'introduzione a pressione del mandrino con rigonflamenti viene incurvato ad un raggio prestabilito di un impianto di colata continua ad arco.