NO125915B

NO125915B -

Info

Publication number: NO125915B
Application number: NO105869A
Authority: NO
Inventors: C Young; Weese R De; L Stoyell
Original assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1968-03-21
Filing date: 1969-03-14
Publication date: 1972-11-27
Also published as: DE1912673A1; GB1266604A; AT293644B; FR2004469A1; LU58237A1; BE730285A; DE1912673B2

Description

Apparat for kontinuerlig støping av metallprodukter. Apparatus for continuous casting of metal products.

Foreliggende cppfinnelse vedrører kontinuerlig støping av metaller og spesielt et apparat spm er istand til kontinuerlig og direkte, å produsere legerte produkter fra en ovn, hvilket apparat har en trommel eller lignende med kjøleinnretning og som er kontinuerlig dreibar, en hylse løsbart festet til trommelens ytre flate og som har et antall hulninger i sin ytre flate for mottagelse av det smeltede metall, og helleinnretning for kontinuerlig helling av smeltet metall i hulningene. The present invention relates to continuous casting of metals and in particular an apparatus spm is capable of continuously and directly producing alloyed products from a furnace, which apparatus has a drum or similar with a cooling device and which is continuously rotatable, a sleeve releasably attached to the outer surface of the drum and which has a number of hollows in its outer surface for receiving the molten metal, and pouring device for continuous pouring of molten metal into the hollows.

En hel rekke metallurgiske prosesser er rettet mot produksjon av legeringer som skal nyttes som tilsetninger i på hveran-dre følgende metallurgiske prosesser eller behandlinger. De nåvæ-rende metoder for fremstilling av disse legeringer medfører vanligvis mye tap og ineffektivitet. Ved en slik metode blir den smeltede legering helt direkte fra støpeøsen inn i kokiller hvor den størkner. Etterfølgende knusnings-og plasseringsprosesser, re-sulterer i en overdrevet produksjon av fingods eller støv. Videre bevirker tykke lag av av langsomt størknende legering, overdreven seigring mens legeringen er i kokillene, hvorved sluttproduktet på-virkes i en ugunstig retning., Videre kan oksydasjon av de store fla-tearealer av den tilgjengelige legering under prosessen forandre sluttproduktet slik at det ikke blir tilfredsstillende for den tenkte anvendelse. Ettersom legeringsproduktene vanligvis skal nyttes som tilsetninger ved produksjon av andre legeringer, bør deres størrelse kontrolleres nøye. Fremstilling av legeringsstyk-ker med riktige dimensjoner etterat store masser av smeltet metall har størknet i kokiller, er en tidskrevende og ofte ineffektiv opp-gave. Videre er kontinuerlig produksjon av sluttprodukter vanskelig og det er nødvendig med et tungvint utstyr. Det er kjent et apparat som innledningsvis nevnt hvorved det kan tilveiebringes legeringsprodukter med riktig størrelse, kontinuerlig og uten mellombehand-ling, dvs. direkte fra ovnen. Som det senere vil bli forklart, kan dette apparat modifiseres for fremstilling av legeringsprodukter av forskjellige størrelser, enten øyeblikkelig eller med valgte intervaller. Beskyttelse mot oksydasjon kan tilveiebringes under fremstillingen av legeringen hvorved det unngås alle uønskede ok-syd eringsvirkninger. A whole series of metallurgical processes are aimed at the production of alloys to be used as additives in the following metallurgical processes or treatments. The current methods for producing these alloys usually involve a lot of loss and inefficiency. With such a method, the molten alloy is poured directly from the ladle into molds where it solidifies. Subsequent crushing and placement processes result in an excessive production of fines or dust. Furthermore, thick layers of slowly solidifying alloy cause excessive hardening while the alloy is in the moulds, whereby the end product is affected in an unfavorable direction. Furthermore, oxidation of the large surface areas of the available alloy during the process can change the end product so that it does not will be satisfactory for the intended application. As the alloy products are usually used as additives in the production of other alloys, their size should be carefully controlled. The production of alloy pieces with the correct dimensions after large masses of molten metal have solidified in molds is a time-consuming and often inefficient task. Furthermore, continuous production of end products is difficult and cumbersome equipment is required. An apparatus as mentioned at the outset is known by which alloy products of the correct size can be provided, continuously and without intermediate treatment, i.e. directly from the furnace. As will be explained later, this apparatus can be modified to produce alloy products of various sizes, either instantaneously or at selected intervals. Protection against oxidation can be provided during the production of the alloy, whereby all unwanted oxidation effects are avoided.

Det karakteristiske ved oppfinnelsen gjelder således utformningen av det i og for seg kjente apparat for beskyttelse mot oksydasjon under fremstilling av legeringen samt innretninger for tilføring av smeltet metall til den roterende hylse med fordypninger og utlevering av de størknede metallprodukter, samt også en innititiing for å tilbakeholde overskytende eller utilstrekkelig størknet metall i hylsens hulninger under dennes dreining hvorved hulningene fØBs fra fyllestilling til tømmestilling. The characteristic of the invention thus concerns the design of the per se known apparatus for protection against oxidation during the production of the alloy as well as devices for supplying molten metal to the rotating sleeve with recesses and dispensing the solidified metal products, as well as an initiation to retain excess or insufficient solidified metal in the hollows of the sleeve during its rotation, whereby the hollows are formed from the filling position to the emptying position.

De karakteristiske trekk ved oppfinnelsen vil fremgå The characteristic features of the invention will appear

av det etterfølgende krav og apparatet ifølge oppfinnelsen vil bli nærmere omtalt i den følgende beskrivelse av et utførelses-eksempel med henvisning til tegningen hvor of the subsequent claim and the device according to the invention will be described in more detail in the following description of an embodiment with reference to the drawing where

fig.l viser apparatet sett fra siden i delvis snitt, fig.2 apparatet sett forfra i delvis snitt, fig.l shows the device seen from the side in partial section, fig.2 the device seen from the front in partial section,

fig.3 trommelen med hylse og kjølesystem for disse, og fig.4 apparatet sett forfra i perspektiv. fig.3 the drum with sleeve and cooling system for these, and fig.4 the device seen from the front in perspective.

I fig.l er apparatet ifølge oppfinnelsen indikert generelt med tallet 10 og omfatter et hovedlegeme 12, en aksel 14 og en overflatehylse 16. Hylsen 16 er forsynt med en rekke hulninger 18 rundt sin periferi og et antall kanaler 20. Kanalene fører et kjølefluidum hvilket skal forklares nærmere i det følgende. En be-holderinnretning 22 som er fylt med det smeltede metall som skal helles i hulningene l8 er s/lngbart understøttet på hver side av en bærestang som f.eks. 24 og en tverrstang 26. En fjærforandring 28 holder beholderen 22 meget nær apparatet 10 ved å overføre efc trykk til denne gjennom de forskjellige støttestenger og tverrstenger. Hele sammenstillingen er anordnet på rammen 30. In fig.l, the device according to the invention is generally indicated by the number 10 and comprises a main body 12, a shaft 14 and a surface sleeve 16. The sleeve 16 is provided with a number of hollows 18 around its periphery and a number of channels 20. The channels carry a cooling fluid which shall be explained in more detail below. A container device 22 which is filled with the molten metal to be poured into the hollows 18 is s/lngably supported on each side by a support rod which e.g. 24 and a cross bar 26. A spring change 28 keeps the container 22 very close to the apparatus 10 by transferring efc pressure to it through the various support bars and cross bars. The entire assembly is arranged on the frame 30.

Det er oppnådd meget gode resultater ved å nytte en skrapestang 27 for å nedsette strømmen av overflødig smeltet metall ned siden på formen etter at det er helt, og for å hindre for tid-lig utfalling av metallet før størkningen. Skrape-eller tilbake-holdelsesstangen 27 er anbrakt ved begynnelsen av "A" sonen som er vist i fig.l og blir holdt i direkte kontakt med flaten under drift av apparatet. "A" sonen angir det hovedareal av støpeformens over-flate hvor metallet størkner når den roterer i urviserens retning, og hvor hulningene blir tilstrekkelig omvendt for å bevirke at me-tallproduktene faller ut av disse. "A" sonen utgjør ca.l80° av støpeformens omkrets og begynner ved et punkt ca. 90° fra støpeform-ens øvre del og strekker seg i rotasjonsretningen. Very good results have been achieved by using a scraper bar 27 to slow down the flow of excess molten metal down the side of the mold after it is complete, and to prevent premature precipitation of the metal before solidification. The scraper or retention bar 27 is located at the beginning of the "A" zone shown in Fig. 1 and is held in direct contact with the surface during operation of the apparatus. The "A" zone denotes the main area of the mold surface where the metal solidifies as it rotates in the clockwise direction, and where the hollows are sufficiently reversed to cause the metal products to fall out of them. The "A" zone makes up about 180° of the mold's circumference and begins at a point approx. 90° from the mold's upper part and extends in the direction of rotation.

Et deksel 29 omgir støpeformsammenstillingen for å tilveiebringe et lukke inn i hvilket en gass kan føres som f.eks. gjennom åpningen 31 (fig.2). På denne måte kan beskyttelse av metallet mot oksydasjon lett oppnås under drift av systemet. Slike gasser som argon og nitrogen er ganske hensiktsmessige for formålet. Dekslet bæres av rammen 30 ved hjelp av understøttelser 32 og 34» En rekke dyser 33 e^ plasert i dekslets 29 side og nyttes til å spre en tåke av vann eller andre gasser eller væsker på de roterende hulninger for å tilveiebringe hurtig kjølning. Dysene kan også nyttes for å tilveiebringe et gassteppe for oksydasjonsbe-skyttelse hvis ønsket. A cover 29 surrounds the mold assembly to provide a closure into which a gas can be passed such as through the opening 31 (fig.2). In this way, protection of the metal against oxidation can easily be achieved during operation of the system. Such gases as argon and nitrogen are quite suitable for the purpose. The cover is carried by the frame 30 by means of supports 32 and 34. A series of nozzles 33 are placed in the side of the cover 29 and are used to spread a mist of water or other gases or liquids on the rotating cavities to provide rapid cooling. The nozzles can also be used to provide a gas blanket for oxidation protection if desired.

I fig.2 er det utstyr som er nødvendig for å rotere In fig.2 there is equipment that is necessary to rotate

og understøtte apparatet for kontinuerlig støping ifølge oppfinnelsen, tydeligere vist. Drivakselen 14 er montert i lagrene 35 og 37 and support the apparatus for continuous casting according to the invention, more clearly shown. The drive shaft 14 is mounted in bearings 35 and 37

som igjen støttes på rammen 30 ved hjelp av støttesøyler 36 og 38. Plattformen 40 understøtter en motor 42 og drivinnretninger 44 som omfatter en drivkjede 46, hvilke samarbeider for å rotere drivakselen 14. Til akselen 14 er det festet et innløpsrør 48 for mottagelse av et kjølemiddel, og en utløpsåpning 50 for utføring av kjølemidlet etterat det har passert gjennom apparatet for kontinuerlig støping. which in turn is supported on the frame 30 by means of support columns 36 and 38. The platform 40 supports a motor 42 and drive devices 44 comprising a drive chain 46, which cooperate to rotate the drive shaft 14. To the shaft 14 is attached an inlet pipe 48 for receiving a coolant, and an outlet opening 50 for discharging the coolant after it has passed through the continuous casting apparatus.

Ved drift blir motoren 42 drevet av en krafttilførsel (ikke vist) og bringer drivinnretningene 44 til å dreie drivakselen 14 via drivkjedet 46. Akselen 14, hovedlegemet 12 og hylsen 16 roterer sammen med samme hastighet. Det smeltede metall som er blitt fylt i beholderen 22 fra en eller flere ovner (ikke vist) blir helt på hylseflaten og ned i hulningene 18 ved hjelp av manu-ell eller automatisk manipulasjon av de svingbare elementer for å skråstille beholderen. Apparatets rotasjonshastighet er slik at metallet størkner og faller ut hovedsakelig i det areal som er angitt med "A" i fig.l. Det størknede metall vil falle ut av hulningene idet tyngdekraften begynner å virke og produktstykkene blir samlet fortrinnsvis ved hjelp av en renne (som vist i fig.4). De tømte hulninger er deretter klare for fornyet ifylling idet de passerer under beholderen. På dette vis kan det oppnås en kontinuerlig produksjon. In operation, the motor 42 is driven by a power supply (not shown) and causes the drive devices 44 to turn the drive shaft 14 via the drive chain 46. The shaft 14, the main body 12 and the sleeve 16 rotate together at the same speed. The molten metal that has been filled in the container 22 from one or more furnaces (not shown) is poured onto the sleeve surface and into the hollows 18 by means of manual or automatic manipulation of the pivoting elements to tilt the container. The rotational speed of the apparatus is such that the metal solidifies and falls out mainly in the area indicated by "A" in fig.l. The solidified metal will fall out of the hollows as gravity begins to act and the product pieces are collected preferably by means of a chute (as shown in fig.4). The emptied hollows are then ready for renewed filling as they pass under the container. In this way, continuous production can be achieved.

Det er klart at det flytende metall ikke nødvendigvis blir avgrenset til hulningene, dvs. at overflatearealet mellom hulningene på hylsen også,vil få størknet metall under normal drift. Imidlertid ettersom tykkelsen av dette overskudd er minimal i for-hold til tykkelsen på produktet i hulningen, er det lett å skille dette fra de brukbare produkter som blir dannet. Mens dette over-flødige produkt vanligvis vil bli produsert i det beskrevne apparatet, kan dette unngås ved innføring av et kontrollsystem utfor-met for å helle metall kun i hulningene. Imidlertid ettersom kun en mindre mengde avfallsprodukter blir dannet med det beskrevne apparat, er et slikt kontrollsystem økonomisk unødvendig for de fleste metaller eller legeringer som skal behandles. It is clear that the liquid metal is not necessarily confined to the hollows, i.e. that the surface area between the hollows on the sleeve will also get solidified metal during normal operation. However, as the thickness of this surplus is minimal in relation to the thickness of the product in the cavity, it is easy to separate this from the usable products that are formed. While this excess product would normally be produced in the apparatus described, this can be avoided by introducing a control system designed to pour metal only into the cavities. However, since only a small amount of waste products are formed with the described apparatus, such a control system is economically unnecessary for most metals or alloys to be treated.

Det er klart at hvis volumet eller dybden av hver hulning er for stor, kan kontinuerlig rotasjon av støpeformen ikke opprettholdes ettersom det vil bli nødvendig med lange avkjølnings-perioder før metallet størkner. For således å kunne operere systemet kontinuerlig, dvs. for å tilveiebringe en kontinuerlig produksjon av faste metallprodukter med en rimelig hastighet, må volumet på hver hulning generelt være mindre enn 1639 kubikkcm og dybden av hver hulning bør være mindre enn 5 cm på en støpeform med ^ 6, 2 It is clear that if the volume or depth of each cavity is too large, continuous rotation of the mold cannot be maintained as long cooling periods will be required before the metal solidifies. Thus, to be able to operate the system continuously, i.e. to provide a continuous production of solid metal products at a reasonable rate, the volume of each cavity must generally be less than 1639 cubic cm and the depth of each cavity should be less than 5 cm on a mold with ^ 6, 2

cm diameter. Det akseptable volum vil selvsagt variere med dimensjo-nene på støpeformen idet en meget stor støpeform kan drives med kontinuerlig rotasjon med hulninger av større volum enn en mindre stø-peform. Imidlertid vil meget store fordypninger eller trau ikke væ-re akseptable ved apparatet for kontinuerlig støping ifølge oppfinnelsen. Kontinuerlig rotasjon av støpeformen kan utføres ved å variere motorhastigheten for tilpassing til størrelsen på de nyt-tede hulninger. cm diameter. The acceptable volume will of course vary with the dimensions of the mold, as a very large mold can be operated with continuous rotation with cavities of a larger volume than a smaller mold. However, very large depressions or troughs will not be acceptable with the apparatus for continuous casting according to the invention. Continuous rotation of the mold can be carried out by varying the motor speed to match the size of the cavities used.

Apparatets rotasjonshastighet under drift av systemet The rotation speed of the device during operation of the system

er delvis en funksjon av størkningshastigheten til det metall som helles. Generelt er en kvart til fire omdreininger pr.minutt en tilfredsstillende hastighet for de fleste legeringer. En støpeform som har en ytre diameter på 76,2 cm og er utstyrt med hulninger med dimensjoner på 9^,3 - 131>1 cm3, vil bli rotert med en hastighet på mindre enn en omdreining pr.minutt for legeringer som f.eks. 50$ FeSi, og silicium-mangan. Selvfølgelig ettersom størkningshastig-heten for metallet er avhengig av begynnelsestemperaturen på metallet idet det blir helt i hulningene, bør denne temperatur være noe begrenset. Generelt bør det smeltede metall ha en temperatur mindre enn 50°C over sitt smeltepunkt idet det blir helt. is partly a function of the solidification rate of the metal being poured. In general, a quarter to four revolutions per minute is a satisfactory speed for most alloys. A mold having an outer diameter of 76.2 cm and provided with cavities having dimensions of 9^.3 - 131>1 cm3 will be rotated at a speed of less than one revolution per minute for alloys such as . 50$ FeSi, and silicon-manganese. Of course, as the solidification rate of the metal is dependent on the initial temperature of the metal as it becomes completely in the hollows, this temperature should be somewhat limited. In general, the molten metal should have a temperature less than 50°C above its melting point as it becomes solid.

På grunn av de meget høye temperaturer som apparatet ifølge oppfinnelsen ville bli utsatt for, bør det anordnes en kjø-leanordning. Et slikt kjølesystem er vist i fig.3. Det er der vist et innløpsrør 48 anordnet inne i den hule drivaksel 14 og som kom-muniserer med koldtvannstromler 52 og 54» Rørene 56 og 58 fører kjølemiddel gjennom kanalene 20, deretter til rørene 60 og 62 og inn i varmtvannstromlene 64 og 66. Åpninger 68 og 70 tillater deretter kjølemidler å strømme inn i området som omgir røret 48 og ut utløpsåpnihgen 50. På denne måte kan hvert segment av den roterende støpeform bli avkjølt under drift av systemet. Due to the very high temperatures to which the apparatus according to the invention would be exposed, a cooling device should be provided. Such a cooling system is shown in fig.3. There is shown an inlet pipe 48 arranged inside the hollow drive shaft 14 and which communicates with cold water drums 52 and 54. The pipes 56 and 58 lead coolant through the channels 20, then to the pipes 60 and 62 and into the hot water drums 64 and 66. Openings 68 and 70 then allow coolants to flow into the area surrounding the tube 48 and out the outlet opening 50. In this way, each segment of the rotating mold can be cooled during operation of the system.

Kapasiteten til apparatet for kontinuerlig støping ifølge oppfinnelsen kan lett økes ved ganske enkelt å øke det The capacity of the apparatus for continuous casting according to the invention can be easily increased by simply increasing it

nyttige overflateareal og således antall hulninger. Det må imidlertid tas hensyn til praktiske betraktninger som f.eks. å holde metallet som skal helles i flytende tilstand. Fig.4 viser et arrangement som er ganske hensiktsmessig for bruk yed apparater med stor kapa- useful surface area and thus the number of hollows. However, practical considerations such as e.g. to keep the metal to be poured in a liquid state. Fig.4 shows an arrangement that is quite suitable for use with devices with large capacity

sitet. Apparatet tilsvarer i alt vesentlig det som er vist i de tidligere illustrasjoner bortsett fra hjelpeutstyret. For eksem-pel strekker en rekke dyser " J2. seg ned fra beholderen 74 i hvil-ken det smeltede metall er lagret. En rekke heteinnretninger 76 opprettholder metallet ved en temperatur over dets smeltepunkt. Oppvarmingsinnretningene er nødvendiggjort på grunn av det store volum av beholderen 74* En produktrenne "] 8 hjelper til med oppsam-ling av produktene idet de faller fra den roterende hylse 16. Hylsen l6 er vist forbundet med hovedlegemet 12 ved hjelp av bolter 80 og 82. Det sees ]ett at riktig anbringelse av dysene, dvs. rett over radene med hulninger, vil redusere mengden av det produserte avfallsprodukt. Videre kan det oppnås bedre strømningskontroll ved den lille åpning i dysen sammenlignet med den store beholder-trakt. the site. The apparatus essentially corresponds to that shown in the previous illustrations except for the auxiliary equipment. For example, a series of nozzles "J2" extend down from the container 74 in which the molten metal is stored. A series of heating devices 76 maintain the metal at a temperature above its melting point. The heating devices are necessary because of the large volume of the container. 74* A product chute "] 8 helps collect the products as they fall from the rotating sleeve 16. The sleeve 16 is shown connected to the main body 12 by means of bolts 80 and 82. It is seen that the correct placement of the nozzles, i.e. directly above the rows of hollows, will reduce the amount of waste product produced. Furthermore, better flow control can be achieved with the small opening in the nozzle compared to the large container-funnel.

Claims

Apparatus for continuous casting of metal products,

which has a drum or the like with a cooling device and which is continuously rotatable about its axis, a sleeve releasably attached to the outer surface of the drum and which has a number of hollows in its outer surface for receiving the molten metal and a pouring device for continuous pouring of molten metal in the hollows, characterized by a cover (29, 74) which surrounds the sleeve (16) without coming into contact with it, and which has at least one upper opening (72) for introducing the molten metal, conventional devices (31, 33) for supplying non-reactive gas to the cover (29) and a lower delivery opening (product chute) (78) for the solidified metal products, and also preferably a retention rod (27) placed in direct contact with the outer surface of the sleeve to retain excess or insufficiently solidified metal .