NO136025B

NO136025B -

Info

Publication number: NO136025B
Application number: NO451/73A
Authority: NO
Inventors: H Carbonnel; H Villatte
Original assignee: Alsacienne Atom
Priority date: 1972-02-07
Filing date: 1973-02-05
Publication date: 1977-04-04
Also published as: FR2177466A1; IT978862B; AU5149873A; DE2304257A1; DE2304257B2; NO136025C; FR2177466B1; GB1388773A; DE2304257C3; CA992286A; CH567892A5

Abstract

Støpeanordning med elektromagnetisk pumpe.Casting device with electromagnetic pump.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en lavtrykks stopeanordning forsynt med en nedsenket elektromagnetisk pumpe. The present invention relates to a low-pressure stop device provided with a submerged electromagnetic pump.

Det er kjent at en lavtrykks-stbpeanordning av industriell It is known that a low-pressure stbpe device of industrial

type nærmere bestemt omfatter fire elementer,nemlig en fluid tett holdeovn som inneholder en rnatetank som kan motstå et trykk på 1 til 1,5 bar, et trykksystem som ved hjelp av luft eller noytral gass sikrer hevning av metallet mot stbpeformen, mens det tredje element utgjores av et innsproytningssystem, som under påvirkning av nevnte trykk forer flytende metall fra matetanken til stbpeformen, som er plassert ovenfor denne, type more specifically comprises four elements, namely a fluid tight holding furnace which contains a rnate tank which can withstand a pressure of 1 to 1.5 bar, a pressure system which with the help of air or neutral gas ensures the lifting of the metal towards the stock form, while the third element is made up of an injection system, which, under the influence of said pressure, feeds liquid metal from the feed tank to the mold, which is placed above it,

og det fjerde element utgjores av selve stbpeformen og en mekanisk innretning for sentrering av formen med hensyn på innsprøytning- og tilfbrsels-systemet såsnart den er fylt med metall. and the fourth element is made up of the block mold itself and a mechanical device for centering the mold with regard to the injection and supply system as soon as it is filled with metal.

Det vil også være kjent at trykkstbpning i en sådan anordning utfores i tre faser. Under den forste fase blir et trykk av stbrrelsesorden J5 bar påfbrt det flytende metall som er plassert i den fluidtette ovn_ Luft eller noytral gass, alt etter forholdene, tilfores området over det flytende metallnivå og trykker dette mot innsprbytningskanalen således at metallet fyller stbpeformen. Under en annen fase bringes trykket i ovnen til en lavere verdi, og under denne periode drives luften etter-hvert ut av hele stbpeformen. Under den tredje fase tilfores endelig gass under hbyt trykk, således at metallet utsettes for så hbyt trykk som mulig (smitrykket) i betraktning av mate-tankens holdefasthet. Dette trykk kan derfor vanskelig overskride 1 til 1,5 bar. It will also be known that pressurization in such a device is carried out in three phases. During the first phase, a pressure of J5 bar is applied to the liquid metal placed in the fluid-tight furnace. Air or neutral gas, depending on the conditions, is supplied to the area above the liquid metal level and presses this against the injection channel so that the metal fills the mold. During another phase, the pressure in the furnace is brought to a lower value, and during this period the air is gradually driven out of the entire block mould. During the third phase, final gas is supplied under high pressure, so that the metal is exposed to as high pressure as possible (the forging pressure) in consideration of the holding strength of the feed tank. This pressure can therefore hardly exceed 1 to 1.5 bar.

Når metallet ikke lengér flyter, vil det storkne i nivå med storkningsinnretning, og matetanken kan da tommes. When the metal no longer flows, it will solidify at the level of the solidification device, and the feed tank can then be emptied.

Denne konstruksjon og den tilhorende arbeidsprosess medforer imidlertid visse ulemper. However, this construction and the associated work process entail certain disadvantages.

En forste av disse ulemper beror på det forhold at nivået av The first of these disadvantages is due to the fact that the level of

det flytende metall avtar i matetanken under fyllingen av stbpeformen således at tilforsel av gass under konstant trykk til smelteovnen, faktisk vil fore til at metallet innsproytes i stbpeformen ved avtagende trykk. Dette kan naturligvis av-hjelpes ved hjelp av en stbpeovn med to matetanker som er adskilt med en stoppestav, men anvendelse av sådan stoppestav vil i sin tur bevirke andre komplikasjoner. the liquid metal decreases in the feed tank during the filling of the casting mold so that the supply of gas under constant pressure to the melting furnace will actually cause the metal to be injected into the casting mold at decreasing pressure. This can of course be remedied by means of a stove with two feed tanks which are separated by a stop rod, but the use of such a stop rod will in turn cause other complications.

Un annen ulempe beror på det forhold at det flytende metall absorberer en del av den trykkgass som anvendes for opprettelse av trykket mot metallets overflate, og i det frembragte stbpe-produkt kan det fblgelig observeres små gassblærer som vil redusere styrken av den stbpte gjenstand på en måte som vanskelig kan forutsies. Another disadvantage is due to the fact that the liquid metal absorbs a part of the pressure gas used to create the pressure against the metal's surface, and in the resulting stamped product, small gas bubbles can usually be observed which will reduce the strength of the stamped object on a manner that is difficult to predict.

Endelig er det ikke mulig å oke smi-trykket uten fare for å bdeligge matetanken. Verdien av dette trykk bestemmér i det minste delvis stbpenbyaktigheten for de finere detaljer av den stbptegjenstand. Finally, it is not possible to increase the forging pressure without the risk of clogging the feed tank. The value of this pressure determines, at least in part, the step accuracy for the finer details of the step object.

For å avhjelpe disse ulemper er det et formål for oppfinnelsen To remedy these disadvantages, it is an object of the invention

å fremskaffe en stbpeanordning for industrielt bruk, og hvori stbpetrykket underkastes de tre ovenfor beskrevne faser uten at nivået av det gjenværende metall i matetanken spiller noen viktig rolle. Herved oppnås også fullstendig eliminering av gassbobler, og endelig kan smi-trykket bkes til en meget hbyere verdi. Dette er oppnådd ved anvendelse av en elektromagnetisk pumpe nedsenket i matetanken. to provide a pressing device for industrial use, and in which the pressing pressure is subjected to the three phases described above without the level of the remaining metal in the feed tank playing any important role. This also achieves complete elimination of gas bubbles, and finally the forging pressure can be increased to a much higher value. This has been achieved by using an electromagnetic pump submerged in the feed tank.

I henhold til oppfinnelsen foreslås også en anordning hvorved det vil være mulig å fylle flere stbpeformer samtidig. In accordance with the invention, a device is also proposed whereby it will be possible to fill several stock molds at the same time.

I oppfinnelsens anordning er de sbkte formål oppnådd ved hjelp av en nedsenket konduksjonspumpe av kjent type eller en induksjonspumpe av nedsenkningstypen. In the device of the invention, the desired objectives are achieved by means of a submerged conduction pump of a known type or an induction pump of the submersible type.

Oppfinnelsen gjelder således en stopeanordning med nedsenket elektromagnetisk pumpe for stoping, under lavt trykk, av meget korroderende metaller, som f.eks. aluminium, fra en matetank som i det minste periodisk tilfores flytende metall, idet stopeanordningen omfatter minst en stopeform anbragt på hoyere nivå enn matetanken en stigekanal for innsprøyting av det flytende metall i formen samt en sentreringsinnretning for sentrering av stbpeformen i forhold tilstigekanalen. The invention thus relates to a stopping device with a submerged electromagnetic pump for stopping, under low pressure, highly corrosive metals, such as e.g. aluminium, from a feed tank which is at least periodically supplied with liquid metal, the stopping device comprising at least one stop mold placed at a higher level than the feed tank, a riser channel for injecting the liquid metal into the mold as well as a centering device for centering the stop mold in relation to the riser channel.

På denne bakgrunn har oppfinnelsens stopeanordning som særtrekk innretninger for innstilling av den elektriske spenning som påtrykkes den nedsenkede elektromagnetiske pumpe , for regulering av innsproytingstrykket for det flytende metall i formen. On this background, the invention's stopping device has as a distinctive feature devices for setting the electrical voltage that is applied to the submerged electromagnetic pump, for regulating the injection pressure for the liquid metal in the mold.

Denne enkle regulering av trykket gjor det mulig å innstille innsproytningstrykket ved ganske enkelt å variere spenningen på sekundærsiden av en transformator, og dette gjor det i sin tur mulig å oppnå en automatisering av stopeprosessen. This simple regulation of the pressure makes it possible to set the injection pressure by simply varying the voltage on the secondary side of a transformer, and this in turn makes it possible to achieve an automation of the stopping process.

Det store trykkområde som det er mulig å dekke Ved denne reguleringsmetode, tillater videre en hevning av smitrykket uten fare for å skade matetanken. Det er derfor mulig å frembringe hensiktsmessig trykkforlop i stbpeformen ved enkel automatisk variasjon av den spenning som indusers i sekundær-viklingen for transformatoren i en konduksjonspumpe, i tillegg til at det oppnås et hbyt smi-trykk. The large pressure range that is possible to cover with this regulation method also allows an increase in the forging pressure without the risk of damaging the feed tank. It is therefore possible to produce an appropriate pressure gradient in the stock mold by simple automatic variation of the voltage induced in the secondary winding for the transformer in a conduction pump, in addition to achieving a rapid forging pressure.

En åpen matetank kan anvendes uten påvirkning av det trykk som utoves i stbpeformen. Som en folge av dette kan tilsats-produkter uten vanskeligheter tilfores innholdet i matetanken hver gang dette finnes nbdvendig. Anvendelse av en sådan åpen matetank forenkler monteringen av ventilasjonsorganer for av- An open feed tank can be used without the influence of the pressure exerted in the mold. As a consequence of this, additive products can be added to the contents of the feed tank without difficulty whenever this is found necessary. The use of such an open feed tank simplifies the installation of ventilation devices for

kjbling av viklingene i den elektromagnetiske pumpe. wiring of the windings in the electromagnetic pump.

I visse tilfeller, særlig når det flytende metall er meget aktivt i kontakt med atmosfærisk oksygen, må matetanken til-dekkes av et fluidtett beskyttelseslokk. Det vil lett forstås at utpumping av det flytende metall fra matetanken i dette tilfelle vil redusere trykket i det flytende metall og gjore en senere utgassing lettere. I visse spesielle tilfeller kan til og med være en fordel å frembringe et primært vakuum i matetanken, hvilket vil muliggjore en kraftigere utgassing av metallet for det stbpes. Dette forhold at metallet oppvarmes i flytende tilstand, utnyttes således for vesentlig rensing av metallet for stopingen. In certain cases, particularly when the liquid metal is very active in contact with atmospheric oxygen, the feed tank must be covered by a fluid-tight protective cover. It will be easily understood that pumping out the liquid metal from the feed tank in this case will reduce the pressure in the liquid metal and make later outgassing easier. In certain special cases, it may even be advantageous to create a primary vacuum in the feed tank, which will enable a more powerful outgassing of the metal for the stppes. This fact that the metal is heated in a liquid state is thus used for substantial cleaning of the metal for the stoping.

I andre tilfeller kan det derimot anvendes en omfangsrik matetank med en eller flere deler som står i forbindelse med den ytre atmosfære. I dette tilfelle anbringes den elektromagnetiske pumpe naturligvis i den ikke oppvarmede del av tanken. In other cases, however, a voluminous feed tank can be used with one or more parts that are in contact with the external atmosphere. In this case, the electromagnetic pump is naturally placed in the unheated part of the tank.

Det har også vist seg å være en stor fordel å anvende en elektromagnetisk pumpe for smeltetilforsel til stbpeformen, hvilket gjor det mulig å anordne beholderen sideforskjbvet over matetanken. På grunn av dette forhold har det også It has also proven to be a great advantage to use an electromagnetic pump for melt supply to the casting mold, which makes it possible to arrange the container laterally offset above the feed tank. Because of this relationship, it has also

vært mulig å anordne ..flere elektromagnetiske pumper i samme tank, for tilfbrsel av metall til flere stbpeformer samtidig fra en enkelt matetank. been possible to arrange ..several electromagnetic pumps in the same tank, for supplying metal to several bar forms at the same time from a single feed tank.

På bakgrunn av denne teknologiske, fordel, har det vist seg mulig å anordne flere matetanker i forbindelse med den ytre atmosfære og hver utstyrt med en eller flere elektromagnetiske pumper i tilslutning til en enkelt smelteovn. Hver av disse pumper forer metall til en tilordnet stbpeform. Samtidig fylling av flere former kan derfor finne sted fra en enkelt smelteovn, hvorved i hby grad den bkonomiske drift ved stbping av metaller forbedres, særskilt når vedkommende metall er meget korroderende i flytende tilstand og kjente fremgangs-måter ikke muliggjbr en sådan forenkling av anlegget. On the basis of this technological advantage, it has proved possible to arrange several feed tanks in connection with the external atmosphere and each equipped with one or more electromagnetic pumps connected to a single melting furnace. Each of these pumps feeds metal into an assigned die. The simultaneous filling of several molds can therefore take place from a single melting furnace, whereby the economic operation when filling metals is improved to a great extent, especially when the metal in question is very corrosive in liquid state and known methods do not enable such a simplification of the plant.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet ved hjelp av ut-fbrelseseksempler og under henvisning til de vedfbyde tegninger, hvorpå: The invention will now be described in more detail with the help of manufacturing examples and with reference to the attached drawings, after which:

Fig. 1 viser skjematisk et snitt gjennom en stopeanordning med Fig. 1 schematically shows a section through a stop device with

en fluidtett digel og spesielt innrettet for stbping av metaller som i varm tilstand reagerer kraftig med luft, mens a fluid-tight crucible and specially designed for stbping metals which in a hot state react strongly with air, while

Fig. 2 skjematisk viser et snitt gjennom en annen stopeanordning hvori i det minste en del av matetanken står i forbindelse med den ytre atmosfære. Fig. 2 schematically shows a section through another stop device in which at least part of the feed tank is in contact with the external atmosphere.

I den utforelse som er vist i fig. 1, betegner 1 en understottelse for en matetank i form av en digel 2 med flytende metall opptil nivået 3. En innsproytningsinnretning 4 gjor det mulig for flytende metall å trenge inn i rommet 5, som er avstengt av et lokk 7, i stbpeformen 6. Innsproytingsinnretningen kan være vertikalt anordnet, slik som vist i foreliggende figur,.men den kan også med fordel være skråstilt. Stbpeformen vil da ikke lenger befinne seg like over digelen 2, men en viss horisontal avstand fra denne. Det er mulig, som angitt ovenfor, å anordne flere pumper i samme digel eller matetank. To pumper kan da plasseres på en sådan måte at deres innsprbytingsinnretninger er innbyrdes motsatt rettet. I fig. 1 er det videre vist at en nedsenket elektromagnetisk pumpe 8 suger opp flytende metall fra digelen 2 og sprbyter dette metall inn i rommet 5. In the embodiment shown in fig. 1, 1 denotes a support for a feed tank in the form of a crucible 2 with liquid metal up to the level 3. An injection device 4 makes it possible for liquid metal to enter the space 5, which is closed by a lid 7, in the mold 6. The injection device can be arranged vertically, as shown in the present figure, but it can also advantageously be inclined. The mold will then no longer be just above the crucible 2, but a certain horizontal distance from it. It is possible, as indicated above, to arrange several pumps in the same crucible or feed tank. Two pumps can then be placed in such a way that their exchange devices are mutually oppositely directed. In fig. 1, it is further shown that a submerged electromagnetic pump 8 sucks up liquid metal from the crucible 2 and sprays this metal into the space 5.

I visse tilfeller synes det å være en fordel å gjore digelen .2 fluid-tett ved hjelp av et avtagbart lokk 9. Dette lokk er forsynt med to gjennomgående ror. Et ror 10 for ventilasjon og kjbling av viklingene i pumpen 8 passerer gjennom en fluid-tett pakning 11, mens et utgåssingsrbr 12 er fort gjennom en fluidtett pakning 13 i lokket. In certain cases, it seems to be an advantage to make the crucible 2 fluid-tight by means of a removable lid 9. This lid is provided with two continuous rudders. A pipe 10 for ventilation and coupling of the windings in the pump 8 passes through a fluid-tight seal 11, while an outgassing pipe 12 passes through a fluid-tight seal 13 in the lid.

Sistnevnte ror ender i en kraftig primærpumpe 14. På grunn av dette arrangement kan det fordelaktig oppnås et renset metall umiddelbart for stbpingen. En sådan anordning for stbping av aluminium har gjort det mulig å oppnå et stbpt produkt som er absolutt fritt for alle sprekker og bobler, uansett stbrrelse. Takket være den elektromagnetiske pumpe vil det være mulig å oppnå tilstrekkelig hbyt smi-trykk. Enten matetanken er ut-fort væsketett eller står i forbindelse med luft, har det således vært mulig å fremstille stopte deler med meget fine detaljer, med meget bedre reproduserbarhet enn det tidligere har vært mulig. Ved det ovenfor angitte utforelseseksempel liksom i det neste eksempel, vil styreledninger (ikke vist) The latter rudder ends in a powerful primary pump 14. Due to this arrangement, a purified metal can advantageously be obtained immediately for the stbping. Such a device for stapling aluminum has made it possible to obtain a stapling product that is absolutely free of all cracks and bubbles, regardless of stapling. Thanks to the electromagnetic pump, it will be possible to achieve sufficient hbyt smi pressure. Whether the feed tank is completely liquid-tight or is in contact with air, it has thus been possible to produce stopped parts with very fine details, with much better reproducibility than was previously possible. In the above-mentioned embodiment example as well as in the next example, control cables (not shown)

for den elektromagnetiske pumpe være tilsluttet en sentral instrumenttavle, som også anviser trykket i stbpeformen. Ved innstilling av pumpens driftssspenning vil således være mulig til enhver tid å regulere trykket i stbpeformen uten å forandre det foreliggende trykk i matetanken ovenfor nivået av det flytende metall. for the electromagnetic pump to be connected to a central instrument panel, which also indicates the pressure in the tube mold. By setting the pump's operating voltage, it will thus be possible at all times to regulate the pressure in the stock mold without changing the existing pressure in the feed tank above the level of the liquid metal.

På denne måte kan det også oppnås en automatisering av trykk-reguleringen for metallinnsprbytingen. Hver reguleringsperiode ender da med et smitrykk som minst er dobbelt så hbyt som det oppnådde trykk ved tidligere kjente metoder. In this way, an automation of the pressure regulation for the metal replacement can also be achieved. Each regulation period then ends with a forging pressure that is at least twice as fast as the pressure achieved by previously known methods.

Anordningen i fig. 2, som skjematisk viser et snitt gjennom en stopeanordning hvori endel av metallet befinner seg i kontakt med den ytre atmosfære, kan anvendes i forbindelse med flytende aluminium etter dannelse av en beskyttende alumina-film, som bibeholdes så lenge tbmning av beholderen under et visst nivå unngås. The device in fig. 2, which schematically shows a section through a stop device in which part of the metal is in contact with the external atmosphere, can be used in connection with liquid aluminum after the formation of a protective alumina film, which is maintained as long as the container is filled below a certain level be avoided.

Matetanken 21 er utvidet med et område 22 som står i kontakt The feed tank 21 is extended with an area 22 that is in contact

med den ytre atmosfære. Metallnivået er vist ved 23. Dette nivå for det flytende metall må bibeholdes under et nivå som bestemmes av den periodiske smeltetilfbrsel fra den del av tanken som er beskyttet mot den ytre atmosfære. Den skråstilte innsprbytingskanal 24 forer metall inn i stbpeformen 26, hvis indre rom 25 fylles med flytendé metall. Lokket 2 7 på formen er avtagbart. 28 betegner den nedsenkede elektromagnetiske pumpe og 30 angir en kjblekanal for pumpens vikling. with the outer atmosphere. The metal level is shown at 23. This level of the liquid metal must be maintained below a level determined by the periodic supply of melt from the part of the tank which is protected from the external atmosphere. The inclined replacement channel 24 feeds metal into the mold 26, whose inner space 25 is filled with flowing metal. The lid 2 7 on the mold is removable. 28 denotes the submerged electromagnetic pump and 30 denotes a cable channel for the pump's winding.

Pumpens utlbpskanal 31 er tilsluttet innsprbytingskanalen 24 The pump's outlet channel 31 is connected to the exchange channel 24

ved hjelp av en overgangsforbindelse 32, og en innretning 33 av kjent utfbrelse muliggjbr frakobling av stbpeformen fra inn-sprb yting s sys terne t. by means of a transition connection 32, and a device 33 of a known design makes it possible to disconnect the step form from the input of the system.

Det er mulig å sikre hensiktsmessig arbeidsoperasjon for de anordninger som er vist i fig. 1 og 2 ved hjelp av en induksjonspumpe av kjent type. Kbnduksjonspumper av nedsenkbar type har også vært anvendt, og de oppnådde resultater har vært meget tilfredsstillende. It is possible to ensure appropriate work operation for the devices shown in fig. 1 and 2 using an induction pump of a known type. Submersible induction pumps have also been used, and the results obtained have been very satisfactory.

Skjont de nettopp beskrevne anordninger synes å gi de storste fordeler ved utforelse av oppfinnelsen, vil det uten videre forstås at forskjellige modifikasjoner kan gjores innenfor oppfinnelsens ramme både med hensyn til de anvendte elektromagnetiske pumper og deres reguleringssystemer, f.eks. ved å erstatte visse elementer med andre elementer som er i stand til å sikre en likeartet arbeidsfunksjon. Særskilt er det i henhold Although the devices just described seem to provide the greatest advantages when implementing the invention, it will be readily understood that various modifications can be made within the scope of the invention both with regard to the electromagnetic pumps used and their control systems, e.g. by replacing certain elements with other elements capable of ensuring a similar work function. Separately, it is according to

til oppfinnelsen mulig å anvende flere matetanker rundt samme smelteovn, idet hver tank er utstyrt med en elektromagnetisk pumpe, et innsprøytingssystem og en stopeform. I det utfbrelses-eksempel som er vist i fig. 2, vil det åpenbart være mulig å anordne flere tankområder 22 i forbindelse med den ytre atmosfære idet hvert sådant område er utstyrt med en pumpe som angitt ved 28 og tilsluttet en stopeform 26. to the invention, it is possible to use several feed tanks around the same melting furnace, each tank being equipped with an electromagnetic pump, an injection system and a stop mold. In the embodiment shown in fig. 2, it will obviously be possible to arrange several tank areas 22 in connection with the external atmosphere, as each such area is equipped with a pump as indicated at 28 and connected to a stopper form 26.

Claims

1. Stop device with submerged electromagnetic pump for stopping, under low pressure, of highly corrosive metals, such as e.g. aluminium, from a feed tank (2, 21) which is at least periodically supplied with liquid metal, the stop device comprising at least one stop shape (6, 26) arranged at a higher level than the feed tank, a riser channel (4, 24) for the exchange of the liquid metal in the mold as well as a centering device for centering the block mold in relation to the riser channel, characterized by devices for setting the electrical voltage that is applied to the submerged electro magnetic pump (8, 28) for regulating the injection pressure for the liquid metal in the mold (6, 26).

2. Stop device as specified in claim 1, characterized by devices for subjecting the liquid metal that is injected into the stop mold (6, 26) to an automatically regulated pressure process which is terminated by a forging pressure.

3. Stop device as stated in claim 1, characterized in that at least one area (22) of the feed tank (21) which is at least periodically supplied with molten metal, is in contact with the external atmosphere.

4. Stop device as specified in claim 3, characterized in that at least one of the submerged electromagnetic pumps (28) is installed in the area (22) of the feed tank (21) which is in contact with the external atmosphere.

5. Stop device as stated in claim 4, characterized in that the stop mold (26) is laterally offset in relation to the submerged pump (28) and is connected to the pump through a riser channel (24) with an inclined section.

6. Stop device as stated in claim 4, characterized in that several feed tanks (21) in connection with the external atmosphere are each provided with at least one submerged electromagnetic pump (28) for supplying liquid metal to a stop shape (26).

7. Stop device as stated in claim 1, and in which the liquid metal is contained in a feed tank in the form of a crucible, characterized in that said crucible (2) is closed by means of a fluid-tight lid (9).

8. Stop device as specified in claim 7, characterized in that a vacuum pump (14) is connected (12) above the maximum level (3) of liquid metal in the crucible (2), for constant outgassing of said metal.