NO149618B - Apparat for kontinuerlig stoepning av smeltet metall - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår metallstøping og nærmere

bestemt et forbedret apparat for støping av smeltet metall i en kontinuerlig støpemaskin av hjul/belte-typen.

I kjente kontinuerlige støpesystemer bringes metallsmelte

til å strømme inn i en støpeform dannet ved tildekning av et avsnitt av omkretssporet på et roterende støpehjul med et bøyelig endeløst metallbelte. Etterhvert som støpehjulet dreies tilføres et kjølemiddel til yttersiden av hjulet omkring omkretssporet samt til det bøyelige belte for å hindre for kraftig oppvarming av disse deler samt for å oppnå rask størkning av det smeltede metall. Mens støpemetallet for. flyttes i støpeformen mellom det roterende støpehjul og omkretsbeltet, vil det størkne og komme ut av den bevegelige form som en kontinuerlig stang, klar for å valses eller be-arbeides på en annen måte. For å anskueliggjøre foreliggende oppfinnelse vil den bli beskrevet under særlig henvisning til anvendelse ved støping av en kontinuerlig kobber eller aluminium-stang på den måte som er nettopp nevnt, men det vil forstås at oppfinnelsen også ved støpning av andre metaller ved andre kontinuerlige støpeprosesser som benytter seg av bevegelige støpeflater.

Ved kontinuerlig støpning av metall i støpemaskiner av oven-

for angitt art er det meget fordelaktig å bringe metallsmelten til størkning på så kort tid som mulig, for derved å opprett-holde en høye støpetakt. Når støpemassen inneholder flere legeringsbestanddeler, er rask størkning videre ønskelig for å bibeholde intermetalliske forbindelser i fast løsnings samt for å begrense størrelsen av de partikler som utfelles fra løsningen. Den lave nedkjølingstakt og den ujevne varme-overføring som foreligger ved de forholdsvis tykke metall-belter (1,5 mm eller tykkere) som anvendes i tidligere kjente støpemaskiner, hindrer imidlertid oppnåelse av høy støpetakt og de ønskede metallurgiske virkninger. Dette er særlig

tilfelle hvis beltet er utført i et material med forholdsvis lav varmeoverføringsevne, selv om kjølemiddel tilføres beltets ytterside i den høyeste tilførselstakt og ved det høyeste trykk som er praktisk anvendbart.

Det vil derfor forstås at det for å øke støpetakten for en støpemaskin av den ovenfor beskrevne type, samtidig som forventet levetid for det bøyelige belteelement økes, må vedkommende belte ha meget høy varmeoverføringsevne. I henhold til tidligere kjent teknikk foreligger det imidlertid flere problemer ved forsøk pa å tilvirke støpebeltet som er tynne og/eller består av materialer med høy varmeoverføringsevne.

Et problem som særlig oppstår ved tilvirkning av støpeform-komponenter av materialer som er i stand til høy varmeover-føring, er den typiske lave holdfasthet for sådanne materialer, hvilket på uheldig måte påvirker deres anvendbare levetid, slik som forklart i US-patentskrift nr. 3.464.483. Skjønt en nedsatt beltetykkelse vil ha en tendens til å nedsette de påkjenninger som frembringes av beltehjulene på et belte utført i et material med høy varmeoverføringsevne, vil beltets holdfasthet naturligvis likevel bli ytterligere nedsatt, således at små fordeler med hensyn til beltets levetid vil kunne oppnås på denne måte.

Et ytterligere problem i forbindelse med anvendelse av tynne belteelementer i kontinuerlige støpemaskiner er omtalt i US patentskrift 3.533.463, hvor det særlig påpekes de skader som lett kan oppstå på et tynt belte, særlig ved beltekantene, når beltet er strammet i tilstrekkelig grad til at lekkasje av metallsmelte mellom beltet og støpehjulsporet unngås.

Det er videre angitt i det sistnevnte patentskrift av de beltehjulflenser som anvendes for å styre beltet i stilling for tildekning av hjulsporet, særlig lett kan påføre skade på sidekantene av et tynt belte.

Tidligere kjent fremgangsmåte og apparat for forbedring av beltets levetid og den oppnåelige støpetakt er beskrevet i US patentskrift nr. 3.642.055, hvori det er angitt at et gjennomhullet nettingbelte anvendes for tildekning av omkretssporet på støpehjulet i en kontinuerlig støpemaskin av hjul/belte-typen. Kjølemiddel rettes gjennom åpningene i beltet for anslag direkte mot det smeltede metall i sporet. Man stoler herunder på at metallsmeltens høye overflatespenning vil hindre det smeltede metall fra å trenge gjennom åpningene i det gjennomhullede belte. Ved de høye verdier for støpetakten som søkes oppnådd ved foreliggende oppfinnelse, vil imidlertid at metallsmeltens overflatespenning høyst sannsynlig være utilstrekkelig til å hindre lekkasje gjennom det gjennomhullede belte, med resulterende fare for metallsøl i det området som omgir støpemaskinen. Selv om sådan lekkasje kunne forhindres, vil det alltid foreligge muligheter for tiltetning av porene i det gjennomhullede beltet med størknet metall, således at for utslipp av for-dampet kjølemiddel fra støpesporet blir vanskeligere, således at eksplosjonsfaren vil øke. Videre vil fjerningen av den støpte stang fra det gjennomhullede beltet når stangen trer ut fra støpesporet, bli hemmet på grunn av vedheftning mellom støpestangen og beltet når metallsmelten størkner i kontakt med beltet. En ytterligere ulempe ved det apparat og den fremgangsmåte som er beskrevet i US patent nr. 3.642.055 er den resulterende dårlige overflatekvalitet av den støpte stav, hvilket skriver seg fra den grove og uregelmessige overflate av det gjennomhullede belte.

Det er således åpenbart at det fremdeles foreligger at behov på dette fagområde for et apparat som overvinner problemet med kort levetid for støpebeltet ved støpning av smeltet metall, samtidig som det oppnås forhøyet støpetakt i kontinuerlige støpemaskiner ved anvendelse av belter utført i tynne materialer med høy varmeoverføringsevne. Det er derfor et formål for oppfinnelsen å frembringe et støpeapparat med disse egenskaper.

Oppfinnelsen gjelder således et apparat for kontinuerlig støpning av smeltet metall, idet apparatet omfatter en støpe-maskin av hjul/belte-type for støping av metallet ved hjelp av en støpeform dannet av et dreibart støpehjul med et omkretsspor samt et endeløst bøyelig metallbelte for tildekning av et avsnitt av nevnte spor, en innretning for innføring av metallsmelte i støpeformen, kjøleorganer for tilførsel av ablativt material mellom beltet og det smeltede metall og avkjøling av metallet i støpeformen for dannelse av en støpt stang, samt midler for uttak av den støpte stang fra støpe-formen .

På denne bakgrunn av kjent teknikk som fremgår av de ovenfor angitte patentskrifter samt US-PS 3.163.896 og DE-OS 2.341.287, som blant annet omhandler tilførsel av ablativt material,har så apparatet i henhold til foreliggende oppfinnelse som særtrekk at beltet utgjøres av et tynt beltebånd uten hull og med en tykkelse mindre enn 1,5 mm, mens kjøleorganene omfatter krumme sprøytehoder anordnet for utsprøytning av flytende kjølemiddel direkte mot utsiden av det tynne beltebånd samt en dispenser og/eller et munnstykke for fordeling av det tilførte ablative material mellom beltet og det smeltede metall i støpeformen, mens utstyr er anordnet for fjerning av forkullede rester av det ablative material fra beltet etter at metallet er størknet.

For økning av beltets virksomme levetid og økning av varme-overf øringen fra det smeltede metall i støpeformen, for-deles således ablativt material mellom beltet og det smeltede metall, hvorved det smeltede metall bringes til å'frembringe forkulling eller annen varmeforbrukende nedbrytning av det ablative material, som sammen med nevnte tilførsel av kjøle-middel mot beltet fører til rask dannelse av størknet hud mot metallet.

Det ablative eller varmeforbrukende material påføres kontinuerlig mot innsiden av det bøyelige belte, nemlig den belte-side som kommer i kontakt med det smeltede metall. Dette material anvendes således som en del av støpeformen, mens det smeltede metall føres inn i den støpeform som dannes av sporet i støpehjulet og det ablative material som understøttes og holdes på plass av det bøyelige belte. Dette material danner således et beskyttelsesskikt mellom metallsmelten og beltet. Etterhvert som det smeltede metall kommer i kontakt med det ablative material, vil dette material fortløpende bli forkullet eller nedbrent. Kjølemiddel tilføres yttersiden av beltet og støpehjulsporet for å oppnå rask størkning av metallsmelten og dannelse av en størknet beskyttelseshud utenpå det smeltede metall. Mens denne størknede hud dannes, forkulles eller nedbrennes det ablative material fortløpende på grunn av varmen fra det smeltede metall.

Ved sådan anvendelse av et ablativt eller varmeforbrukende material kan det bøyelige belte utgjøres av et bånd med meget liten tykkelse og høy varmeoverføringsevne. Det vil umiddelbart innses at høyere varmeoverføringstakt og således også høyere støpetakter kan oppnås ved anvendelse av oppfinnel-sens apparat, idet et tynt belte med høy varmeoverføringsevne vil tillate øket varmeoverføring fra det smeltede metall som skal størknes, enn det som ville være mulig ved anvendelse av de tidligere kjente, relativt tykke belter.

De ovenfor angitte og andre formål, fordeler og særtrekk ved foreliggende oppfinnelse vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til den vedføyde tegning, hvorpå: Fig. 1 viser et skjematisk oppriss av en utførelse av en kontinuerlig støpemaskin av hjul/belte-type i henhold til foreliggende oppfinnelse, hvor en kontinuerlig strimmel av ablativt material påføres det bøyelige belte fra en fordeler umiddelbart før det kommer i kontakt med smeltet metall til støpeformen. Fig. 2 er et skjematisk.oppriss av en annen utførelse av en kontinuerlig støpemaskin av hjul/belte-type i henhold til foreliggende oppfinnelse, og hvor et munnstykke sprøyter ablativt material på støpebeltet umiddelbart før det kommer i kontakt med smeltet metall i støpeformen.

For anskuelighetens skyld vil foreliggende oppfinnelse i det følgende bli beskrevet i forbindelse med støpemaskiner og prosesser av vanlig art for kontinuerlig støping av kobber, aluminium, stål eller legeringer av sådanne materialer i form av barrer eller stenger. Det vil forstås at de apparater i henhold til oppfinnelsen som vil bli beskrevet, anvendes i forbindelse med et smeltereservoar av konvensjonell utførelse, men som for oversiktens skyld ikke er vist i figurene.

Det skal nå henvises til tegningen, hvor tilsvarende deler

er betegnet med samme henvisningstall i begge figurer. I

fig. 1 er det således vist en kontinuerlig støpemaskin av hjul/belte-type, og som omfatter et dreibart støpehjul 10

samt et endeløst belte 11 montert for kontinuerlig bevegelse omkring bærehjul 12, 13, 14 og 15. Beltet 11 og støpehjulet 10 er anordnet og innrettet for samvirke på sådan måte at beltet 11 over et avsnitt av sin løpebane kommer til anlegg mot støpehjulet ved at beltet føres gjennom et omkretsspor langs yttersiden av hjulet, således at belte og hjul over dette avsnitt mellom seg danner en støpeform med innløp ved 16 og utløp ved 17.

Smeltet metall tilføres fra en støperenne 18 til innløpet 16 for støpeformen. Etterhvert som metallsmelten forskyves gjennom støpeformen, vil den størkne til en kontinuerlig stang 19 som avgis fra formen utløp 17. For å fremme størkningen er sprøytehoder 20 og 21 anordnet for utsprøytning av flytende kjølemiddel mot beltets overflate. Andre kjøleinnretninger (ikke vist) er anordnet for tilførsel av kjølemiddel til ytter-sidene av omkretssporet. Et kjølesystem for dette formål er nærmere beskrevet i US patentskrift nr. 3.596.702, som det herved henvises til som referanse.

I den utførelse av oppfinnelsen som er vist i fig. 1, tilføres støpesiden av beltet 11, nemlig den side av beltet som vender innover mot støpehjulet og dekker til støpeformen, ablativt material 22 fra dispenseren eller fordeleren 23. Dette ablative material tilføres støpesiden av beltet 11 i synkronisme med beltets bevegelse, hvilket vil si uten relativ bevegelse i forhold til dét bøyelige belte 11. En skrape 24 er anordnet for å fjerne alle rester av ablativt material 22 som måtte være igjen på beltet 11 etter at det har passert det avsnitt av beltebanen som ligger an mot støpehjulet. En beholder 25 mottar det ablative material 2 2 som skrapes av beltet 11 ved hjelp av skrapen 24.

Fig. 2 viser en annen utførelse av oppfinnelsesgjenstanden, hvor det ablative material sprøytes på beltet 11 fra et reservoar 26 gjennom munnstykket 27. Apparatet er forøvrig utført på samme måte som i fig. 1.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det således frembragt en ny kontinuerlig støpemaskin av hjul/belte-type, hvor beltetæ påføres ablativt material, fordelt på sådan måte at varmeav-givelsen fra det smeltede metall i høy grad økes for å mulig-gjøre høyere støpetakt. Ved den praktiske anvendelse av foreliggende oppfinnelse kan det benyttes ablative materialer av forskjellig art. Det anvendte material kan således være av metallisk eller ikke-metallisk type, forutsatt at det vil forkulles, fordampes eller på lignende måte omvandles ved varmepåvirkning under den tid det befinner seg i kontakt med det smeltede eller delvis størknede metall, og således bidrar til øket varmeuttrekk fra metallsmelten. Plastmaterialer eller harpiks, metaller med lavt smeltepunkt, slik som aluminium, aluminiumlegeringer, stål, tinnlegeringer og kobber-legeringen, kan anvendes. Fortrinnsvis anvendes imidlertid materialer som papir, papirmasse, asbest, plastmaterialer, fenol-harpikser, epoksy-harpikser, silisiumoksydfibre, glassfibre, metaller med lavt smeltepunkt samt blandinger av disse materialer. Det foretrukkede ablative material kan variere med arten av det smeltede metall som støpes, men for at et material skal være tilfredsstillende ablativt for en viss anvendelse, må det i det minste delvis forkulles, fordampes e.l. i løpet av den tid det befinner seg i kontakt med det smeltede eller delvis størknede metall i støpeformen. Vedkommende ablative material, slik som papir, glassfibre, asbest, metaller med lavt smeltepunkt o.l., kan påføres fordelt på støpemaskinens bøyelige belte som en kontinuerlig strimmel ved hjelp av en dispenser 23. Ablative materialer som foreligger i flytende form eller lett kan bringes i løsning,. slik som visse plastmaterialer, fenol- eller epoksy-harpikser og lignende kan sprøytes på det bøyelige belte gjennom passende munnstykker 27 fra et reservoar som enten er plassert på støpemaskinen eller i en viss avstand fra denne maskin, og som er forbundet med vedkommende munnstykker ved hjelp av slanger o.l. Fortrinnsvis har det ablative material 22 som påføres det bøyelige belte, en tykkelse mellom 0,4 og 6,4 mm. Denne materialtykkelse vil imidlertid variere i avhengighet

av temperaturen av den metallsmelte som støpes og sammensetningen av det ablative material.

Ved støping av visse metaller eller metallegeringer er det fordelaktig å påføre det ablative material et tilleggsmaterial valgt fra en materialgruppe som består av zirkonium, titanoksyd, petroleumprodukter som kan forkulles, aluminiumpulver, jern-pulver og blandinger av disse materialer. Når det ønskes at i det minste en del av det ablative material skal være et ikke-metallisk, varmebestandig material, er det fordelaktig å anvende asbestpapir. I de tilfeller det er ønskelig at i det minste en del av det ablative material ikke skal etterlate seg aske ved forbrenning, er det fordelaktig å anvende aske-fritt papir som en komponent av det ablative material.

Kjølingstakten av støpemetallet kan påvirkes eller styres ved modifisering av ablativrnaterialets fysiske eller kjemiske egenskaper. Når vedkommende ablative material er papir eller lignende kan det i tillegg behandles med en væskeløsning, f.eks. en metallisk eller kjemisk løsning, for derved å oppnå mer hensiktsmessig støpefilm, størkningshud eller belegg, eller eventuelt påvirke den takt hvormed et sådant belegg dannes.

Claims (2)

1. Apparat for kontinuerlig støpning av smeltet metall, idet apparatet omfatter en støpemaskin av hjul/belte-type for støping av metallet ved hjelp av en støpeform dannet av et dreibart støpehjul med et omkretsspor samt et ende-løst bøyelig metallbelte for tildekning av et avsnitt av nevnte spor, en innretning for innføring av metallsmelte i støpeformen, kjøleorganer for tilførsel av ablativt material mellom beltet og det smeltede metall og avkjøling av metallet i støpeformen for dannelse av en støpt stang, samt midler for uttak av den støpte stang fra støpeformen, karakterisert ved at beltet utgjøres av et tynt beltebånd (11) uten hull og med en tykkelse mindre enn 1,5 mm, mens kjøleorganene omfatter krumme sprøyte-hoder (20, 21) anordnet for utsprøytning av flytende kjøle-middel direkte mot utsiden av det tynne beltebånd samt en dispenser (23) og/eller et munnstykke (27) for fordeling av det tilførte ablative material mellom beltet (11) og det smeltede metall i støpeformen, mens utstyr (24) er anordnet for fjerning av forkullede rester av det ablative material fra beltet etter at metallet er størknet.

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at utstyret for å fjerne forkullede rester omfatter en skrape (24) anordnet for skrapende anlegg mot den side av beltet som vender mot støpeformen, samt en beholder (25) for å ta imot de av-skrapte rester.