NO150623B - Anordning ved et stoepebaand samt anvendelse av anordningen - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning ved støpebånd rundt et støpehjul for metallstøping.med vendevalser for føring av støpebåndet som består av et materiale hvis varmeledningsevne er større enn for stål.

Kontinuerlig støping av metallegeringer, særlig aluminiumlegeringer, på et roterende støpenjul som er dekket med et bånd., der båndet ligger rundt hjulet, har lenge vært kjent og har vært grunnlag for flere industrielle prosesser. Dette støpeprinsipp er fremfor alt blitt anvendt ved støping av emner som er beregnet for valsing til maskintråd. Ved denne, prosess.blir støpestykket som kommer varmt fra støpehjulet, styrt mot en rekke varme og deretter kalde eller varme valser og ved utløpsenden av disse blir maskintråden viklet opp, og det hele finner sted kontinuerlig på en enkel maskinlinje.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de. i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli beskrevet nærmere under hénvisning til tegningene.

På figur 1 betegner 1 støpemaskinen som omfatter et støpehjul 2.. Støpehjulet er dekket med et bånd 3. Et ytterligere hjul 4. gjør det mulig, å stramme=båndet. En valse 5 bringer båndet som dekker hjulet over i området ved støpesonen. "Flyt-ende metall støtes, ut ved 6 og når det forlater'hjulet, blir det støpte emne 7 styrt mot en rekke valser 8 som former emnet til tråd 9. Tverrsnittet av emnet som i alminnelighet har. trapesform, varierer fra anlegg til anlegg fra 900 mm2

til mer enn 3000 mm 2. Maskintråden man får har i alminnelighet en diameter på 7} mm eller 9$ mm.

Det er også mulig etter de samme prinsipper å støpe barrer

for valsing av plater med tykkelse på f.eks. 15-30 mm og med en bredde på 200-400. mm. Slike emner blir senere varra-valset og deretter kal.dvalset i linjen for å danne bånd som egner seg til fremstilling av slugs eller pawns for slag-

ekstrudering.

Dissé maskiner varierer temmelig meget i sin oppbygning,

alt etter antallet av hjelpehjul og plasseringen av innløp og utløp for det støpte metall.

Således kjenner man (jevnfør figur 1) en støpemaskin utstyrt med et støpehjul med et ringspor, et medføringshjul og et lite hjul der de- to hjul over en del av periferien er omgitt av et metallbånd som samtidig sikrer lukning av sporet over endel av dets lengde og dreining av støpehjulet under påvirkning av båndet som føres med av medføringshjulet. Denne omdreining fremtvinger en vesentlig mekanisk strekkbelastning pa båndet.

Britisk patent nr. 1 143 264 viser en støpemaskin med tre hjul (jevnfør figur 2\ som omfatter et støpehjul og to hjelpehjul der ett-føres med av en medføringsinnretning, slik at de overfører sin bevegelse til de andre ved hjelp av båndet. Også her blir båndet underkastet en vesentlig mekanisk strekk-påkjenning.

I fransk patent nr_ 1 175 580 beskrives det en støpemaskin (jevnfør figur 3> som omfatter et støpehjul, to vendehjul, ett hjul ment til å sikre strekkbelastning på metallbåndet og to bærehjul som tillater føring av båndet mot hjulet uten for stor belastning på dette.

I US patent nr. 3 416 594 dreier det seg om en,støpemaskin med fem hjul (jevnfør figur 4f som gjør det mulig å- forbedre kontakten mellom båndet og det støpte produkt og der båndet alltid er utsatt for den belastning som utføres av medførings-hjulet.

Hjulet og båndet som er beskrevet i ovennevnte patenter må naturligvis kjøles kraftig med vann ved hjelp av forskjellige dusje-, sirkulasjons- og sprøytesystemer og båndet kan dessuten kjøles direkte ved påvirkning fra små vannstråler.

I de fleste tilfeller er støpehjulet i disse maskiner laget av ren kobber eller lavlegert kobber fordi dette materiale er en god varmeleder og sikrer at støpestykket kjøles så hurtig som mulig. Båndet er i alminnelighet laget av vanlig stål. Valget av dette materiale er bestemt av en rekke for-delaktige egenskaper for denne anvendelse, innbefattende lave omkostninger, lett sammensetning ved enkel sveising, høy mekanisk styrke som sikrer minimal forlengelse under bruk, mens vanlig stål på den annen side -har en ulempe for denne bestemte anvendelse, nemlig dets varmeledningsevne som er forholdsvis lav sammenliknet med kobber. I en viss tid var denne ulempe ikke s^ærlig fremtredende fordi de beskrevne støpehjul opprinnelig ble benyttet særlig til støping av ikke-legert aluminium eller lavlegert aluminium. Det ble da støpt emner for ledningstråd av A4/L, A^/ L eller A-GS/L og emner for platebarrér av A^, A,, eller lavlegerte aluminium-typer, så som 3X)03 (A-Ml) eller legeringer med lavt magnesium-innhold.

På den annen side da mer legerte legeringer med høye størk-riingsbmråder, så som 2000 eller 7000-seriene, f.eks. 2014 (A-U4SG)"> 2024 (A-U4G) eller 7075 (Å-Z5GU) ble hjulstøpt for fremstilling av tråd med gode mekaniske egenskaper i' stedet for til elektriske anvendelser ble det påvist feil på den side av emnet som størknet i kontakt med båndet. Disse feil skyldes den lave varmeutveksling gj«nnom båndet mellom det støpte metall og kjølevannet» noe som resulterer i ny -smelting av allerede størknet -metall. Disse feil retter seg inn på den overflate av -emnet som vender mot båndet hovedsakelig' langs to parallelle linjer. De likner en rekke svake oppsvulminger og utsondringer i tilknytning til segregasjoner og porøse soner. Ved den påfølgende valsing har disse defekte soner en tilbøyelighet til når de valses ut, å skape sprekkdannelser som holder seg intakt helt opp til trådvalsetrinnet og gjør metallet uegnet for

de anvendelser som det var beregnet for.

Det har vært gjort forsøk på å bytte ut stålbåndet med et

bånd av kobber eller kobberholdig legering, slik at den støpte gjenstand blir omgitt over hele sin omkrets av en homogen form med høy varmeledningsevne. Imidlertid kan rent kobber ikke benyttes på grunn av sin store strekkbarhet som ved lave temperaturer og i ennu større grad ved høye temperaturer resulterer i strekning og forlengelse og overordent-lig hurtig uttynning av det båndformede materiale som benyttes. Selv om anvendelse av høyere legerte kobberlegeringer med

bedre mekaniske egenskaper, så som cuproberyll, kan komme i betrakning medfører bruk av slike legeringer vanskeligheter når det gjelder levering og bearbeiding (særlig sveising) i tillegg til at deres varmeledningsevne blir redusert i sammen-likning med varmeledhingsevnen for rent kobber.

Søkerne har kommet frem til en fremgangsmåte som muliggjør anvendelse av et bånd av rent kobber i en støpemaskin av den type det her gjelder.

Fremgangsmåten består i å skille de to funksjoner som stålbåndet har i alle de ovenfor beskrevne prosesser,nemlig varmeutvek-slingsfunksjonen og den mekaniske funksjon som består i å

drive hjulene og å strekke båndet over disse. | Det er fordel-aktig å benytte et bånd av kobber for den første av disse funksjoner og et bånd av stål for den annen funksjon.

Oppfinnelsen består i, i en og samme maskin, å kombinere et bånd av kobber eller av et metall som er en bedre varmeleder enn stål og som skal sørge for varmeutvekslingen mellom det støpte emne og kjølevannet^ og fortrinnsvis to bånd av stål som da er ansvarlig for å holde kobberbåndet mot støpe—

hjulet og for å drive kobberbåndet og det tilhørende hjul.

Hovedopplegget for en støpemaskin.i henhold til oppfinnelsen

er vist på f i<jur 5. Støperaaskinen som er vist på denne figur er en støpemaskin med fire hjul, der smeitet metall innføres gjennom en støpekanal 10 i nærheten av den øvre generatrise for støpehjulet 11, ulen det skal her påpekes at <p>lasseringen av støpekanalen ikke har noe med foreliggende oppfinnelse som sådan å gjøre. Oppfinnelsen kommer til anvendelse både på støpehjul som mates med vertikal kanal og støpehjul som mates med skråttstilte kanaler. Omkretsen av hjulet har et spor som vist på figur 6, der det er gjengitt et snitt etter linjen AA<1> på figur 5. Det støpte emne -størkner i det rom som er begrenset av dette spor og båndet som dekker sporet, og hjulet og båndet kjøles med vann. Det størknede emne kommer ut ved 12 der båndet eller båndene forlater støpehjulet etter å ha passert Ivjulet 13, for deretter å fortsette til returhjulet 14 og sluttelig til bærehjulet 15 som bringer båndet eller båndene tilbake til støpesonen. I vanlige prosesser er båndet et enkelt stålbånd som følger banen: støpehjul 11, ledehjul 13, returhjul 14 og bærehjul -15 som vist på figuren, bg det dekker hele emnet samt hviler på sidene av sporet 16.

I henhold til oppfinnelsen benyttes det et kobberbånd 17 og

en anordning med to stålbånd 18. Kobberbåndet er løst og blir ikke utsatt for strekkrefter ved noe punkt langs sin bané. Stålbåndene derimot samles slik at de holder kobberbåndet mot hjulet når båndet befinner seg i støpesonen og dessuten overfører bevegelse til hjelpehjulene.

Som vist-på figur 6 dekker kobberbåndet 17 sporet i hjulet

og hviler på sidene av sporet. De to stålbånd 18 er samlet parallelt med hverandre og de dekker sidepartiene av kobberbåndet samt holder dette mot sporets sider, som vist på

figur 6, mellom det punkt der smeltet metall innføres og det punkt der emnet kommer ut. Kobberbåndet 17 holdes således fast mot sporet av disse stålbånd 18 uten selv å

være utsatt for noen strekkpåkjenninger. Bortsett fra båndets kontakt med støpehjulet er kobberbåndet løst.

Det er tilstrekkelig at det holdes lett, f.eks. mellom to smøremiddelimpregnerte puter 19 i midten som står like foran bærehjulet 15 som skal styre båndet og sikre at dette ledes riktig frem til støpehjulet 11. Som vist på figur 6 holder de to stålbånd kobberbåndet mot sidene av sporet.

De må være parallelle og må derfor holdes med, konstant av-stand fra hverandre over hele bevegelsesbanen. Det er derfor nødvendig i en rekke punkter å sørge for styremidler for disse to bånd, slik at de løper riktig. Disse styremidler som er betegnet med henvisningstallet 20 på figur 5, kan være utført på en meget enkel måte som vist i snitt på figur 7. Stålbåndene 18 glir langs føringer 21 som er mon-tert på en bæreplate 22. Føringene kan f.eks. være kulelagre som hindrer slitasje på sidene av stålbanene.

Det er også mulig å benytte et hvilket som helst annet styre-system.

Denne anordning med dobbelte bånd muliggjør intens kjøling av emnet gjennom det sterkt ledende kobberbånd som er direkte kjølt med rader av vannstråler eller dusjer. På grunn av denne konstruksjon behøver dessuten stålbåndene aldri å bli utsatt for termiske påkjenninger.

i

Erfaring har vist at kobberbåndet som ikke blir utsatt for noe trekkende krefter, bare blir utsatt for oppvarmning under sin bevegelse i kontakt med støpehjulet, og denne oppvarmning er ikke tilstrekkelig til å frembringe problematisk de-forma-sjon som kunne skape vanskeligheter ved drift i industriell målestokk.

Den metallurgiske kvalitet, av de støpte emner blir. vesentlig forbedret, særlig når det gjelder legeringer. De feil som er knyttet til uregelmessigheter i størkningen på båndslden, forsvinnger fullstendig, ikke bare ved visuell undersøkelse, men også når materialet undersøkes ved mikfografi eller utseigring. Dessuten vil påfølgende valsing til den diameter tråden skal ha ikke føre til at det oppstår sprekker uansett hv.ilken legering man benytter.

Anordningen som hittil er beskrevet, kan også benyttes ved et .hvilket som helst annet støpesystem som benytter et hvilket som helst antall hjul, der støpehjulet er på utsiden av den sløyfe som dannes av båndet, f.eks. som vist på

figur 4. Imidlertid kan oppfinnelsen også anvendes på støpe-maskiner der støpemaskinen ligger inne i den sløyfe som dannes av båndet. Den eneste forskjell er da at i dette tilfellet vil kobberbåndet ligge innvendig i sløyfen, mens det i andre maskiner ligger på sløyfens utside. Det er heller ikke absolutt nødvendig at kobberbåndet skal følge nøyaktig ..samme bane som stålbåndene og bevege seg over de samme ruller. Dette er ikke på noen måte betingelse for foreliggende opp-finnélsé..F.eks..so<m>vist på figur 5 er det lett mulig å konstruere de hjul der stålbåndene beveger seg direkte fra styrehj-ulet 13 til bæreh julet 15-, uten å passere over returhjulet 14, mens kobberbåndet fortsetter hele kretsen rundt som forklart tidligere.

Sluttelig har det i denne beskrivelse vært tale om et bånd

av rent kobber. Det er klart av anvendelse av et bånd av

mer eller mindre legert kobber eller et bånd av aluminium-legering for støping av metaller med lavt smeltepunkt., også faller innenfor rammen av oppfinnelsen. Imidlertid er det både fra teknisk synspunkt og økonomisk synspunkt fordel-aktig ved utøvelse av oppfinnelsen, at båndet er av et materiale med høy varmeledningsevne som er lett å slaglodde eller lodde på annen måte.

For å holde stålbåndene parallelle med hverandre, ér det

også mulig å forbinde dem med jevne mellomrom med avstands-stykker, det vil si å benytte et stålbånd, f.eks. det som er vist på figur 8, der henvisningstallet 23 angir de to deler av båndet som holder kobberbåndet fast til sidene

av sporet, slik at kobberbåndet.kan kjøles direkte, bortsett fra ved de områder der avstandsholderen .24 er tilbake. Selv om det er mulig å bruke denne anordning, er den<:>mindre fordel-aktig enn den anordning som har to uavhengige bånd fordi -

man på grunn av avstandsholderne 24 får svingninger i kjøle-betingelsene.

Den beskrevne anordning kan anvendes ikke bare ved fremstilling av trapesformede ender, for valsing av tråd, slik som- vist på figur 6, men også til fremstilling" av barrer til valsing av plater og,bånd. Selv om denne anordning er av særlig interesse for aluminiumlegeringer av. 2Ch00 og 7000 seriene>

kan den også anvendes .for en hvilken som helst annen aluminium-legering og også for en lang.rekke metaller som ikke bare er lettere å smelte enn aluminium, så som f.eks. sink og bly,

men også metaller som er mer tungtsmelteleg enn f.eks. kobber og dets legeringer..

Claims (4)

1 . Anordning ved et støpebånd riindt et støpehjul for metallstøpning med vendevalser for føring av støpebåndet som består av et materiale hvis varmeledningsevne er større enn den til stål, karakteris e;r t ved to over hjelperuller (13, 14, 15) strekkbelastede parallelle stålbånd (18), mellom hvilke og støpehjulet (11), støpe-båndet (17) blir ført på en slik måte at de presser side-kantene til støpebåndet (17) mot kantene av støpesporet.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at støpebåndet (17) består av kobber.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved to med smøremiddel impregnerte puter (19) gjennom hvilke støpebåndet (17) føres, og ved føringsinn-retninger (20) på forskjellige punkter for å holde stålbåndene (18) parallelle.

4. Anvendelse av anordningen ifølge ett av kravene 1-3 for kontinuerlig støping av aluminiumlegeringer.