NO158568B - Fremgangsmaate for kontinuerlig stoeping av store metallbarrer, spesielt av aluminium, magnesium eller deres legeringer. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til kontinuerlig støping av store metallbarrer, spesielt av aluminium, magnesium eller deres legeringer, hvor en støpeform med konvekse formflater kontinuerlig tilføres smeltet metall ved innløpsenden, en størknet barre kontinuerlig uttas fra utløpsenden og varme trekkes ut av barren som kommer ut fra utløpsenden av støpeformen, ved at et flytende kjølemiddel blandet med en gass rettes mot barrens overflate.

Mer spesielt tar oppfinnelsen sikte på å redusere kjølingen under de første faser av den kontinuerlige støping av en aluminiumbarre for å optimalisere krympingen og minimalisere misdannelser i start-enden av barren.

Kontinuerlig støping av lettmetallbarrer vertikalt eller horisontalt har tradisjonelt fulgt den praksis at smeltet metall innføres i den ene ende av en støpeform med åpne ender. Temperaturen av det smeltede metall holdes under støpingen vesentlig konstant for å oppnå maksimal effektivitet av støpingen. Typisk er støpeformen forholdsvis kort i den aksiale retnting, og den er hul eller på annen måte utformet for å motta et flytende kjølemiddel, såsom vann, direkte mot støpeformens ytterside. Fortrinnsvis ble støpeformer laget av aluminium, men de kan også være av kobber eller bronse, hvilke metaller alle oppviser høy varmeledningsevne. Under hele støpeprosessen tilføres kjølemidlet til støpeformen i tilstrekkelig mengde til å ekstrahere varme fra det smeltede metall nærmest formveggen for å tilveiebringe i det minste en delvis størkning av det. smeltede metall. Slik kjøling frem-bringer størknede perifere deler i en barre med tilstrekkelig mekanisk styrke og tykkelse til å bære en smeltet fase eller generelt kileformet krater inne i barren etter hvert som barren kontinuerlig mates frem fra utløpsenden av støpeformen.

Ved igangsetting av den vertikale støpeoperasjon, før smeltet metall innføres i støpeformen, stenges bunnen eller utløpsenden av formen ved hjelp av en vertikalt bevegelig bunnplate. Barren føres nedover gjennom utløpsenden av støpeformen ved å bevege bunnplaten nedad. Den mengde metall som fjernes fra støpeformen etter hvert som barren mates frem fra formens utløpsende, erstattes hele tiden av smeltet metall som helles inn i den øvre ende eller innløpsenden av formen. Metallhøyden, dvs. den aksiale avstand fra menisken på det smeltede metall til støpeformens utløpsende, holdes fortrinnsvis konstant gjennom hele støpeoperasjonen. Videre kan smøre-midler tilføres til støpeformens innvendige overflater for å redusere friksjonen mellom støpeformen og barren og derved forhindre avriving under barrens uttredelse.

Det er også konvensjonell praksis å tilføre et flytende kjølemiddel direkte mot den utkommende barrens utvendige overflater. Slik direkte kjøling tilført barren er tilstrekkelig stor til å få den innvendige smeltede kjerne i barren til å størkne til slutt. Gjennomgående størkning av barren er progressiv, slik at fullstendig størkning oppnås først et stykke fra utløpsenden av støpeformen. Tilførselen av kjøle-middel direkte mot barren kan være felles med eller separat fra tilførselen av kjølemiddel til støpeformen.

Etter hvert som en barre begynner å komme ut fra en støpe-form, underkastes barrens utvendige flater en kjøling som benevnes direktekjøling. Bunnplaten kjøler også barrens ende aksialt. Temperaturgradienten mellom støpeformkjølingen og direktekjølingen er betydningsfull. Bunnplaten skaper også en vesentlig temperaturdifferanse over de første centimetrene av støpingen. Som resultat herav blir enden av den utkommende barre utsatt for termisk indusert spenning og påkjenning. Slik hurtig kjøling av enden av barren avstedkommer georntriske forandringer i barren som en følge av forøket termisk sammen-trekking og krymping ved hurtig størkning. De mest alminnelige deformeringer som forekommer på enden eller på den først utkommende endeoverflate av barren, er endekrumning og endesvelling.

Endekrumning betegner den avrundede kontur eller form av enden av en kontinuerlig støpt barre som er vist på fig. 2. Graden av krumning bestemmes ved å måle den loddrette avstand mellom det nederste hjørne av en barreflate og overkanten av startblokken, betegnet med størrelsen A på fig. 2. Krumning avstedkommes av termisk induserte spenninger i barrens masse. Disse oppstår som resultat av altfor hurtig avkjøling av den utkommende enden av en barre. Krumningen minker etter hvert som barrens bredde nærmer seg dens tykkelse. Således oppviser kvadratiske eller runde barrer ikke mye krumning. Men barrer med større bredde i forhold til tykkelsen viser stigende grad av krumning.

Endekrumning utgjør et problem særlig fordi det resulterer

i en uønsket mengde endeskrap som må fjernes fra en barre før den valses. Et annet problem kan oppstå som følge av endekrumning hvis krumningshastigheten eller hastigheten av innad-gående størknekrympning overstiger støpehastigheten. Hvis en barre støpes nedad ved lav hastighet, kan det størknde skall hos barren faktisk stige oppad mot støpeformen med en større hastighet i respons til krumningen. Hvis denne oppadgående bevegelse foregår under en lengre tidsperiode, kan det varme smeltede metall i krateret faktisk smelte gjennom den stigende bunn og avstedkomme et metallutbrudd. Likeledes vil, hvsi det størknede skall har steget ovenfor kontaktflaten mellom støpeform og metall, skallet tykne og krympe vekk fra støpe-formen og etterlate et vidt gap mellom støpeformen og barren. Etter hvert som barren føres nedad, renner det smeltede metall over den størknede kant og strømmer ut fra støpeformen gjennom gapet mellom støpeformen og barren. Dette forhold kalles i Amerika for "yo-out". Disse vanskeligheter er spesielt synlige når man støper barrer med høye bredde-til-tykkelse-forhold.

For eksempel behøver barrer med en bredde på 1016 til 1829 mm

og en tykkelse på 508 til 660 mm typisk lave støpehastigheter under de første trinn av en kontinuerlig støpeoperasjon.

Det har vært kjent at krumning kan påvirkes ved å forandre kjøleeffekten av direkte vann. Det viser seg for eksempel at krumning kan reduseres ved å forsinke kjøleeffekten under de første centimetrene av barrens fremkomst. Et forsøk på forsinkelse av direktekjøling for å minske krumning, som er beskrevet i US-patent nr. 3 441 079, består i å pulsere kjøle-vannet fra "fullt åpen" til "stengf-stilling under forutbestemte tidsperioder. Et slikt pulserende vannsystem fordrer et forholdsvis komplisert pumpe- og ventilsystem for å starte og stoppe vannstrømmen intermittent, og det kan medføre andre komplikasjoner, spesielt når vannmengden er stor, f.eks. over 1100 liter pr. minutt pr. støpeform. Hvis "stengt"-perioden i et pulserende vannsystem er for lang, kan metallet smelte igjen og kanskje brenne igjennom den tidligere størknede barreveggen.

Endesvelling betegner den uønskede økede tykkelse av den nedre ende av en kontinuerlig støpt barre som illustrert på

fig. 3. Typisk har barrestøpeformer med rektangulært tverrsnitt langsidevegger med utpreget konveks krumning. Siden størknings-krympningen er størst nær midten av langsideveggene, kompenserer den konvekse krumning på sideveggene for slik krympning.

Således elimineres den konvekse krumningen praktisk talt etter størkning av barren, og dette resulterer i hovedsakelig plane barresidevegger på den sluttelig kjølte barre. Enden av barren utgjør et unntak m.h.t. elimineringen av den konvekse krumning. Siden man i de første trinn av en kontinuerlig støpeoperasjon benytter en forholdsvis langsom støpehastighet, og fordi enden av barren ligger inntil en startblokk, er barrens begynnelses-kjølehastighet betraktelig høyere enn kjølehastigheten under stabile driftsforhold. Lave støpehastigheter og hurtig størkning i begynnelsen av en støpesekvens reduserer den ønskelige grad av størkningskrympning til et minimum. Langsideveggene beholder derfor den buede utformning tilveiebrakt av støpeformen inntil kjølehastigheten er stabilisert og støpe-hastigheten økes.

Endesvelling er et problem fordi det forstyrrer normal produksjonsbehandling. Foruten det at den avstedkommer vanskeligheter ved barrestablingen, må barrer som oppviser endesvelling underkastes ekstra behandlingsoperasjoner før de valses. Det er vanlig å overflatebearbeide hele valseflaten av de fleste barrer. Siden utstyret herfor har begrenset skjære-kapasitet, er det ofte nødvendig å fjerne misdannelser såsom svelling før resten av barren bearbeides. Disse tilleggs-operasjoner fjerner for meget metall og er tidkrevende, hvilket forhøyer kostnadene pr. barre.

US-patent nr. 3 933 192 beskriver en fremgangsmåte til fremstilling av kontinuerlig støpte barrer uten endesvelling. Denne beskrevne fremgangsmåte består i å mate frem en barre gjennom en støpeform med i hovedsak plane sidevegger for så, når støpehastigheten økes utover den lave utgangshastigheten, å bøye støpeformens sidevegger utad. Ved denne fremgangsmåte vil sideveggene ved barrens ende svare til de hovedsakelig plane sideveggene i støpeformen, mens sideveggene av resten av barren, som blir støpt gjennom en bøyet støpeform, undergår størkningskrympning og også blir generelt plane ved den endelige avkjølingen.

Selv om den er spesielt tilpasset til vertikal støping kan den foreliggende oppfinnelse nyttiggjøres ved horisontal støping. En typisk flaskehals ved den horisontale direkte-kjølte (HDC) kontinuerlige støpeoperasjonen består i util-strekkelig tilførsel av smeltet metall. Når dette inntreffer, kan støpehastigheten måtte settes ned periodisk. Under en slik hastighetsreduksjon er det viktig å bibeholde samme størrelse på den smeltede krater og samme trykkhøyde. Siden reduserte støpehastigheter alene resulterer i økede barrestørknings-hastigheter, må noe gjøres med hensyn til kjøleoperasjonen for å øke krympningen, da barren ellers vil utvikle en konveks form på valseflåtene. Det er blitt funnet at ensartet nedsettelse av kjøleeffekten av direktekjølevæsken ved horisontal støping resulterer i at det opprettholdes ensartethet med hensyn til konturen av barrens overflate under perioder av nedsatt støpe-hastighet.

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til kontinuerlig støping av store metallbarrer, spesielt av aluminium, magnesium eller deres legeringer, hvor en støpeform med konvekse formflater kontinuerlig tilføres smeltet metall ved innløpsenden, en størknet barre kontinuerlig uttas fra utløpsenden og varme trekkes ut av barren som kommer ut fra utløpsenden av støpeformen, ved at flytende kjølemiddel blandet med en gass rettes mot barrens overflate, karakterisert ved at (a) man tilfører barren når den begynner å komme ut fra støpeformen, og deretter en ønsket del av den barrelengde som dannes til å begynne med, det flytende kjølemiddel i form av en hovedsakelig kontinuerlig flytende fase i hvilken det er innblandet en tilstrekkelig mengde av nevnte gass, fortrinnsvis karbondioksyd, hvorved hastigheten av varmefjerningen fra barren ved hjelp av kjølemidlet som rettes mot barren, reduseres som følge av at; gassen kommer ut av løsning, slik at endekrumning og endesvelling som ellers gjør seg gjeldende ved støping av store barre-størrelser reduseres vesentlig, og (b) man øker deretter hastigheten av varmefjerningen for en etterfølgende del av barrelengden idet barren kommer ut fra støpeformen, ved å redusere den mengde gass som blandes med det flytende kjølemiddel som rettes mot nevnte etterfølgende del av barrelengden.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan man redusere til et minimum misdannelser på endene av kontinuerlig støpte barrer, spesielt endekrumning og endesvelling.

En annen fordel ved den foreliggende oppfinnelse er at man på en meget økonomisk måte oppnår å redusere direktekjølingen under de kritiske start-trinnene ved kontinuerlig støping.

En ytterligere fordel ved denne oppfinnelse er at samme mengde kjølemiddel kan tilføres konstant til overflaten av en barre under fremmatning uten noe avbrudd i kjølingen som kunne resultere i gjennombrenning av en tidligere størknet barrevegg. Det flytende kjølemiddel kan tilføres jevnt til overflaten av en barre under fremmatningen, og ensartet eller jevn kjøling kan oppnås enten kjøleeffekten reduseres eller ikke.

Disse og andre fordeler ved denne oppfinnelse kan bedre forstås og vurderes ved lesning av den etterfølgende detaljerte beskrivelse i forbindelse med tegningsfigurene.

I de vedlagte tegninger er

Fig. 1 et oppriss, delvis i snitt, som viser en typisk enhet til bruk ved kontinuerlig støping av barrer. Fig. 2 er et vertikalsnitt gjennom enden av en kontinuerlig støpt rektangulær barre som viser en misdannelse, i det foreliggende benevnt endekrumning. Fig. 3 er et vertikalsnitt i midten av enden av en kontinuerlig støpt rektangulær barre som viser en misdannelse, i det foreliggende benevnt endesvelling. Fig. 4 et oppriss, delvis i snitt, som viser en enhet til bruk ved kontinuerlig støping av barrer ifølge den foreliggende fremgangsmåte. Fig. 5 er et forstørret vertikalsnitt gjennom en del av den enhet som er vist på fig. 4.

Begrepet "kontinuerlig" betyr i det foreliggende en fremadskridende og uavbrutt dannelse av en støpt metallbarre i en støpeform som er åpen i begge ender. Støpingen kan fortsette i det uendelige hvis barren skjæres i deler av passende lengde ved et sted bortenfor støpeformen. Alternativt kan påfyllingen startes og stanses ved fremstilling av hver barre. Sistnevnte fremgangsmåte benevnes halvkontinuerlig støping og innbefattes her i begrepet "kontinuerlig".

Fig. 1 viser en typisk enhet til bruk ved kontinuerlig støping av barrer. Apparaturen på fig. 1 inkluderer generelt et ifyllingsrør 10 for smeltet metall 12 og en støpeform 14 som generelt bestemmer tverrsnittsdimensjonene til barren 16 som støpes. Apparaturen inkluderer også en vertikalt bevegelig bunnplate 18 som stenger for den nedre ende av støpeformen 14 i begynnelsen av støpeoperasjonen, og som ved sin senkning avgjør med hvilken hastighet barren trer ut fra støpeformen 14.

For å sikre riktig forståelse av den kontinuerlige støpeoperasjonen skal noen definisjoner gis her: "Metallhøyde" defineres som den avstand som barrens skal vandrer i støpe-formen 14 før det kommer ut fra bunnen 20 av støpeformen 14. Høyden måles fra menisken av det smeltede metall i støpeformen 14 til bunnenden 20 av støpeformen 14. Høyden er på fig. 1 vist som størrelsen "h". "Krater" er den term som benytts for å definere dammen av smeltet metall, hvilken dam oppviser en utformning som en omvent kile fra menisken på overflaten av det smeltede metall i støpeformen 14 til et punkt i en viss avstand fra utløpsenden 20 av støpeformen 14 sentralt beliggende i barren 16. Selv om kraterprofilen i snitt ofte illustreres som en bestemt linje som avgrenser smeltet metall fra fast metall, så vil fagfolk forstå at det finnes en grøtaktig sone 22 hvor metallet ikke er helt fast, men dog ikke virkelig flytende, og denne sone skiller smeltet fase fra fast fase. For aluminium-barrer, såsom Aluminum Association Alloy 3003, eksisterer den grøtaktige sone der hvor metallet oppviser en temperatur fra ca. 643°C til ca. 656°C, og for Aluminum Association Alloy 3004 eksisterer den grøtaktige sone der hvor metalltemperaturen går fra ca. 629° C til ca. 656°C.

I den typisk kontinuerlige støpeprosess kan smeltet metall overføres til støpeenheten direkte fra en ovn eller fra en smeltedigel. Det smeltede metall helles gjennom et innløpsrør 10 eller lignende inn i en støpeform 14, hvis bunn er stengt med en bunnplate 18. Strømreguleringsutstyr (ikke vist) kan benyttes for å redusere kaskadeeffekt og turbulent metall-strømning til et minimum og for å sikre jevn fordeling av metallet.

Støpeformen 14 er kjølt utvendig, vanligvis med et flytende kjølemiddel såsom vann. Fremstilling av støpeformen av et materiale med høy varmeledningsevne såsom aluminium eller kobber sikrer at kjølemiddelets temperatur overføres så effektivt som mulig gjennom støpeformens indre vegg til metallet for å tilveiebringe størkning.

Kjølemidlet - typisk vann - som benyttes for direkte-kjøling av den enhet for kontinuerlig støping som er vist i fig. 1, kommer fra samme kilde som for kjøling av støpeformen 14. Det vil forstås at et mer fleksibelt kjølearrangement kan oppnås ved separate kjølesystem, hvorved vanntilførselen til støpeformen er adskilt fra vanntilførselen til barren. I den vertikale støpeenheten som er vist på fig. 1, pumpes vann 15 under trykk inn i hulkanalen 26 i støpeformen i en mengde av 757 til 1325 liter pr. min. Så lenge vanntemperaturen er mindre enn 32°C og større enn 0°C påvirkes ikke kjøleeffektivi-teten nevneverdig. Vannet fyller kanalen 26 og mates gjennom et flertall åpninger 28 plassert omkring støpeformen 14 og ragende gjennom det nedre innvendige hjørne av støpeformen 14. Åpningene 28 er slik utformet og plassert at kjølevannet som mates gjennom dem, dirigeres mot de utvendige flater av barren 16 og danner et enhetlig teppe av vann 30 rundt den frem-kommende del av barren.

Ved igangsetningen av en støpesekvens, etter hvert som det smeltede metall helles i den lukkede, vannkjølte støpeformen, faller metallets temperatur hurtig til ikke meget over smelte-punktet. Når barren 16 er tilstrekkelig størknet i de perifere områder, senkes bunnplaten 18. Fagfolk vil forstå at den største kjølevirkningen blir utenfor støpeformen ved direkte kjøling. Kontakt med kjølemidlet under direkte kjøling må være skikkelig for å sikre ensartethet. Skikkelig kontakt fordrer at retningen, hastigheten og trykket av kjølemidlet skal være forholdsvis konstant. Ujevn kontakt vil forårsake ujevne varmestrømningsforhold som kan ha ugunstig innvirkning på barrekvaliteten. Lettmetaller såsom aluminium, magnesium og spesielt Aluminum Association legeringer i seriene 1XXX, 3XXX og 5XXX er blitt funnet spesielt velegnet til fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Ved begynnelsen av den kontinuerlige støpingsoperasjonen senkes bunnplaten 18 langsomt. Begynnelseshastigheter for støping på 38 til 63,5 mm pr. minutt er vanlige. Etter at en barre er kommet ut 50 til 127 mm fra støpeformen, kan støpe-hastigheten økes. Arbeidshastigheter på 50 til 150 mm pr. minutt er typiske.

Under kontinuerlig støping holdes metallhøyden så konstant som mulig. En høyde på fra 32 til 44 mm regnes å være en lav

høyde mens en høyde av fra 64 til 89 mm betraktes som en normal høyde. En variabel høyde som begynner normalt men kjøres lavt etter igangsetningen, kan være å foretrekke for barrer med høye bredde-til-tykkelsfc-forhold på grunn av startvanskelighetene med disse. Med hensyn til økonomi og øket produksjonshastighet er det mer virkningsfullt å starte og å kjøre med en lav metallhøyde.

Fig. 4 illustrerer oppfinnelsen. Som vist på fig. 4 blandes en løselig gass med, og løses i, kjølemidlet under trykk før kjølemidlet tilføres til støpeformen og til de utvendige flater av barren 16.

Gassene som omfattes av den foreliggende oppfinnelse, inkluderer alle som er løsbare i kjølemidlet. Når vann benyttes som kjølemiddel, inkluderer de omfattende gasser karbondioksyd, luft, nitrogen og ovnsgass. Foruten at de er vannløselige, må slike gasser gå ut av oppløsning når trykket faller. Det bør også bemerkes at en temperaturstigning i kjølevannet kan ha innvirkning på avgivende av gass fra løsning. Karbondioksyd er en foretrukken gass ifølge den foreliggende oppfinnelse på grunn av dets tilgjengelighet, forholdsvis lave pris og den høye løselighet i vann, en prosess som betegnes som karbonering. ved lavt trykk på 1 til 4 atmosfærer. Andre gasser som kan benyttes, inkluderer men er ikke begrenset til luft, nitrogen og visse avgasser.

Karbonering måles i volumer. Ved atmosfæretrykk og ved en temperatur på 16°C vil et gitt volum vann absorbere et like startvolum karbondioksyd, og den sies da å inneholde et volum karbonering. Løseligheten av CO2 i vann er direkte proporsjonal med trykket, men avtar med økende temperatur.

Ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse løses gass i kjølevannet under trykk. Oppløsningen kan gjerne foregå i et absorpsjonsapparat eller en mikser 32, så som en pumpe eller en statisk mikser. Gassen oppløses i kjølevannet før vannet tilføres til barrens utvendige overflater. I ett enkelt vannforsyningssystem som vist på fig. 4 er det praktisk å løse gassen i vannet før vannet mates inn i støpeformen. - Som nevnt går den oppløste gassen ut av løsning når trykket faller. Som vist på fig. 5, som er et forstørret bilde av snitt V på fig. 4, hefter en del av den frigjorte gass til den utvendige overflate av den utkommende barre 16 og danner et ensartet, men effektivt isoleringssjikt 34, som virker til å redusere den varmeekstraksjon som bevirkes av kjølemidlet. Man har funnet at bruken av en tilstrekkelig mengde oppløst CO2 i kjølevannet tilveiebringer et kontinuerlig gassteppe på barrens overflate og danner et isoleringssjikt som kan redusere den normale varmeoverføringshastighet i forholdet ca. 10:1. Følgelig resulterer gjennomføring av fremgangsmåten i den foreliggende oppfinnelse under de første trinn av en vertikal kontinuerlig støpeoperasjon i reduksjon av barreendekrumning og til en viss grad endesvelling.

For å oppnå betydelig reduksjon i barreendesvellilng kan et isolerteppe 36, typisk at teppe av keramisk fiber eller lignende, benyttes som et dekke over fortrinnsvis minst 50 % til 60 % av bunnoverflaten hos barren for å redusere til et minimum varmetap gjennom bunnplaten 18. Man vil forstå at et slikt isolerteppe 36 ikke ville forbli i kontakt med barrens bunnflate og ikke ville kunne virke på riktig måte, hvis endekrumningen var altfor sterk. Følgelig utfyller bruken av opløste gasser til å redusere endekrumningen bruken av et isolerteppe 36 til å redusere endesvelling.

Fagfolk vil kunne forstå at isolersjiktet 34 vist i det forstørrede snittet på fig. 5 stadig fornyes. Det vannvolum som mates til barreoverflåtene er for stort til at man kan forvente at isolersjiktet ikke skal være påvirket av strømnings-hastigheten. Følgelig er det å vente at isolersjiktet av gass 34 stadig eroderes men likevel omtrent samtidig erstattes av frigjort gass i det innstrømmende vannet. Gasspartiklene har en tilbøyelighet til å følge den minste motstands vei og følgelig vaskes en større del av gasspartiklene automatisk ut av systemet. Dog har gasspartikler en tendens til å henge ved en overflate, følgelig forefinnes det bestandig et ensartet sjikt 34 av gasspartikler på barrens overflate så lenge som gassen går ut av løsning.

For å redusere barreendemisdannelser til et minimum

fordres det nedsettelse av kjøleeffekten av direkte-kjølemidlet under de første stadier av den kontinuerlige støpeoperasjonen. Dette kan tilveiebringes for eksempel ved å løse fra 4,6 til 14,2 liter pr. sekund karbondioksyd i kjølevannet. Vanligvis - etter at de første 5 til 10 cm av en barre er kommet ut av formen - behøves ikke det isolerende gass-sjikt lenger. Alt som behøves for å fjerne det isolerende sjikt 34 er å stenge av gasstilførselen. Fortrinnsvis skal slik avstengning skje gradvis for således å øke hastigheten gradvis av den varmeekstraksjon som tilveiebringes av kjølemidlet og derved eliminere ekstrem ubalanse i den totale kjøleprosessen. En typisk gass-strømmengde på 10,4 liter pr. sekund av karbondioksyd i ca. 946 liter pr. minutt av vann skal fortrinnsvis reduseres til nesten null gass-strøm over en periode på 2 minutter.

Etter at mindre enn 25-26 cm barre er kommet ut, hvilket utgjør start-trinnet i støpingen, blir således praktisk tatt ingen gass oppløst i kjølemidlet.

Strømmen av flytende kjølemiddel blir hva trykk, retning

og hastighet angår ikke forandret gjennom hele støpeoperasjonen. Enten kjølevannet inneholder oppløst gass eller ikke, tilføres det ensartet til barrens utvendige overflater uten å forvrenge formen av vannteppet 30 rundt barren 16. Slik ensartethet er ikke bare økomomisk, men den fremmer også jevne termiske størkningsmønster og forbedrer dermed barre-kvaliteten.

Den foreliggende oppfinnelse illustrerer i de følgende eksempler.

EKSEMPEL 1

En barre ble støpt i en vertikalt rettet, rektangulær vannkjølt støpeform av aluminium med en bredde på 1498,6 mm og en tykkelse på 508,0 mm. Vann med en temperatur på 7 til 10°C ble tilført til støpeformen og til den nedgående barren i en mengde av 946 liter pr. minutt under hele støpeprosessen. I dette.eksempel ble Aluminum Association Alloy 3003 benyttet. Det smeltede metall ble tilført støpeformen ved en temperatur på ca. 704°C. En lav høyde på ca. 38,1 mm ble vedlikeholdt under støpingen. Starthastigheten ved støpingen var ca.

50,8 mm pr. minutt eller, for en blokk av denne størrelse,

7 258 kg pr. time. Karbondioksyd ble løst i kjølevannet i en mengde på 0,0104 m<3> pr. sekund og etter at barren hadde kommet ut ca. 88,7 mm fra støpeformen, dvs. etter ca. 2 minutter, ble karbondioksydtilførselen suksessivt redusert over ytterligere 2 minutter. Således var det praktisk talt intet karbondioksyd i kjølevannet etter at barren hadde skredet frem totalt ca. 190,5 mm fra støpeformen. Den løpende støpehastighet ble progressivt økt til ca. 127 mm pr. minutt eller ca. 14.515 kg pr. time. Der hvor ingen nedsettelse av direktekjølingen ble brukt er endekrumningen på en slik barre blitt målt til så meget som 114,3 mm. I dette eksempel derimot var endekrumningen bare 19,05 mm.

EKSEMPEL 2

Samme fremgangsmåte som den som er beskrevet i eksempel 1 ble fulgt men med det unntak at støpeformen hadde en bredde på 1676,4 mm og en tykkelse på 503.0 mm. Endekrumningen på slike barrer som har et høyt bredde-til-tykkelse-forhold har vært så urimelig stor at barrer ikke kunne støpes uten å redusere den direkte kjølingen. I dette eksempel ga nedsettelse av kjølingen ifølge den foreliggende oppfinnelse et minimum av endekrumning, mindre enn 50,8 mm.

EKSEMPEL 3

Samme fremgangsmåte som den som er beskrevet i eksempel 2

ble fulgt. I tillegg benyttet man et isolerende teppe av keramisk fiber på den flate av bunnplaten som er i kontakt med barren, for å redusere varmetapet gjennom bunnplaten til et minimum. Isolerteppet dekket ca. 60 % av bunnflaten til den støpte barren. Endesvellingen på barren ble redusert til 6,35-

12,7 mm. Uten et slikt isolerteppe hadde man målt endesvellingen på en blokk 508 mm x 1676 mm av 3003-legering til så meget som 38,1 mm.

Selv om de foretrukne utføringsformer av den foreliggende oppfinneles er blitt beskrevet ovenfor i illustrasjonsøyemed,

så vil det være åpenbart for fagfolk at mangfoldige variasjoner av detaljene kan gjøres uten å fravike oppfinnelsen. For eksempel vil støping i horisontal retning ved foreliggende opp-finnelses fremgangsmåte også tilveiebringe et isolerende gass-

sjikt mellom kjølevæsken og barrens utvendige overflater slik som den som er illustrert for en vertikalt støpt barre, som vist i fig. 5.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til kontinuerlig støping av store metallbarrer, spesielt av aluminium, magnesium eller deres legeringer, hvor en støpeform med konvekse formflater kontinuerlig tilføres smeltet metall ved innløpsenden, en størknet barre kontinuerlig uttas fra utløpsenden og varme trekkes ut av barren som kommer ut fra utløpsenden av støpeformen, ved at et flytende kjøle-middel. blandet med en gass rettes mot barrens overflate, karakterisert ved at (a) man tilfører barren når den begynner å komme ut fra støpeformen, og deretter en ønsket del av den barrelengde som dannes til å begynne med, det flytende kjølemiddel i form av en hovedsakelig kontinuerlig flytende fase i hvilken det er innblandet en tilstrekkelig mengde av nevnte gass, fortrinnsvis karbondioksyd, hvorved hastigheten av varmefjerningen fra barren ved hjelp av kjølemidlet som rettes mot barren, reduseres som følge av at gassen kommer ut av løsning, slik at endekrumning og endesvelling som ellers gjør seg gjeldende ved støping av store barre-størrelser reduseres vesentlig, og (b) man øker deretter hastigheten av varmefjerningen for en etterfølgende del av barrelengden idet barren kommer ut fra støpeformen, ved å redusere den mengde gass som blandes med det flytende kjølemiddel som rettes mot nevnte etterfølgende del av barrelengden.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at gassen oppløses i det flytende kjølemiddel under et trykk som er tilstrekkelig til å bevirke oppløsning, og kommer ut av løsning når kjølemidlet rettes mot barren og trykket reduseres.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det anvendes en gass som er oppløselig og som omfatter hvilken som helst gass som lar seg oppløse i det flytende kjølemiddel under trykk, og hvilken gass kommer ut av løsning i respons til en nedsettelse i trykket.

4. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at uttagningen av barren startes ved at en temporær bunnplate festet til den utkommende barre fjernes, og varmeekstraksjonen gjennom barrens frontoverflate reduseres ved at en isolerende pute anbringes mellom den temporære bunnplate og barrens frontoverflate.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at nevnte isolerende pute anordnes til å dekke minst 50 % av frontoverflaten.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at det anvendes en isolerende pute av keramisk fibermateriale.

7. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at det støpes en barre som har et forhold mellom vidde og tykkelse større enn 1.

8. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at. barren uttas med en lavere hastighet under den nevnte reduserte varmeekstraksjon og med en høyere hastighet under den nevnte økte hastighet av varmeekstraksjon.

9. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendes hovedsakelig samme hastighet for det flytende kjølemiddel både under redusert og øket varmeekstraksjon.

10. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at en relativt konstant og relativt lav høyde av smeltet metall på 32-45 mm opprettholdes i støpeformen praktisk talt gjennom hele støpe-operas jonen .