NO160288B - Apparat for baandstoeping. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for støping av båndmateriale ved høye kjølehastigheter og høye produk-sjonshastigheter. Nærmere bestemt vedrører foreliggende oppfinnelse en ny og forbedret trakt for hurtigstøping av tynt metallisk båndmateriale, som angitt i krav l's ingress.

De åpenbare fordeler for den økonomiske betydning av å fremstille tynt metallisk båndmateriale ved en støpeprosess sammenlignet med konvensjonell valsing eller reduserings-operasjoner er mange. Det faktum at båndstøping kan utfør-es ved slike høye kjølehastigheter til å gi amorft materiale er av enda større betydning. Imidlertid er det like klart at det er mange båndstøpingsparametere som må kontrolleres eller styres for å sikre at det støpte båndet har en aksep-tabel kvalitet og en jevn sammensetning og struktur. Av disse grunner er det for en fagmann på området åpenbart at utvikling av en kommersielt vellykket båndstøpingsapparatur er problematisk.

Den generelle idé ved støping av tynt metallisk båndmateriale så som ark, folie, bånd og ribber ble beskrevet tidlig pk 1900-tallet. F.eks. angir US-patentet 905.758 og 993.904 fremgangsmåter hvor smeltet metall strømmer på en beveget kjøleoverflate og materialet trekkes og herdes på denne til et kontinuerlig tynt bånd. Disse publikasjoner angir at smeltet metall kan helles på den glatte utvendige overflaten til en roterende væskekjølt koppertrommel eller skive under dannelse av båndmaterialer. Til tross for at en slik idé er tidligere beskrevet, er det ingen ting som tyder på kommersielt vellykket båndstøping i den tidlige del av det 20. århundre.

Nylig er det i US-patent 3.522.836 og 3.605.863 beskrevet

en fremgangsmåte for fremstilling av et kontinuerlig produkt så som metalltråd eller bånd fra smeltet metall. Disse publikasjoner angir at en konveks menisk av smeltet metall bør komme ut fra et munnstykke. En varmeopptagende overflate så som en vannkjølt trommel beveges i en bane hovedsakelig parallell med utløpsåpningen ved kontakt med menisk-

en av smeltet metall og trekker kontinuerlig materiale fra menisken under dannelse av et jevnt, kontinuerlig produkt. Den ovenfor beskrevne metode kalles gjerne "smeltedrag"— prosessen ettersom den varmeopptagende overflaten som be-veger seg forbi menisken av smeltet metall ved munnstykke-åpningen faktisk har en virkning på hastigheten til strømm-en av smeltet metall, eller draget gjennom munnstykket.

Enda nyere båndstøpingsutviklinger konsentrerer seg på relativt snevre forbedringer i metallbåndstøpingskunsten.

F.eks. vedrører US-patent 4.14 2.571 spesielt en spaltkon-struksjon i et metallbåndstøpings-munnstykke med nøyaktige dimensjonskrav. Også US-patent nr. 4.077.462 vedrører til-veiebringelsen av en spesifikk konstruksjon for en stasjonær beholder over den utvendige overflaten til en kjølevalse som brukes for båndstøping.

Det er tidligere kjent flere andre hurtigavkjølingsteknikker på området. F.eks. smeltespinningsprosesser for fremstilling av metalltråd ved kjøling av en fin smeltet metallstrøm enten i fri flukt eller mot en kjøleblokk er blitt utført. Smelteekstraksjonsteknikker er også kjent, så som smeltedig-elsmelteekstraksjonen som er beskrevet i US-patent nr. 3.838.185 og svevende dråpesmelteekstraksjonsteknikker angitt i US-patent nr. 3.896.203. Det er funnet vanskelig å fremstilles jevne ark eller bånd gjennom slike alternative teknikker for hurtigstøping. Det er mange faktorer så som hjelpeoverflatekjøling, overflatebelegg og lignende som viser seg å påvirke produktets tykkelse og kvalitet av hurtigstøpt båndmateriale.

Til tross for båndstøpingskunstens relativt lange historie og nyere utvikling på dette området, er båndstøping ikke en sterkt utbredt og kommersielt viktig operasjon på det nå-værende tidspunkt. Det viser seg at flere forbedringer, modifikasjoner og innovasjoner kreves på området for å få en betydelig kommersiell påskyndelse av båndstøpingskunsten. Spesielt kan riktige forhold mellom slike variable som smeltet metall traktkonstruksjonen, munnstykkeåpningens størrelse og dimensjoner, avstand fra en støpeoverflate, hastighet hvormed denne støpeoverflate beveges, kjølehastig-heter, metalltemperatur og tilførselshastigheter og lignende kreve nøyaktigere fastleggelse for å oppnå den jevnhet og sammensetning som kreves for vellykket kommersiell pro-duksjon av støpt bånd. Spesielt er visse munnstykke- og spaltstrukturer og deres dimensjonale forhold til støpeover-flaten hvorpå båndmaterialet støpes funnet å være inadekvate for å gi jevne båndstøpingsresultater.

Da det er tydelig at dimensjonale forhold mellom støpemunn-stykket og støpeoverflaten er kritiske, er tidligere kjente båndstøpingsapparater konstruert med munnstykket som en in-tegral del av en trakt som inneholder smeltet metall eller med munnstykket montert integralt i denne. Når det da så-ledes blir nødvendig å bevege, innrette eller skifte et munnstykke, påvirkes også trakten. Derfor har behovet for å opprettholde strengt dimensjonale forhold forhindret kon-struksjons- og operasjonsfleksibiliteten til båndstøpings-apparaturen.

Følgelig foreligger et behov for et nytt og forbedret apparat for båndstøping av relativt bredt, tynt båndmateriale, hvilket overvinner ulempene ved de tidligere kjente konstruksjoner. Et slikt ønsket apparat bør være mer virknings-fullt, mer effektivt og mer fleksibelt enn de tidligere beskrevne konstruksjoner, og bør føre til jevnhet og konsi-stens under båndstøping.

Foreliggende oppfinnelse kan sammenfattes som tilveiebring-else av et nytt og forbedret apparat for kontinuerlig støp-ing av metallisk båndmateriale på en støpeoverflate. Et slikt apparat består av en trakt for å ta imot og romme smeltet metall med et munnstykke deri. Munnstykket består av en gjennomløpsåpning med hovedsakelig jevne tverrsnitts-dimensjoner gjennom hele sin lengde, avgrenset mellom en første innvendig overflate og en andre innvendig overflate samt et innlegg anbragt i trakten, som er særpreget ved at innlegget er bevegelig i forhold til trakten, hvilket innlegg danner minst en del av de innvendige overflater, hvor en miniirajmnavstand Då 0,25 nm opprettholdes mellom de innvendige overflater og hvor innlegget har en fremre kantflate som er anordnet innenfor 3 mm fra støpeoverflaten. Den utvendige flaten til trakten ved åpningen av munnstykket kan anordnes innenfor minst 0,5 mm fra støpeoverflaten.

Blant fordelene ved foreliggende oppfinnelse er tilveiebring-elsen av en båndstøpingsapparatur som kan støpe metallbånd-materiale kontinuerlig med i det vesentlige jevn dimensjon og i det vesentlige jevn kvalitet gjennom hele lengden.

En annen fordel ved foreliggende oppfinnelse er tilveie-bringelsen av en båndstøpingsapparatur med en munnstykke-konstruksjon som fremskynder hurtig støping av metaller med et minimum av metallturbulens under støpingen.

Et formål ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe

en båndstøpingsapparatur som er i stand til å reprodusere vellykkede båndstøpingsoperasjoner.

Et annet formål ved oppfinnelsen er å tilveiebringe et bånd-støpingsapparat som kan utføre tilstrekkelig rask avkjøling av det fremstilte bånd til å gi et amorft bånd.

Et annet mål ved foreliggende oppfinnelse er å fastlegge spesielle krav til konstruksjon og dimensjoner med hensyn til munnstykkestruktur, hvilke tillater kontinuerlig og gjentatt hurtigstøping av metallbåndmaterialet med jevn dimensjon og jevn kvalitet.

Et annet formål ved foreliggende oppfinnelse er å benytte minst et adskilt stykke til å danne en del av munnstykket. Et slikt stykke kan beveges, innrettes eller byttes uten

å påvirke resten av apparaturen særlig. Et slikt stykke kan være generelt uhindret, hvilket letter den fysikalske justering derav, muliggjør direkte oppvarming av denne og tillater hovedsakelig uhindret visuell overvåkning av støpeope-rasjonen.

Disse og andre formål og fordeler vil fremgå klarere ved henvisning til den etterfølgende detaljerte beskrivelse og de medfølgende tegninger. Figur 1 viser fra siden, delvis i tverrsnitt, en typisk apparatur som brukes for kontinuerlig støping av båndmateriale. Figur 2 er et tverrsnitt av en trakt og munnstykke i foreliggende oppfinnelse. Figur 3 viser III-III av trakten og munnstykket vist i fig.

2 forfra.

Figur 4 er et tverrsnitt av en alternativ trakt og munnstykke ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 5 er et tverrsnitt av en alternativ trakt og munnstykke ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 6 er et tverrsnitt av en alternativ trakt og munnstykke ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 7 er et tverrsnitt av en alternativ trakt og munnstykke ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 8 er et tverrsnitt av en alternativ trakt og munnstykke ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 9, 10 og 11 er forstørrede tverrsnitt av munnstykkeområdet av en trakt ifølge foreliggende oppfinnelse som i rekkefølge illustrerer anordningen av munnstykket i forhold til støpeoverflaten. Figur 12 er et tverrsnitt av en alternativ trakt og munnstykke ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 13 er et stykke på en trakt ifølge foreliggende oppfinnelse sett ovenfra. Figur 14 er et forstørret tverrsnitt av munnstykkeområdet til en trakt ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 1 illustrerer generelt en apparatur for støping av metallisk båndmateriale 10 ifølge foreliggende oppfinnelse. Denne apparatur inneholder et element 12 hvorpå båndet 10 støpes. I en foretrukket utførelsesform støpes et kontinuerlig bånd 10 på en glatt, utvendig overflate 14 av en sirkulær trommel eller hjul som vist i fig. 1. Selvfølge-lig kan også andre former enn den sirkulære anvendes.

F.eks. kan et hjul med en glatt, frustokonisk utvendig flate (ikke vist) anvendes. Også et belte som kan rotere gjennom en generelt ovular bane kan anvendes som støpeele-ment. Uavhengig av den anvendte form, bør den avkjølte støpeoverflaten være minst så bred som båndet som skal støpes.

I en foretrukket utførelsesform består støpeelementet 12 av et vannavkjølt, presipiteringsherdet kopperlegeringshjul som inneholder ca. 90 % kopper. Kopper og kopperlegeringer velges p.g.a. sin høye termiske ledningsevne og slitasje-bestandighet, men også stål, messing, aluminium, aluminium-legeringer eller andre materialer kan anvendes alene eller i flerstykkshjul med hylser av molybden eller andre materialer kan brukes også. Likeledes kan kjøling oppnås ved bruk av et annet medium enn vann. Vann velges fordi det er billig og lett tilgjengelig.

Under operasjonen av båndstøpingsapparaturen i foreliggende oppfinnelse må overflaten 14 av støpehjulet 12 være i stand til å absorbere den varme som oppstår ved kontakt med smeltet metall på begynnelsesstøpepunktet 16, og denne varmen må hovedsakelig ledes inn i kopperhjulet under hver omdrei-ning av hjulet. Varmediffusjonen, kjøling, kan oppnås ved å tilføre en tilstrekkelig vannmengde gjennom innvendige kanaler som befinner seg nær støpehjulets 12 overflate. Alternativt kan kjølemediet leveres til undersiden av støpe-overflaten. Selvfølgelig kan kjøleteknikker og lignende anvendes for å påskynde eller bremse kjølehastigheter, og/ eller oppnå hjulekspansjon eller kontraksjon under bånd-støping .

Enten en trommel, et hjul eller et belte benyttes for støp-ing, bør støpeoverflaten generelt være glatt og symmetrisk for å gi maksimal jevnhet under båndstøping. For eksempel bør i visse båndstøpingsoperasjoner hvor det er ønskelig å støpe bånd med jevn dimensjon, avstanden mellom den utvendige støpeoverflate 14 og de flater som avgrenser munnstykk-ets åpning hvilket tilfører det smeltede metallet på støpe-overflaten ikke avvike særlig fra en ønsket eller fastsatt avstand. Denne avstanden skal i det følgende kalles stand-off-avstand eller gap. Det er klart at gapet må holdes hovedsakelig konstant under støpeoperasjonen når operatør-ens hensikt er å støpe jevnt båndmateriale.

Hvis støpeelementet er en trommel eller et hjul, bør ele-mentet være nøyaktig konstruert slik at det ikke kommer ut av banen under drift for å sikre jevn båndstøping. Derfor har man funnet at en trommel eller et hjul som avviker fra banen med ca. 0,5 mm eller mer, kan ha en størrelses-orden av dimensjonal ustabilitet som, med mindre den korri-geres eller kompenseres under drift, kan være uakseptabel for visse båndstøpingsoperasjoner. Det er funnet at aksep-tabel dimensjonssymmetri samt elimineringen av problemene som har tilknytning til sveiseporøsitet er lett å oppnå ved å fremstille et hjul eller en trommel fra et enkelt fullstendig stykke kaldrullet eller smidd kopper. Som ovenfor nevnt kan imidlertid alternative materialer anvendes.

Det smeltede metallet 20 som skal støpes i apparaturen som her beskrives tilbakeholdes fortrinnsvis i en smeltedigel 22, eller trakt, hvilken er forsynt med en øseåpning 24 eller munnstykke. Munnstykket er gjerne, men ikke nødven-digvis, plassert i et nedre parti av trakten 22 som vist i fig. 1.

Trakten 22 er konstruert for å ta imot og romme smeltet metall. Det er klart at formålstjenelige materialer må anvendes for trakten 22 slik at denne kan motstå betingelsene ved smeltet metall, og når trakten 22 ikke har en monolit-tisk struktur, må skjøtene og sømmene mellom de enkelte stykkene i trakten være slik sammensatt at smeltet metall forhindres i å lekke ut under vedvarende drift.

Trakten 22 har en fremre vegg 26 og en bakre vegg 28 i forhold til støperetningen, hvilken støperetning er angitt med pilen nær støpeoverflaten 14 i fig. 2. Den fremre veggen 26 har en innvendig flate 30 og en utvendig flate 32 i forhold til den delen av trakten 22 som inneholder det smeltede metallet. Likeledes har den bakre vegg 28 en innvendig flate 34 og en utvendig flate 36 i forhold til den delen av trakten 22 som inneholder det smeltede metallet. De innvendige flater 30 og 34 strekker seg mot munnstykkeområdet til trakten 22. Det bør være klart at den delen av trakten 22 som rommer det smeltede metallet, hvilken dannes mellom de innvendige flater 30 og 34, kan ha flere forskjellige former. Imidlertid foretrekkes det at den øvre delen av trakten 22 har et betydelig større tverrsnittvolum enn munnstykkeområdet til trakten 22 for at hodehøyden av smeltet metall over munnstykket i det vesentlige er upåvirk-et av små variasjoner i smeltet metall-volum i trakten 22. En slik struktur bidrar til å opprettholde et hovedsakelig konstant metallostatisk trykkhode ved munnstykket, selv ved små variasjoner i metallvolumet i trakten 22.

Det foretrekkes også at de innvendige flater 30 og 34 kon-vergerer i en gjenncmløpsåpning 80 derimellom, og at slike flater 30 og 34 er buede, avrundet eller generelt buede ved bøye- eller knekkepunkter i trakten 22 for å minimalisere metallturbulensen i denne under støpeoperasjonen.

Området som inneholder smeltet metall og dannes mellom de innvendige flater 30 og 34 bør være omfattet av sidevegger 38 og 40 som angitt i fig. 3. Det må påpekes at ingen fast-lagt breddedimensjon er vist i fig. 3. Man har funnet at en trakt og et munnstykke ifølge foreliggende oppfinnelse kan konstureres ved først å skjære eller hugge ut keramiske plater så som isolasjonsplater laget av kaolinfibere til den ønskede traktform slik som vist i fig. 2. Hvilket som helst antall av disse plater 42 kan stables på hverandre for å gi den ønskede trakt- og munnstykkebredde. Det foreligger ingen begrensning på den maksimale bredde av trakt og munnstykke i foreliggende oppfinnelse, og bredder over 90 cm omfattes av foreliggende oppfinnelse. Etter at det nødvendige antall plater er stablet^ kan de innvendige flater 30 og 34 som dannes av stabelen slipes eller på annen måte pusses slik at man får generelt glatte innvendige flater 30 og 34 over bredden av de stablede elementer som danner trakten 22. Enstykksmaterialer kan brukes for å konstruere trakten, og stabling ville da ikke bli nødvendig. Etter at de utskårede plater 4 2 er stablet, kan stabelen plasseres mellom ikke-utskårede plater 4 4 som kan tjene som sidevegger 38 og 40 for trakten 22.

For å holde de stablede plater innbefattet sideveggene 38

og 40 i stilling, er det funnet hensiktsmessig å anbringe en metallplate 4 6 mot den utvendige flaten til hver side-vegg og bolte platene sammen på et passende antall steder rundt trakten og derved sette trakten tett sammen. Med en slik sammensetning kan en ørliten mengde metall strømme inn i sømmene mellom platene, men sammenpresningen av enheten og den store isolasjonsevnen til platene får metallet til å størkne og derved stoppe strømmen før den påvirker trakten eller båndstøpingsoperasjonen på skadelig måte. Trakten 22 ifølge foreliggende oppfinnelse kan settes sammen med keramiske sementer eller lignende eller lages av en enstykk-struktur som ikke behøves å settes sammen.

Som ovenfor nevnt er et munnstykke 24 plassert i trakten 22, fortrinnsvis i en lavere del derav. Munnstykket 24 består av en gjennomløpsåpning 80 avgrenset mellom den første - innvendige flate 34 av den bakre veggen 28 til trakten 22 og den andre innvendige flaten 48 av et stykke 50. En del av sideflaten 48 til et stykke 50, vist i fig. 2, er anordnet mot en del av en kant 52 dannet av den utvendige flaten 32 til den fremre veggen 26 av trakten 22. Som vist i fig.

3 omslutter stykket 50 fullstendig gjennomløpsåpningen eller spalten 80 slik at endepartiene til innsideflaten 48 av stykket 50 er plassert mot kantene på sideveggene 38 og 4 0

av trakten 22. En slik plassering kan være nødvendig for å oppnå stabiliteten til stykket 50. I en foretrukket utfør-elsesform går en del av innsideflaten 48 av stykket 50 forbi den fremre vegg 26 av trakten 22 i retning av støpeover-flaten 14. Stykkets 50 utstrekning kan være På linje med utstrekningen til den fremre vegg 32 av trakten målt i en retning mot støpeoverflaten.

Fortrinnsvis holdes utstrekningen av stykket som er angitt med nummer 7 0 i fig. 2 på en avstand av minst 0,25 mm fra innsideflaten 34 til den bakre veggen 28 ved gjennomløps-åpningen 80.

Fortrinnsvis er stykket 50 resiprokt på kanten 52 til trakten 22 i en retning mot og vekk fra støpeoverflaten 14. Slik resiprok anordning av stykket 50 kan oppnås ved manuell justering, men fortrinnsvis bør stykket 50 være automatisk justerbart og kontinuerlig målbart for å sikre at ønskede åpninger, gap og lignende opprettholdes under støping. I en foretrukket utførelsesform som vist i fig. 2, er stykket 50 resiprokt i et generelt horisontalt plan. Imidlertid kan stykket 50 være resiprokt langs en vinklet bane som vist i fig. 4 og 6, langs en buet bane som vist i fig. 5, eller i et generelt vertikalt plan som vist i fig. 7. I en annen utførelsesform som illustrert i fig. 12, kan stykket 50 plasseres på et element 55, hvilket element 55 kan justeres i alle antall stillinger ved dreining derav rundt et dreiepunkt 58 for å oppnå den ønskede plassering av stykket 50.

Selv om stykket 50 kan være resiprokt mot og vekk fra støpe-overf laten 14, må stykket 50 ikke kunne løftes fra fastlåst stilling mot kanten 52 av trakten 22. Denne fastlåste stilling er nødvendig for å motvirke trykket hvilket smeltet metall kan øve mot den innvendige flaten 48 av stykket 50.

I en utførelsesform kan en vekt plasseres på en topplate 56 av stykket 50. I en annen utførelsesform kan en trykkut-øvende anordning så som en fjærbelastet anordning, et hy-draulisk sylinderarrangement, en klamp eller lignende,brukes for å trykke stykket mot kanten 52 av trakten 22. I en videre utførelsesform som vist i fig. 8,kan stykket 50 holdes i en spalt som gir sådan nødvendig festet undérlag for stykket 50. Bemerk at selv med den anordning som er vist i fig. 8, er stykket 50 likevel resiprokt mot og fra støpe-overf laten.

I tillegg til å være resiprokt mot og fra støpeoverflaten 14} kan stykket 50 også ha muligheten til å skråstilles slik at et endeparti 60 av stykket 50 kan beveges mot det respektive endepartiet av støpeoverflaten 14, mens den andre ende-delen 62 beveges vekk fra det andre respektive endepartiet til støpeoverflaten 14 som vist i fig. 13. En stykkestruk-tur som kan anvendes for å gjøre slik skråstilling lettere som vist i fig. 13,er å bueforme den bakre flaten 64 for stykket 50 hvorav en del støter mot en bakre vegg 66 av trakten 22 ved et vendepunkt 68. Ved å rulle den bakre flaten 64 til stykket 50 kan små skråstillinger oppnås. Uavhengig av midlene som anvendes for å skråstille stykket 50 i forhold til støpeoverflaten 14, kan slike skråstillingsvariasjoner være formålstjenelige for å sikre at jevnt dimensjonert båndmateriale fremstilles, spesielt under lengre støpeoperasjoner. Slike skråstillingsvariasjoner kan også hjelpe til å fjerne materiale som har satt seg fast fra munnstykket under støping, eller for å tilsiktet støpe båndmateriale med en varierende dimensjon på tvers av båndmaterialets bredde.

Stykket 50 i foreliggende oppfinnelse kan lett erstattes, selv om det foretrekkes at stykkene 50 og trakten 22 brukes på nytt enten sammen eller hver for seg. Det må også be-merkes at skade på et stykke 50 ikke vil gjøre hele trakten 22 ubrukbar. I tilfelle av skade på et slikt stykke, erstattes stykket 50 alene og prosessen fortsetter.

I en foretrukket utførelsesform som vist i forstørret tverrsnitt i fig. -14, er stykket 50 forsynt méd én fremre kantflate 70. Når stykket 50 er ført tilbake til sin drifts-stilling i en slik utførelsesform, vender den fremre kantflaten 70 mot støpeflaten 14 og er plassert innenfor mindre enn 3 mm fra støpeoverflaten 14. Fortrinnsvis er den fremre kantflaten 70 plassert innenfor 2 mm og i en sterkere fore-trukken utførelsesform innenfor 0,5 mm fra støpeoverflaten 14. Det foretrekkes også at i en slik utførelsesform er den fremre kantflaten 70 hovedsakelig helt -parallell med støpeoverf laten 14' som er bevegelig nedenunder. Når man anvender en trommel eller et hjul og et keramisk stykke 50, kan slik fullstendig parallellitet oppnås ved å- plassere et ark av sandpapir eller lignende mot støpeoverflaten 14 med kornsiden av sandpapiret mot stykket 50. Ved å bevege stykket 50 i tett kontakt med støpeflaten 14 med sandpapiret plassert mellom disse og bevege støpeflaten og sandpapiret samtidig forbi stykket 50, males den fremre kantflaten 70 av kornsiden til sandpapiret til i det vesentlige fullstendig parallellitet med støpeoverflaten 14. Slik hovedsakelig fullstendig parallellitet kan oppnås selv når avrundete eller andre buede støpeoverflater benyttes. For å oppnå slik parallellitet ved denne fremgangsmåten er 400 eller 600 korn sandpapir funnet passende. Den utvendige flate 36 til den bakre veggen 28 som er anordnet tilstøtende støpe-overflaten 14 fkan, bringes til hovedsakelig fullstendig parallellitet med denne ved samme metode.

Ved å holde den fremre kantflaten 7 0 i det vesentlige fullstendig parallell med støpeflaten 14, opprettholdes stand-off-avstanden eller gapet h mellom den fremre kantflaten 7 0 og støpeoverflaten 14 over hele lengden derav. Man har funnet at gapet, h mellom den fremre kantflaten 7 0 og støpe-overf laten 14 må holdes på mindre enn ca. 3 mm for å støpe båndmateriale korrekt. Fortrinnsvis holdes dette gapet på mindre enn ca. 2 mm og for støping av visse legeringer til bånd med tynn dimensjon, foretrekkes gap på mindre enn 0,5 mm. Alternativt kan den fremre kantflaten 70 av stykket 50 bestå av en linje som går på tvers av trakten i en 90° skjøt eller hjørne av den fremre kanten til stykket 50 i motsetning til en definert overflatelengde b som omtalt ovenfor. For så vidt kunne lengden b av den fremre kantflaten 70 være null. Selv om flaten 70 nærmer seg en linje på tvers av trakten, må en slik flate befinne seg innenfor 3 mm fra støpeoverflaten 14 for vellykket støping av båndmateriale.

Det er også funnet at gapet h mellom den utvendige flaten

36 til den bakre veggen 28 og støpeflaten 14 som best er vist i fig. 14 ikke synes å være kritiske. Det som foretrekkes med hensyn til den utvendige flaten 3 6 til den bakre veggen 28 er at flaten 36 plasseres så nær som mulig til støpeflaten 14 uten å forårsake noe inngrep i støpeover-flaten som er bevegelig nedenunder. Følgelig kan den utvendige overflaten 36 til den bakre veggen 28 ved gjennom-løpsåpningen 8 0 av munnstykket gå knapt klar av støpeover-flaten 14, dvs. kanskje innenfor 0,05 mm som vist på tegningen. En slik avstand må ikke være stor nok til å tillate betydelige mengder smeltet metall å strømme tilbake mellom disse under støping. Eventuelt kan den utvendige flaten 36 gjøres smalere fra åpningen av munnstykket i retning vekk fra støpeoverflaten 14.

Smeltetrakten 22 er fortrinnsvis laget av et materiale med meget god isolasjonsevne. Hvis isolasjonsevnen ikke er tilstrekkelig til å holde det smeltede materialet på en relativt konstant temperatur, kan hjelpeoppvarmingsanordninger så som induksjonsspoler måtte anordnes i og/eller rundt smelte-trakten 22, eller motstandselementer slik som tråder anordnes. Som ovenfor nevnt lages et passende materiale for smeltetrakten av kaolinfibere, en naturlig forekommende, meget ren aluminiumoksyd-silisiumoksyd brent leire. Slike isolasjonsmaterialer er å få i handelen under navnet Kaowool HS plater. For vedvarende operasjoner imidlertid, og for støping av høyeresmeltende legeringer, kan andre materialer måtte anvendes for å konstruere smeltetrakten eller stykket innbefattet grafitt, kvarts, leirgrafitt, bornitrid, silisiumnitrid, borkarbid, silisiumkarbid, aluminiumoksyd, zirkonoksyd og forskjellige kombinasjoner eller blandinger

av slike materialer.

Selv om andre materialer er omfattet av foreliggende oppfinnelse, lages stykket 50 fortrinnvis av bornitrid, silisiumnitrid, silisiumkarbid, borkarbid, zirkonoksyd eller kvarts.

Det er påkrevet at gjennomløpsåpningen 80 til munnstykket

24 forblir åpen og at formen forblir hovedsakelig stabil under en båndstøpingsoperasjon. Det er klart at gjennomløpsåpn-ingen 8 0 ikke bør erodere eller tilstoppes særlig under en båndstøpingssekvensellers kan visse hensikter så som opprettholdelse av jevnhet under støpeoperasjonen og minimali-sering av metallstrømturbulens i trakten 22 ikke oppnås. Følgelig viser det seg at visse isolasjonsmaterialer ikke er i stand til å bibeholde sin dimensjonale stabilitet over lengre støpeperioder. For å overvinne dette problemet kan munnstykket 24, spesielt den delen som er dannet av stykket 50, konstrueres av et materiale som bedre er i stand til å bibeholde dimensjonal stabilitet og helhet under eksponer-ing for høye temperaturer av smeltet metall over lengere tidsrom.

Drivsystemet og beholderen for trommelen, hjulet eller annen støpeoverflate 14 ifølge foreliggende oppfinnelse bør være fast konstruert for å tillate trommelrotasjon uten strukturell ustabilitet, hvilket ville få trommelen til å glippe eller vibrere. Spesielt bør man ta forholdsregler for å unngå resonansfrekvenser ved trommelens operasjons-hastigheter. Støpeoverflaten bør kunne beveges forbi med en overflatehastighet fra ca. 60 lineære overflatemeter pr. min. til mer enn ca. 3000 lineære overflatemeter pr. min.. Ved å anvende en trommel med en omkrets på ca. 2,4 m, tilsvarer denne hastigheten en trommelhastighet fra ca. 25 omdreininger pr. min. til ca. 1250 omdreininger pr. min.. En tre hesters dynamisk bremsereversibel motor med variabel hastighet gir et formålstjenelig drivsystem for en.integral kopperstøpetrommel på 5 til 25 cm's tykkelse, og ca. 2,4 m's omkrets. Energibehovene kan måtte modifiseres avhengig av den type og størrelse av støpeoverflaten 14 som anvendes. Støpeoverflaten 14 kan beveges i motsatt retning av det som er illustrert på tegningen, og trakten. 22 kan plasseres alle steder rundt støpehjulet som er illustrert på tegningen..

I en utførelsesform er støpeoverflaten 14 på hjulet eller trommelen i apparaturen ifølge foreliggende oppfinnelse glatt. Det er funnet at for visse anvendelser for fremstilling av amorfe materialer kan pussing av den utvendige overflaten 14 til en støpetrommel 12 med 400-korns papir og fortrinnsvis med 600-korns papir gi produkt med bedre jevnhet. Det forventes at en etset overflate kan gi den beste, glatte overflate-produktjevnhet.

En foretrukket struktur for munnstykket 24 i apparaturen ifølge foreliggende oppfinnelse er vist i forstørret tverrsnitt i fig. 14. I en utførelsesform av denne apparaturen har dimensjonene som er indikert på fig. 14 følgende foretrukne begrensninger.

Dimensjonen c, som representerer bredden av den bakre veggen ved åpningen av munnstykket 24, og d, som representerer bredden av stykket 50, synes ikke å

være særlig kritiske for båndstøpingsoperasjonen. Faktisk kunne dimensjon c nærme seg null hvis innsideflaten 34 til bakveggen kunne smalne fullstendig gjennom gjennomløpsåpning-en 80.

Metallturbulens under båndstøping bør minimaliseres, og kanskje unngås ved å underdreie skarpe hjørner av munnstykket i støperetningen. Slik avrunding kan oppnås ved å konstruere traktveggene av et eroderbart materiale så som Kaowool HS-plater, hvilket kan gi naturlig erosjon som re-sultat av båndstøpingsoperasjonen. Turbulens kan også minimaliseres ved å avrunde andre hjørner så som hjørnet 72 på stykket 50 og hjørnet 74 på bakveggen 28 ved munnstykket som vist i fig. 14.

I en eksemplarisk operasjon av apparaturen i foreliggende oppfinnelse, avgis smeltet metall til en oppvarmet smelte-trakt 22. Det kan være anordnet en oppvarming så som induksjonsspoler av motstandstråd i og over smeltetrakten 22 for å holde relativt konstant temperatur i det smeltede metallet etter ønske. Oppvarmingsanordninger kan også anvendes på eller nær stykket 50 p.g.a. den generelle tilgjengelig-heten av stykket 50 i apparaturen ifølge foreliggende oppfinnelse. F.eks. kan motstandstråder eller oppvarmings-spoler anordnes i den nedre del av en trykkutøvende anordning som befinner seg på eller nær stykket 50. Også en lampe kan ha flammen sin rettet mot stykket 50 under støp-ing. Under drift av apparaturen ifølge foreliggende oppfinnelse kan metall helles direkte inn i en foroppvarmet smeltedigel. Sådan metallforoppvarmingstemperatur og opp-varmingen av trakten 22 og stykket 50 bør forhindre størk-ning eller tilstopning av gjennomløpsåpningen eller spalten 80 under begynnelsen av støpeoperasjonen, og temperaturen i det strømmende metallet bør deretter holde smeltedigelen 22 og stykket 50 på tilstrekkelig temperatur til å garantere uavbrutt metallstrøm gjennom gjennomløpsåpningen 80. Under visse anvendelser bør munnstykket oppvarmes utenfra under støpeoperasjonen. Også metall som tilføres smeltedigelen 22 kan være overopphetet for å tillate et visst temperatur-tap uten å påvirke metallstrømmen uheldig.

En metallostatisk hodehøyde i trakten 22 bør også holdes på et relativt konstant nivå under støpeoperasjonen for å sikre at et relativt konstant statisk trykkhode kan opprettholdes ved åpningen av munnstykket 24. Dette kan oppnås ved først å helle smeltet metall i smeltetrakten opp til den ønskede høyde og deretter kontrollere hastigheten hvormed ytterligere smeltet metall helles inn i smeltetrakten for å opprettholde det metallostatiske hodet. Det er klart at hastigheten hvormed ytterligere smeltet metall tilføres smeltetrakten 22 i det vesentlige bør være i overensstemmel-se med den hastighet hvormed metall strømmer fra munnstykke-åpningen til støpeoverflaten 14 under dannelse av båndmateriale. Opprettholdelse av relativt konstant hodehøyde av metall i smeltetrakten sikrer at det smeltede metallstrøm-ningstrykk holdes relativt konstant slik at man ikke får noen skadelige påvirkninger av støpeoperasjonen eller kvaliteten til det støpte materialet. Eventuelt kan utvendig påført trykk anvendes for å kontrollere trykket ved munnstykket.

I en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er trakten 22 og stykket 50 uavhengig eller avhengig bevege-lige mot og fra støpeoverflaten 14. Som vist- i rekkefølge i fig. 9, 10 og 11. Trakten 22 og stykket 50 på denne er i en stilling vekk fra støpeoverflaten 14. Støpeoverflaten 14 beveges forbi munnstykket 24 med en hastighet fra ca. 60 - 3000 lineære meter pr. min.. Før eller samtidig med helling av smeltet metall inn i trakten beveges trakten 22 mot støpeoverflaten 14, slik at den utvendige overflaten 3 6 av den bakre veggen 28 ved munnstykket 24 befinner seg innenfor 0,5 mm og fortrinnsvis innenfor 0,25 mm fra støpe-overf laten 14 som vist i fig. 10. I en foretrukket utfør-elsesform beveges den utvendige overflaten 36 så nær som mulig til støpeoverflaten 14 uten å interferere med beveg-elsen til støpeoverflaten 14 nedenunder. Normalt beveges stykket 50 ikke fra sin stilling i forhold til trakten 22 da trakten 22 beveges mot støpeoverflaten 14. Enten etter at den utvendige flaten 36 til bakveggen 28 er i stilling, eller mens den utvendige flaten 36 bringes i stilling, bør stillingen til stykket 50 justeres slik at den fremre kantflaten 70 er innenfor 3 mm og fortrinns vis ca. 0,25 - 0,5 mm fra støpeoverflaten 14 som vist i fig. 11. Trakten 22 og stykket 50 bør være i stilling straks etter støpingen begynner. Utstrekningen av gapene h og/ .eller e kan justeres under støpning gjennom apparaturen ifølge foreliggende oppfinnelse, hvilket gir betydelig fleksibilitet under støpeoperasjonen.

Stillingen til stykket 50 på trakten 22 kan bestemmes, fastsettes og opprettholdes før den fullstendige sammensetning, dvs. trakten 22 inneholdende stykket 50 beveges mot sin støpestilling. Med en slik anordning oppnås plasseringen av stykket 50 korrekt når plasseringen av den utvendige flaten 36 til den bakre veggen 28 fastsettes. I en slik utførelsesform kan stykket 50 være fast montert i riktig relativ stilling på trakten 22.

Under støpning av båndmateriale er det observert at båndet 10 har tendens til å klebe til støpeoverflaten 14 over en betydelig avstand så som flere meter eller mer forbi munnstykket. Det er klart at hvis båndmaterialet forblir på en roterende støpetrommel eller hjul 12 over en full omdrei-ning kunne dette føre til skade på smeltetrakten. Man har funnet at bruk av en skalpell,, så som av et knivtypeele-ment som rider på eller nær trommelflaten 14, ca. 75 cm til 1,8 m fra åpningen motvirker lett slik klebing. Med en sådan anordning kan det støpte båndet fjernes fra trommelen med en slik skalpell. En sådan skalpell er funnet særlig anvendelig ved fremstilling av tynnere amorfe båndmaterialer som synes å ha større tendens til å klebe på støpeoverflaten 14 enn krystallinske båndmaterialer. Det antas at kraften som holder båndet på støpeoverflaten har sammenheng med kvaliteten av den termiske kontakt mellom båndet og støpeoverflaten. Alternative anordninger så som en luftkniv kan også anvendes for å skille båndet fra hjulet.

Støpingen av båndmaterialer med relativt høy kvalitet innbefattet amorfe materialer, hvilket for formålet ved foreliggende oppfinnelse omfatter materialer som er minst 25 % amorfe, er lett og praktisk ved bruk av apparaturen og fremgangsmåten som er beskrevet ovenfor. Selvfølgelig må kjøle-hastighetene være høyere for amorfe materialer sammenlignet med krystallinske materialer. Kjølehastighetene kan påskyn-des så som ved å øke støpeoverflatens hastighet eller lignende. Det er viktig å erkjenne at fremgangsmåten drives på to effektive måter. Med åpningen temmelig nær trommel-overflaten, kan bånd som kanskje er 0,025 - 0,075 mm tykke støpes av enten amorfe eller krystallinske materialer.

Hvis den fremre kantflaten 7 0 av stykket 50 beveges vekk fra støpeoverflaten 14, og ettersom støpeoverflathastighet-ene reduseres, kan bånd som kanskje er 0,125 - 1,25 mm tykke støpes. Under denne siste metoden er kjølehastighet-en meget lavere primært p.g.a. den økede produkttykkelse.

Problemene i forbindelse med fleksibilitet, reproduserbar-het og kontroll under prosess ved båndstøpingsoperasjoner, samt visse problemer i forbindelse med metallturbulens er overvunnet gjennom apparaturen ifølge foreliggende oppfinnelse.

Selv om foretrukne utførelsesformer er beskrevet ovenfor

i illustrerende hensikt, vil det for en fagmann være klart at tallrike variasjoner av detaljer kan foretas innenfor rammen av oppfinnelsesidéen.

Claims (27)

1. Anordning for kontinuerlig støping av båndmateriale, omfattende en trakt (22) for å ta imot og romme smeltet metall (20), hvorigjennom smeltet metall (20) avgis til en støpeoverflate (14) som er bevegelig forbi munnstykket (24), og hvor munnstykket (24) omfatter en gjennomløpsåpning (80) med i hovedsak jevne tverrsnittdimensjoner gjennom hele sin lengde, avgrenset mellom en første innvendig overflate (30) og en andre innvendig overflate (34) samt et innlegg (50) anbragt i trakten, karakterisert ved at innlegget (50) er bevegelig i forhold til trakten, og hvilket innlegg (50) danner minst en del av de innvendige overflater (30, 34) hvor en minimumsavstand på 0,25 mm opprettholdes mellom de innvendige overflater ^30, 34) og hvor innlegget (50) har en fremre kahtflate (70) som er anordnet innenfor 3 mm fra støpeoverflaten.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at innlegget (50) er resiprokt mot og fra støpeoverflaten (14) på en utvendig flate av den fremre veggen (32) til trakten.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at trakten (22) er resiprokt mot og fra støpeoverflaten (14).

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at trykk utøves mot innlegget (50) tilstrekkelig til å overvinne mottrykket av smeltet metall (20) som hviler mot overflaten av innlegget (50) som danner en innsideflate (30, 48) av gjennomløps-åpningen .

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at trykket er tilveie-*-braqt ved en vekt på innlegget (501.

6. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at trykket er tilveie-bragt av en fjærbelastet anordning som hviler mot innlegget (50).

7. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at trykket er tilveie--bragt ved å klampe innlegget (50) til trakten.

8. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at innlegget (50) er resiprokt i lateralretningen..

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved den laterale retning er generelt horisontal.

10. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at den laterale retning er generelt vertikalt.

11. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at innlegget (50) er resiprokt i en vinklet retning.

12. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at innlegget (50) er resiprokt i en buet retning.

13. Anordning ifølge kravl, karakterisert ved at den fremre kantflaten (70) til Innlegget (50) har en lengde mindre enn 4 mm.

14. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den fremre kantflaten (70) til innlegget (50) har en lengde fra 0,5 til 1,5 mm.

15. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den fremre kantflaten (70) til innlegget (50) i hovedsak utgjør en rett kant på tvers av trakten (22).

16. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den fremre kantflaten (70) til innlegget (50) er anordnet innenfor 2 mm fra støpeoverflaten..

17. Anordning ifølge krav 1, «karakterisert ved at den fremre kant flaten (70) til innlegget (50) er plassert innenfor 0,5 mm fra støpeoverflaten (14).

18. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den fremre kantflaten (70) til innlegget (50) er plassert innenfor 0,375 mm fra støpeoverflaten.

19. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den fremre kantflaten (70) til innlegget (50) er anordnet innenfor 0,25 mm fra støpeoverflaten (14).

20. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved at den fremre kantflaten (70) til innlegget (50) er hovedsakelig helt parallell med støpeoverflaten (14) under støping.

21. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at innlegget (50) er skråstilt slik at den fremre kantflaten (70) kan anordnes mot eller fra støpeoverflaten (14).

22. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at innlegget (50) er kantet slik at endepartiene (55, 70) til innlegget (50) kan beveges henholdsvis mot og fra stø<p>eoverflaten (141.

23. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at trakten består av en fremre vegg (26) og en bakre vegg (28) i forhold til støperetningen, hvor hver vegg har innvendige (30, 34) og utvendige flater (32, 36) i forhold til den smeltet metallholdige delen av trakten, og sidevegger (42, 44) som innelukker de fremre (30) og bakre (34) vegger av trakten hvor minst en del av den utvendige flaten (36) til den bakre vegg (28) nær gjennomløpsåpningen e^ plassert innenfor minst 0,5 mm fra støpeoverflaten (14).

24. Anordning ifølge krav 23, karakterisert ved at minst en del av den utvendige flaten (36) til den bakre vegg (28) tilstøtende gjennomløpsåpningen (80) er plassert innenfor minst 0,25 mm fra støpeoverflaten (14).

25. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at minst en del av hver innvendige overflate (30, 34) danner en del av innlegget (50) som er plassert i trakten.

26. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at trakten (22) er foret med et materiale fra gruppen grafitt, aluminiumoksyd-grafitt, leirgrafitt, kvarts, kaolinfibere, bornitrid, silisiumnitrid, silisiumkarbid, borkarbid, aluminium oksyd, zirkoniumoksyd, stabilisert zirkoniumoksydsilikat, magnesiumoksyd og kombinasjoner derav.

27. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at stykket består av et materiale valgt fra gruppen bestående av bornitrid, silisiumnitrid, borkarbid, silisiumkarbid, zirkoniumoksyd, kvarts og kombinasjoner derav.