NO175523B - Fremgangsmåte og anordning for stöping av metall - Google Patents

Description

Den foreliggende søknad vedrører en fremgangsmåte og en anordning for støping av smeltet metall, særlig ferrolegeringer og silisium ved hurtig støping direkte til salgsstørrelse.

Ferrolegeringer og silisium støpes tradisjonelt ut i store blokker som etter avkjøling knuses mekanisk til egnet salgsstørrelse. Når ferrolegeringer og silisium anvendes som tilsetningsmiddel til smeltede jernlegeringer og til andre smeltede metaller, benyttes disse vanligvis i form av en enhetsstørrelse fra noen tiendels gram og til noen få kilo. Den nevnte nedknusing av store støpte blokker av ferrolegeringer og silisium til salgstørrelse, genererer en betydelig andel materiale med partikkelstørrelse mindre enn spesifisert salgstørrelse. Denne andel som vanligvis benevnes "finstoff, kan ofte utgjøre 10-15 vekt% av produserte ferrolegeringer og silisium og utgjør et stort problem for produsentene idet finstoffandelen enten må omsmeltes eller selges til sterkt reduserte priser. I tillegg til finstoff som genereres under den mekaniske knusing av blokkene, genereres det ytterligere finstoff under transport og ved bruk av knuste ferrolegeringer. Endelig representerer mekaniske sikte- og knuseanlegg store investeringer, høye driftskostnader og miljømessige problemer.

Det ovennevnte problem har vært foreslått løst ved å støpe ferrolegeringer direkte til en salgbar størrelse og ved å benytte høyere avkjølingshastigheter hvilket gir sterkere legeringer med derav følgende redusert finstoffandel. Således har det vært forsøkt å støpe ferrolegeringer i barrer ved hjelp av konvensjonelle støpemaskiner av den art som benyttes ved støping av råjern. Slike støpemaskiner har imidlertid den ulempe av de er svært plasskrevende og krever stor?, investeringskostnader. Videre har det vist seg at forbruket av støpekokiller har vært meget høyt. Bruk av slike tradisjonelle støpemaskiner har derfor ikke fått noen særlig anvendelse for støping av ferrolegeringer og silisium.

Fra norsk patent nr. 163124 er det kjent en fremgangsmåte og en anordning for støping av ferrolegeringer hvor ferrolegerihgssmelten støpes i en avkjølt kobberform til salgstørrelse. Kobberformen består av to formhalvdeler som kan åpnes og lukkes og som inneholder et flertall formhulrom som er forbundet med hverandre via kanaler med lite tverrsnitt. Under støpingen holdes formhalvdelene sammen og smeltet ferrolegering fylles i hulrommene. Etter størkning til en temperatur av 300°C under solidustemperaturen, åpnes formen for fjerning av de støpte barrene. Formhalvdelene må deretter avkjøles og lukkes før en ny støpesyklus kan starte. I det norske patentet er det angitt en tid for hver støpesyklus på 90 sekunder. Fremgangsmåten og anordningen ifølge norsk patent nr. 163124 har imidlertid flere ulemper som har ført til at metoden ikke har fått noen anvendelse i praksis. Således må støpeprosessen avbrytes i den tid det tar å avkjøle ferrolegeringen i kobberformen, åpne og tømme formen, avkjøle formen, lukke formen og bringe denne på plass igjen for ny ifylling. Videre vil det kunne oppstå problemer med fylling av alle formhulrommene i formen idet smeltet ferrolegering vil kunne størkne i forbindelseskanalene mellom formhulrommene i støpeformen før alle formhulrom er blitt fylt.

Fra norsk patent nr. 166355 er det kjent å støpe ferrolegeringer ved bruk av horisontal strengstøping. Heller ikke denne fremgangsmåte har funnet anvendelse i praksis.

Ved den foreliggende oppfinnelse er man nå kommet fram til en fremgangsmåte og en anordning for støping av smeltet metall, særlig ferrolegeringer og silisium hvorved man kontinuerlig kan støpe ut langstrakte staver som i to dimensjoner har salgstørrelse og som enkelt lar seg oppdele til salgstørrelse i den tredje dimensjon etter støpingen.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således en fremgangsmåte for støping av smeltet metall, særlig ferrolegeringer og silisium, hvor smeltet metall kontinuerlig tilføres fra et reservoar til et flertall spor anordnet langs overflaten av minst en i det vesentlige horisontalt anordnet trommel som roteres rundt sin lengdakse, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at det smeltede metall tilføres til spor som har et tverrsnitt som i to dimensjoner tilsvarer salgstørrelsen av det støpte metall og hvor lengden av sporene er minst ti ganger større enn den lengste diagonal i sporenes tverrsnitt, at metallet bringes til å størkne i løpet av 5 til 115 sekunder, at de størknede metallstaver bringes til å falle ut av sporene under rotasjon av støpetrommelen, hvoretter de transporteres bort og kjøles til lagringstemperatur ved naturlig eller kontrollert avkjøling og at de avkjølte «taver deles til salgstørrelse i den tredje dimensjon.

Det foretrekkes at smeiten tilføres til spor som har den lengde som er mellom 20 og 50 ganger større enn den lengste diagonal i sporenes tverrsnitt.

I henhold til en foretrukket utførelsesforni tilføres metallsmelten nær den ene ende av sporene hvorved sporene fylles ved utflyting av smelte.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører videre en anordning for kontinuerlig støping av smeltet metall, særlig ferrolegeringer eller silisium, hvilken anordning omfatter et reservoar for smeltet metall, utstyrt med minst en utløpsåpning for smelte i en av reservoarets vegger for tilførsel av smeltet metall til et flertall langsgående spor anordnet på minst en i det vesentlige horisontalt opplagret om sin lengdeakse roterbar trommel, hvilken anordning er kjennetegnet ved at sporene på overflaten av trommelen har et tverrsnitt som i to dimensjoner tilsvarer salgstørrelsen av de det støpte metall og en lengde som er minst 10 ganger større enn den lengste diagonal i sporenes tverrsnitt.

Det foretrekkes at sporene har et slikt tverrsnitt at den største diagonal i tverrsnittet har en dimensjon mellom 20 og 50 mm.

Formen på tverrsnittet av sporene er slik utformet at de støpte staver på grunn av sin egen tyngde faller ut av sporene ved rotasjon av trommelen. For å oppnå dette har sporene fortrinsvis et i de vesentlige V-formet tverrsnitt med avrundet bunn. Vinkelen mot horisontalplanet er maksimum 75°.

I henhold til en ytterligere utførelsesform er trommelen utstyrt med innvendige kanaler for sirkulasjon av et kjølemedium, fortrinnsvis vann.

For å oppnå en rask størkning av smeiten som fylles i sporene, er sporene utformet i et materiale med høy varmeledningsevne, så som for eksempel kobber eller messing. Tiden for størkning vil typisk være i området fra 10 til 115 sekunder og den totale oppholdstid for legeringene i sporene i trommelen vil typisk være i området mellom 0 og 120 sekunder.

Ved fremgangsmåten og anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse kan ferrolegeringer og silisium samt andre metaller støpes til salgstørrelse på en enkel og effektiv måte. Støpingen kan foretas kontinuerlig og med rask avkjøling til under solidustemperaturen. Den raske størkningen gir et homogent materiale med fin kornstruktur som dermed gir et godt utgangspunkt for videre varmebehandling og/ eller kjøleforløp ned til romtemperatur.

Anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse er lite plasskrevende og krever realtivt små investeringer. Kapasiteten er videre meget fleksibel da antall tromler kan varieres. Anordningen i henhold til oppfinnelsen kan derfor enkelt tilpasses og installeres i eksisterende smelteverk for ferrolegeringer og silisium.

En utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til de etterfølgende tegninger hvor,

Figur 1 viser en anordning i henhold til oppfinnelsen sett fra siden,

Figur 2 viser anordningen vist på figur 1 sett ovenfra,

Figur 3 viser et snitt langs linjen I-l i figur 2, og hvor,

Figur 4 viser et snitt langs linjen II-II- i figur 3.

På figurene 1-3 er det vist en øse 1 som inneholder smeltet ferrolegering eller silisium. Øsen 1 kan eventuelt erstattes med en holdeovn eller tappehullet i en elektrotermisk smelteovn for fremstilling av ferrolegeringer eller silisium. Fra øsen 1 tømmes smeltet ferrolegering eller silisium ned i en mellomtrakt 2. Mellomtrakten 2 vist på figur 3 er svingbart opplagret ved 3 og kan løftes og senkes ved hjelp av en hydraulisk eller pneumatisk sylinder 4 eller ved en elektromekanisk anordning. Mellomtrakten 2 kan videre utstyres med et lokk 5 for å hindre varmetap samt en oppvarmingsanordning antydet ved 6 for å tilføre varme til smeiten inneholdt i mellomtrakten 2. Mellomtrakten 2 vist på figur 3 er videre utstyrt med en konvensjonell slaggskilleanordning 7.

Mellomtrakten 2 har definerte åpninger 9 i den ene sideveggen for utløp av smeltet ferrrolegering eller silisium. På utsiden av hver av åpningene 9 er det anordnet en støpetrommel 10 som vil bli nærmere beskrevet nedenfor.

Det skal bemerkes at anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse har minst en utløpsåpning 9 og minst en støpetrommel 10, men at det med fordel kan anvendes mer enn en utløpsåpning 9 og mer enn en støpetrommel 10. På utførelsesformen vist på tegningene er det således anordnet fem utløpsåpninger 9 og fem støpetromler 10.

Som vist på figur 3 er støpetrommelen tilnærmet horisontalt opplagret ved 11 og 12

på en akse som løper sentralt gjennom trommelens 10 lengderetning.Trommelen 10 er videre utstyrt med ikke viste anordninger for rotasjon av trommelen 10 om dens lengdeakse. På trommelens 10 overflate er det anordnet en rekke spor 13 som er parallelle og som løper i trommelens lengderetning. Sporene 13 fungerer som støpeformer for smeltet ferrolegering og silisium. Trommelen 10 er slik opplagret at et vertikalt plan som løper gjennom trommelens lengdeakse også løper gjennom senter av en av åpningene 9 og slik at topppunktet på trommelen er anordnet i nivå med eller like under utløpsåpningen 9.

Materialet som sporene 13 er anordnet i utgjøres av materialer med god varmeledningsevne, så som for eksempel kobber, messing, silisiumkarbid, stål eller støpejern. Videre er trommelen 10 utstyrt med innvendige kanaler 14 for sirkulasjon av et kjølemedium så som for eksempel vann. Sporene 13 har et tverrsnitt som i to dimensjoner tilsvarer salgstørrelsen av det produkt som støpes. Eksempelvis er sporene 13 slik utformet at tverrsnittet av sporene har en største diagonal mellom 20 og 50 mm . Tverrsnittet av sporene 13 er slik utformet at det størknede produkt inneholdt i sporene på grunn av sin tyngde faller ut av sporene 13 ved rotasjon av trommelen 10. Sporene 13 har fortrinnsvis et V-formet tverrsnitt som er avrundet i bunnen og hvor vinkelen mot horisontalplanet er maksimum 75°. Lengden av sporene 13 er minst ti og typisk 20 - 50 ganger den største diagonal i sporenes tverrsnitt.

Under støpetrommelen eller tromlene 10 er det anordnet et transportbelte 15 eller en annen egnet innretning for å videretransportere de støpte stavene som faller ut av sporene 13 i trommelen 10 ved rotasjon av denne. Beltet 15 kan være utstyrt med en sone 16 for temperaturutjevning og en sene 17 for sluttavkjøling av stavene. I enden av transportbeltet 15 er det fortrinnsvis anordnet en eller flere stasjoner 18 hvor de støpte stavene tillates å falle fritt for derved å oppdele stavene i mindre lengder tilpasset ønsket salgsstørrelse.

For å hindre søl av smeltet ferrolegering eller silisium når trommelen 10 roteres slik at et nytt spor kommer i posisjon under utløpsåpningen 9, er det som vist på figur 4 fortrinnsvis anordet knivformede egger mellom hvert av sporene.

Ved bruk av den beskrevne anordning fylles først mellomtrakten 2 opp med smeltet ferrolegering eller silisium mens et av sporene 13 i tromlene 10 er i posisjon under utløpsåpningene 9 i tundishen 2. Når nivået av smelte i mellomtrakten 2 når opptil åpningene 9, vil smelte strømme gjennom åpningene 9 og inn i sporene 13. Når de første sporene 13 er fyllt roteres tromlene 10 slik at neste spor 13 kommer i posisjon under åpningene 9. Denne sekvensen gjentas så kontinuerlig. Trommelens 10 diameter er dimensjonert slik at når det første spor som ble fylt har kommet så langt at den første stav faller ut pga. tyngdekraften, er denne blitt avjølt til en temperatur under solidustemperaturen. Materialet som sporet 13 er laget i vil kontinuerlig bli avkjølt under rotasjon av trommelen 10 inntil sporet igjen kommer i posisjon under åpningen 9 og blir fyllt med smelte på rtytt. Stavene faller ned på det underliggende transportbeltet 15 og blir avkjølt til lagringstemperaturen ved naturlig eller kontrollert avkjøling og de avkjølte staver deles til salgsstørrelse i den tredje dimensjon ved for eksempel fritt fall fra definerte høyder.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for støping av smeltet metall, særlig ferrolegeringer og silisium, hvor smeltet metall kontinuerlig tilføres fra et reservoar (2) til et flertall spor (13) anordnet langs overflaten av minst en i det vesentlige horisontalt anordnet trommel (10) som roteres rundt sin lengdeakse, karakterisert ved at det smeltede metall tilføres til spor (13) som har et tverrsnitt som i to dimensjoner tilsvarer salgsstørrelsen av det støpte metall og hvor lengden av sporene (13) er minst ti ganger større enn den lengste diagonal i sporenes (13) tverrsnitt, at metallet bringes til å størkne i løpet av 10 til 115 sekunder, at de størknede metallstaver bringes til å falle ut av sporene (13) under rotasjon av støpetrommelen (10), hvoretter de transporteres bort og kjøles til lagringstemperatur ved naturlig eller kontrollert avkjøling og at de avkjølte staver deles til salgstørrelse i den tredje dimensjon.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at smeiten tilføres nær den ene ende av sporene (13) hvorved sporene fylles ved utflyting av smelte.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at smeiten tilføres til spor (13) som har en lengde som er mellom 20 og 50 ganger større enn sporenes største diagonal.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at trommelen kjøles ved transport av et kjølemedium gjennom kanaler (14) anordnet i trommelen.

5. Anordning for kontinuerlig støping av smeltet metall, særlig ferrolegeringer eller silisium, hvilken anordning omfatter et reservoar (2) for smeltet metall utstyrt med minst en utløpsåpning (9) for smelte i en av reservoarets (2) vegger for tilførsel av smeltet metall til et flertall langsgående spor (13) anordnet på minst en i det vesentlige horisontalt opplagret om sin lengdeakse roterbar trommel (10), karakterisert ved at sporene (13) har et tverrsnitt som i to dimensjoner tilsvarer salgstørrelsen av det støpte metall og en lengde som er minst ti ganger større enn den lengste diagonal i sporenes (13) tverrsnitt.

6. Anordning i henhold til krav 5, karakterisert ved at sporene (13) har et tverrsnitt hvor den største diagonal i tverrnittet er mellom 20 og 50 mm.

7. Anordning i henhold til krav 5, karakterisert ved at sporene (13) har et V-formet tverrsnitt med en avrundet bunn.

8. Anordning i henhold til krav 7, karakterisert ved at vinkelen i V-formen er minst 60°.

9. Anordning i henhold til krav 5, karakterisert ved at lengden av sporene (13) er minst ti ganger større enn den største diagonal i sporenes tverrsnitt.

10. Anordning i henhold til krav 9, karakterisert ved at lengden av sporen (13) er mellom 20 og 50 ganger større enn den største diagonal i sporenes tverrsnitt.