NO176596B - Fremgangsmåte og anordning for elektromagnetisk stöpning av valsebarrer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å forhindre foldedannelse og oksydavleiring på valseflatene av en valsebarre av aluminiumlegering, særlig en aluminium/magnesium-legering, ved vertikal elektromagnetisk strengstøpning med en hovedsakelig rektangelformet induktor og et oksydvern som rager inn i smeltehodet. Innenfor oppfinnelsens ramme ligger også en anordning for utførelse av denne fremgangsmåte.

Ved elektromagnetisk stopning av valsebarrer av aluminium/magnesium-legering og med et innhold på mer enn ca 3 vekt% magnesium vil det på barreoverflåtene opptre feil i form av vertikale folder og oksydavleiringer, som ved høye krav til valseprodukters overflatekvalitet gjør det nødvendig med en avfresning av barrenes valseflater. Årsaken til denne foldedannelse og oksydavleiring er den høye oksydasjonshastighet som forårsaket av magnesiumet på overflaten av aluminium/magnesium-legeringssmeiten.

Det er kjent å drastisk nedsette oksydasjonshastigheten og de omtale overflatefeil ved tilsats av beryllium til metallsmelten. Sådan tilsats av beryllium til aluminiumlegeringer er imidlertid allerede forbudt i USA, og tilsvarende forbud kan i nær fremtid også ventes i andre land.

Patentskriftet US-A-4.724.896 angir en anordning for å nedsette de omtalte overflatefeil ved elektromagnetisk støpning av valsebarrer ved at det anordnes et i og for seg kjent oksydvern som rager inn i smeltehodet, nemlig det som på fagspråket også kalles skumdemning. De ytre kanter av oksydvernet danner sammen med metallsmelten en vinkel mellom 105 og 150°, hvorved meniskradien av metallsmeltens overflate kan sterkt nedsettes i berøringssonen med oksydvernets ytterkanter. Derved er det meningen å rive av den dannede oksydhud på smelteoverflaten med korte tidsmellomrom, før oksydsjiktet som fører til foldedannelse og oksydavleiring har nådd kritisk tykkelse. Det har imidlertid vist seg at det selv ved skråstilte ytterkanter av oksydvernet ikke er mulig helt å fjerne overflatefeilene.

Overfor disse forhold er et formål for oppfinnelsen å komme frem til en fremgangsmåte og en egnet anordning av innledningsvis omtalt art og som gjor det mulig å hindre foldedannelse og oksydavleiring på overflaten av de fremstilte valsebarrer av aluminiumslegering ved elektromagnetisk støpning.

Med hensyn til fremgangsmåten oppnås oppfinnelsens formål ved at oksydvernet, som strekker seg i det minste over induktorens langsider og omtrent parallelt med og i avstand fra disse, beveges horisontalt frem og tilbake i sin lengderetning.

Ved en rektangelformet induktor for stopning av valsebarrer kan prinsipielt oksydvernet bestå av bare to deler i nærheten av induktorens langsider, mens deler mot induktorens tverrsider mangler. I praksis er imidlertid hensiktsmessig å benytte et rammeformet oksydvern. Ved den stadig bevegelse av oksydvernet forhindres foldedannelse og oksydavleiring på barrenes valseflater ved tidlig avrivning og oppløsning av den oksydhud som dannes på smelteoverflaten.

En bevegelsessyklus bor hensiktsmessig vare 1 til 8 sek, fortrinnsvis ca 3 sek, hvorunder den horisontale forskyvning av oksydvernet mellom to endestillinger beløper seg til 5 til 15 mm, fortrinnsvis ca 8 mm.

Den omtalte tidlige oppløsning av oksydhuden på smelte-overf laten kan understøttes ved innføring av vibrasjoner i oksydvernet i strengens strekkretning. Den egnede vibrasjonsfrekvens ligger da mellom 50 og 1000 Hz, fortrinnsvis omtrent ved 400 til 600 Hz.

Den optimale akselerasjonsverdi i vibrasjonsbevegelsen ligger mellom +/- 20 g og +■/- 60 g, hvor g her betyr tyngde-akselerasjonen.

Kombinasjonen av horisontal bevegelse av oksydvernet med vertikal innføring av vibrasjoner viser seg allerede før den egentlige start av støpeprosessen og under metallets innløpsfase å være fordelaktig, og letter derved ved anvendelse av en metallfordelingssekk av varmebestandig vevmaterial på den ene side jevn gjennomgang av metall-smeiten, og på den annen side oppnås en optimal formutfylling av uttrekksbunnen, hvilket er nødvendig for en god barrekvalitet.

Den mest hensiktsmessige inndykningsdybde av oksydvernet i metallsmelten ligger ved 5 til 15 mm, fortrinnsvis ved ca 10 mm.

Med hensyn til den oppfunne anordning oppnås oppfinnelsens formål ved at det ved en hovedsakelig rektangelformet induktor et hovedsakelig rektangelformet oksydvern er festet i en bæreramme, som på den ene side er sammenkoblet med en fast anordnet pneumatisk sylinder i forhold til induktoren og på den annen side er anordnet for styrt bevegelse i en fast anordnet føring i forhold til induktoren.

For innføring av vertikale vibrasjoner er det på bærerammen festet minst en vibrator, fortrinnsvis en kulevibrator.

Avstanden mellom induktorens hovedsakelig innbyrdes paral-lelle langsider og oksydvernet ligger hensiktsmessig mellom 50 og 100 m og beløper seg fortrinnsvis til ca 70 til 80 mm.

Ytterligere fordeler, særtrekk og detaljer ved foreliggende oppfinnelsesgjenstand vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse av et utførelseseksempel under henvisning til den vedføyde tegning, hvorpå: Fig. 1 viser skjematisk et tverrsnitt gjennom et

strengstøpeanlegg, og

Fig. 2 viser skjematisk en planskisse av en induktor med

oksydvern.

Et vertikalt elektromagnetisk strengstøpeanlegg 10 oppviser i henhold til fig 1 en kokille i form av en sløyfeformet induktor 12, som for fininnstilling av det elektromagnetiske felt delvis er overdekket av en skjerm 14. En anordnet ringformet kjølemiddelkasse 16 tjener til påføring av kjølemiddel 18 på overflaten av den støpestreng eller valsebarre 20 som trer ut av kokillen. Over en støpedyse 21 innføres flytende metall i kokillen. Strengen 20 senkes kontinuerlig ved hjelp av en uttrekksbunn 22, som holder kokillen lukket frem til støpestart.

I en bæreramme 24 av stål er det festet et oksydvern som hovedsakelig er tilpasset sløyfeformen av induktoren 12 og består av et keramisk konstruksjonsmaterial, samt i en måleavstand på f.eks. 10 mm dykker inn i smeltehodet 28 for strengen 20. På kjølemiddelkassen 16 er det montert en pneumatisk sylinder 30, hvis stempelstang 32 er forbundet med en første opphengning 34 a for bærerammen 24. En annen opphengning 34 b for bærerammen 24 og som ligger rett overfor den første opphengning 34 a er opplagret i en føring 36 som er montert på den side av kjølemiddelkassen som ligger diametralt rett overfor den pneumatiske sylinder 30.

Av fig. 2 fremgår anordningen av bærerammen 24 og oksydvernet 26 i forhold til plasseringen av induktoren 12 for en streng

20 i form av en rektangulær valsebarre med et barreformat på omtrent 1600 x 660 mm, tilsvarende en lengde X]_=1600 mm av langsiden og y]_=660 mm av tverrsiden for induktoren 12. Langsider og tverrsider for det likeledes rektangelformede oksydvern 2 6 ligger symmetrisk og parallelt med. de tilsvarende induktorsider og oppviser en lengde på f.eks. X2=1420 mm og y2=500mm. Avstanden b mellom langsidene x^ og X2 av henholdsvis induktoren 12 og oksydvernet 26 beløper seg dermed til 80 mm, mens avstanden c mellom tverrsidene y± og Y2 er 90 mm.

Ved hjelp av den horisontalt førte stempelstang 32 parallelt med valseoverflaten av strengen 20 i midtplanet m for den pneumatiske sylinder 3 0 kan bærerammen 24 sammen med oksydvernet 26 beveges horisontalt frem og tilbake i retning av langsidene av induktoren 12. På tverrsteg 38 i bærerammen 24 er det festet kulevibratorer 40.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for å hindre dannelse av folder og oksydavleiring på valseflåtene av en valsebarre (20) av en aluminiumslegering, særlig en aluminium/magnesium-legering, ved vertikal elektromagnetisk strengstøping med en hovedsakelig rektangelformet induktor (12) og et oksydvern (26) som rager inn i smeltehodet (28), karakterisert ved at oksydvernet (26), som strekker seg i det minste over induktorens (12) langsider og omtrent parallelt med og i avstand (b) fra disse, beveges horisontalt frem og tilbake i sin lengderetning (m).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at en bevegelsessyklus finner sted innenfor 1 til 8 sek, fortrinnsvis ca 3 sek.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at oksydvernet (26) forskyves horisontalt mellom to endestillinger i innbyrdes avstand 5 til 15 mm, fortrinnsvis ca 8 mm.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 - 3, karakterisert ved at oksydvernet (26) vibreres i vertikal retning.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved at det benyttes en vibrasjonsfrekvens på 50 til 1000 Hz, fortrinnsvis 400 til 600 Hz.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved at vibrasjonsbevegelsen finner sted med akselerasjon mellom -f/- 20 g til +/- 60 g.

7. Fremgangsmåte som angitt i minst ett av kravene 1-6, karakterisert ved at oksydvernet (26) bringes til å dykke inn 5 til 15 mm i smeltehodet (28), fortrinnsvis ca 10 mm.

8. Anordning for utførelse av fremgangsmåten som angitt i et av kravene 1 til 7, og utstyrt med en hovedsakelig rektangelformet induktor (12) samt et hovedsakelig rektangelformet oksydvern (26), karakterisert ved at oksydvernet (26) er festet i en bæreramme (24), som i sin ene ende er koblet til en fast anordnet pneumatisk sylinder (30) i forhold til induktoren, og på den annen side er anordnet for å føres i en fast anordnet føring (36) i forhold til induktoren (12).

9. Anordning som angitt i krav 8, karakterisert ved at det på bærerammen (24) er festet minst en vibrator (40), fortrinnsvis en kulevibrator.

10. Anordning som angitt i krav 8 eller 9, karakterisert ved at avstanden (b) mellom de hovedsakelig innbyrdes parallelt anordnede langsider (x1( X2) av henholdsvis induktoren (12) og oksydvernet (26) beløper seg til 50 til 100 mm, fortrinnsvis 70 til 80 mm.