NO310707B1 - Fremgangsmåte for stöping av ferrolegeringer - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for støping av ferrolegeringer.

Ferrolegeringer så som ferrosilisium, ferrokrom og ferromangan støpes vanligvis ut i blokker etter forskjellige metoder hvoretter blokkene størknes og deretter knuses og siktes til salgsstørrelse.

Ved utstøping av ferrokrom og ferromangan benyttes det normalt enten såkalt lagstøping eller støping i form av kaker. Ved lagstøping støpes den smeltede ferrolegering i en seng som har en overflate tilpasset den mengde ferrolegering som skal utstøpes slik at det oppnås en ønsket tykkelse på det utstøpte materialet. Når et lag er størknet støpes det nye lag oppå det størknede lag. Avkjølingshastigheten ved denne metode er meget langsom idet ny varmeenergi tilføres etter hvert som nye lag med flytende ferrolegering tilføres til sengen. Når sengen er full brytes størknet ferrolegering ut med truck og blokkene knuses og siktes. Knusingen vil generere en finfraksjon som i det etterfølgende defineres som ferrolegering med partikkelstørrelse under normal salgsstørrelse. Ved utstøping i kaker støpes ferrolegeringen ut i groper eller kokiller foret med finstoff fra den ferrolegering som skal støpes ut. Ferrolegeringen størkner i form av blokker som må knuses og siktes på samme måte som ferrolegeringer støpt ved lagstøping.

I noen tilfeller støpes også ferrolegeringer i støpebelter. Dette gir riktig størrelse i en retning, men også ferrolegeringer støpt på støpebelte må knuses og siktes for å oppnå riktig salgsstørrelse. Alle de nevnte støpemetodene fører til et forholdsvist stort tap i form av finfraksjon. Mengden av finfraksjon vil variere noe alt etter hvilken ferrolegering som støpes, men ligger normalt i området mellom 3 og 10 vekt %.

Det er videre kjent å granulere ferrolegeringer, dvs. smeltet ferrolegering deles opp i dråper som størknes i vann. Ved denne metoden er det vanskelig å oppnå granuler med tilstrekkelig størrelse samt at det dannes en forholdsvis stor mengde finpartikulære granuler. Granuleringsmetoden har imidlertid den fordel at ingen knusing er nødvendig etter utstøping.

Ved den foreliggende oppfinnelse er man nå kommet fram til en fremgangsmåte for utstøping av ferrolegeringen som i en vesentlig grad reduserer ulempene ved de kjente metoder for støping av ferrolegeringer.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således en fremgangsmåte for støping av ferrolegeringer, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at et kar fylles med en rekke kjølelegemer slik at det mellom kjølelegemene dannes en rekke hulrom, hvilke kjølelegemer er fremstilt av et materiale med et smeltepunkt som er nært opp til eller høyere enn støpetemperaturen for den ferrolegering som skal støpes og som har en egenvekt som er lik eller høyere enn den ferrolegering som skal støpes, fylling av smeltet ferrolegering i karet, fjerning av størknet ferrolegering sammen med kjølelegemene, samt separering av kjølelegemene fra størknet ferrolegering.

Når ferrolegeringen fylles i karet inneholdende kjølelegemene vil smeltet ferrolegering fylle mellomrommene som oppstår mellom kjølelegemene og dermed størkne til en rekke biter med en størrelse og form tilsvarende mellomrommene mellom kjølelegemene. Ved å tilpasse størrelsen og formen av kjølelegemene vil derved bitene av størknet ferrolegering få en forholdsvis jevn størrelse, slik at ferrolegeringen kan støpes direkte til salgsstørrelse.

Kjølelegemene er fortrinnsvis fremstilt av støpejern, stål- eller kobberlegeringer. Disse materialene har en tilstrekkelig høy egenvekt og har et tilstrekkelig høyt smeltepunkt samt en tilstrekkelig varmekapasitet til at temperaturen av ferrolegering som fylles i karet raskt kjøles ned til en temperatur under størkningspunktet for den aktuelle ferrolegering. Den raske nedkjølingen forårsaker en langt finere kornstruktur i støpt ferrolegering enn i ferrolegeringer støpt ved de konvensjonelle metodene. Denne strukturen fører til et mekanisk sterkere materiale enn det som oppnås ved støping ved konvensjonelle metoder. Støpejern, stål- og kobberlegeringer har videre en forholdsvis høy varmeutvidelseskoeffisient hvilket medfører at kjølelegemene utvider seg når de blir oppvarmet av smeltet ferrolegering hvorved ferrolegeringen som fyller hulrommene mellom kjølelegemene vil sprekke opp. I motsetning til konvensjonell knusing, der ferrolegeringen blir komprimert i knuseprosessen, vil ferrolegering ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen bli ekspandert. Knusingen skjer fra innsiden av materialet. De støpte bitene av ferrolegering vil derfor enkelt kunne skilles fra kjølelegemene og fra hverandre.

Når temperaturen i karet er blitt tilstrekkelig lav til at all ferrolegering er størknet, tømmes innholdet i karet ut på en rist eller lignende slik at ferrolegeringsbitene kan skilles fra kjølelegemene. Alternativt kan kjølelegemene skilles fra de støpte ferrolegeringsbitene ved magnetseparering, ved gravimetriske metoder eller manuelt.

Kjølelegemene kan ha en ensartet størrelse og form, men kjølelegemer med forskjellig form og/eller størrelse kan også benyttes. Det foretrekkes at det benyttes kjølelegemer med en slik form at fritt volum i karet når karet er fylt med kjølelegemer er mellom 30 og 70 % av karets volum.

Kjølelegemene kan i prinsippet ha en hvilken som helst form så som for eksempel kuber, prismer, kuler, pyramider, staver, sylindre, kjegler, ringer eller andre mangekantede legemer. Kjølelegemene kan også benyttes i form av lenker så som kjettinger. Det som er vesentlig er at når kjølelegemene fylles i et kar så dannes det hulrom mellom kjølelegemene. Fyllingen av kjølelegemene i karet foretas fortrinnsvis på en vilkårlig, uordnet måte, men kjølelegemene kan også arrangeres i et bestemt mønster ved hjelp av en manipulator eller robot. Størrelsen av kjølelegemene kan også varieres for å oppnå passende størrelse på hulrommene som dannes mellom kjølelegemene men det foretrekkes å benytte kjølelegemer med størrelse hvor største dimensjon er mellom 200 mm og 300 mm og hvor minste dimensjon er mellom 10 mm og 20 mm.

Den foreliggende oppfinnelse vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til den etterfølgende tegning, hvor

Figur 1 viser et vertikalt snitt gjennom et kar for støping av ferrolegering.

På figur 1 er det vist et kar 1 med bunn 2 og sidekant 3 for støping av ferrolegering. Karet 1 er fylt med kjølelegemer 4 av stål og med kubisk form med sidekant 100 mm. Kjølelegemene 4 er fylt vilkårlig i karet 1 slik at det dannes en rekke hulrom mellom kjølelegemene. Hulrommene vil være av forskjellig størrelser og form, men vil generelt ha en slik form og størrelse at den største dimensjon av hulrommene er mindre enn 100 mm og større enn 10 mm.

Ved et forsøk ble smeltet ferrokrom tappet fra en øse (ikke vist). Tappestrålen 5 ble plassert sentralt i karet 1 og mellomrommene mellom kjølelegemene 4 ble fylt med smeltet ferrokrom 6. Etter at det utstøpte ferrokrom var størknet ble innholdet i karet 1 tømt ut. Ved uttømmingen sprakk kaken bestående av kjølelegemer 4 og biter av støpt ferrokrom opp. Kjølelegemene 4 ble deretter fjernet fra ferrokrombitene ved hjelp av magnetisme.

Ferrokrombitene hadde en størrelse innenfor ønsket salgsstørrelse og videre nedknusing var således ikke nødvendig. Mengden av finstoff som ble produsert under støping var meget lav, ca 1,5 vekt %.

Det ble ikke funnet noen slitasje eller avsmelting på de kjølelegemene som ble benyttet. Disse ble derfor returnert og benyttet for flere utstøpinger. Selv etter en rekke utstøpinger kunne det ikke observeres vesentlig slitasje på kjølelegemene. Forbruket av kjølelegemer ved støpemetoden i henhold til oppfinnelsen er derfor meget lavt.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for støping av ferrolegeringer, karakterisert ved at et kar fylles med en rekke kjølelegemer slik at det mellom kjølelegemene dannes en rekke hulrom, hvilke kjølelegemer er fremstilt av et materiale med et smeltepunkt som er nært opp til eller høyere enn støpetemperaturen for den ferrolegering som skal støpes og som har en egenvekt som er lik eller høyere enn den ferrolegering som skal støpes, fylling av .smeltet ferrolegering i karet, fjerning av størknet ferrolegering sammen med kjølelegemene, samt separering av kjølelegemene fra størknet ferrolegering.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at karet fylles med kjølelegemer med en slik form og størrelse at kjølelegemene opptar mellom 30 og 70 % av karets volum når kjølelegemene fylles i karet på en vilkårlig måte.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at karet fylles med kjølelegemer med en slik størrelse at kjølelegemenes største dimensjon er mellom 200 mm og 300 mm og hvor kjølelegemenes minste dimensjon er mellom 10 og 20 mm.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at karet fylles med kjølelegemer fremstilt av støpejern, stål- eller kobberlegering.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at karet fylles med kjølelegemer med en form valgt blant kubeform, kuleform, pyramideform, stavform, sylinderform, prismeform, kjegleform eller ringform.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at karet fylles med kjølelegemer hvor kjølelegemene er sammenlenket.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at karet fylles med kjølelegemer med kjettingform.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kjølelegemene separeres fra størknet ferrolegering ved hjelp av magnetisme.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kjølelegemene separeres fra størknet ferrolegering ved hjelp av sikting.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kjølelegemene separeres fra størknet ferrolegering ved gravimetrisk metode.