NO322529B1 - Fremgangsmate og apparat for stoping av metallband - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og et apparat for kontinuerlig støping av metallbånd, hvor et lag av flytende skillemiddel, eventuelt fast detritus inneholdt deri, fullstendig fjernes fra støpeoverflaten av et roterende belte etter kontakt med metallet, og hvor et nytt lag av flytende slippmiddel påføres støpeoverflaten deretter og før fornyet kontakt med smeltet metall. Fjerning av slippmidlet og påføring av nytt slippmiddel hjelper til å forhindre dannelse av overflateforstyrrelser eller defekter på det støpte metallbåndprodukt. Slike overflateforstyrrelser og defekter kan også minimaliseres ved å anvende en injektor med en fleksibel tupp, anvendt for å injisere smeltet metall på støpeoverflaten, og fortrinnsvis er én eller flere skilleanordninger anordnet for å danne en åpning mellom tuppen og selve støpeoverflaten. Skilleoverflaten er fortrinnsvis en sikt eller duk med tråder orientert for å minimalisere forstyrrelser av det nye lag av slippvæske påført på støpeoverflaten. Ved å unngå oppbrytning av det nye lag av flytende skillemiddel vil overflateforstyrrelser på det støpte produkt minimaliseres. Oppfinnelsen vedrører også en metallinjektor med en fleksibel tupp og eventuelt forsynt med skilleelementer.

Description

Teknisk falt

Foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåte og apparat for kontinuerlig støping av metallbånd.

Teknikkens stand

Selv om kontinuerlig støping av metallbånd har vært under utvikling i mange år og mange forbedringer er utført (se eksempelvis forbedringer for føring, stabilisering og kjø-ling i tvillingbeltestøpeapparat i US patent nr. 4 061 177), så erfares fremdeles vanskeligheter med hensyn til å oppnå ferdige metallprodukter med høy overflate-kvalitet til økonomiske priser.

Et spesielt problem er at overflateutseende av det støpte produkt lett degraderes som følge av flere faktorer som oppstår under støpeprosessen. For eksempel påføres normalt et slipplag på støpeoverflåtene for å tillate at det av-kjølte produkt kan separeres fra støpeoverflatene. Imidlertid, hvis slipplaget ikke påføres meget jevnt, kan forskjellige områder av overflaten av det støpte produkt ha forskjellige utseender. Ytterligere, etter kontakt med det smeltede metall kan støpeoverflåtene bli forurenset med detritus fra metallet og slippmidlet, og tilstedeværelse av slikt materiale kan påvirke produktets utseende.

Overflateproblemer kan også forårsakes når det smeltede metall påføres de bevegelige støpeoverflater. Påføring av metallet oppnås vanligvis ved hjelp av en injektor som utstrekker seg over arbeidsbredden av støpeoverflåtene, men det oppstår problemer hvis ikke injektoren er atskilt fra den bevegelige støpeoverflate i en nøyaktig liten avstand. Imidlertid, fremgangsmåter for å bibeholde en slik avstand uten å komme i kontakt med den bevegelige støpeoverflate er ikke meget nøyaktige, ei heller tilstrekkelig pålitelige (som følge av mekaniske og termiske forvridninger, som eksempelvis tillater tilbakestrømning av metall) og fremgangsmåter hvor det anvendes kontakt med de bevegelige stø-peoverflater vil vanligvis bryte laget av slippmiddel på-ført støpeoverfiaten eller forårsake for tidlig størkning av metallet i injektoren, som følge av varmeoverføring til beltet.

Det er således et behov for forbedringer av slike støpe-prosesser og apparater for å overkomme slike defekter i de ferdige produkter og slik upålitelighet under drift.

Spesifikke forsøk er tidligere utført for å løse liknende problemer, eksempelvis som følger.

US patent nr. 3 795 269 viser fremgangsmåte og apparat for støping av metaller mellom bevegelige endeløse overflater. Et tolags belegg påføres på hver støpeoverflate, innbefattende et permanent varmeisolerende belegg fast vedheftende til støpeoverfiaten og et fjernbart belegg av fast partikkelformig slippmiddel avsatt på belegget for å forhindre at metallet festes til belegget. Støpeoverflåtene resirkuleres gjennom et støpeområde for å danne en form, og smeltet metall blir kontinuerlig injisert inn i formen mellom støpe-overf låtene, og det dannede metallbånd blir kontinuerlig fjernet fra formen etter størkning av metallet inne i formen. Et børstearrangement renser støpeoverflåtene etter separasjon fra det støpte bånd, før ferskt fast slippmiddel påføres.

Japansk patentsøknad JP-A-1-133 649 innlevert i navnet Mit-subishi Heavy Industry Co. Ltd., publisert 25. mai 1989 viser et kontinuerlig støpeutstyr med tvillingvalser, hvor ujevn størkning av metallet forårsaket av oksider som ved-hef ter til overflatene av støpevalsene, unngås ved å ren-gjøre valseoverflåtene etter separasjon av det støpte metall, med sandbelter istedenfor anvendelse av børster. Be-legningsoverflåtene belegges med fast, partikkelformig, varmeisolerende materiale, så som MgO, WC, etc, før kontakt med det smeltede metall for å kontrollere varme-ekstraksjonskapasiteten for valsene. Dette materiale blir også fjernet ved virkningen av sandbeltene, som sliper stø-peoverf låtene av valsene før ferskt, fast, isolerende materiale påføres.

Fransk patentsøknad FR-A-2 440 239 innlevert av Hunter Engineering Company og publisert 30. mai 1980 viser en ma-tetupp for en kontinuerlig metallstøper, fremstilt fra en oppslemning av ildfaste fibrer i en vandig oppløsning inneholdende en dispersjon av kolloidalt silika. Væsken ekstra-heres fra oppslemmingen til å gi et fleksibelt filtteppe av ildfaste fibrer, som deretter komprimeres i et lukket mat-risehulrom og oppvarmes til å gi en fast enhet av mate-tuppen. To slike enheter settes sammen for å danne en mate-tupp som seg i mellom danner en åpning for smeltet metall.

US patent nr. 3 774 670 bevilget til Oyongyds 27. november 1973 viser et munnstykke for avlevering av smeltet metall til en form dannet av seg kontinuerlig bevegende vegger i en båndstøpeprosess. Det henvises til anvendelse av en selvsmørende skilleanordning mellom munnstykket og støpe-overfiaten (fortrinnsvis en blokkstøpeoverflate), men det finnes ingen antydning om anvendelse av slike skilleanordninger i forbindelse med belegg påført på støpeoverfiaten.

An<g>ivelse av o<pp>finnelsen

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er å forbedre kvaliteten av metallbåndprodukter fremstilt ved kontinuerlige støpemetoder, spesielt beltestøpemetoder.

En ytterligere hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en forbedret injektor for anvendelse i apparatet for fremstilling av støpt metallbånd.

En enda ytterligere hensikt med oppfinnelsen er å overkomme problemer som oppstår under kontinuerlig båndstøping av metaller.

Det beskrevne apparatet gjør det også mulig å holde et ut-førselsutløp for en injektor, anvendt for å støpe metall, i en nøyaktig og jevn avstand fra støpeoverfiaten å skade støpeproduktet.

Det tilveiebringes dermed et forbedret apparat og en fremgangsmåte for kontinuerlig støping av metallbånd, spesielt beltestøping av metallbånd i henhold til de vedlagte selv-stendige krav 1 og 13.

I henhold til ett trekk ved oppfinnelsen er det tilveie-bragt en fremgangsmåte for kontinuerlig støping av metallbånd omfattende: å kontinuerlig injisere smeltet metall på en form med minst én støpeflate som blir kontinuerlig re-sirkulert gjennom formen, og å fjerne båndet av størknet metall avgitt fra formen etter avkjøling av metallet. Et lag av slippmiddel blir kontinuerlig jevnt påført på minst én støpeoverflate før støpeoverfiaten bringes i kontakt med det smeltede metall i formen. Alt av slippmidlet og eventuell detritus inneholdt i slippmidlet blir kontinuerlig fjernet fra minst den ene støpeoverflate etter at støpe-overfiaten har avgått fra formen, men før overflaten underkastes ny påføring av ytterligere slippmiddel før ytterligere kontakt med smeltet metall i formen.

Den kontinuerlige injeksjon av smeltet metall inn i formen skjer fortrinnsvis ved hjelp av en fleksibel tupp inneholdende et utførselsutløp for smeltet metall. Denne tupp kan være i overensstemmelse med formen av støpeoverfiaten som passerer tuppen. Den fleksible tupp kan ligge direkte an mot slippmiddellaget på støpeoverfiaten eller kan ligge an mot støpeoverfiaten via minst én skilleanordning som bibeholder en forhåndsbestemt avstand fra støpeoverfiaten, og samtidig unngås forstyrrelser i laget av slippmiddel på støpeoverfiaten som ellers ville forårsake ødeleggelse av overflateutseende av metallbåndet.

Foreliggende oppfinnelse vedrører også apparater for ut-førelse' av ovenfor nevnte fremgangsmåte.

Foreliggende fremgangsmåte og apparat kan anvendes for et bredt antall slippmiddellag, innbefattende væske, pulver og blandede (pulver i væske) slippmiddellag, men er spesielt egnet for flytende slippmiddellag.

Væskeformige slippmiddellag anvendes oftest med forskjellige beltestøpeapparater og -prosesser hvor lave temperaturer tillater effektiv utnyttelse av væsker.

Det er også beskrevet en fremgangsmåte for kontinuerlig støping av metallbånd, forming av en form med minst én stø-peoverflate som kontinuerlig resirkuleres gjennom formen, kontinuerlig injisering av smeltet metall inn i formen og fjerning av et bånd av størknet metall fra formen etter at metallet har størknet inne i formen, idet metallet injiseres i formen via en injektor med en fleksibel tupp og inneholdende et utførselsutløp for smeltet metall og at tuppen tilpasser seg formen av støpeoverfiaten.

Det er beskrevet et apparat for utførelse av den nevnte fremgangsmåte.

Selv om fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen kan anvendes på et bredt antall støpeprosesser for kontinuerlig støping av metallbånd, innbefattende enkle og tvilling-valsestøpere, blokk- eller "caterpillar"-støpere, hjul-støpere, hjulbeltestøpere (eksempelvis "Secim"-støpere) og tvillingbeltestøpere, så er den spesielt egnet for støpere hvor minst én av støpeoverflåtene er dannet av et bevegelig belte og spesielt for tvillingbeltestøpere under anvendelse av relativt glatte stål- eller kobberbelter.

Beltene som anvendes i bevegelige beltestøpere må bibeholdes ved relativt lave temperaturer for å forhindre termisk distorsjon av overflatene og skaper derfor vesentlige temperaturgradienter mellom beltene og det smeltede metall. Problemene med termisk kontroll av injektortuppen blir mest kritisk for slike støpere, og den kontrollerte kontakt og avstand som oppnås med injektoren er spesielt fordelaktig.

Det er beskrevet en injektor for smeltet metall for en kontinuerlig støpemaskin med minst én bevegelig støpeoverflate på hvilken smeltet metall injiseres med injektoren, hvor injektoren innbefatter et par atskilte ildfaste elementer og et par sideelementer som har indre flater som danner en injektorkanal med en oppstrøms metallinnføringsdel og en tupp inneholdende et nedstrøms metallutløp og hvor de ildfaste elementer er fleksible, slik at ved bruk vil tuppen forme seg etter overflaten av den bevegelige støpeover-flate.

Fleksible tupper kan anvendes enten i direkte kontakt med støpeoverfiaten eller atskilt fra støpeoverfiaten ved hjelp av skilleanordninger, i begge tilfeller kan de anvendes med eller uten et slipplag.

En spesiell utførelsesform hvor det anvendes en fleksibel tupp som er i direkte kontakt med skillelaget på støpeover-flatene av en tvillingbeltestøper gir en fremgangsmåte som er egnet for mange metaller og legeringer.

For mange metallprodukter med kritiske overflatekrav er en fleksibel tupp atskilt fra skillelaget imidlertid foretrukket.

Selv om foreliggende fremgangsmåte og apparat ikke er be-grenset til noe spesielt metall, så er fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen spesielt nyttig ved støping av metaller med relativt lavt smeltepunkt, eksempelvis aluminium og aluminiumlegeringer og er spesielt nyttig for støping av legering med "langt fryseområde", som er spesielt ømfintlig når det gjelder dannelse av overflatedefekter og ødeleggelse.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 er et forenklet tverrsnitt av en del av en belte-støpemaskin og viser et fjerneapparat for et slipplag,

fig. 2 er et forenklet grunnriss av apparatet anvendt for påføring av et nytt lag av slippmiddel på en støpeoverflate av en støpemaskin,

fig. 3 er et lengdevertikalsnitt av apparatet ifølge fig. 2,

fig. 4 er et perspektivbilde av en metallinjektor som ek-semplifiserer et ytterligere trekk ved oppfinnelsen,

fig. 5A er et dellengdetverrsnitt av injektoren ifølge fig. 4.

fig. 5B er en forstørrelse av delen i fig. 5A innsirklet med stiplet linje Vb,

fig. 6 er et forstørret delperspektivbilde av injektoren ifølge fig. 4,

fig. 7 er et tverrsnittsbilde tatt på tvers av en sikt-skilleanordning av en type som kan anvendes med injektoren ifølge fig. 4, og

fig. 8 er et grunnriss av en støpeoverflate som viser kontaktpunktene av siktskilleanordningen av den type som er vist i fig. 7.

Beste måter for utførelse av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse vedrører hovedsakelig, men ikke utelukkende, tvillingbeltestøpere, eksempelvis av den type som er vist i US patent nr. 4 061 177. Det følgende ved-

rører tvillingbeltestøpere av denne type for å eksempli-fisere foreliggende fremgangsmåte og apparat.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen anvendes et flytende slippmiddel, vanligvis bestående av en mineralolje eller en blanding av syntetisk og vegetabilsk olje, som på-føres støpeoverfiaten av støpebeltene før det smeltede metall avsettes på overflaten av en metallinjektor. Slippmidlet vil, når det kommer i kontakt med smeltet metall, utvikle gasser som nedsetter tendensen til at det størknede metall vedhefter til beltet, samt også tilveiebringe en grad av termisk isolasjon for støpeoverfiaten. Et lag av faste partikler, eksempelvis grafitt eller talkum, blir tradisjonelt anvendt for dette formål, eller en blanding av partikler i en væske, men en væske er foretrukket i foreliggende oppfinnelse for å unngå overflateforurensning av metallproduktet fra slippmiddelmaterialet.

I den hensikt å unngå vanskeligheter forårsaket av den uunngåelige oppbygning av detritus i slippmidler under deres kontakt med smeltet metall, blir slippmiddellaget, i henhold til ett trekk ved foreliggende oppfinnelse, fullstendig fjernet fra støpeoverfiaten av beltet etter separasjon av metallproduktet fra støpeoverfiaten og før påføring av et ferskt lag av slippmiddel og ytterligere smeltet metall.

Dette kan oppnås med apparatet av typen vist i fig. l i de vedlagte tegninger. En del av et øvre belte 11 ved en ende av tvillingstøpemaskinen 10 er vist i tegningen. Overflaten 11A av beltet beveges i pilens A retning mot en injektor

(ikke vist) for påføring av et lag av smeltet metall. Metallet størkner som en plate 26 i kontakt med den retur-nerende overflate 11B som beveges i pilens B retning. En del lic av beltet 11 er nylig frigitt fra kontakt med det størknede metallbånd og har et overflatebelegg av slippvæsken forurenset med detritus som følge av kontakt med det varme metall. Et nytt lag av flytende slippmiddel påføres.

støpeoverfiaten 11A på beltet ved en stasjon (Ikke vist) oppstrøms for injektoren for påføring av smeltet metallag.

Et slippmiddelf jemeapparat 12 er plassert tilstøtende beltet 11 i den hensikt fullstendig å fjerne gammelt slipp-» '.' middel og detritus fra overflaten av beltet før friskt, nytt slippmiddel påføres. Fjerneapparatet 12 består av et hult hus 14 som utstrekker seg over bredden av beltet og er lukket på alle sider bortsett fra en åpen side 15 som ven-. der mot en tilstøtende overflate av beltet 11. En sprøyte-stav 16 med flate sprøytemunnstykker 17 er plassert inne i huset 14 og retter en høytrykks (fortrinnsvis 3400-6900 kPa) gardindusj med en rensevæske (fortrinnsvis ikke-brennbar og lett separerbar blanding av 30 vol% parafin og 70 vol% vann) tilnærmet normalt mot belteoverflaten fra et trykktilførselsrør 19. Dusjen av rensevæske fjerner stør-stedelen av slippvæsken og forurensende detritus fra overflaten av beltet når beltet beveges forbi fjerneapparatet 12. Eventuell gjenværende væske eller faststoffer på belteoverflaten blir fjernet av en skraper 20, fremstilt av et fleksibelt eller fortrinnsvis elastomert materiale, eksempelvis "nylon", silikongummi eller "Buna-N", orientert i en vinkel på ca. 45° til beltetangenten, og danner en forseg-ling ved den øvre ende av den åpne siden 15 av huset og ligger an mot beltet med et trykk for å virke som en av-stryker.

Den nedre kant 21 av huset 14 er atskilt fra overflaten av beltet med en åpning 22 som er tilstrekkelig stor til å tillate at vedheftende fast detritus på belteoverflaten kan inngå i apparatet 12 uten å bli innfanget under kanten av huset og således uten å forårsake noen ødeleggelse av beltet. For de fleste anvendelser holdes åpningen 22 i området 0,4-0,6 mm. Rensevæsken hindres i å utgå av huset 14 gjennom åpningen 22 som følge av at en inngående luftstrøm trekkes inn i huset ved et nedsatt trykk (eksempelvis 38 cm vannsøyle), utviklet inne i huset. Det nedsatte trykk dannes av en ikke vist vakuumpumpe som trekker ut luft fra det indre av huset via et rør 23. Mest foretrukket er huset lukket ved hjelp av fleksible kanter (ikke vist) som ligger an mot den bevegelige belteoverflate på alle steder, bortsett fra ved den nedre kant 21 og skraperen 20 ved den øvre kant for å maksimere inntrengning av luft ved den nedre kant.

Brukt rensevæske og forurensninger oppsamles i huset og fjernes via et fallrør 24 til et ikke vist reservoar, og det anvendte materiale kan deretter filtreres og resirku-. leres.

Et tilsvarende belte (ikke vist) forsynt med tilsvarende slippmiddelfjerneapparat er anordnet umiddelbart under me-tallplaten 26 for å utgjøre den andre del av tvilling-beltestøperen.

Slipplagfjerneapparatet 12 gjør det mulig å fjerne et forurenset lag av slippvæske og fast detritus fra beltet på en rask og effektiv og kontinuerlig måte, slik at støpeover-fiaten av beltet 11 som utgår fra den bevegelige form er fullstendig ren og klar for påføring av et ferskt lag av . slippvæske før fornyet påføring av smeltet metall.

For korrekt drift av beltestøperen må det nye slippvæskelag påføres tynt og jevnt over hele bredden av beltet. Tykkelsen av væskelaget bør normalt ligge innen et område tilsvarende 20-200 pg/cm<2> for stålbelter eller 20-500 ug/cm<3 >for kobberbelter, og variasjonen over beltets bredde bør kun være ±5% (dvs. maksimalt 10% variasjon). Lag med slike spesifikasjoner kan fremstilles på forskjellige måter, eksempelvis ved en tilbakegående luftatomiserings-sprøytepistol etterfulgt av børster for å jevne ut belegget eller ved hjelp av bestrykningskniver. Imidlertid har slike systemer visse ulemper; sprøytepistolene og børstesystemet fordi man ikke vet hvor meget slippvæske som er påført på beltet, fordi ikke alt av væsken vil vedhefte til beltet, og bestrykningsknivsystemet fordi mengden av påført slipp-veske er en funksjon av oppsetning av kniven, viskositeten for slippmidlet og avhengig også av beltets tekstur. Slipplag med forskjellige sammensetninger kan være påført på dé øvre og nedre belter om ønsket, og lag med forskjellige tykkelser kan også anvendes.

Disse problemer kan unngås ved å anvende ikke-kontaktende elektrostatiske sprøyteanordninger 25, som vist i forenklet form i fig. 2 og 3. Disse anordninger kan eksempelvis være modifiserte varianter av elektrostatiske, roterende, atomi-serere solgt av Electrostatic Coating Equipment Limited (Canada), hver bestående av én eller flere roterende klok-ker, som roterer med en hastighet på opptil 50.000 omdr/min og holder et potensial på opptil 1000 kV. Inn i disse klok-kene innmåles slippvæsken som skal sprøytes under anvendelse av eksempelvis en elektrisk girpumpe. Mengden av slippvæske kan varieres ved å endre væskestrømningsnastig-heten fra girpumpen.

Ved å anordne de elektrostatiske sprøyteanordningene langs beltet på en trinnvis overlappende måte, som vist i fig. 2, kan en jevn påføring av skillevæsken over bredden av beltet oppnås. Den aktuelle fordeling av væsken kan bestemmes i preliminære forsøk under anvendelse av små metallkort festet tvers over beltet. Pjerning og nøyaktig veiing av me-tallkortene viser sprøytefordelingen, slik at sprøyteanord-ningen om nødvendig kan justeres for jevn påsprøytning.

Etter påføring av slippvæsken på belteoverflaten mottar beltet et lag av smeltet metall fra en injektor for smeltet metall, og metallet støpes mellom to motstående belter som definerer en bevegelig støpeform seg imellom, på vanlig måte for tvillingbeltestøpere.

Injektoren er konstruert for å minimalisere forstyrrelser i det nye slippvæskelag på belteoverflaten når denne passerer injektoren og for å minimalisere forstyrrelser i strømmen av smeltet metall fra injektoren til beltet. En injektor av denne type er vist i fig. 4, 5 og 6 i de vedlagte tegninger.

Materialet fra hvilket injektoren er dannet, er fortrinnsvis et termisk isolerende, ildfast materiale som ikke fuk-tes av smeltet metall og som er resistent for den forhøyde temperatur som normalt oppstår ved metallstøping. For stø-ping av smeltet aluminium og aluminiumlegeringer er et egnet materiale kommersielt tilgjengelig fra Carborundum, Canada Ltd., som produktnummer "972-H" ildfast ark, fortrinnsvis som et 5 mm tykt materiale. Dette er en filt av ildfaste fibrer, typisk omfattende ca. like andeler av alu-miniumoksid og silisiumoksid og inneholder vanligvis en form for stivgjører, eksempel kolloidalt silika, så som Nalcoag<*> 64029. I form klar for anvendelse er filten im-pregnert med en oppløsning inneholdende kolloidalt silika. Hvert ildfaste element som utgjør injektoren kan formes ved å plassere den ildfaste filt inneholdende oppløsningen av kolloidalt silika i en formingsmatrise og komprimere filten i matrisen til ønsket form. I denne form blir filten opp-varmet, enten ved anvendelse av en forvarmet matrise eller ved å plassere matrisen i en ovn for å omdanne filten til en fast masse.

Oppvarmingen av filten blir typisk utført ved en temperatur på ca. 200°C i én time.

Det er funnet at de lengre dimensjoner av de ildfaste elementer er utsatt for krymping ved etterfølgende oppvarming til støpetemperaturen og dette har forårsaket visse problemer. Det er funnet at materialet blir overraskende dimen-sjonsstabilt ved oppvarming til ca. 600°C i én time før sammenkopling til en injektor. Dette omtales som termisk stabiliseringsbehandling og utføres typisk med de ildfaste elementer plassert på en flat, ildfast plate.

Styrken av injektorstrukturen kan vesentlig forbedres ved å legge til lag av glassduknett på den ytre overflate ved oppstrømsenden eller ved å innbeke glaesduken i strukturelt kritiske posisjoner.

Fremgangsmåtene ved fremstilling av injektoren, som beskrevet, er spesielt egnet for støping av aluminium og dets legeringer. Andre metaller, spesielt de som smelter ved høye-re temperaturer, krever keramiske materialer med høyere ildfaste egenskaper og med passende kjemisk og mekanisk re-sistens overfor metallet som skal støpes. Disse kjemiske materialer er velkjent for fagmannen innen feltet kontinuerlig støping og har vært underkastet omfattende ut-viklingsarbeid innen den keramiske industri, slik at for enhver spesifikk støpeanvendelse vil det kunne anvendes materialer som er best egnet for å inneholde det smeltede metall som skal støpes, med det beste område av egenskaper (mekanisk styrke og isolasjonsverdier) for hvert tilfelle. Materialene bør imidlertid være i fibrøs form og være i stand til å forankres i plateliknende geometrier, med de samme fleksibilitetsbetraktninger som angitt ovenfor.

Ved den høye ende av skalaen for ildfasthet er karbonfibrer tilgjengelige, som kan være karbon forankret til å gi kom-posittstrukturer. For å forhindre oksidasjon krever disse strukturene inerte gass-skjold. Andre materialer, så som høyaluminiumoksid- eller zirkoniumoksidfibrer, er ildfaste og inerte ved høye temperaturer og kan forankres ved høy-temperaturildfaste bindemidler. Tilsvarende fibrer basert på nitridildfaste bestanddeler, spinell eller sialoner, kan også anvendes i disse strukturene. Ikke-fuktbarhet er også viktig i disse strukturene og bornitrid kan anvendes (ofte som et belegg på grunn av omkostninger) for å oppnå dette.

Som det kan ses fra fig. 4, er en foretrukket injektor dannet av et par atskilte, generelt rektangulære øvre og nedre ildfaste elementer 31 og 32 fremstilt av det indikerte materiale. Disse ildfaste elementer er generelt identiske, hvert formet med en hovedflatedel 33, en utadbøyet flensdel 34 ved metallinngangsenden og en svakt utadbuet del 35 ved utførselsutløpsenden.

De Ildfaste elementer 31 og 32 er vist i driftsposisjon i

fig. 4 med de indre flater av elementene 31 og 32 konver-gerende fra metallinnførselsenden og når en minimums separasjon ved halsdelen 36. De svakt utadbuede deler 35 utstrekker seg fra halsen 36. Anordnet på denne måte vil de ildfaste elementer 31 og 32 seg imellom danne en kanal med en metallinngangsdel 37 og en metallutførselsutløpsdel 38.

De ildfaste elementer 31 og 32 er ved sine kanter festet

til sideelementer 40. De ildfaste elementer 31 og 32 er fortrinnsvis understøttet i det minste over en del av sin lengde av stive støtteelementer 39, som kan være dannet fra et antall forskjellige materialer, eksempelvis ildfast silika eller støpejernplater. Støttene 39 bærer størstedelen av vekten og bibeholder dimensjonstrekkene for oppstrøms-

og midtlengdearealene av injektoren. Imidlertid, i den sma-

le hals 36 og ved utløpet 38, dvs. tuppen av injektoren,

blir de ildfaste elementer hovedstrukturene komponenter av injektoren uten noen underholdende støtte. For denne del utgjør hvert ildfaste element en bro mellom støtteelementet 39 og beltet. I seg selv er hvert ildfaste element forhind-ret fra rotasjonsbevegelse over støtteelementet og utsatt

for en vertikal reaksjon av beltet, som en følge av den kontinuerlige belastning fra metalltrykket som den under-støtter .

Injeksjonstuppen er ettergivende med støpeoverfiaten ved at

den er tilstrekkelig fleksibel, slik at under metallosta-

tisk belastning bibeholdes en kontakt med støpeoverfiaten, enten direkte eller, mer foretrukket, via skilleanord-

ninger. Den maksimale avbøyning av den ikke-understøttede del av den ildfaste tuppen av en spesifikk størrelse under en metallostatisk belastning bestemmes av treghetsmomentet for elementet og dets stivhet. Treghetsmomentet er på sin side avhengig av tredje potens av tykkelsen av tuppmate-rialet.

Det er åpenbart at kontroll av tykkelsen av de ildfaste

elementer er meget viktig, fordi avbøyningen varierer med tredje potens av tykkelsen. Også bøyemodulen av de ildfaste elementer er viktig, og påvirkes av mengden av stivgjørere tilstede i filten og hva som måtte ytterligere være tilsatt senere, eksempelvis etter trykkforming. God kontroll over bøyingen oppnås ved trykkforming av filten til den korrek-te, forhåndsbestemte tykkelse og ved oppvarming og herding av stivgjøreren i filten mens den holdes i matrisen i trykksatt form.

Injektoren er best formet som vist i fig. 4 og 6, nemlig med en innad avsmalnende kanal fra metallinngangsdelen 37 til en minstetykkelse ved halsen 36. Dette reduserer de metallostatiske trykktap som følge av friksjonstap når metallet strømmer gjennom injektoren. Med andre ord, injektoren er strømningsbegrensende kun hvor det er nødvendig, dvs. i det minimale område av halsen 36. Denne formen krever en svakt utad avbøyning eller vinkelbrudd i det ildfaste ele-. mentet for å divergere injektoråpningen nedstrøms for halsen, for å tilveiebringe en metallforsegling mellom det ildfaste elementets nedstrømskant og beltet. Denne utad-bøying tjener også til å forbedre stivheten av bjelkedelen av det ildfaste element. Den foretrukne vinkel for den ut-adrettede avbøyning ligger i området 1-8°, avhengig av plasseringen av det ildfaste elementets nedstrømskant i forhold til hulromsåpningen.

Innløpsdelflensen 34 kan passende danne en vinkel på ca. 90° i forhold til den flate delen 33 av det ildfaste element 32 og dette tjener også som et egnet middel for å fastlåse dekslet til støtteelementene, slik at ikke disse trekkes inn i støpehulrommet.

Den foretrukne praksis ved konstruksjon av injektoren er å stable eller forankre øvre og nedre ildfaste elementer 31 og 32 til den avskrånende form via kantelementene 40 som er i overensstemmelse med den ønskede form. Disse kantelementene kan være kuttet fra en Pyrotek<®> N-14 stiv, ildfast plate. For å sikre at injektoren føyer seg til støpeover-fiaten kan nedstrømsdelen av elementet gjøres føyelig, f.eks. ved anvendelse av 1,6 mm strimler av lavdensitets ildfast Fibrefrax<®> ark mellom kantelementet og de øvre og nedre elementer ved tilknytningspunktet. Indre skilleanordninger tjener til å holde de ildfaste elementer fra hverandre ved metallinnførselsenden av injektoren, og det er vanligvis ikke nødvendig å gjøre det samme ut utførsels-enden fordi det metallostatiske trykk vanligvis er tilstrekkelig til å presse nedstrømsenden av injektoren fra hverandre og mot beltene. Imidlertid, hvis det anses for nødvendig å tilveiebringe skilleanordningene nær nedstrøms-enden, bør de plasseres oppstrøms for halsen, slik at de ikke vil forårsake turbulens i metallstrømmen på nedstrøms-kanten av injektoren, spesielt ved høye metallmatehastighe-ter. Slik turbulens kan påvirke overflatekvaliteten av det støpte båndet. Også når de er oppstrøms for halsen vil skilleanordningene fastholdes inne i injektoren av den kon-vergerende formen mot halsen. Skilleanordningene bør være strømlinjeformede i metallstrømmens retning for å forårsake minimal metallforstyrrelse i metallet som nærmer seg beltene.

Den fleksible injektoren har den fordel at den tilpasser seg støpeoverfiaten og -formen for å innta overflatens form under det metallostatiske trykk av metallet og således sikre jevnt og pålitelig metallinnhold. I visse anvendelser (eksempelvis i ikke-kritiske overflateanvendelser) kan injektoren derfor ligge direkte an mot støpeoverfiaten og . "forsegle" overflaten, selv om et slippmiddel anvendes. Imidlertid, når slippmiddellag anvendes for å oppnå kritiske overflateegenskaper og spesielt når flytende slippmidler anvendes i tvillingbeltestøpeanvendelser er det viktig at utførselsenden av injektoren holdes i en liten, jevn avstand fra støpeoverfiaten slik at laget av slippmiddel ikke forstyrres. I praksis vil en passende avstand generelt ligge i området 0,1-1 mm og mer foretrukket i området 0,2-0,7 nm, den optimale avstand er avhengig av det metallostatiske trykk og andre støpeparametere. Anvendelse av en slik avstand har også den fordel at det unngås tuppslitasje og for store varmetap fra metallet gjennom det ildfaste ele-

ment til beltet, hvilket kan resultere i frysing av metal-

let i det smale halsområde i injektoren, eller i det minste frysing av metallet på den fremre kant av injektoren, hvor-

av begge kan forårsake stopp i prosessen. Ved konvensjonell praksis kan denne avstand oppnås ved å gjøre injektoren relativt ufleksibel og holde den atskilt fra beltet. Imidlertid, hvis munnstykket er gjort ufleksibelt, vil åpningen variere over tid hvis beltet blir ujevnt i tverr- eller lengderetningene og dette kan resultere i "flash back" av smeltet metall mellom injektortuppen og hvert belte (hvis åpningen blir for stort) eller alternativt for stort varmetap og brudd av slippmiddellaget (hvis tuppen berører beltet) . Dette problemet overkommes ved å tilveiebringe en mer fleksibel og tilpassende injektor ved anvendelse av skilleanordninger for å separere utløpsenden av injektoren fra beltet. Imidlertid vil skilleanordninger av denne type, som ligger an mot både injektoren og beltet sammen ha den ulem-

pe at laget av slippmiddel forstyrres før metallet påføres støpeoverfiaten eller ved å lage en fordypning i selve belteoverflaten. Begge effekter kan resultere i kvalitetstap for den ferdige overflate av metallet. Ytterligere, hvis skilleanordningene gjøres for store i sideretningen, kan for meget varme ledes gjennom skilleanordningene til beltet og således resultere i at metallet fryser i utløpsenden av injektoren.

Disse ulemper overkommes ved å anvende tynne strimler 45 av metalltråddukmateriale som skilleanordninger på undersiden av det nedre injektorelement 32 og på toppsiden av det øvre injektorelement 31 og so» utstrekker seg til utløpsenden av injektoren slik at dukmaterialet separerer injektoren fra beltet og bibeholder den ønskede avstand. Skilleanordningene kan passende være festet til stive staver 41 (kun vist i fig. 5A) lokalisert inne i bæreelementet 39 og ut-skåret til den eksakte nødvendige lengde.

Den foretrukne sikt/dukstruktur er asymmetrisk/ hvor trådene som forløper i støperetningen har større bend eller større tykkelse enn de som forløper i tverr-retningen. De større bend blir vanligvis erholdt når wire-duker er konstruert med forskjellig tråddensitet i retningene paral-lelle med og på tvers av støperetningen med høyere tråd-tetthet i tverr-retningen enn i støperetningen. De tversgående tråder vil derfor være noe skjult inne i tverr-snittet av sikten, dvs. de vil ikke komme i kontakt med belteoverflatene. Kontaktpunkter vil kun etableres hvor de langsgående trådene er bøyde, for å oppta krysninger av de rettere tversgående tråder og skilleeffekten som erholdes ved anvendelse av slike sikter, er to til tre ganger wire-diameteren. For eksempel vil en rustfri stålsikt fremstilt av 0,03 cm diameter tråder, 5,5 tråder pr. cm i lengderetningen og 7 tråder pr. cm i tverr-retningen, gi en skil-leeffekt på 0,069 cm, dvs. at de langsgående tråder ut-stikker 0,013 cm mer enn de tversgående tråder og følgelig tilveiebringer de eneste kontaktpunkter med formen, selv etter lengre tids støpeforløp, under hvilket kun en liten mengde slitasje induseres ved kontaktwirene ved den gniden-de friksjon av det bevegelige belte. En wireduk av denne type kan eksempelvis erholdes fra Crooks wire Products of Mississauga, Ontario, Canada.

Fig. 7 representerer et tverrsnitt av en dukskilleanordning av den ovenfor nevnte type. Trådene 46 i duken anordnet på tvers av støperetningen, bølger seg kun svakt for å oppta trådene 47 anordnet i støperetningen. Trådene 47 vil følge-lig bølge seg på en mer utpreget måte for å oppta trådene 46 og danner således de høyeste og laveste punkter av sikten/duken.

Under henvisning til fig. 5B kan, fordi wiredukens totale tykkelse å generelt overstiger den ønskede åpning, injek-

tortuppen være forsynt med en fåring 50 som sikrer at duk-tykkelsen rommes mens det ønskede åpning a mellom tuppen og støpeoverfiaten bibeholdes. Fdringen 50 som er noe større enn dukskilleren, vil også oppta forskjeller i ekspansjon mellom tråd og tupp.

Som vist i fig. 8, vil, når duken anvendes som skilleanbrd-ning, kun de ytterste deler av trådene 47 være i kontakt med støpeoverfiaten med i lengderetningen orienterte ellip-tiske "fotavtrykk" 48. Det flytende skillemiddel på overflaten av beltet 11 strømmer rundt trådene 47 på en ikke-turbulent, laminær måte og væskelaget vil raskt forene seg til jevnhet, slik som vist med pilene C.

Da trådene i kontakt med beltet forløper i støperetningen, vil kontaktpunktene med formoverflaten være så små og smale at deres effekt på overflaten av det støpte produkt er - fullstendig usynlig, selv ved støping av "long-freezing-range" legeringer, som har en tendens til å vise "boble■-linjer eller andre strekliknende effekter når belteoverflaten forstyrres av enhver skrapende kontakt. Tilsyne-latende vil enhver "pløying" som oppstår fra kontakt med de langsgående tråder være så fine at det ikke dannes noen skrapeeffekt, og det flytende slipplag forblir så jevnt som det var før kontakten fant sted.

Generelt kan det derfor fastslås at enhver forstyrrelse dannet i laget av flytende slippmiddel er ubetydelig med hensyn til å danne uheldige effekter på kvaliteten av overflaten av det resulterende støpte produkt. Selv om denne "helbredende" mekanisme er mest effektiv med et væskeslipp-lag, fordi trådkontakten har så liten innvirkning på overflaten, så er mekanismen også til en viss grad nyttig for væske-pulver- og pulverslipplag.

En annen viktig fordel ved dette trekk ved oppfinnelsen stammer fra det faktum at varme fra injektoren må bevege seg langs trådene for å gå fra kontaktpunktene med den ildfaste tupp av injektoren til punktene med kontakt med beltet, som (ved å betrakte de langsgående tråder som sinus-formede bølger) er en balv bølgelengde bort fra de tidligere kontaktpunkter. Dette vil drastisk redusere vannestrøm-men som ellers ville være tilstede hvis faste metallstrim-ler ble anvendt som skilleanordninger. I praksis er det ved temperaturmålinger ikke mulig å vise noen signifikante forskjeller ved baksiden av tuppen nær nedstrømskanten hvor siktskilierne er i kontakt med formen og i tilsvarende punkter mellom skilleanordningene.

Siktskillerne med en maskestørrelse og wirediameter som beskrevet ovenfor er fortrinnsvis 2,54 cm brede og er fortrinnsvis lokalisert med S cm senteravstander over støpe-bredden av injektoren. De er festet til den faste bære-• struktur og utstrekker seg i støperetningen til ca. 0,635 cm fra nedstrømskanten av den ildfaste tupp.

Siktskillerstrimler anvendes for lett installasjon og utbytting etter anvendelse, når slitasjen av trådene i kontaktpunktene med beltet når en maksimal grense. Imidlertid kan, om ønsket, en kontinuerlig sikt tvers over hele støpe-bredden alternativt anvendes, eksempelvis for å maksimere syklusen mellom utbytting, eksempelvis når meget høye metallostatiske trykk anvendes, fordi siktstrukturen opptar termiske ekspansjonsforskjeller uten vesentlig vridning, hvilket kan oppstå som følge av lokalt for høyt kontakt-trykk og slitasje og i ekstreme tilfeller tap av sikkerhet og nøyaktighet for skillefunksjonen, slik som er funnet å kunne forekomme med faste skilleanordninger.

Ytterligere fordeler ved siktskilleanordninger er at selv om kontaktpunktene med beltet er små, vil vekten av injek-: toren fordeles over en betydelig bredde av skilleanordningen slik at den aktuelle belastning på hver tråd 47 kan holdes på et rimelig nivå. Derfor vil skilleanordningen ikke forårsake noen observerbar skraping av beltet. Ytterligere er siktskilleanordningene meget fleksible, slik at de lett følger konturen av beltets overflate. Koplet med bruk av en fleksibel injektor, som beskrevet ovenfor, betyr dette at åpningen mellom tuppen av injektoren og belteoverflaten kan holdes jevn til alle tider. Støpeprosessen er derfor meget pålitelig og forløper glatt ved tuppen av injektoren.

Selv om den anvendte skilleanordningen fortrinnsvis er en vevet trådduk/sikt, som indikert ovenfor, vil en tilsvarende effekt kunne oppnås ved anvendelse av en serie parallel-le tråder orientert i støperetningen og festet til den und-re overflate av tuppen av injektoren. Et slik arrangement ville imidlertid gjøre det mindre velegnet å erstatte skilleanordningen når denne er slitt, og kan forårsake vanskeligheter ved innretning av de individuelle tråder under den initiale installasjon. Anvendelse av en vevet wireduk er derfor meget foretrukket.

Mens foretrukne utførelsesformer av forskjellige trekk ved oppfinnelsen er beskrevet detaljert ovenfor, så vil det være åpenbart for fagmannen at forskjellige modifikasjoner og endringer kan utføres uten å avvike fra oppfinnelsen slik denne er definert de vedlagte krav. Alle slike varia-sjoner og modifikasjoner utgjør således en del av oppfinnelsen .

Claims (19)

1. Fremgangsmåte ved kontinuerlig støping av metallbånd (26) ved å påføre et lag slippmiddel på en støpeoverflate av en form, resirkulere støpeoverfiaten (11A, 11B) gjennom formen, kontinuerlig injisere smeltet metall inn i formen i kontakt med støpeoverfiaten og fjerne et bånd (26) av størknet metall fra formen etter størkning av metallet inne i formen, karakterisert ved at det anvendes en væske eller en væske inneholdende partikkelformig faststoff som slippmiddel og at alt av slippmiddel og enhver detritus inneholdt i slippmidlet kontinuerlig fjernes fra støpeover-fiaten ved å rette en dusj (18) med rensevæske på støpe-overfiaten (11A, 11B) etter hvert som støpeoverfiaten (11A, 11B) utgår fra formen, å samle opp og fjerne blandingen av rensevæske, slippmiddel og detritus som derved dannes, å fjerne gjenværende væske og faststoff fra støpeoverfiaten og deretter å påføre et nytt lag slippmiddel på støpeover-fiaten før støpeoverfiaten på ny går inn i formen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor formen er dannet mellom et par roterende endeløse belter (11), hvilke belter tilveiebringer motstående par av endeløse støpeoverflater (11A, 11B), karakterisert ved at hver støpeoverflate underkastes fjerning av slippmidlet og detritus ettersom støpeoverfiaten utgår fra formen og at det påføres et nytt lag slippmiddel før støpeoverflåtene igjen går inn i formen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det smeltede metall injiseres i formen fra en injektor med en fleksibel tupp inneholdende et utførselsutløp (38) for det smeltede metall, hvilken tupp former seg etter formen av støpeover-fiaten eller overflatene som passerer tuppen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at tuppen ligger an mot støpeoverfiaten (11A, 11B) via minst én skilleanordning (45) som bibeholder en forutbestemt avstand (S) mellom tuppen og støpeoverfiaten og samtidig unngår forstyrrelser i laget av slippmiddel på støpeoverfiaten.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at tuppen ligger an mot støpeoverfiaten (11A, 11B) via minst én skilleanordning (45) i form av en trådnetting med sammenvevde tråder orientert på tvers og på langs (46, 47) i forhold til bevegelsesretningen til støpeoverfiaten og hvor kun de langsgående tråder (47) stikker ut fra den øvre og nedre overflate av nettingen for å komme i kontakt med overflaten og tuppen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at skilleanordningen (45) separerer tuppen fra den tilstøtende støpeoverflate i en avstand (S) på 0,1-1 mm.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at skilleanordningen (45) separerer tuppen fra den tilstøtende støpeoverflate i en avstand (S) på 0,2-0,7 mm.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, krav 2, krav 3, krav 5 krav 6 eller krav 7, karakterisert ved at slippmiddelet er en væske som kontinuerlig påføres støpeoverfiaten (11A, 11B) i en mengde på 20-500 /xg/cm<2> med mindre enn 10 % variasjon over støpeoverfiaten.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, krav 2, krav 3, krav 5 krav 6 eller krav 7, karakterisert ved at den gjenværende væske og faststoff fjernes fra støpeoverfiaten ved å anvende en skraper (20) på den bevegelige støpeoverfiaten etter på-føring av dusjen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at blandingen samles opp ved å innelukke dusjen i et hult hus (14) som tett om-gir en del av støpeoverfiaten (11A, 11B), nedsette trykket innen huset for å unngå lekkasje av blandingen fra åpninge-ne mellom huset og støpeoverfiaten og drenere blandingen fra innsiden av huset.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at en åpning tilveiebringes mellom huset (14) og støpeoverfiaten (11A, 11B) ved en fremre kant av huset, i forhold til bevegelsesretningen av støpeoverfiaten, hvilken åpning har en dimensjon slik at det unngås innfanging av slippmiddel og detritus under den fremre kant.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at en ikke-brennbar blanding av parafin og vann anvendes som rensevæske.

13. Apparat for kontinuerlig støping av et metallbånd med en form som innbefatter minst en støpeflate (11A, 11B) som, ved anvendelse, resirkuleres kontinuerlig gjennom formen, en applikator (25) for påføring av et lag slippmiddel på støpeoverfiaten, en anordning for mottak av metallbåndet (26) som utgår fra formen som resultat av størkning av metallet i formen og en injektor, karakterisert ved at applikatoren anvendes for å påføre en væske eller en væske inneholdende par-tikkel formig faststoff som slippmiddel og at apparatet innbefatter et fjerningsapparat (12) for fullstendig fjerning av slippmiddelet og enhver detritus inneholdt deri, fra støpeoverfiaten som utgår fra formen foran applikatoren, der apparatet (12) omfatter et hult hus (14) rettet mot støpeflaten (11A, 11B), en sprøyteanordning (16) i huset innrettet for å dusje rensevæske på støpeoverfiaten, en drenering (24) innen huset for å fjerne en blanding av rensevæske, slippmiddel og detritus fra huset, og en forseg-ling (20) plassert på en bakre kant av huset i forhold til bevegelsesretningen til støpeoverfiaten for å fjerne gjenværende væske og detritus fra støpeoverfiaten.

14. Apparat ifølge krav 13, karakterisert ved at injektoren har en fleksibel tupp med et utløp (38) for det smeltede metallet, der den fleksible tuppen er i stand til å tilpasse seg formen på støpeoverfiaten (11A, 11B) som grenser til tuppen.

15. Apparat ifølge krav 14, karakterisert ved at minst én skilleanordning (45) er plassert mellom den fleksible tuppen og støpeoverfiaten (11A, 11B) for å separere tuppen fra støpe-overfiaten med en forutbestemt avstand (S).

16. Apparat ifølge krav 15, karakterisert ved at skilleanordningen (45) er en trådnetting med sammenvevde tråder (46, 47) orientert i lengderetningen og tverr-retningen i forhold til bevegelsesretningen for støpeoverfiaten og at kun de langsgående tråder (47) stikker ut fra de øvre og nedre overflatene av nettingen for å komme i kontakt med tuppen og støpeoverfiaten (11A, 11B).

17. Apparat ifølge hvilket som helst av kravene 13-16, karakterisert ved at fjerningsapparatet (12) videre omfatter en tømmingsanordning for huset for å redusere lekkasje av væsken fra huset.

18. Apparat ifølge krav 17, som videre omfatter en åpning (22) ved en fremre kant av huset (14), i forhold til bevegelsesretningen av støpeoverfiaten (11A, 11B), hvilken åpning har en dimensjon for å tillate inngang av detritus og slippmiddel i huset.

19. Apparat ifølge hvilke ethvert av kravene 13 til 18, karakterisert ved et par motstående ro-terbare belter (11), hvert belte har en støpeoverflate (11A, 11B) som seg imellom definerer formen.