NO333382B1 - Metallfyllingsarrangement for kontinuerlig stopeutstyr - Google Patents

Abstract

Metallfyllingsutstyr for kontinuerlig/e støpeform/er, nærmere bestemt form/er for halvkontinuerlig støping av støpeblokker eller valseblokker av aluminium i forskjellige dimensjoner med direkte kjøling (DC - direct chili), nærmere bestemt blokker for valsing av tynt aluminiumsblikk eller strips. Utstyret omfatter en lukket kasse eller beholder for metallfylling (10) over støpeformen/e (2). Beholderen får metall fra en varmholdingsovn (ikke vist) gjennom en metalltilførselskanal (11). Metallstrømmen til boksen justeres ved hjelp av en ventilinnretning (16) på en slik måte at metallfyllingsbeholderen er forsynt med organ for utpumping av luft (20) slik at metallnivået inne i boksen kan heves under støpingen. Hver støpeform har metallfordelingsutløp i form av isolerte rørmunninger (18) som stikker ut nedover fra bunnen av metallfyllingsbeholderen (10). Med den beskrevne metallfyllingsbeholderen fås bedre metallfordeling og jevn metalltemperatur gjennom hele støpeformen/e.

Description

Den foreliggende oppfinnelsen dreier seg om metallfyllingsutstyr for støpeformer til kontinuerlig støping av støpeblokker eller valseblokker av aluminium med forskjellige dimensjoner under direkte kjøling (DC - direct chili).

Støpeformer av den nevnte typen omfatter en formramme med et par motstående sidevegger og et par motstående endevegger, der veggene definerer en støpeform med et oppvendt innløp for tilførsel av metall og et nedvendt utløp forsynt med starterblokk på et bevegelig underlag for å forlenge emnet som skal støpes og som før hver støpeoperasjon lukker den nedvendte åpningen. Utstyret omfatter også organ for å avkjøle metallet under støpingen.

Når man støper blokker med de nevnte DC-formene, tilføres det vanligvis metall til formen fra en varmholdingsovn ved hjelp av en åpen tilførselskanal. Ovnen vippes i samsvar med antall støpeformer, støpehastighet m.m., slik at det på en kontrollerbar måte tilføres så mye metall som det kreves for å opprettholde nivået i tilførselskanalen. Metallnivået i støpeformen justeres derimot vanligvis ved hjelp av en utløpsåpning og tapp der tappen på sin side aktiveres og kontrolleres av en flottør (tidligere løsning) eller en elektrisk aktuator.

Denne kjente typen overførings- og metallfyllingsutstyr er befengt med ulemper, blant annet dårlig metallfordeling og oksiddannelse på grunn av turbulens i den strømmende smeiten.

Fra EP-A-995523 er det kjent et fyllesystem til utstyr for kontinuerlig støping av valseblokker av aluminium som transporterer metallet til støpeformen fra en ovn ved hjelp av et kanalsystem og bruker et måleapparat til å bestemme metallsmeltens nivå og en gjennomstrømmingsregulator for å justere metalltilførselen til formen avhengig av forskjellen mellom en forhåndsbeskrevet teoretisk verdiprogresjon og det målte tidsavhengige metallsmeltenivået. Måleapparatet består av to målesystemer som fungerer fysisk på forskjellig måte, hver med en atskilt sensor som er montert i en forhåndsbestemt stilling i forhold til støpeformen.

Søkerens egen WO 2009072893 A1 viser en løsning hvor en metalløftekasse er plassert i forbindelse med tilførselsrennen fra et metallforråd og fordelingskammeret for et antall kokiller, dvs. en løsning for støping av pressbolt. Metalløftekassen fylles ved hjelp av hevertprinsippet idet metallnivået kontrolleres av en detektor som måler nivået på metallsmelten i tilførselsrennen og som står i forbindelse med en lukkemekanisme som kan stoppe eller justere metallflyten i tilførselsrennen.

Videre framviser EP-B1 1648635, som også er søkerens egen, et kontinuerlig støpesystem under lavt trykk der metall transporteres fra en varmholdingsovn til formen gjennom en lukket kanal av sifongtypen og der metallnivået kontrolleres i støpeformen slik at det metallostatiske trykket stort sett er null i størkningssonen.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer metallfyllingsutstyr for kontinuerlige støpeformer, nærmere bestemt utstyr for semi-kontinuerlig støping av støpeblokker eller valseblokker av aluminium med direkte kjøling, som er billig og enkelt å framstille og bruke og som har førsteklasses metallfordeling, pålitelig kontroll av metallnivå og lave vedlikeholdsutgifter. Utstyret kan lett tilpasses både til ombygging av eksisterende støpeformer og nye anlegg.

Oppfinnelsen er karakterisert ved de trekk som er definert i det medfølgende uavhengige patentkrav 1.

Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er ellers definert i de medfølgende avhengige patentkravene 2-6.

Oppfinnelsen beskrives nærmere i det følgende ved hjelp av eksempler og med henvisning til figurene, der: Fig. 1 viser skjematisk et fylleapparat og støpeform for valseblokker av den

konvensjonelle typen med utløpsåpning og tapp, sett i perspektiv,

Fig. 2 viser et tverrsnitt langs en av støpeformene til det samme apparatet som

på Fig. 1,

Fig. 3 viser et støpeapparat i perspektiv med fire former og et fyllearrangement i

henhold til den foreliggende oppfinnelsen,

Fig. 4 viser et tverrsnitt av støpeapparatet og fyllearrangementet langs en av

formene på Fig. 3,

Fig. 5-11 viser det samme som Fig. 4, men i mindre skala og i en sekvens fra

begynnelsen til slutten av en støpeoperasjon.

Et konvensjonelt kjent apparat 1 for å støpe aluminiumvalseblokk kan som vist på Fig. 1 og 2 bestå av en eller flere støpeformer 2. Det brukes en isolert tilførselskanal (ikke vist) for å transportere varmt aluminiummetall 8 fra en varmholdingsovn (ikke vist) til en isolert 9 fordelingskanal 3 ovenfor støpeformene 2. Under støpingen tilføres metall til formene 2 gjennom et arrangement med utløpsåpning 5 og tapp 4. En aktuator 6 åpner og lukker tappen 4 og kontrollerer dermed hvor mye metall som føres til formene 2 på grunnlag av signaler fra en metallnivådetektor 7, slik at metallnivået i formen holdes i en ønsket konstant høyde. Ulempen med dette konvensjonelle utstyret med utløpsåpning og tapp er omtalt videre ovenfor.

Den foreliggende oppfinnelsen baserer seg på en helt annerledes løsning som beskrives nærmere nedenfor.

Fig. 3 og 4 viser støpeutstyr 1 i henhold til oppfinnelsen med fire støpeformer 2 for valseblokker. Hver støpeform 2 er utstyrt med indirekte og direkte vannkjølingsarrangement (ikke vist) og er anbrakt i en felles rammekonstruksjon (heller ikke vist). I stedet for en åpen tilførselskanal som beskrevet ovenfor, er utstyret forsynt med lukket kasse eller beholder 10. Beholderen 10 befinner seg fortrinnsvis på en separat rammekonstruksjon (ikke vist) over formene 2. For hver form stikker det ut metallfordelingsutløp i form av isolerte rørmunninger 18 nedover fra beholderen 10. For

å oppnå god metallfordeling og jevn temperatur i formene, foretrekkes minst to rørmunninger 18 for hver støpeform. Videre er det et tett tilsluttende lokk 17 øverst på fyllingsbeholderen 10, som det er festet til ved hjelp av et hengsel 19 som gir lett tilgang for vask og vedlikehold. Fyllingsbeholderen 10 tilføres metall ved hjelp av en tilførselskanal 11 fra en varmholdingsovn (ikke vist), og metallet slippes inn i fyllingsbeholderen gjennom et innløp som kontrolleres av en ventilinnretning 16 i form av en tapp (spindel) 14 og et sete 15. Tappen 14 til ventilinnretningen 16 kontrolleres i sin tur ved hjelp av en elektrisk drevet aktuator 13 basert på signaler fra en PLC-kontrollenhet (se følgende avsnitt).

Øverst på lokket er det en vakuumventil 20 med tilkobling (ikke vist) for slange til en vakuumkilde, slik at trykket i hulrommet 24 i beholderen kan reguleres til et trykk (vakuum) under atmosfæretrykket.

Selve fyllingsbeholderen er festet med et hengsel til rammekonstruksjonen ved koblingen 21 til tilførselskanalen 11, og kan dermed vippes oppover i forhold til støpeformene 2 (se avsnitt nedenfor).

Det er en port 22 i tilførselskanalen 11 oppstrøms for fyllingsbeholderen som holder metallet tilbake fra varmholdingsovnen i startfasen av støpeoperasjonen. Dessuten er det en metallnivådetektor 23 i forbindelse med støpeformen(e) som detekterer metallnivået og avgir signaler til en programmerbar logisk kontroll (PLC - ikke vist) som styrer hele støpeoperasjonen fra begynnelsen til slutten.

Fyllingsbeholderen som beskrives ovenfor kan utformes for å tilføre metall til én, to eller flere støpeformer 2. Men til fylleoperasjonen trengs det bare én detektor 23 for å detektere metallnivået i formene og bare én ventilinnretning for å justere metallstrømmen til metallfyllingsbeholderen. Altså er utstyret i henhold til oppfinnelsen ganske enkelt og billig å produsere og betjene.

Hvordan fyllingsbeholderen i henhold til oppfinnelsen fungerer, forklares videre nedenfor. Fig. 5-13 viser i tverrsnitt av en av støpeformene med fyllingsbeholderen 10 i henhold til oppfinnelsen i en sekvens fra begynnelsen til slutten av støpeoperasjonen. Fig. 5 viser oppstartpunktet for en støpeoperasjon der formen 2 er klar for støping, ettersom formens starterblokk 25 er i øvre stilling der den hviler mot veggen 26 til støpeformen. Varmholdingsovnen (ikke vist) er allerede vippet slik at tilførselskanalen 11 fylles med smelte og stenges av porten 22 som er i sin nedre stilling. Fig. 6 viser et ytterligere trinn der porten 22 i tilførselskanalen 11 er løftet og tappen 14 for ventilinnretningen 16 er åpen slik at det kan komme metall inn i fyllingsbeholderen 10. Som man kan se ut fra denne figuren, begynner metallet å fylle opp starterblokken 25, og nivået i beholderen 10 heves opp til den nedre enden av metallfordelingsrørene 18. Nå er trykket utenfor og inne i beholderen 10 begge lik atmosfæretrykket. Så snart metallnivået som detekteres av nivåsensoren 23 hever seg over endene av rørmunningene 18, gir PLC-en signal til åpning av vakuumventilen 20, og luften pumpes ut av hulrommet i fyllingsbeholderen 10. Når tappen 14 så åpnes, vil metallnivået stige inne i fyllingsbeholderen til et ønsket nivå som er over nivået i tilførselskanalen 11, slik at støpeformene får tilstrekkelig fylling og jevn fordeling av metall. Det ønskede metallnivået i formen/e opprettholdes og kontrolleres av metallstrømmen gjennom ventilinnretningen 16 og tappen 14, samt av trykket inne i metallfyllingsbeholderen 10.

Så snart metallet 27 har nådd det øverste ønskede nivået, begynner starterblokken 25 samtidig å bevege seg nedover som vist på Fig. 7, og den støpte valseblokken 28 formes ved størkning av det smeltede metallet 27.

På Fig. 8 ser vi at når blokken 28 nærmer seg endelig lengde, lukkes tappen 14 på signal fra PLC-en, og metallstrømmen til fyllingsbeholderen 10 stopper. Samtidig justeres vakuumet inne i fyllingsbeholderen slik at trykket inne i boksen nærmer seg atmosfæretrykk. PLC-en programmeres til å beregne når tappen 14 skal lukkes i forhold til hvor mye metall som er igjen i fyllingsbeholderen 10 og hvor mye metall som trengs for å fullføre støpeoperasjonen, slik at det ikke blir igjen noe smelte i fyllingsbeholderen eller rørmunningene 18 når blokken er ferdig støpt.

Ved fullføring av støpeoperasjonen tappes metallet som er igjen i tilførselskanalen 11 til en digel gjennom et hull i kanalen, som vist på Fig. 9, ved at en plugg i denne blir fjernet (ikke vist), eller at smeiten fortrinnsvis føres tilbake til ovnen.

Etter at det meste av metallet er tappet ut av tilførselskanalen, vipper fyllingsbeholderen 10 opp rundt hengselet 21 som vist på Fig. 10, og restmetallet tappes ut av tilførselskanalen og også fyllingsbeholderen ettersom tappen 14 nå også blir åpnet. Dermed blir fyllingsbeholderen tømt, slik at man unngår størkning av metall i og omkring rørmunningene.

Fig. 11 viser den endelige stillingen til utstyret etter støpingen og før neste støpeoperasjon, med lokket 17 dreid åpent rundt hengselet 19 og fyllingsbeholderen klar for rensing og inspeksjon og eventuelt vedlikehold.

Utstyret som beskrives ovenfor har flere fordeler:

- Ingen oksiddannelse som skyldes turbulens i smeltestrømmen.

- Jevn temperatur i støpeformen/e på grunn av forbedret metalltilførsel og metallfordeling i formene. - Bare én metallnivådetektor, én aktuator og en metallventilinnretning er nødvendig, dermed reduseres utgiftene til utstyrsproduksjon og kontroll av metalltilførsel og metallnivå forenkles. - Det størkner ikke metall i begynnelsen og slutten av støpeoperasjonen.

Oppfinnelsen som defineres av patentkravene er ikke begrenset til eksemplene i figurene og det som beskrives ovenfor. Metallfyllingsbeholderen kan altså utformes for å tilføre metall til flere eller færre enn fire støpeformer. Dessuten kan lokket 17 være uten hengslefeste til utstyret, og i stedet bare løftes av etter hver støpeoperasjon.

Claims (7)

1. Metallfyllingsutstyr for kontinuerlig/e støpeform/er (2), nærmere bestemt form/er for semi-kontinuerlig støping av støpeblokker eller valseblokker av aluminium av forskjellige dimensjoner med direkte kjøling (DC - direct chili), der metallet overføres fra en varmholdingsovn gjennom en tilførselskanal (11) idet utstyret omfatter en lukket metallfyllingskasse eller beholder (10) over støpeformen/e (2), beholderen får metall fra varmholdingsovnen gjennom tilførselskanalen (11), karakterisert ved at metallet tilføres metallfyllingsbeholderen (10) gjennom et innløp som kontrolleres av en ventilinnretning (16) på basis av signal fra en sensor (23) som avføler nivået i støpeformen/e (2), idet aktuatoren/ventilinnretningen (16) og metallfyllingsbeholderen er forsynt med et lufttømmingsinnretning (20) for å heve metallnivået inne i beholderen under støpingen, og at det for hver støpeform er anordnet metallfordelingsutløp i form av isolerte rørmunninger (18) som stikker ut nedover fra bunnen av metallfyllingsbeholderen (10) og gir bedre metallfordeling, jevn metalltemperatur og kontrollert metallnivå for alle formene.

2. Utstyr i henhold til krav 1, karakterisert ved at metallfyllingsbeholderen (10) befinner seg på en annen rammekonstruksjon enn støpeformen/e.

3. Utstyr i henhold til krav 1 og 2, karakterisert ved at hver form (2) er forsynt med to eller flere isolerte rørmunninger (18).

4. Utstyr i henhold til krav 1-3, karakterisert ved at metallfyllingsbeholderen (10) kan vippes i forhold til rammekonstruksjonen og støpeformen/e.

5. Utstyr i henhold til krav 1-4, karakterisert ved at metallfyllingsbeholderen (1) er forsynt med et lokk som er lett å ta av (11).

6. Utstyr i henhold til krav 5, karakterisert ved at lokket (17) er festet med hengsle til metallfyllingsbeholderen (10) ved hjelp av et hengslearrangement (19).

7. Utstyr i henhold til krav 1-6, karakterisert ved at støpeoperasjonen fra begynnelsen til slutten styres ved hjelp av en programmerbar logisk kontroll.