NO337973B1 - Apparat for kontinuerlig støping av metallblokker og fremgangsmåte for å stoppe støping - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører generelt apparat og fremgangsmåte for å stoppe driften av horisontalstøpemaskiner og apparat for å starte eller restarte slike maskiner etter at de har blitt stoppet.

Horisontal kontinuerlig støping er alminnelig brukt ved produksjon av metallblokker fra smeltet metall. Kontinuerlige støpere kan produsere blokker med forskjellig tverrsnittsform og -omkrets, ved å variere støpeformen brukt i støperen. Blokkene kan så skjæres til ønskede lengder nedstrøms for støperen. Et eksempel på en alminnelig horisontal kontinuerlig støpeanordning kan sees for eksempel i US patentnummer 3,455,369.

Flerstrengshorisontale støpere er en spesiell type støpere som tillater flere støpeblokkstrenger å bli støpt på samme tid. Slike støpere har generelt en smeltet metallmatekanal forbundet med den multiple støpeformen enten via en enkel toppboks eller via spesielle atskilte forbindelseskanal er til hver støpeform.

Det er ofte påkrevd å midlertidig isolere eller stenge av en eller flere strenger i en multistrengstøper. Mulige grunner for nedstenging omfatter forstyrrelser i enten oppstrøms- eller nedstrømsoperasjoner, uønskede tilstander i smeiten eller generelt vedlikehold eller reparasjon av støperen. Feilaktig isolasjon av den spesielle forbindelseskanalen ved nedstengning kan føre til tap av dyr smelte. Det er også muligheter for branner eller eksplosjoner hvis smeltet metall ikke samles inn på passende måte eller kommer i kontakt med vann som ofte brukes ved nedkjøling av støpeblokkene.

Forsøk har blitt gjort på å isolere og tømme spesielle strenger og samle smeltet materiale ved nedstenging. Et eksempel på en slik avstengingsanordning kan sees i US patentnummer 4,982,779. Imidlertid krever slike anordninger ofte at smeiten beveger seg gjennom forbindelseskanalen og støpeformen og tømmingen tømmes gjennom støpeformutgangen. Dette kan forårsake at smeltet metall størkner i støpeformen og reduserer tilgangen til denne delen, spesielt ved reparasjon. Videre isolerer mange avstengingssystemer bare kanalen etter at smeltet metall er følt ved støpeformutgangen så store mengder smeltet materiale tapes før kanalen isoleres.

Etter at støperen er avstengt og ganske visst ved den tiden da støperen skal startes eller restartes må den drives på en måte som både er sikker og minimaliserer ethvert oppstartstap av smeltet eller støpt metall. En felles bekymring ved oppstart er passende justering av den støpte blokken når den beveger seg mot skjærutstyret. Videre er metall som forlater støpeformen generelt direkte avkjølt ved kjølesprayer som støter mot den utkommende støpeblokken. Ved oppstart er det viktig å forhindre kontakt mellom kjølemidlene og smeiten hvilket kan føre til eksplosjoner og branner.

Et antall oppstartsblokker er tenkt ut for bruk med horisontale kontinuerlige støpere. Noen eksempler på disser vist i US patent 4,454,907, 4,252,179, 3,850,225 og 4,381,030. Imidlertid forsegler de færreste av disse anordningene sikkert mot støpeformen for å forhindre kontakt mellom smeiten og kjølemidlene. Videre griper mange startstokker permanent den utkommende enden av støpeblokken slik at enden av støpeblokken og blokken må skjæres fra støpeblokken. Dette fører til uønsket tap av metall og startblokk.

Det er derfor ønskelig å finne avstengingsmåter og -anordninger som vil tilveiebringe rask isolasjon av spesielle strenger og rask tømming og oppsamling av smelte fra alle deler av smeltestrengen. Det er også ønskelig å utvikle passende startblokker som kan sikre god justering av den utkommende støpeblokken og redusere sjansene for brann og eksplosjon. Oppfinnelsen gjør det mulig å bruke en fjernstyrt avstengingsanordning for å avslutte strømmen gjennom en eller flere forbindelseskanal er. Etter avslutning av strømmen tillater oppfinnelsen også lett tilgang til forbindelseskanal ene og støpeformen.

Den foreliggende oppfinnelse angår et apparat for kontinuerlig støping av metallblokker ifølge krav 1.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for å stoppe støping av i det minste en streng i en multi strengs kontinuerlig smeltestøper ifølge krav 9.

Særlige utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i henholdsvis kravene 2-8 og 10-11.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer dermed i én utførelse et apparat for kontinuerlig støping av metallblokker, omfattende en matekanal for å føre smelte, i det minste en støpeform for å støpe metallblokker og en forbindelseskanal som separat kobler hver støpeform til matekanalen for overføring av smelte. En avstengningsport er forbundet med hver av forbindelseskanal ene og arrangert nærliggende matekanalen hvor denne porten er bevegelig mellom en åpen posisjon og en lukket posisjon. Hver forbindelseskanal omfatter også en nedfallsdel anbrakt mellom avstengningsporten og støpeformen hvor denne nedfallsdelen er tilpasset til å svinge nedover og dermed raskt tømme smelte fra forbindelseskanalen og innløpet til støpeformen.

I en ytterligere utførelse tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en fremgangsmåte for å stoppe støping av i det minste én streng i en multi strengs kontinuerlig smeltestøper for å støpe støpeblokker. Støperen har en matekanal for å føre smelte, i det minste en støpeform for å støpe metallblokker, en forbindelseskanal som separat forbinder hver støpeform med matekanalen for å overføre smelte, en avstengningsport forbundet med hver forbindelseskanal og plassert nærliggende til matekanalen hvor porten er bevegelig mellom en åpen posisjon og en lukket posisjon og hver forbindelseskanal omfatter en nedfallsdel anbrakt mellom avstengningsporten og støpeformen hvor nedfallsdelen er tilpasset til å svinge nedover. Fremgangsmåten omfatter å lukke en avstengningsport for å isolere i det minste en forbindelseskanal fra matekanalen og dreie nedfallsdelen nedover for raskt å tømme smelte fra forbindelseskanalen og innløpet til støpeformen.

KORT BESKRIVELSE AV FIGURENE

Den foreliggende oppfinnelsen vil bli beskrevet i sammenheng med de følgende figurer: Figur 1 viser et perspektivriss av en tostrengs kontinuerlig horisontal støper for hvilken den foreliggende oppfinnelsen kan brukes, og nedstrøms blokkskjærende utstyr; Figur 2 viser et perspektivriss av en tostrengs horisontal støper som viser avstengningsporten og nedfallsdelen i sin oppreiste driftsposisjon; Figur 3 viser et perspektivriss av en tostrengs horisontal støper som viser avstengningsporten og nedfallsdelen i sin nedovervendende tømmeposisjon; Figur 4a viser et tverrsnitt av den horisontale kontinuerlige støperen som viser nedfallsdelen i sin oppreiste driftsposisjon; Figur 4b viser et tverrsnitt av den horisontale kontinuerlige støperen som viser nedfallsdelen i dens nedovervendende tømmeposisjon; Figur 5 viser et tverrsnitt av støpeformen som viser støpeblokken som kommer ut ved støping; Figur 6 viser et flytskjema av trinnene for avstenging av den horisontale kontinuerlige støperen; Figur 7 viser et tverrsnitt av støpeformen som holder startblokken;

Figur 8 viser et oppriss av startblokken.

Figur 1 viser en multistrengs horisontal støpemaskin 10, og spesielt en tostrengs støper, med dens tilhørende nedstrømsutstyr. En trestrengs støpemaskin er vist mer detaljert i figur 2. Smelte 12 beveger seg fra en felles matekanal 14 til støpeformene 16 som former og produserer støpeblokker 18 med ønsket tverrsnittsform og størrelse. Støpeformene 16 er generelt laget i metall (for eksempel aluminium) legemer med et ildfast innløpsrør, og kan omfatte grafittforinger. Hver støpeform 16 omfatter mest vanligvis en kjølemantel i støpeformlegemet forbundet med en første kjølekilde for å kjøle det smeltede metallet som passerer gjennom den for å forme en støpehud på støpeblokken.

De støpte blokkene blir så ført vekk av transportanordninger 52 for nedstrøms prosessering.

Spesielle forbindelseskanal er 20 forbinder hver støpeform 16 med matekanalen 14 for å danne hver streng i multi strengs støpemaskinen 10. En avstengningsport 22 er anbrakt i hver forbindelseskanal 20 nærliggende til matekanalen 14. Avstengningsporten 22 er åpen ved normal drift og kan lukkes for å isolere enkelte strenger fra smeiten 12 i tilfelle en avstengning. Hver forbindelseskanal er tilveiebrakt med en nedfallsdel 24 nærliggende støpeformen 16. Denne nedfallsdelen 24 holdes i en oppreist posisjon ved normal drift av støperen.

Som kan sees i figur 3 kan nedfallsdelen 24 senkes til en nedoverrettet posisjon ved avstengning for raskt å tømme smeltet metall fra den isolerte forbindelseskanalen 20 og støpeformen 16. Figur 3 viser også en avstengningsport 22 i sin lukkede tilstand for å isolere den spesielle strengen fra matekanalen 14. Figurene 4a og 4b er tverrsnitt som viser henholdsvis drift og avstengningsposisjoner for nedfallsdelen 24. Hver nedfallsdel 24 er fortrinnsvis i form av en blokk i ildfast materiale med en passasje 25 deri for å føre smeltet metall. Denne passasjen har et innløp på toppflaten av blokken og et utløp i en endeflate av denne som er på linje henholdsvis med en utløpsåpning i forbindelseskanalen 20 og en innløpsåpning til en støpeform 16. For å sikre en passende tetning mellom blokken 24 og kanalen 14 og støpeformen 16, påføres et Fiberfrax™ papir på kontaktflatene. Matekanalen 14 og forbindelseskanalen 20 er fortrinnsvis oppvarmede kanaler. Dette hjelper å holde metallet i smeltet form når det beveger seg mot støpeformen.

Selv om en matekanal 14 er vist i figurene 2 og 3 som værende forbundet med støpeformene 15 via spesielle forbindelseskanaler 20, skal det forstås at matekanalen 14 også kan forbindes via en enkel hodekasse (ikke vist) for å tilføre smeltet metall til hver støpeform 16.1 dette tilfellet ligger avstengningsporten 22 nærliggende hodekassen for å isolere denne fra matekanalen ved avstengning.

Som kan sees i figur 5 omfatter hver støpeform 16 fortrinnsvis en todelt støpeformlegeme 17 maskinelt fra aluminium som omfatter en ringformet kanal 26 i støpeformlegemet. En ildfast innløpskanal 19 kan også være omfattet i støpeformen 16 og denne mater ved sin innløpsende med en nedstrømsende av nedfallskanaldelen 24. Støpeformen er videre foret med et grafittelement 21. Kanalen 26 er forbundet med en andre kjølemiddeltilførselslinje 28 og omfatter i det minste én ringformet renne eller flere hull 32 som løper fra kanalen 26 til en overflate av støpeformen 16 nærliggende den utkommende støpeblokken 18. Kjølemiddel fra den andre kjølemiddeltilførselslinjen 28 strømmer gjennom spalter eller hull 32 for å treffe mot huden dannet på den utkommende støpeblokken 18 for derved å kjøle og størkne kjøleblokken 18. En gasstilførselslinje 30 er også forbundet med kanalen 26 for å tilføre gass for å rense spalten eller hullene 32 for kjølemiddel og forhindre inngang av smeltet metall 12. En annen utførelse av støpeformen passende for bruk er beskrevet i US patent med serienr. 7,077,186 meddelt 18. juli 2006 med tittelen "Horizontal Continuing Casting of Metals" tilhørende samme søker som den foreliggende oppfinnelse.

Flytskjemaet i figur 6 viser noen mulige årsaker for avstengning av en spesiell streng i en multippel strengstøpemaskin 10 og de påfølgende trinnene som kan gjøres for å isolere og avstenge strengen. Gjennombruddsdetektoren kan være enhver sensor som er i stand til å identifisere flytende metall som lekker fra støpeformen men er fortrinnsvis en som beskrevet i US patent 6,446,704 (Collins). Andre feil som kan forårsake at hendelsessekvensen i flytskjemaet finner sted, omfatter feil ved en avskjæringssag brukt for å skjære den kontinuerlig utkommende støpeblokken til stykker eller tap av synkronisering mellom støpeblokkutdragningsmekanismen og støpeblokkbevegelsen. Apparatet som kan gi denne typer avstengningshendelser er beskrevet i den samtidige søknaden med serienummer 10/735,077 innlevert 11. desember 2003 med tittel "Apparatus and Method for Horizontal Casting and Cutting of Metal Bill ets" tilhørende samme søker som den foreliggende oppfinnelsen.

I et første trinn isoleres den spesielle strengen fra matekanalen 14 eller fra reservoaret avhengig av utformingen, ved å lukke avstengningsporten 22. Avstengningsporten 22 er fortrinnsvis forspent lukket og omfatter en aktuator for å holde porten i en åpen posisjon ved normal drift. Passende avstengningsporter kan omfatte for eksempel normalt lukkede portventiler. Det neste trinnet er å senke nedfallsdelen 24 til en nedoverrettet posisjon for raskt å tømme enhver smeltet metall 12 fra forbindelseskanalen 20 og støpeformen 16. Det smeltede metallet 12 kan så samles via kanaler 33 ned i avfallskasser 34 som de vist i figur 1.

Mellom lukking av avstengningsporten 22 og senking av nedfallsdelen 24 er det foretrukket å akselerere tilbaketrekkingshastigheten på støpeblokken 18 ved transportanordningen 52 for å frigjøre utløpet til støpeformen 16 og isolere strengen. Etter at nedfallsdelen er senket er et ytterligere foretrukket trinn å stoppe kjølestrømmen fra kjølemiddeltilførselslinjen 28 på støpeblokken 18. Det endelige foretrukne trinnet er å injisere gass fra gasstilførselslinjen 30 til den ringformede kanalen 26 og gjennom utløpshullene 32 for å rense disse hullene 32 for kjølemiddel og smeltet metall.

Figurene 7 og 8 viser en startblokk 16 for å starte opp eller restarte en spesiell streng. Blokken 36 er generelt langstrakt og dimensjonert ved en ende for å innføres i munnen til støpeformen 16 og støttes på transportanordningen 52. En gjenget konisk utsparing 38 er formet i blokken 36 parallelt med strømningsretningen til det smeltede metallet for å motta smeltet metall. Startblokken omfatter videre en ringformet utsparing 48 for å motta en O-ring 40. O-ringen 40 er tilpasset å gripe inn i munnen på støpeformen 16 for sikkert å forsegle blokken 36 mot støpeformen 16.

Fortrinnsvis har startblokken 36 en konkav ringformet forsenkning 42 nærliggende støpeformen 16 tilpasset til å avlede kjølemiddel vekk fra O-ringen 40 for derved å forhindre kontakt mellom kjølemiddelet og smeiten. Startblokken 36 omfatter fortrinnsvis videre en lufteåpning 44, dannet mellom den gjengede utsparingen 38 og overflaten på startblokken 36, for å tillate og lufte ut luft fra utsparingen 38 når den mottar smelte 12. Mer fortrinnsvis er en porøs plugg 46 tilveiebrakt i utsparingen 38 ved inngangen av lufteåpningen 44 som tillater lufting av luft fra utsparingen 38 men forhindrer smeltet metall fra å passere gjennom åpningen 44.

Når smeltet metall 12 passerer gjennom støpeformen 16 og avkjøles for å danne en støpehud på støpeblokken 18, frigjøres startblokken 36 fra munnen på støpeformen 16 og utsetter støpeblokken for de støtende kjølestrømmene for derved å kjøle og ytterligere størkne støpeblokken 18. Startblokken kan så gjenges ut fra støpeblokken for å brukes igjen.

Claims (11)

1. Apparat (10) for kontinuerlig støping av metallblokker, omfattende; (a) en matekanal (14) for å føre smelte (12); (b) i det minste én støpeform (16) for å støpe metallblokker (18); karakterisert ved(c) en forbindelseskanal (20) som separat forbinder hver av støpeformene med matekanalen for å overføre smelte; (d) en avstengningsport (22) forbundet med hver forbindelseskanal og anbrakt nærliggende til matekanalen hvor porten er bevegelig mellom en åpen posisjon og en lukket posisjon; og (e) hver forbindelseskanal omfatter en nedfallsdel (24) anbrakt mellom avstengningsporten og støpeformen, hvor nedfallsdelen er tilpasset til å dreie nedover og derved raskt tømme smelte fra forbindelseskanalen og innløpet til støpeformen.

2. Apparat ifølge krav 1, hvor nedfallsdelen til forbindelseskanalen er dreibart montert på en ende av denne.

3. Apparat ifølge krav 2, hvor avstengningsporten er forspent lukket og videre omfatter en aktuator for å holde porten i en åpen posisjon.

4. Apparat ifølge krav 1, som videre omfatter (a) en ringformet kanal (26) formet i støpeformen med et kjølemiddelinnløp til kanalen og i det minste én åpning (52) for å levere kjølemiddel fra den ringformede kanalen til en overflate av støpeblokken ved støping; og (b) en gasstilførselslinje (30) forbundet med den ringformede kanalen for periodisk å injiserer gass for å rense den i det minste ene åpningen for kjølemiddel eller smelte.

5. Apparat ifølge krav 1, hvor matekanalen er en oppvarmet kanal.

6. Apparat ifølge krav 1, hvor den i det minste ene forbindelseskanalen er en oppvarmet kanal.

7. Apparat ifølge krav 1, som videre omfatter en transportanordning (52) anbrakt nærliggende støpeformen og innrettet i støperetningen til støpeformen for å føre støpeblokken fra støpeformen.

8. Apparat ifølge krav 1, som videre omfatter: (f) en transportanordning (52) forbundet med hver støpeform anbrakt i støperetningen til støpeblokken for å føre den støpte blokken fra støpeformen; (g) en avlang startblokk (36) tilpasset til å innføres i støpeformen og støttet av transportanordningen og med en gjenget utsparing (38) formet deri for å motta smelte; og (h) en O-ring (40) tilpasset til startblokken for å forsegle blokken mot støpeformen.

9. Fremgangsmåte for å stoppe støping av i det minste én streng i en multi strengs kontinuerlig smeltestøper (10) for å støpe støpeblokker (18), med en matekanal (14) for å føre smelte fra et reservoar, i det minste én støpeform (16) for å støpe metallblokker,karakterisert veden forbindelseskanal (20) separat forbindende hver støpeform med matekanalen for overføring av smelte, en avstengningsport (22) forbundet med hver forbindelseskanal og anbrakt nærliggende reservoaret hvor hver port er bevegelig mellom en åpen posisjon og en lukket posisjon, hver forbindelseskanal omfatter en nedfallsdel (24) anbrakt mellom avstengningsporten og støpeformen hvor nedfallsdelen er tilpasset til å dreie nedover hvor fremgangsmåten omfatter: a. å lukke avstengningsporten for å isolere den i det minste ene strengen fra matekanalen; og b. dreie nedfallsdelen nedover for raskt å tømme smelte fra forbindelseskanalen og innløpet til støpeformen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9 som videre omfatter, mellom lukking av avstengningsporten og dreiing av nedfallsdelen nedover, og akselerere uttrekkshastigheten av støpeblokken fra støpeformen.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, hvor støpeformen er tilveiebrakt med en ringformet kanal (26) med et kjølemiddelinnløp og i det minste en åpning (32) for å tilføre kjølemiddel til overflaten av støpeblokken ved støping, og en gasstilførselslinje (30) og en gasstilførselsåpning forbundet med den ringformede kanalen for å rense den i det minste ene åpningen for kjølemiddel eller smelte, hvor fremgangsmåten omfatter å stenge av kjølemiddelinnløpet og injisere en gass fra gasstilførselslinjen gjennom den i det minste ene åpningen, for å rense åpningen, etter å ha dreid nedfallsdelen nedover.