NO770606L - Fremgangsm}te og anordning for kontinuerlig st¦pning av metallsmelte i st¦peformer. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning for

kontinuerlig støpning av metallsmelte i støpeformer.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en anordning for kontinuerlig støpning av. metallsmelter- i støpeformer, særlig smelter av aluminium eller aluminiumlegeringer, -for fremstilling av stanggods eller båndgods ved hjelp av en støpeanordning, som sett i strømningsretningen, utgjøres av en beholder foret med ildfast material, en dyse festet til bunnen av beholderen, en varmeveksler samt et omrøringsverktøy.

Det er tidligere kjent en fremgangsmåte og en anordning for kontinuerlig støpning av ovenfor angitt art, hvorved en smelte først omrøres inne i et dyseområde og deretter avkjøles i én etterfølgende form i smeltens strømningsretning ved hjelp av en varmeveksler. Se f.eks. GB-PS 705.762. Med hensyn til de fysiske egenskaper for delvis størknede metallsmelter er det videre kjent at sådanne smelter bl.a. har høyere viskositet enn ikke delvis størknede smelter.

De hittil kjente fremgangsmåter og anordninger for kontinuerlig støpning av metallsmelter i støpeformer oppviser .flere ulemper. Disse henger sammen med den praktiske oppnåelige kvalitet ved massetilvirkning av støpte gjenstander, med visse vanskeligheter som oppstår under støpeprosessen såvel som den .forholdsvis langsomme nedsenkningshastighet for smeiten under støpeprosessen.

Ved fremstilling av støpeprodukter ved hjelp av tidligere kjente fremgangsmåter må f.eks. under overgangen fra flytende til fast tilstand overhetningsvarmen, som alt etter støpeprosessens art kan oppgå til 100°C overoppvarming over likvidus-temperaturen, samt den samlede størkningsvarme avledes, således at den største oppnåelige produksjonstakt begrenses i uønsket grad.

Som følge av den størkningskrympning som opptrer etter støpe-prosessen opptrer det allerede under selve støpningen flere ulemper, f.eks. i forbindelse med smeltematningen. På grunn av denne størkningsskrumpning som først inntrer, i formen foreligger det også en forholdsvis sterk tendens til rissdannelser såvel i formen som i støpestykket.

På denne bakgrunn er cet et formål for foreliggende oppfinnelse

å angi en fremgangsmåte og fremskaffe en anordning for kontinuerlig støpning av metallsmelter på sådan måte at de ovenfor angitte ulemper ved kjente fremgangsmåter og anordninger for sådan kontinuerlig støpning av metallsmelter unngås, særlig ved fremstilling av stang- eller båndgods.

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved at smelte som strømmer gjennom en dyse først fratas en del av sitt varmeinnhold i . arbeidsområdet for et omrøringsverktøy som er anbragt i dysen,

og derpå den således behandlede smelte ledes videre til en støpe-form.

Nevnte anordning for utførelse av oppfinnelsens fremgangsmåte

har videre som særtrekk at det på et plan i det indre av dysen er anordnet et omrøringsverktøy drevet av en drivinnretning, mens det på dysens utside er anordnet en varmeveksler. Ytterligere utførelser og konstruksjoner i henhold til oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til de vedføyde tegninger. Figurene på disse tegninger viser forenklet to utførelser av foreliggende oppfinnelsesgjenstand, idet:

Fig. 1 er en skisse av et første utførelseseksempel av en anordning for kontinuerlig støpning av en metallsmelte og utstyrt med en vertikalt rettet dyse. Fig. 2 viser et annet utførelseseksempel av en anordning for kontinuerlig støping av en metallsmelte ved hjelp av en dyse som. kan være anordnet i vilkårlig vinkelstilling i forhold til vertikalretningen og bl.a. kan tjene til støpning-av horisontalt stanggods, og Fig. 3 viser et funksjonskjerna for en styre- og reguleringsinnretning tilsluttet støpeanordningen for styring og regulering av smeltetemperaturen i samsvar med forut bestemte referanse-verdier, såvel som et innstillingsorgan for innstilling av åpningsbredden av en ringspalte i støpedysen for tilpasning til strømnings-egenskapene for en metallsmelte som er nådd frem til anvendelses-stedet.

I henhold til fig. 1 og 2 består begge de to viste utførelser av anordningen for kontinuerlig støpning av en metallsmelte, sett i smeltens strømningsretning, av en renne 1 som innvendig er foret med ildfast material 2, en dyse 4 som er festet til bunnen 3 av rennen 1 og har et konisk avsmalnende forløp nedover samt er utstyrt med en varmeveksler 5, mens en støpeform 6,.f;eks. i form av en kokille, er tilsluttet dysen 4.

Til veggen 7 i rennen 1 er en omrøringsinnretning 8 festet på

sådan måte ved hjelp av stillskruer 9 at den kan innstilles i høyderetningen. Omrøringsinnretningen 8 er utstyrt med en driv-motor 10, som over en aksel 11 står i drivforbindelse med et omrøringsverktøy 12.

Omrøringsverktøyet 12 har kjegleform og forløper konsentrisk med det konisk utformede hulrom 13 innvendig i dysen 4. Mellom veggen 14 i dysen 4 og det kjegleformede omrøringsverktøy 12 befinner det seg en ringformet spalte 15, hvis bredde kan forandres ved heving eller senkning av omrøringsanordningen eller omrørings-verktøyet 12 ved hjelp av nevnte stillskruer 9.

Den varmeveksler 5 som er anordnet på dysen 4 i samme høydeområde som omrørerverktøyet 12, består av en mantel 16 som omgir dysen 4 i en viss avstand, således at det dannes et ringformet kammer 17 mellom dysens vegg 14 og dens omgivende mantel 16, for. opptagelse av et flytende kjølemiddel, f.eks. vann. Dette kammer 17 er utstyrt med en tilførselsledning- 18 og en avløpsledning 19, henhv. for: tilførsel av kjølemiddel ved hjelp av en ikke vist doseringspumpe og bortføring av kjølemidlet etter gjennomstrømning av kammeret.

Ved den nedre ende av støpeformen 6 er det anordnet sprøytedyse 21, som på ikke nærmere vist måte er forbundet med en vannledning og hvorved den streng av delvis størknet smelte 20 som trenger ut av dysen 4, avkjøles ved vannspyling.

Den styre- og reguleringsinnretning som er vist i fig. 4, tjener til styring og regulering av temperaturen av den smelte som trenger ut gjennom dysen 14, og består av en temperaturføler 23 anordnet i nærheten av dyseåpningen 22, og som over et styreorgan 24 er tilsluttet en regulator 25 samt en elektromagnetisk drevet reduksjonsventil 26 i tilførselsledningen 18 for varmeveksleren 5. I denne tilførselsledning kan det dessuten være anordnet en strømningsmåler 35, hvis så ønskes.

Det innstillingsorgan 27 som er vist i fig. 3, og tjener til innstilling av åpningsbredden av den ringspalte 15 som foreligger i støpedysen 4 mellom omrøringsverktøyet 12 og dysens innervegg, tjener samme formål som det høydeinnstillingsorgan 9 for omrøringsverktøyet 12 som er vist i fig. 1 og 2.

Innstillingsorganet 27.består av en skruespindel 29 som er dreibar ved hjelp av et håndhjul 28 og på ikke vist,i og for seg kjent måte står i inngrep med. tenner anordnet i en utstikker 30 fra omrøringsverktøyet 8, hvorved den bevegelige utstikker 30 og således også omrøringsverktøyet 12 kan føres opp og ned langs en vertikal føringssøyle 31, i samsvar med strømningsegenskapene for den foreliggende smeltetype og tilsvarende innstilling av spaltebredden 15. På utstikkeren 30 er ,det festet en viser 32 for avlesning av det innstilte høy.denivå på en skala 33. Videre er det anordnet et anvisningsinstrument 34 for avlesning av den innstilte åpningsbredde for ringspalten 15.

På ikke nærmere vist måte kan også innerrommet i dysen 4 såvel som omrøringsverktøyet 12 også være utført sylindrisk, idet tilfelle støpeanordningen bare er utført for en bestemt type metallsmelte, og det således ikke er nødvendig med noen forandring av åpningsbredden for ringspalten 15.

I henhold til oppfinnelsens fremgangsmåte fratas metallsmelten 20 kort før innstrømningen i støpeformen kontinuerlig en del av sin varme ved hjelp av varmeveksleren 5 på sådan måte at smeiten kan tilføres støpeformen 6 med regulert varmeinnhold og regulert hastighet.

Den foreliggende metallsmelte, f.eks. av en legering AlSi^, føres fra rennen 1 i flytende tilstand inn i den konisk utformede dyse 4, hvori samtidig omrøringsverktøyet 12 roterer med en omdreinings-hastighet i området 100 - 5000 omdreininger pr. minutt.

Under omrøringsprosessen flyter, smeiten gjennom den ringformede spalte 15, idet smeltens gjennomstrømningshastighet på ønsket måte reguleres ved forandring av spaltens bredde. Ved gjennom-strømning av smeiten 20 gjennom spalten 15 trekkes en del av smeltens varmeinnhold ut gjennom ytterveggen 13 for dysen 4

ved hjelp av varmeveksleren 5.. Den smelte som nå foreligger ved den nedre ende av dysen 4, har en lavere temperatur og således et mindre varmeinnhold enn den tidligere hadde i rennen 4.

Den gunstigste driftstemperatur for støpeprosessen innstilles automatisk i ringspalteområdet ved hjelp av styre- og regulerings-innretningene 23, 24, 25 og 26. Kjølevirkningen av varmeveksleren 5 såvel som innstillingen av ringspaltens foranderlige bredde for påvirkning av smeltens gjennomstrømningstakt, kan således avstemmes i forhold til hverandre på sådan måte at smeiten i en forut bestemt tilførselstakt i avhengighet av sitt varmeinnhold føres inn i støpeformen 6, f.eks. en stangstøpningskokille eller en annen passende støpeform eller støpemaskin, hvori smeiten ved videre avkjøling størkner til et fast støpeprodukt.

På i og for seg kjent, men.ikke nærmere vist måte, er det også mulig å anordne induksjonsspoler. langs dysens omkrets i nivå med varmeveksleren, for derved å frembringe elektromagnetiske felt for omrøring av smeiten.

Med hensyn til det ovenfor omtalte avhengighetsforhold mellom smeltens gjennomstrømningstakt og dens varmeinnhold skal det i denne sammenheng særlig henvises til de fysiske egenskaper som en metallsmelte oppnår ved senkning av sitt varmeinnhold.

Nedsetning av smeltens varmeinnhold medfører på kpnt måte for

det første bare en størkningsskrumpning og for det andre en tiltagende viskositet for delvis størknede smelter, hvorved synkehastigheten urner støpningen kan betraktelig forhøyes på fordelaktig måte. Foruten dette skal det særlig henvises til at det ved nedsetning av smeltens varmeinnhold ved utstrømning fra dysen 4 oppnås en forbedring av varmerissforholdet for det nedkjølte støpestykke.

Tegningene viser bare to utførelseseksempler for oppfinnelsens støpeanordning. Det vil imidlertid være innlysende at det også er mulig å oppvise andre utførelsesformer for dysen, omrørings-verktøyet og varmeveksleren, uten at oppfinnelsens ramme derved overskrides. Ut fra oppfinnelsens fremgangsmåte såvel som den beskrevne anordning for gjennomføring av denne fremgangsmåte fremkommer flere fordeler sammenlignet med hittil kjente fremgangsmåter og anordninger for støpeprosesser av foreliggende art, idet det kan oppnås inntil 100%øket senkehastighet og tilsvarende forbedrede egenskaper for de fremstilte støpestykker.

Den nedsatte størkningsskrumpning medfører en forbedring av visse støpetekniske egenskaper, og gir blant annet et gunstigere matningsforhold såvel som en nedsatt tendens tri varmeriss-dannelse. Foruten å løse de spesielle problemer ved stangstøpning vil dette også ha en gunstig virkning ved formstøpning. Ved stangstøpning oppnås f.eks. forbedringer med hensyn til korn-seigring, blokkseigring, strukturjevnhet og så videre. Ujevnheter på grunn av svevekrystaller kan f.eks. unngås ved at sådanne krystaller mangfoldiggjøres i sådan grad, ved støpning i delvis størknet tilstand, at det atter oppnås en homogen struktur over hele støpetverrsnittet.... I tillegg oppnås ved hjelp av de på forhånd størknede partikler, alt etter deres finhet og antall,

en tilsvarende partikkelfinhet i støpeproduktet,.uten at det er nødvendig med noen spesiell smeltebehandling eller tilsats av spesielle legeringsbestanddeler.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig støpning av en metallsmelte i støpeform, særlig smelter av aluminium og aluminiumlegeringer, for fremstilling av stanggods eller båndgods, karakterisert ved at smelte som strømmer gjennom en dyse (4) først fratas en del av sitt varmeinnhold i arbeidsområdet for et omrøringsverktøy (12) som er anbragt i dysen, og derpå den således behandlede smelte (2G) ledes videre til en støpeform (6).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at smeltens gjennomstrømnings-takt gjennom dysen (4) reguleres ved hjelp av et omrøringsverktøy (12) som kan innstilles i dysens lengderetning.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved ' at metallsmeltens temperatur styres og reguleres på sådan måte at den smelte (20) som befinner seg i dysens ringformede spalte (15), foreligger i delvis størknet tilstand.

4. Anordning for utførelse av den fremgangsmåte som er angitt i krav 1, idet nevnte anordning for kontinuerlig støpning av en metallsmelte, sett i strømningsretningen, utgjøres av en beholder foret med ildfast material, en dyse festet til bunnen av beholderen, en varmeveksler samt et omrøringsverktøy, karakterisert ved at det på et plan i det indre (13) av dysen (4) er anordnet et omrøringsverktøy (12) drevet av en drivinnretning (8), mens det på dysens utside er anordnet en varmeveksler (5).

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at nevnte beholder som er foret med ildfast matérial (-2) , foreligger i form av en renne (1) .

6. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at det indre (13) av dysen (4) er utformet konisk avsmalnende i retning nedover.

7. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at omrøringsverktøyet (12) er konisk utformet.

8. Anordning som angitt i krav 4, 6 og 7, karakterisert ved at omrøringsverktøyet er anordnet i sådan høydestilling konsentrisk med symmetriaksen for det indre (13) av dysen (4), at det oppstår en ringformet spalte (15) mellom dysens vegg (14) og omrøringsverktøyet (12).

9. Anordning som angitt i krav 4, 7 og 8, karakterisert ved at drivinnretningen (8) er anordnet, for høydeinnstilling og feste til støpeanordningen.

10. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at det indre av dysen og omrøringsverktøyet har sylinderform.

11. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at støpeanordningen omfatter en styre- og reguleringsinnretning (23, 24, 25 og 26) utført for å holde temperaturen i dysens ringspalte (15) på en forut bestemt verdi.

12. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at det ved utgangen av en stangstøpeform (6) er anordnet sprøytedyser (21).

13. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at dysen (4) og omrørings-verktøyet (12) er anordnet sammen i en skråstilling.

14. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at det langs dysens omkrets og i samme nivå som varmeveksleren (5) er anordnet induksjonsspoler som gjør tjeneste som omrøringsverktøy.