Pierwszenstwo: 21.X.1967 Wlochy Opublikowano: 29.IX.1973 KI. 31b2,ll/14 MKP B22d 11/14 C-YlELNlA PoUiitl IziczYpupomi) Lu. q ..i Twórca wynalazku i Ilario Properzi, Mediolan (Wlochy) wlasciciel patentu: Urzadzenie do ciaglego odlewania wlewków Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do ciaglego odlewania wlewków, posiadajace obroto¬ we kolo odlewnicze z ciagla rowkowa forma od¬ lewnicza umieszczona na obwodzie wymienionego kola, do której zostaje wprowadzony stopiony me¬ tal, tasme metalowa sluzaca do zakrycia rowkowej formy odlewniczej na czesci jej luku, przy czym jeden koniec tej czesci luku znajduje sie w miejscu wyjscia wlewka w stanie stalym z formy a dru¬ gi w miejscu doplywu roztopionego materialu oraz uklady chlodzenia przystosowane do chlodzenia tasmy i scianek formy odlewniczej.Glówna czescia skladowa znanych urzadzen do ciaglego odlewania ciaglych pretów metalowych, jest jak wiadomo, obracajace sie kolo, które na swym obwodzie posiada rowkowa forme odlewni¬ cza, której przekrój jest taki sam, jak przekrój odlewanego wlewka. Rowek formy odlewniczej zakryty jest wzdluz okreslonej czesci luku kola odlewniczego tasma metalowa, która zamyka od¬ powiedni odcinek rowka. Metal w stanie cieklym wprowadzony do zamknietej przestrzeni rowka, utrzymuje sie w niej i wychodzi nastepnie na kon¬ cu zamknietej czesci rowka, w stanie stalym jako ciagly pret lub wlewek.Aby uzyskac na koncu zakrytej czesci rowka ze¬ stalony i dobrze uformowany pret konieczne jest zapewnienie, na zakrytej tasma czesci obwodu ko¬ la odlewniczego, skutecznego i odpowiednio regu¬ lowanego chlodzenia. 10 20 25 30 Przy odlewaniu wlewków w postaci preta o nie¬ wielkim przekroju poprzecznym konieczne jest, ze wzgledu na wymagania produkcyjne, aby obrót kola o kat odpowiadajacy czesci obwodu odbywal sie w stosunkowo krótkim odcinku czasu, na przy¬ klad rzedu 10 sekund. W tym czasie wlewek musi byc szybko i .równomiernie schlodzony. Skutecz¬ nosc chlodzenia zmniejsza sie znacznie na skutek utraty kontaktu powierzchni wlewka ze sciankami formy w wyniku skurczu metali przy jego przejsciu z fazy cieklej w stala oraz dalszego kurczenia sie termicznego wlewka od temperatury krzepniecia do temperatury, przy której opuszcza on forme odlewnicza. Skurcz liniowy spowodowany krzep¬ nieciem i chlodzeniem wynosi na przyklad dla alu¬ minium 1,7%. Calkowity skurcz wlewka jest znacz¬ ny, powoduje jego oddzielenie sie od scian formy, co w nastepstwie znacznie utrudnia równomierne i szybkie chlodzenie.Powszechnie wiadomo, ze wlasciwe schlodzenie roztopionego metalu w urzadzeniach do ciaglego odlewania jest czynnoscia szczególnie skompliko¬ wana i trudna. W stosowanych dotychczas urza¬ dzeniach .produkcyjnych podejmowano szereg prób zmierzajacych do rozwiazania tego bardzo wazne¬ go problemu.Jedno ze znanych dotychczas rozwiazan do ciag¬ lego odlewania zawiera wewnetrzny kolnierz w ksztalcie tarczy osadzony wspólsrodkowo na kon¬ cu obrotowego walu. Dalsza czescia znanego urza- 68 93168 931 dzenia jest pierscieniowe kolo odlewnicze, które dociskane jest do powierzchni czolowej kolnierza wewnetrznego przez obciazony sprezynami kol¬ nierz zewnetrzny. Uklad ten ma umozliwic rozsze¬ rzanie sie i kurczenie sie kola odlewniczego, odpo¬ wiednio do wystepujacych zmian temperatury. Ko¬ lo odlewnicze wyposazone jest w rowkowa forme odlewnicza, która umieszczona jest na jego zewnetrznym obwodzie i która jest czesciowo za¬ kryta i przystosowana do doprowadzania do jej wnetrza stopionego metalu. Poza tym kolo odlew¬ nicze zaopatrzone jest w uklad spryskiwaczy wo¬ da, który sluzy do chlodzenia wewnetrznych, bocz¬ nych i zakrytych czesci formy odlewniczej.Wada przedstawionego urzadzenia odlewniczego, podobnie jak i innych znanych rozwiazan kon¬ strukcyjnych kól odlewniczych jest to, ze rowek obwodowy nie jest dociskany sprezynami, lecz calkowicie sztywny co nie zapewnia skutecznego i prawidlowego chlodzenia formy.Powodem takiego stanu rzeczy jest to, ze w zna¬ nych urzadzeniach odlewniczych przewidziano chlodzenie roztopionego metalu za posrednictwem otaczajacych scianek formy, lecz nie przewidziano odpowiednich srodków, które by zapewnily utrzy¬ manie styku scianek formy z roztopionym meta¬ lem w tym czasie gdy nastepuje kurczenie sie me¬ talu.Z powyzszego widac, ze tego rodzaju urzadzenia odlewnicze jakkolwiek umozliwiaja osiagniecie istotnej poprawy w porównaniu z dawniejszymi urzadzeniami o calkowicie sztywnym kole odlew¬ niczym, to jednak nie pozwalaja rozwiazac pod¬ stawowego wymagania, jakim jest zapewnienie zrównowazonego cieplnie, szybkiego i równomier¬ nego chlodzenia roztopionego metalu.Zadaniem wynalazku wedlug zgloszenia jest sto¬ sowanie na ogól sztywnej konstrukcji pierscienio- wo-rowkowych form odlewniczych wedlug uprzed¬ nio znanych rozwiazan, celem osiagniecia bardziej zadowalajacego, równomiernego i kontrolowanego chlodzenia odlewanych wlewków lub pretów.Istotna cecha wynalazku wedlug zgloszenia jest zastosowanie rowkowej formy odlewniczej, która jest tak zmontowana i uksztaltowana, aby mogla swobodnie rozszerzac i kurczyc sie w sposób odpo¬ wiadajacy wprowadzonej do formy ilosci roztopio¬ nego metalu, który ma byc odlany. Kurczenie sie formy, która wystepuje wskutek chlodzenia jej scianek tworzacych rowek, winno przebiegac w ten sposób, aby scianki formy odlewniczej we wszyst¬ kich stadiach ksztaltowania sie wlewka, stale sty¬ kaly sie z odlewanym wlewkiem.Dalsza cecha niniejszego wynalazku jest zasto¬ sowanie rowkowej formy odlewniczej, która roz¬ szerza sie w niezmiernie krótkim okresie czasu, sa¬ moczynnie i elastycznie, dzieki stosowaniu elastycz¬ nych polaczen obrzezy rowka ze sztywna czescia kola.Dalszym celem wynalazku jest umozliwienie przy stosowaniu do odlewania kola opisanego typu, produkowania wlewków, które bylyby doskonale gladkie, lsniace i dobrze uformowane.Wynalazek wedlug zgloszenia dotyczy urzadzenia do ciaglego odlewania wlewków, które posiada obrotowe kolo odlewnicze, ciagla rowkowa forme odlewnicza, umieszczona na zewnetrznym obwodzie wymienicnego kola, do której wprowadzony zosta¬ je roztopiony metal. W urzadzeniu zastosowano 5 tasme metalowa, która zakrywa na czesci obwodu wymieniona rowkowa forme odlewnicza, przy czym jeden koniec zakrytej czesci obwodu znajduje sie w miejscu doplywu roztopionego metalu, a drugi koniec tej czesci znajduje sie u wyjscia wlewka 10 w postaci stalej.Ponadto zastosowano w urzadzeniu uklady chlo¬ dzenia wymienionej tasmy oraz scianek formy od¬ lewniczej. Rowkowa forma odlewnicza wedlug wynalazku ma przekrój podobny do litery M, przy 15 czym sklada sie ona z czesci srodkowej, tworzacej rowek w ksztalcie koryta, do której splywa odle¬ wany metal, oraz z dwóch ramion umieszczonych po obu stronach czesci srodkowej w ksztalcie ko¬ ryta. Jeden koniec kazdego z ramion polaczony jest 20 z górna krawedzia tej czesci w ksztalcie koryta, a drugi swobodny koniec kazdego z ramion jest odsuniety od czesci formy w ksztalcie koryta, przez co po obu stronach tej ostatniej, to jest miedzy odpowiednimi ramionami, a czescia formy w ksztal- 25 cie koryta powstaje wolna przestrzen.Urzadzenie ma elementy mocujace, polaczone sztywno z kolem odlewniczym, które sluza do umo¬ cowania swobodnych konców ramion formy odlew¬ niczej, w miejscach znacznie oddalonych od tych konców ramion, które zlaczone sa ze srodkowa czescia formy. Przynajmniej te czesci ramion, któ¬ re znajduja sie miedzy elementami mocujacymi, a ich koncami zlaczonymi z czescia srodkowa for¬ my, wykonane sa z materialu sprezystego dzieki czemu powstaje sprezysto-podatne polaczenie mie¬ dzy forma odlewnicza a kolem odlewniczym, a tak¬ ze mozliwosc rozszerzania sie formy odlewniczej.Przedmiot wynalazku jest dokladniej wyjasniony na podstawie jego przykladu wykonania na rysun¬ ku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie do 40 ciaglego odlewania z ukladem doprowadzajacym roztopiony metal do zakrytej tasma obwodowej rowkowej formy odlewniczej obrotowego kola od¬ lewniczego, fig. 2 — kolo obrotowe urzadzenia od¬ lewniczego w przekroju, fig. 3 — rowkowa forme 45 odlewnicza w przekroju, wypelniona roztopionym metalem, w fazie rozszerzania sie, w momencie bliskim osiagniecia poziomu napelniania, fig. 4 — rowkowa forme w dolnej czesci kola obrotowego w dolnym polozeniu w przekroju, wraz ze znajdu- 50 jacym sie w nim wlewkiem, który juz przeszedl w stan staly.Urzadzenie do ciaglego odlewania (fig. 1) ma obrotowe kolo 1, którego obwodowa rowkowa for¬ ma odlewnicza 2 jest napelniana roztopionym me- 55 talem przez dysze 3 wystajaca z tygla 4, który na¬ pelniony jest przy uzyciu znanych urzadzen, nie przedstawionych na rysunku. Forma odlewnicza 2 i tasma 7 chlodzone sa od wewnatrz i od zewnatrz przy pomocy zespolów wodnych wewnetrznych eo dysz 5 i zewnetrznych dysz 7 zamka wzdluz okres¬ lonego luku czesci formy odlewniczej 2. Czesc za¬ kryta irowka formy odlewniczej 2 zaczyna sie w miejscu, które ustala rolka 8 i konczy sie w miejscu, w którym wlewek 10 w stanie stalym 65 opuszcza kolo 1. 30 3568t31 6 Tasma 7 utrzymywana jest w stalym naprezeniu przez urzadzenia dzialajace na kolo pasowe 11.Urzadzenie 12 umozliwia ustawienie dolnego konca dyszy 3, ponizej poziomu napelnienia 13.Kolo odlewnicze (fig. i) nia obrotowy wal 14, zakonczony ko^erieni 15, bo kolnierza 15 przy¬ mocowana jesi tarcza 16, która stanowi obracajaca sie czesc kola. kolo to jest poruszane przez zebate kolo 17, napedzane zebatym kolem 18 osadzonym na obrotowym .wale 19 silnika, nie przedstawione¬ go na rysuh&u. '.",,..Na obwodzie tarczy 16 umocowana jest forma odlewnicza % Ciecz chlodzaca doplywa rura 20 i przechodzac przez rozdzielacz 21 oraz rurki 22, zasila rozdzielacz 23, który sluzy do zasilania ukla¬ dów dysz 5. Forma odlewnicza 2 (fig. 3) wypelnio¬ na do . poziomu bliskiego poziomowi napelnienia cieklym metalem, przymocowana jest do tarczy 16 przy pomocy przeciwpierscienia 24.Pierscien 24 przymocowany do tarczy 16 za po¬ moca srub 25 posiada szczeliny 26, przez które mozna spryskiwac strumieniami wody wewnetrzne powierzchnie rowkowej formy odlewniczej 2. For¬ ma odlewnicza 2 stanowi wneke utworzona przez te czesc scian formy, która styka sie bezposrednio ze stopionym metalem, krawedzie 27, na których opiera sie tasma 7 zamykajaca forme, oraz konce 28, które sa odgiete w kierunku osi obrotu. W ten sposób powstaje wewnetrzna przestrzen zamyka¬ jaca formy odlewniczej, polozona pomiedzy tarcza 16, przeciwpierscieniem 24 oraz elementami piers¬ cieniowymi 29, sruby 30 sluza do mocowania formy odlewniczej.W ten sposób zostaja utworzone elastyczne czlo¬ ny 31, które umozliwiaja rozszerzanie sie wneki formy.Pozadane rozszerzenie zalezy od grubosci scianek formy odlewniczej, od materialu przewidzianego do odlewania i jest ono proporcjonalne do po¬ wierzchni przekroju wlewka i odnosnych wartosci ciepla wlasciwego materialu wlewka i formy. Ko¬ nieczne jest zatem osiagniecie takiego rozszerzenia sie formy odlewniczej, które by wynikalo z ilosci ciepla przekazanej przez metal przy przejsciu z temperatury jaka posiada metal w stanie ciek¬ lym, do temperatury metalu w stanie stalym. Do¬ starczona w ten sposób ilosc ciepla odpowiada cieplu metalu.Cieplo topienia metalu okresla sie ogólnie jako ilosc ciepla, które pobiera 1 kg metalu przy przejsciu ze stanu stalego, w temperaturze topie¬ nia, do stanu cieklego przy tej samej temperatu¬ rze. Ta sama ilosc energii cieplnej zostaje wydzie¬ lona w czasie przejscia metalu cieklego w stan staly. Przyjmujac jeszcze raz jako przyklad alumi¬ nium mozna podac, ze cieplo topienia tego metalu wynosi okolo 93 kilokalorie na kilogram.W czasie krzepniecia metalu zostaje dostarczona znaczna ilosc ciepla, która powoduje szybkie roz¬ szerzenie sie formy odlewniczej. Stosunek po¬ wierzchni przekroju wlewka do grubosci scianek formy odlewniczej dobiera sie odpowiednio do wielkosci pozadanego rozszerzenia sie formy i szybkosci tego rozszerzenia. 15 W podanych nizej obliczeniach pominieto .tasme stalowa, zamykajaca forme, ze wzgledu na jej mi¬ nimalna grubosc wynoszaca 2 mm lub nawet mniej.Bedziemy rozpatrywac wlasciwa forme odlewnicza 5 wykonywana zwykle z miedzianego pierscienia, która stanowi obrzeze obracajacego sie kola.Miedz zapewnia szybkie przewodzenie ciepla, przy czym przyjmuje sie, ze srednie.cieplo wlasci¬ we miedzi wynosi 0,1 k^okaloru na kilogram i sto- 10 pien C. Rozpatrzymy obecnie wytwarzanie wlewka aluminiowego o przekroju prostokata o wymiarach 6X5 cm, to znaczy o, powierzchni przekroju 30 cm2.Odcinek takiego wlewka aluminiowego, o dlu¬ gosci 1 cm, wazy okolo 80 g. Odcinek taki odda przy przejsciu z temperatury odlewania wynosza¬ cej ok. 700°C do temperatury zestalenia sie, wyno¬ szacej 658°C, lacznie okolo 7 kilokalorii. Uwzgled¬ niajac, ze pozadane jest osiagniecie rozszerzania sie formy odlewniczej wówczas kiedy jeszcze dosc 20 znaczna ilosc metalu znajduje sie w stanie ciek¬ lym, mozna przyjac, ze do dyspozycji sa tylko 3 ki¬ lokalorie.Te 3 kilokalorie musza wystarczyc do rozszerze¬ nia rozpatrywanego odcinka formy odlewniczej 25 wynikajacego ze wzrostu jej temperatury. W ten sposób mozna obliczyc grubosc scianek formy od¬ lewniczej, biorac pod uwage material, z którego forma ta jest wykonana, a takze podany wyzej warunek.Trzeba przy tym uwzglednic czas potrzebny na rozszerzanie sie formy odlewniczej, w którym to czasie nie nalezy jej chlodzic przez spryskiwanie woda. 35 Godzinowa zdolnosc produkcyjna urzadzenia za¬ lezy od ilosci energii cieplnej, która moze byc przeniesiona przez scianki formy odlewniczej do cieczy chlodzacej. Jezeli scianki te sa cienkie wów¬ czas mozna szybko uzyskac wymagane rozszerze- ^ nie formy.Stosujac miedziane formy odlewnicze mozna wykonac ich scianki o grubosci kilku mm. W ta¬ kim przypadku, po zetknieciu z roztopionym me¬ talem nastepuje bardzo szybkie rozszerzenie sie 45 formy odlewniczej. Dzieki takiemu rozszerzaniu sie wneka formy moze pomiescic wieksza ilosc meta¬ lu i umozliwic w ten sposób utrzymanie stalego styku z wlewkiem w czasie calej fazy chlodzenia, albowiem w miare ochladzania i kurczenia sie 50 wlewka nastepuje odpowiednie zmniejszanie sie wneki formy.Forma odlewnicza powinna byc równiez tak wy¬ konana, aby dopuszczalne bylo jej cykliczne roz¬ szerzanie i kurczenie sie w sposób elastyczny. Dla uzyskania tego stosuje sie odpowiednie srodki, któ¬ re zostana dalej opisane, przez co mozna zapobiec powstawaniu trwalych odksztalcen formy odlew¬ niczej. 60 Rozszerzenie wneki formy wystepuje wskutek wydluzenia pierscienia miedzianego w miejscach jego silnego nagrzania, przy czym jego promien krzywizny w odniesieniu do srodka kola zwieksza sie. Jednakze boczne obrzeza formy pozostaja 65 w stalym polozeniu wskutek ich umocowania 5568 931 i ochladzaja sie, podczas gdy wskutek zwieksze¬ nia promienia w sposób wyzej podany, nastepuje rozszerzenie sie srodkowej czesci formy stanowia¬ cej wneke w kierunku na zewnatrz, przez co zwieksza sie pojemnosc tej wneki.Cykliczne zwiekszanie powierzchni przekroju wneki formy przy kazdym obrocie kola, jest nas¬ tepstwem elastycznego polaczenia czesci srodkowej formy, która wydluza sie i powoduje przez to po¬ wiekszenie promienia, podczas gdy boczne ramio¬ na formy sa umocowane do korpusu kola. Nastep¬ nie przeprowadza sie chlodzenie formy odlewniczej przez spryskiwacze, które dzialaja na wewnetrzne sciany wneki formy.Stosujac podany sposób formowania mozna wy¬ twarzac wlewki doskonale uksztaltowane, które posiadaja doskonale gladkie powierzchnie. Jest to wynikiem intensywnej wymiany ciepla, zapewnio¬ nej przez nieprzerwany styk wlewka z forma od¬ lewnicza oraz minimalna grubosc scianek tej for¬ my. Podana metoda umozliwia równiez uzyskanie duzej produkcji przy zastosowaniu pierscieni o sto¬ sunkowo malych srednicach, co jest szczególnie korzystne pod wzgledem ekonomicznym.Osiagane zwiekszenie objetosci wneki formy od¬ bywa sie samoczynnie i w sposób kontrolowany, gdyz po skurczeniu sie formy odlewniczej w cza¬ sie kolejnej fazy chlodzenia, nastepuje powrót do poczatkowego polozenia i poczatkowej objetosci formy.Wlewek 10 (fig. 4) w stanie stalym, znajduje sie w formie odlewniczej, która wrócila do swego po¬ czatkowego polozenia, dzieki pierscieniowym ele¬ mentom 29, które sa mocno osadzone w sztywnych czesciach kola.Jakkolwiek urzadzenie wedlug wynalazku opi¬ sane zostalo przykladowo, to jednak powinno byc zrozumialym dla fachowców, ze mozliwe jest wy¬ konanie wielu odmian, bez odstapienia od istoty wynalazku, która zostala okreslona zastrzezeniami. PL PL