SE431833B

SE431833B - PROCEDURE FOR CASTING METAL COVERING MOLDING OF MOLD METAL IN A COOKILL PROVIDED WITH A SUN BOX AND SUN BOX AND COOKILL COVERING A SUN BOX FOR PERFORMANCE OF THE PROCEDURE

Info

Publication number: SE431833B
Application number: SE7908283A
Authority: SE
Inventors: Enn Vallak
Original assignee: Enn Vallak
Priority date: 1978-02-07
Filing date: 1979-10-05
Publication date: 1984-03-05
Also published as: BR7906448A; DE2934887C2; GB1595737A; WO1979000596A1; EP0009028A1; FR2448951A1; JPS55500084A; DE2934887T1; SE7908283L; FR2448951B1

Description

-i enlighet med “7908-283-0 hå inre vägg av värmeledande metall omgiven av en värmeiso- lerande spärr. g ' Enligt en tredje aspekt består uppfinningen av en' kombination av en sjunkbox såsom tidigare framhållits tillsammans med en kokill, i vilken tjockleken hos den inre väggen hos sjunkboxen väljes i relation till kapa- citeten hos kokillen på sådant sätt att den förhindrar smältning av den inre väggen under gjutningen av den smälta metallen i kokillen och varvid den inre väggen är tunn jämförd med tjockleken hos kokillväggen. -in accordance with “7908-283-0 high inner wall of heat-conducting metal surrounded by a heat-insulating barrier. According to a third aspect, the invention consists of a combination of a sink box as previously pointed out together with a mold, in which the thickness of the inner wall of the sink box is selected in relation to the capacity of the mold in such a way that it prevents melting of the mold. the inner wall during the casting of the molten metal in the mold and wherein the inner wall is thin compared to the thickness of the mold wall.

Enligt en fjärde aspekt består uppfinningen av en ko- kill omfattande ett sjunkhuvud, varvid sjunkhuvudet har en inre vägg, som är tunn jämförd med tjockleken hos ko- killväggen och är utförd av värmeledande material med en högre smältpunkt än materialet i kokillväggen, varvid den inre väggen är omgiven av en värmeisolerande spärr och är belägen pâ insidan av den övre delen av kokillen, var- vid den värmeisolerande spärren är utformad mellan den. inre väggen och väggen hos den övre delen av kokillen.According to a fourth aspect, the invention consists of a mold comprising a sink head, the sink head having an inner wall which is thin compared to the thickness of the mold wall and is made of heat-conducting material with a higher melting point than the material of the mold wall, the inner the wall is surrounded by a heat-insulating barrier and is located on the inside of the upper part of the mold, the heat-insulating barrier being formed between it. the inner wall and the wall of the upper part of the mold.

För att göra uppfinningen lättare att förstå beskri- ves utföringsformer därav genom hänvisning till bifogade ritningar, där fig. 1 är en tvärsektion genom en kokill med tillhörande sjunkbox i enlighet med en första utfö- ringsform av uppfinningen, fig. 2 är en tvärsektion ge- nom en kokill med en sjunkbox i enlighet med en andra utföringsform av uppfinningen, och fig. 3 är en tvär- sektion genom en kokill som är förenad med en sjunkbox ännu en utföringsform av uppfinningen.To make the invention easier to understand, embodiments thereof are described with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a cross section through a mold with associated sink box in accordance with a first embodiment of the invention, Fig. 2 is a cross section through a mold with a sink box in accordance with a second embodiment of the invention, and Fig. 3 is a cross-section through a mold connected to a sink box yet another embodiment of the invention.

Pig. 1 visar en kokill I en sjunkbox 2 och en täck- platta 5 och är delad i två delar av en linje A så att två steg av gjutningsprocessen kan visas. Vänster sida av fin. 1 visar kokillen just efter tappning av smäl- gtæil. Den smälta metallen är normalt stål eller järn, ehuru icke-järnmetaller även kan gjutas på ett liknande sätt. Sjunkboxen 2 har en inre metallvägg 5 med entjock- 10 D15 25 7908283-0 lek som är liten jämförd med kokillens väggar. Den inre väggen S är omgiven av en värmespärr 6 utförd av (värme- beständigt] keramiskt fibermaterial. Det är väsentligt att tjockleken av den inre väggen 5 väljes så i relation till kapaciteten hos kokillen 1, så att väggen inte kom- mer att smälta tillsammans med den ítappade smälta metal- len. Den inre väggen 5 bör ha en smältpunkt som är icke mer än SOOOC lägre än gjuttemperaturen hos den smälta me- tallen. Den inre väggen 5 kan vara 10-30 mm tjock. En lämplig metall är gjutjärn men naturligtvis kommer mate- rialet hos den inre väggen att bero på metallen som gju- tes. Så som visas i fig. 1 avsmalnar sjunkboxen från ba- sen till dess öppna toppända vilken är sluten av en täck- platta 3. Denna avsmalning är emellertid icke väsentlig.Pig. 1 shows a mold I a sink box 2 and a cover plate 5 and is divided into two parts by a line A so that two steps of the casting process can be shown. Left side of fine. 1 shows the mold just after bottling the melting point. The molten metal is normally steel or iron, although non-ferrous metals can also be cast in a similar manner. The sink box 2 has an inner metal wall 5 with a thick play which is small compared to the walls of the mold. The inner wall S is surrounded by a heat barrier 6 made of (heat-resistant] ceramic fiber material. It is essential that the thickness of the inner wall 5 is chosen in relation to the capacity of the mold 1, so that the wall will not fuse together. The inner wall 5 should have a melting point not more than SOOOC lower than the casting temperature of the molten metal.The inner wall 5 may be 10-30 mm thick. A suitable metal is cast iron but of course, the material of the inner wall will depend on the metal being cast.As shown in Fig. 1, the sink box tapers from the base to its open top end which is closed by a cover plate 3. However, this taper is not essential.

En ytterligare värmespärr 9 är âstadkommen runt den a lägre kanten hos den inre väggen 5 för att förhindra att värme överföres mellan den inre väggen och kokillen.An additional heat barrier 9 is provided around the lower edge of the inner wall 5 to prevent heat transfer between the inner wall and the mold.

Denna ytterligare värmespärr är inte alltid nödvändig.This additional heat barrier is not always necessary.

Sjunkboxen omgives av en metallåda 10 försedd med lyftflänsar med hjälp av vilka sjunkboxen och metallá- dan kan monteras på eller avlägsnas från kokillen.The sink box is surrounded by a metal box 10 provided with lifting flanges by means of which the sink box and the metal box can be mounted on or removed from the mold.

Metallen kan tappas antingen genom stigande gjut- ning eller fallande gjutning. I sistnämnda fall place- ras täckplattan 3, vilket är beskrivet i engelska patent- skriften nr 1 496 348, på sjunkboxen efter tappningen.The metal can be dropped either by ascending casting or descending casting. In the latter case, the cover plate 3, which is described in English Patent Specification No. 1,496,348, is placed on the sink box after bottling.

Såsom tidigare nämnts visar den vänstra sidan av fig.1 den smälta metallen omedelbart efter tappningen.As previously mentioned, the left side of Fig. 1 shows the molten metal immediately after tapping.

Kort efter det att den tappade metallen fått kontakt med den innerväggen S bildas ett tunt yttre skikt eller skal av stelnad metall på den tappade metallen beroende på att värme ledes bort ifrån den smälta metallen av kokil- len 1 och den inre väggen S hos sjunkboxen.Shortly after the dropped metal has come into contact with the inner wall S, a thin outer layer or shell of solidified metal is formed on the dropped metal due to heat being dissipated away from the molten metal of the mold 1 and the inner wall S of the sink box.

Det värme som absorberas av den inre väggen 5 föror- sakar sjunkboxen att expandera. På grund av dess lägre massa med hänsyn till kokillen 1 kommer sjunkboxen 2 10 15 20 25 30 ?eoe2sz~o f-lš emellertid att expandera väsentligen snabbare än kokillen 1.'Sjunkboxen rör sig sålunda bort ifrån götet utan yttre styrning för att bilda ett gap 7. På grund av ovannämnda skillnad i massor bildas gapet 7 mellan sjunkboxeni2 och götet snabbare och kommer att bli större än gapet mellan göt och kokill.g _ Metallen får sedan svalna till dess den är i fast tillstànd. Detta är situationen som är visad på den hög- ra sidan av fig. 1. Sjunkboxen 2 och täckplattan 3 för- blir i position under hela svalningsprocessen. Gapet 7 tillsammans med isoleringen som är âstadkommen genom värmespärren 6 tillförsäkrar att den övre delen av götet inte svalnar alltför snabbt med hänsyn till återstoden av götet. Vidare finns inget behov av att införa exoter- miskt materialet 7 under svalningen av den gjutna metal- len på grund av värmeisoleringen som är åstadkommen ge- nom gapet 7 och värmespärren 6.The heat absorbed by the inner wall 5 causes the sink box to expand. However, due to its lower mass with respect to the mold 1, the sink box 2 will expand substantially faster than the mold 1. The sink box thus moves away from the ingot without external control to form a gap 7. Due to the above-mentioned difference in masses, the gap 7 between the sink boxeni2 and the ingot is formed more rapidly and will be larger than the gap between the ingot and the mold.g _ The metal is then allowed to cool until it is in a solid state. This is the situation shown on the right side of Fig. 1. The sink box 2 and the cover plate 3 remain in position during the entire cooling process. The gap 7 together with the insulation provided by the heat barrier 6 ensures that the upper part of the ingot does not cool too quickly with regard to the remainder of the ingot. Furthermore, there is no need to introduce the exothermic material 7 during the cooling of the cast metal due to the thermal insulation provided through the gap 7 and the heat barrier 6.

Det torde framgå att sjunkboxen är åter användbar och även undviker nödvändigheten av speciella anordningar för att röra sjunkboxen mekaniskt under gjutningsopera- tionen. Åtskilliga modifikationer av sjunkboxen såsom denna beskrives ovan är möjliga. Om sålunda den inre metall- väggen hos sjunkboxen är utförd med ett antal sektioner kan det vara fördelaktigt att placera medel för att åstad- komma extra värmeutvídgning av sjunkboxen, när den vär- mes under tappníngen. Sålunda kan sektionerna i sjunk- boxen separeras med hjälp av band av material med en hög- re grad av värmeutvidgning, såsom koppar, eller bime- tallisk substans. Vidare kan den inre ytan av sjunkboxen täckas med ett värmereflekterande eller ett delningsme- del.It should be apparent that the sink box is again usable and also avoids the need for special devices to move the sink box mechanically during the casting operation. Several modifications of the sink box as described above are possible. Thus, if the inner metal wall of the sink box is made of a number of sections, it may be advantageous to place means for effecting additional thermal expansion of the sink box when it is heated during tapping. Thus, the sections in the sink box can be separated by means of strips of material with a higher degree of thermal expansion, such as copper, or bimetallic substance. Furthermore, the inner surface of the sink box can be covered with a heat-reflecting or dividing means.

Pig. 2 visar en sjunkbox som är belägen på insidan av den övre delen av kokillen 21. En inre väggdel 51 vi- lar pâ en ansats av kokillväggen och är omgiven av en 10 15 '7908283-0 värmeisolerande spärr 61 motsvarande värmespärren 6 som beskrivits i samband med fig. 1. Den yttre väggen 1 hos sjunkboxen bildas av väggen hos kokillen själv, vilket leder till en förenklad form av kombinationen. En värme- spärr 91 kan insättas mellan den lägre kanten av väggen S1 och ansatsen hos kokillen. Väggdelen 51 hos sjunk- boxen är utförd av ett material såsom stål med en högre smältpunkt än det material som ingår i själva formen vilket vanligen är gjutjärn.Pig. 2 shows a sink box located on the inside of the upper part of the mold 21. An inner wall part 51 rests on a shoulder of the mold wall and is surrounded by a heat insulating barrier 61 corresponding to the heat barrier 6 as described in connection with Fig. 1. The outer wall 1 of the sink box is formed by the wall of the mold itself, which leads to a simplified form of the combination. A heat barrier 91 can be inserted between the lower edge of the wall S1 and the shoulder of the mold. The wall part 51 of the sink box is made of a material such as steel with a higher melting point than the material included in the mold itself, which is usually cast iron.

Pig. 3 visar en utföringsform liknande den i fig. 2, i vilken en inre väggdel 52 har en basdel 53, vilken är införd i väggen hos kokillen 22. I detta fall upprätt- hålles den inre väggen av sjunkboxen vid dess lägre kant i ett givet läge med avseende på kokillen med dess övre kant kan utvidga sig för att uppnå den önskade effekten.Pig. Fig. 3 shows an embodiment similar to that of Fig. 2, in which an inner wall part 52 has a base part 53, which is inserted into the wall of the mold 22. In this case, the inner wall of the sink box is maintained at its lower edge in a given position. with respect to the mold with its upper edge can expand to achieve the desired effect.

En värmebarriär 62 är åter insatt mellan kokillväggen och den inre väggdelen 52.A heat barrier 62 is re-inserted between the mold wall and the inner wall portion 52.

En utföringsform enligt fig. 3 åstadkommer en kokill, i vilken sjunkboxväggen är införd samtidigt som manïtill- verkar kokillen själv och erfordrar därför inte någon ytterligare framställningssteg.An embodiment according to Fig. 3 provides a mold in which the sink box wall is inserted at the same time as the mold is manufactured by itself and therefore does not require any further manufacturing step.

Det har upptäckts, att med kokillen och gjutförfa- randet som beskrivits ovan blir mängden "pipe" på det slutliga götet liten och föroreningarna hos götet blir ofta försumbara så att det kan valsas omedelbart efter strippningen från kokillen.It has been discovered that with the mold and casting process described above, the amount of "pipe" on the final ingot becomes small and the contaminants of the ingot often become negligible so that it can be rolled immediately after stripping from the mold.

Claims

'7908283-1) e' Patent claim g

A method of casting metal comprising pouring molten metal into a mold provided with a sink box having an inner metal wall surrounded by a heat insulating barrier made of compressible insulating material, characterized in that the properties and thickness of the inner the wall of the sink box is selected so that melting of the inner wall during the casting of the metal is prevented thereby allowing an outer shell of solidified metal to form on the part of the ingot located within the sink box, depending on heat conduction away from the molten metal. through the inner wall of the sink box, before the ingot has completely solidified and the thermal expansion of the inner wall of the sink box causes said wall to move away from the ingot due to heating caused by contact with the dropped metal, without external manipulation of the sink box, forming a gap between the inner wall and the ingot.

Method according to claim 1, characterized in that the heat transfer between the inner wall and the mold is prevented by an additional heat barrier (9, 91).

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that each heat barrier is made of ceramic fibers.

4. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the inner wall is constituted by a metal with a melting point not more than SOOOC lower than the melting point of the metal being cast. IN

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that a cover plate is placed on the sink box.

6. A method according to claim 5, characterized in that the cover plate contains ceramic fibrous material.

A sink box for use with a mold for casting metal ingots, the sink box comprising a hollow body with a base intended to be placed at the upper end of a mold which body has an upper opening and is formed with an inner metal wall surrounded by a heat insulating barrier made of compressible insulating material, characterized in that the properties and thickness of the inner wall are selected in such a way as to prevent melting of the inner wall of the sink box and further selected so that on the one hand it is sufficient to allow a sufficient amount of heat to be dissipated from the molten metal and allow an outer shell of solidified metal to form on top of the ingot while the rest of the tapped metal remains in the molten state and on the other hand the thickness is less than that of the mold wall, so that thermal expansion of the inner wall of the sink box due to heat caused by the contact with the molten metal is worse than that of the wall of the mold.

Sink box according to claim 7, characterized in that the ceramic material is fibrous.

Sink box according to claim 7 or 8, characterized in that the inner wall of the sink box is covered with a heat-reflecting means or a parting means.

10. A sink box according to any one of claims 7-9, characterized in that the inner wall is formed of a number of metal plates which are connected to each other by strips of at least one material with a high degree of thermal expansion to provide a increased thermal expansion of the sink box.

A sink box according to any one of claims 7-10, characterized in that the sink box cools from its base to its upper opening.

12. A sink box according to any one of claims 7-10, characterized in that the material for achieving increased thermal expansion comprises copper or bimetallic material. 7

Sink box according to one of Claims 7 to 12, characterized in that the lower edge of the inner wall is provided with an additional heat barrier (9, 91) in order to prevent heat transfer between the inner wall and the mold. .

Sink box according to one of Claims 7 to 13, characterized in that the sink box is surrounded by a box which is provided with lifting flanges.

Sink box according to one of Claims 7 to 14, characterized in that the inner wall is from 10 to 30 mm thick.

Combination of a sink box according to any one of claims 7-15 with a mold.

A combination according to claim 16, characterized in that it includes a cover plate for closing to the upper end of the sink box, the cover plate being made of ceramic fibrous material.

18. A mold comprising a sink box having an inner wall of metal surrounded by a heat-insulating barrier made of compressible insulating material and located on the inside of the upper part of the coil, characterized in that the metal in the The inner wall of the sink box has a higher melting point than the material of the mold wall and the properties and thickness of the inner wall of the sink box are selected in such a way as to prevent melting of the inner wall during the casting of the metal, that the thickness of the inner wall of the sink box further, it is selected so that on the one hand it is sufficient to allow a sufficient amount of heat to be dissipated away from the molten metal so as to allow the outer shell of solidified metal to form on top of the ingot while the rest of the dropped metal remains in a molten state and on the other hand the thickness is less than that of the mold wall, so that the thermal expansion of the inner wall of the sink box due to heat caused by contact with the molten metal is greater than that of the mold wall.

19. A mold according to claim 18, characterized in that the lower edge of the inner wall is provided with an additional heat barrier to prevent heat transfer between the inner wall and the mold.

A mold according to claim 18, characterized in that means are provided for pouring the lower edge of the inner wall in a given position with respect to the mold.

21. A mold according to claim 18, characterized in that the inner wall is provided with a base part which is inserted into the wall of the mold.