SE435818B - Sett och anordning for strenggjutning av en metallstang - Google Patents

Description

'7803682-9 2 ö Denna allvarliga begränsning av den maximala gjuthastigheten har vid vissa kända försök ansetts öka kylningen av den gjutna stången under dess sista stelningsfas. Dessa försök har emellertid på det hela taget icke varit framgångsrika vid faktisk tillämpning beroende på den komplexa anordningen vilken ofta icke behagar arbeta under de hårda betingelserna vid industriell produktion. De förfaranden och anordningar som beskrivs.i de amerikanska patentskrifterna 3.261.059 och 5.575.231 är typiska för denna kända teknik. ' ' “" p' Dessa patentskrifter_beskriver i huvudsak hur multipelrullar eller -hjul används för styrning och borthàllning av bandet från gjut- hjulet så att en vätska kan tviggas helt runt den varma¿gjutna stången för total fyllning av stelningsspalten, och fungerar antingen som värme- överföringsmedium för ledning av värmet tvärs spalten till formens dväggar eller som ett direkt kylmedel_för direkt kylning_ay dgn gjutna stângens omkretsytor. _ ,_ Emellertid misslyckas icke endast dessa förfaranden med att upp- nå samma grad av kylning som kan uppnås genom direkt kontakt mellan den gjutna stången och gjuthjulets väggar, utan genom avlägsnande av bandet ur kontakt med den gjutna stången och möjliggörande för stången att_fe11a nedåt.ut ur gjutspåretflsà at? Vätêkêfl ken fVifl9êS.§ë¥Ömme h$}ë_l däromkring, uppbäres stången icke längre stadigt av formens väggar.

Följaktligen tenderar, under dessa betingelser, de inre spänningarna i den fortfarande mjuka gjutna stången att deformera eller till och med åstadkomma sprickor i den, varav sålunda kvaliteten av den gjutna stång- en pàverkas negativt. Genom användning av rullar för bortböjning av bandet från gjuthjulets omkrets induceras dessutom extra spänningar 1 bandet, vilket inverkar menligt på dess livslängd. Vid faktisk använd- ning blir dessa rullar dessutom ofta oförmögna att arbeta beroende på -ansamling av utspilld metall under gjutningen.

.Med hänsyn till det ovanstående torde det vara helt klart, att det inom detta område av tekniken fortfarande finns behov av ett effek- tivt förfarande och en effektiv anordning för övervinnande av problem- en med stelningskrympningen vid den tredje stelningsfasen vid kontinuer- -liga gjutsystem. I _:_ g_w__ Detta behov tillfredsställa; medelst förfarandet enligt föreligg- ande uppfinning vilket utmärker sig av att man för att förbättra värme- överföringen genom ledning mellan stången och formväggarna under det sista stelningssteget sprutar in en-vätskestråle i den bågformiga for- men i området för det bestämda segmentet och tvingar bandet bort från 780368249 3 omkretsen av hjulet, och alstrar ett tryck mot den gjutna stången som tvingar stången radiellt inåt till kontakt med väggarna av gjut- spâret under det sista stelningssteget varigenom_spalten därvid slutes.

Detta förfarandet utförs medelst en anordning enligt uppfin- ningen som utmärker sig av att sprutmunstycken för vätska är anord- nade invid den del av den bâgformiga formens längd där den gjutna, stången krymper bort från formens väggar, vilka sprutmunstycken utgörs av högtrycksmunstycken som är anordnade invid gjuthjulet och inställ- da för riktande av minst en högtrycksstråle av vätska mot en kantdel av den inre ytan av bandet med en utåt riktad radiell komposant, vilken är av en storlek tillräcklig för att avlägsna bandet från hjulets omkrets och tillåta inträde av högtrycksstrålen av vätska i den bågformiga formen, varigenom vätskestrålarna under drift alstrar ett tryck radiellt inåt mot den gjutna stången för att därigenom tvinga densamma till kontakt med formens väggar, och_att vätskestrå- larna är det enda medlet för avlägsnande av bandet från hjulet längs den båge som sträcker sig från inloppet till utloppet av formen.

I överensstämmelse med uppfinningen riktas högtrycksstrålarna av vätska mot minst.en kantdel av gjutbandet längs den bågformiga del av formen som motsvarar den tredje gjutzonen (dvs. där den tredje stelningsfasen uppträder), varvid strålarna tjänar till att lyfta ban- det från gjuthjulets omkrets och möjliggöra inträde av vätskan i for- men. Anordningen enligt uppfinningen innefattar en bågformig ramp, som är belägen invid gjuthjulets omkrets och har ett flertal mun- stycken som skjuter ut därifrån och är anordnade att utsända hög- trycksstrålar av vätska mot minst en kantdel av gjutbandets inre yta med en kraft tillräcklig för att lyfta bandet från hjulets omkrets och sålunda tillåter inträngande av vätska i det inre av formen. vätskan fungerar både för att direkt kyla bandsidytan av den gjutna stångencxflxförångas dessutom vid temperaturen för gjutförloppet, där- igenom åstadkommande en ökning av det ångtryck som tvingar den gjutna stången till stadig kontakt med gjutspårets väggar för värmeöverföring genom ledning därifrån under en del av eller hela den tredje stel- ningsfasen. Föreliggande anordning tjänar även för accelerering av stelningen av metallen inuti gjuthjulet vid en relativt hög värme- överföringshastighet under samtidigt understödjande- av metallen under kylförloppet på ett sätt som minskar eller eliminerar brott eller blåsor i den gjutna stången. t7803682-9 4 Förfarandet enligt föreliggande uppfinning gör det möjligt att öka gjuthjulets rotationshastighet och möjliggör även uppnåendet av en effektiv värmeöverföringshastighet under en del eller hela tredje stelningsfasen,-en sak som icke lätt uppnås medelst de kända kylförfa- randena. _ I e f Uppfinningen beskrives närmare nedan-under hänvisning till bifo- gade ritning, på vilken fig. 1 visar en sidovv av en utföringsform av föreliggande uppfinning som är anpassad till en typisk kontinuerlig -gjutmaskin§ fig. 2 visar en förstorad tvärsnittsvy, som är tagen nära botten av gjuthjulet i fig. l och visar den vanligen för kända system utmärkande krympspalten, fig. 3 visar en förstorad tvärsnittany, som jär_tagen nära botten av gjuthjulet i fig. l och visar föreliggande upp- finnig som eliminerar krympspalten och kylningen av den gjutna stången direkt, fig. 4 visar en schematisk framställning av de tre stelnings- faserna vid den typiska gjutmaskinen i fig. 1, fig, 5 visar en grafisk framställning av de relativa kylhastigheterna vid stelning vid tillämp- ning av föreliggande uppfinning i jämförelse med kylhastigheten vid de kända gjutförfarandena, och fig. 6 visar en förstorad sidovy av gjut- njulet 1 fig. 1 med ggutbandet àvlyft från gjutnjulets omkrets medelst e vätskestrålarnafiängs ett bestämt segment av den bågformiga formen och med resten av bandet mellan formens inlopp och utlopp i avtätande kon- takt med gjuthjulets omkretsyta. ' På ritningen anger samma hänvisningssiffror likadana delar i alla de olika figurerna. Fig. l visar ett gjuthjul 10 med ett ändlöst böj- ligt band ll, som är anbragt mot en del av gjuthjulets omkrets medelst fyra stödhjul 14, 19; 18-och 17. Bandstödhjulet lö är placerat nära det ställe 16 på gjuthjulet 10 där smält metall från en gjutdegel 26 införs i gjutformen M bildad av omkretsspåret i hjulet lO och bandet ll.

Stödhjulet 17 är placerat vid den motsatta änden av formen där gjuten metall c, uttas efter ett ne etelnet tillräckligt. Ett eller flere andra stödhjul, t.ex. 18 och 19, styr det ändlösa bandet tillbaka till dess utgångspunkt samtidigt som de upprätthåller sådan tillräcklig spänning i bandet att-det avtätande omsluter gjuthjulet längs hela den del som innehåller den gjutna metallen.'s l ' Ehuru icke visade i fig. l finns med gjutanordningen förenade kon- ventionella kylramper som innefattar sprutaggregat placerade för att kyla det inte av hjulet lo den det yttre av bandet ll. neeee xenven- tionella kylramper är välkända och finns i detalj beskrivna i den ame- rikanske petentekrlften 3.219,ooo,_M_' ' ' 7803682-2 5 Såsom framgår av fig. 4 undergår den smälta metallen tre stel- ningsfaser i gjuthjulet 10. Såsom ovan förklarats är metallen vid fas l helt smält samt fyller gjutformen helt och står i kontakt med dess väggytor. Vid fas 2 bildar metallen ett yttre fast skal, men inne- håller fortfarande en smält metallkärna. Vid fas 3 fortsätter metallen att stelna allteftersom den kyls och börjar att krympa bort från gjut- formväggarna. Detta fenomen är klarast visat i fig. 2, i vilken visas en spalt 6 mellan den åtminstone delvis stelnade gjutna stången och den bågformíga formens väggar, omfattande både väggarna i gjuthjulets 10 omkretsspår och bandets ll inre yta.

Enligt föreliggande uppfinning är den 1 fig. l visade gjutanord- ningen försedd med en eller flera kylramper 13 med ett flertal däri- från utskjutande sprutmunstycken 12. Munstyokena 12 är anordnade att utsända högtrycksstrålar av vätska mot kantdelen av gjutbandets ll ine yta (se fig. 3) med en kraft tillräcklig för att lyfta bandet ll bort från gjuthjulets 10 omkrets och möjliggöra inträngande av fluiden i formens inre. I Kylrampen 13 är placerad längs den bågformiga längden av formen på sådant sätt, att strömmen av kylvätska från det första sprutmun- stycket 12' träffar vid eller efter det ställe på bandet ll som mot- svarar slutet av den andra stelningsfasen för den gjutna stången. Detta ställe anges i fig. 4 till ca klockan 3 på formen - det exakta läget för detta ställe kommer emellertid naturligtvis att variera med gjut- hastigheten. Vid hög gjuthastighet eller låg kylhastighet, torde detta ställe ligga mycket längre ned på formens bågformiga längd. Eftersom det är önskvärt att tjockleken av det stelnade skalet är minst ca 6 mm vid det ställe där vattnet först träffar stången, är det fördelaktigt att utrusta anordningen med ett organ (icke visat) för utväljande av vilket av munstyokena 12 som skall bli det första munstycke 12' som skall sättas 1 arbete. Dessa organ kan utgöras av antingen ventiler mellan munstyckena och rampen eller enkla organ för förflyttning av hela rampen 13 längs formens bàgformiga bana.

Det är icke nödvändigt att det första munstycket 12' befinner sig exakt vid stället för den andra stelningsfasens slut, eftersom endast en liten minskning av kylhastigheten erfars då detta ställe är beläget lägre ned, dvs. vid början av den tredje stelningsfasen. Det är emellertid absolut nödvändigt att undvika att spruta in vatten i formen under den första stelningsgasen, vid vilken den gdüfiflê mštßllen fortfarande är smält, eftersom detta skulle kunna leda till kraftisal explosioner. vso3ss2-9 6 , Såsom bäst framgår av fig. 2 och 3 är gjuthjulets 10 omkrets- kanter företrädesvis så avfasade, att en kilformig gränsyta 15 sträcker sig runt omkretsen av den bågformiga formen mellan bandet ll och gjut- hjulets 10 omkretskant. Under det tredje stelningssteget utsänds hög- trycksstrålar av kylmedel från munstyckena 12 mot den kilformiga gräns- ytan 15 och med en styrka tillräcklig för att lyfta bandet ll bort från gjuthjulets 10 omkrets. Om vätskestrålarna riktas enbart mot den ena kantdelen av bandet ll, 1 överensstämmelse med den föredragna utförings- formen enligt uppfinningen, snarare än mot bandets ll bägge kantdelar, kommer bandet ll att snedställas eller lutas i förhållande till hjulets 10 omkrets, såsom framgår av fig. 3.,Vätskestrålarna.kommer sålunda att böjas av fråntoendet 11 moon med lätthet intrade i formene inre - vid motsatta sidan av formen kommer emellertid bandet ll att tvingas till ännu närmare avtätande ingrepp med hjulets 10 omkrets, varigenom så- lunda inträngande av vätska därifrån förhindras. Det torde därför vara självklart, att vätskan.knmmer att öka i det inre av formen och för- ångas däri genom värmet vid själva gjutningen. Följaktligen kommer detta vätsketryck att utöva en kraft på den gjutna stångens bandsidyta ooh tvinga stången till kontakt 'med omkretssparets väggytor. Det torde vidare vara självklart, att kylmedlet, dvs; vattnet, både direkt kyler den gjutna stângens bandsidyta och alstrar ånga som tvingar stången till kontakt med gjutspårets väggytor, varigenom följaktligen värme- överföringen genom ledning däremellan ökas; I rak motsats till kända system, vid vilka den gjutna stången tillåts falla nedåt ut ur gjutspåret så att kylfluiden får möjlighet till att helt uppsluka stången, tillåts den gjutna stången enligt före- liggande uppfinning icke att falla nedåt ut ur formen, utan pressas snarare fast in i formen, varigenom stadigt stöd för densamma åstad- kommes samt sprickbildning i och deformation av stången förhindras.

Såsom dessutom tydligast framgår av fig. 6, arbetar de väkske- strålar som utsänds från munstyckena 12 endast på ett bestämt segment av bandet ll längs en del av den bågformiga formen. Bandet ll bibe- hålles sålunda 1 avtätande kontakt med hjulets 10 omkrets längs 1 huvudsak bågformiga segment som sträcker sig inåt från både inloppet till utloppet från formen. Pa grund av denna konstruktion ooh detta arrangemang är den gjutna stången dessutom fast uppburen i gjutformen.

Förbättringen av den relativa kylhastigheten tack vare föreligg- ande uppfinning visas schematiskt 1 fig. 5, vilken_visar värmeöverför- ingshastigheten under de tre stelningsfaserna för en tggisk_§jgt§n_ 17803682-sl 7 metall. Vid föreliggande uppfinning och de kända förfarandena för kyl- ning, är värmeöverföringshastigheten under fas l och 2 i huvudsak den- samma. Under fas 3 sker emellertid vid de kända förfarandena en dras- tisk minskning av värmeöverföringen beroende på den bildade krympspalt- en. Vid föreliggande uppfinning är värmeöverföringshastigheten under fasen 3 mycket förbättrad tack vare frånvaron av någon signifikant krympspalt. Därför behövs mindre uppehållstid för metallen vid den tredje stelningsfasen füratt helt stelna den gjutna metallen. Detta göra det möjligt att öka den totala gjutnascigneten, eftereöm hjuiece rotationshastighet kan ökas i den mån som den erfordrade-uppehàllstiden minskas. D - ' D Efter det att metallen passerat genom zonen med ökad kylning, tar bandet ll.åter kontakt med gjuthjulet 10 och avlägsnas stången från gjuthjulet pà det vanliga sättet för vidarebefordran till efterföljan-. de behandlingsutrustning, t.ex. ett valsverk.

Vid arbete med anordningen och tillämpning av förfarandesenligt föreliggande uppfinning, startas gjutanordningen på vanligt sätt genom att man roterar gjuthjulet 10 med konventionella mekaniska drivanord- ningar, icke visade, och bandet ll anbringas mot gjuthjulet 10, för bildande av formen, medelst ett tryck- eller stödhjul 14. Genom gjut- degeln 26 tillförs smält metall till formen och metallen börjar stelna som ett resultat av hjulets och bandets kylning medelst konventionella inre och yttre sprutaggregat, icke visade. Allteftersom den smälta metallen rör sig med formen, kyls den tillräckligt under sin första stelningsfas för att_partiell stelning av metallen skall börja. Denna bildar ett skal av metall invid formens sidor samtidigt som metallen i formens centrum förblir flytande. Skalet fortsätter att öka i tjock- lek under den andra stelningsfasen och gjuthjulets rotationshastighet är sådan att vid den tidpunkt metallen när slutet av fas 2, det skal som omsluter det smälta centrumet är tillräckligt tjockt för att upp- bära den smälta metallen utan att falla ihop. Beroende på gjuthjulets 10 rotationshastighet placeras kylramperna 13, såsom förklarats tidiga- re, så att vatten insprutas vid hjul-band gränsytan, varigenom bandet ll sålunda av vattnet lyfts ur kontakt med hjulet 10 och den halvstelnade gjutna stången blottas för kylvattnet.-Eftersom kylramperna 15 är böj- ligt förbundna med huvudkällan för tillförsel av kylmedel, kan deras placering ändras beroende på det särskilda ställe på gjuthjulet vid vilket den tredje stelningsfasen börjar för varje särskilt gjuthastig- het. Den tredje stelningsfasen börjar då skalet av stelnad metall blir så tillräckligt tjockt att den gjutna stången krymper bort från form- 7803682-9 e 8 väggarna. Den spalt 6 som bildas mellan formen och det stelnade metall- skalet C minskar avsevärt den hastighet, med vilken värmet överförs från stången till formen under dentredje fasen. Detta visas av dia- grammet i fig. 3, i vilken formens värmeöverföringshastighet under istelningen av metallen vid ett känt system visas med den streckade linjen. Den avsevärt minskade kylhastigheten under den tredje stelnings- fasen som utmärker de kända kylsystemen begränsar den maximala gjut¿ hastigheten för gjuthjulet till den hastighet som tillförsäkrar att tillräcklig stelning av den gjutna stången C äger rum medan stången beflnneråelg 1 gjuthjulets emetsepàr. I rig. ' 5 kan man sålunda se att den kylhastighet som uppnås då man tillämpar förfarandet och anord- ningen enligt föreliggande uppfinning är mycket högre, såsom visas med den heldragna linjen, under den tredje stelningsfasen tack vare att spalten mellan hjulet 10 och den varma gjutna stången C eliminerats.

Sålunda torde det nu vara klart, att uppfinningen erfordrar att gjut- maskinen arbetar vid en rotationshastighet som kommer att resultera 1 metallen inträder 1 detta område för :med kylning vid bar-gen av, eller tidigt i den tredje stelningsfasen. Det torde dessutom vara klart, att detta krav beror på den exakta placeringen av kylrampen 13, men vid varje tillfälle ger större gjuthastigheter än var möjligt med kända kyl- förfaranden. Det skall även påpekas, att den smälta metallen tillförs till den bågformiga formen vid en hög nivå på ena sidan av gjuthjulet 10 och är helt stelnad före den smälta kärnan når motsvarande nivå på motsatta sidan av-gjuthjulet 10, Sålunda står den smälta kärnan alltid under ett högt hydrostatiskt tryck, vilket är effektivt för att minska frekvensen blåsor och hålrum som uppkommer i den gjutna stången.

Claims (5)

7803682-9 PATEIífKRAV

1. Förfarande för stränggjutning av metallstång, vid vilket man: a) gjuter smält metall i en bågformig form som är av- gränsad av ett vid omkretsen av ett roterbart gjuthjul ut- format spår, som är tillslutet över en del av sin längd medelst ett rörligt, böjligt band, b) kyler den smälta metallen i formen för att stelna densamma i på varandra följande steg, varvid den åtminstone delvis stelnade gjutna stången krymper bort från formens väggar under det sista steget av stelningen för att bilda en spalt däremellan och _ c) avlägsnar bandet från en del av omkretsen av gjut- hjulet längs ett bestämt segment av den bågformiga längden därav som är beläget mellan formens inlopp och utlopp under samtidigt bibehållande av bandet i avtätande kontakt med om- kretsen av gjuthjulet över ett betydande segment av formen som stfiïàer sig från inloppet respektive utloppet mot det bestämda segmentet, k ä n n e t e c k n a t a v att man för att förbättra värmeöverföringen genom ledning mellan stången och formväggarna under det sista stelningssteget sprutar in en vätskestrâle i den bâgformiga formen i området för det bestämda segmentet och tvingar bandet bort från omkretsen av hjulet, och alstrar ett tryck mot den gjutna stången som tvingar stången radiellt inåt till kontakt med väggarna av gjutspåret under det sista stelningssteget varigenom spalten därvid slutes.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, vid vilket vätskan är avdunstbar vid temperaturen för gjutningen, k ä n n e -' t e c k n a t a v att man begränsar utträdet av vätskan och _ ångan från formen för att därigenom möjliggöra för ångtrycket i formen att öka till en nivå, vid vilken den åtminstone partiellt stelnade gjutna stången tvingas till kontakt med gjutspârväggarna.

3. _ Anordning för utförande av förfarandet enligt patent- kravet 1 eller 2, vilken innefattar ett roterbart gjuthjul (10) med ett vid sin omkrets utformat spår, som är tillslutet över en del av sin längd medelst ett ändlöst böjligt metallband (11) för bildande av en bågformig form med ett inlopp och ett ut- lopp, en gjutdegel (26) för ingjutning av smält metall i formens inlopp, sprutrafiper (13) för kylning av den smälta metallen i formen för stelnande av densamma i på varandra 720368249 _ID följande steg till en gjuten stång (C) och i vilken under drift den åtminstone delvis stelnade gjutna stången längs en del av den bågformiga formens längd krymper bort från form- väggarna för att sålunda bilda en spalt däremellan, k ä n n e- t_e c k n a d a v att sprutmunstycken (12, 12') för vätska är anordnade invid den del av den bågformiga formens längd där den gjutna stången (C) krymper bort från formens väggar, vilka sprutmunstycken utgörs av högtrycksmunstycken som är anordnade invid gjuthjulet (10) och inställda för_riktande av minst en högtrycksstråle av vätska mot en kantdel av den inre ytan av bandet (11) med en utåt riktad radiell komposant, vilken är av en storlek tillräcklig för'att avlägsna bandet (11) från hjulets (10) omkrets och tillåta inträde av hög- trycksstrålen av vätska i den bågformiga formen, varigenom vätskestrâlarna under drift alstrar ett tryck radiellt inåt mot den gjutna stången (C) för att därigenom tvinga densamma till kontakt med-formens väggar, och att vätskestrâlarna är 'det enda medlet för avlägsnande av bandet (11) från hjulet (10) längs den båge som sträcker sig från inloppet till ut- loppet av formen.

4. - Anordning enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d a v -att sprutmunstyckena (12, 12') är anslutna till bågformiga sprutramper (13) som sträcker sig invid den delen av den båg- formiga formens längd där den åtminstone delvis stelnadè gjutna stången krymper bort från formens väggar, och att sprut- munstyckena innefattar ett flertal munstycken som skjuter ut från ramperna och är anordnade att rikta ett flertal hög- trycksstrålar av vätska mot bandas (11) insida.

5. Anordning_enligt patentkravet 4, k ä n n e t Q c k n a d a v att minst en kant av gjuthjulets (10) omkrets är avfasad, och att högtrycksstrâlarna av vätska är riktade mot gränsytan för bandet (11) och den avfasade kanten av gjuthjulet (10).