SE435909B - Strenggjutningskokill - Google Patents

Description

s1sos71s-9 I det brittiska patentet 822 578 beskrives en gjutform för plati- ner vid kontinuerlig gjutning, där man använder sig av tunna gra- fitskivor som är förbundna i sina övre och nedre kanter endast till ett tunt kopparbakfoder. I beskrivningen anges att på grund av temperaturskillnader tvärs över såväl grafiten som kopparn kom- mer grafiten och kopparn att kasta sig på ett sådant sätt, att en mycket god värmekontakt alstras mellan grafiten och kopparn. Ty- värr kryper emellertid grafit vid hög temperatur, så att spännin- gen mellan grafiten och kopparn kan utlösas vid användningen, så att grafiten rör sig bort från kopparn tillräckligt för att öka värmemotståndet dramatiskt i skiljeytan mellan grafit och koppar.

Ett av de betydelsefulla problemen med grafitfodrade formar ligger i luftgapet som normalt föreligger mellan kopparn och grafiten.

Vid en temperatur av 500°C har luft ett värmemotstånd som är 7500 gånger detsamma för koppar och detta betyder att t.ex. ett luftgap på 0,0254 mm skulle svara mot en tjocklek av 190,5 mm koppar.

Det finns ett antal gjutformar för kontinuerlig gjutning, som an- vändes i praktiken vid kopparraffinering, men ehuru de har sina fördelar lider de även av ett antal nackdelar.

Sålunda uppvisar en form enligt Krupp, som utgöres av ett solitt kopparblock med kylvattenkanaler borrade i detsamma en formhålighet, som är kromplätterad och allt det primära vattnet slår an mot pla- tinen som dras ut och har en fördel i att den är robust. Tyvärr kräver den kontinuerlig smörjning för att förhindra vidhäftning mellan hålighetsväggen och produkten. Smörjmedlet förorsakar yt- fel, vilket minskar utbytet.

Smörjmedeltillsats betyder signifikant mindre än normen, som över- betonar vidhäftningsproblemen, vilket medför en säkerhetsrisk.

Formen enligt Asarco, som är ett komplext vattenkylt grafitblock i ett stycke - se brittiska patenten 853 853 och 853 854 - har för- delar genom att den ger en hög gjuthastighet och ej behöver konti- nuerlig smörjning men är mycket dyr att tillverka och även känslig för mekaniska skador.

Formen enligt Cegedur, som i grunden är en inre kopparlåda med en yttre vattenmantel av stål, där fyra grafitplattor bildar infodring i formhâligheten, är billig att tillverka och kräver ej kontinuer- 7805718-9 lig smörjning. Emellertid är formen känslig för mekaniska ska- dor, är olämplig för seg råkoppar, har grafitplattor, som behöver sättas in omsorgsfullt för att säkerställa intim kontakt med kop- parn i formen, genom sin geometri är den svår att kyla och har en mycket låg gjutningshastighet.

I formen enligt Wieland använder man fyra grafitblock som är bund- na till varandra för att bilda formhåligheten, med antingen en bred kopparplåt, som dragits tät med en vantskruv eller ett kopparband som lindats tätt i spiral runt utsidan på det hela. Vatten sprutas från ett grenrör på kopparbindningen och sekundär kylning åstad- kommes av en separat krets. Detta har fördelen att formen ej behö- ver kontinuerlig smörjning och separat justerbar sekundär kylning kan anordnas allt efter behov. Formen är emellertid dyrbar att till- verka och är benägen och känslig för mekaniska skador, och har en relativt låg gjuthastighet på grund av att grafitens tjocklek be- gränsar formens kylning.

Formen enligt Beckman omfattar i grunden en inre kopparform med en yttre vattenmantel av stål i två stycken, som bultas samman för att bilda en vattenkylkrets. Allt det primära kylvattnet passerar ge- nom hål i basen på formen för att slå an mot den platin som drages ut och blir sålunda sekundärt kylvatten. Detta ger fördelar genom att konstruktionen är enkel men tyvärr är gjutningshastigheten låg och formen känslig för mekanisk skada och även känslig för kast- ' ningar.

Enligt föreliggande uppfinning avses en gjutform för platiner vid en kontinuerlig gjutmaskin, innefattande en kropp av metall med hög ledningsförmåga, anordning för att kyla kroppen, varvid krop- pen uppvisar en intern hålighet i vilken en serie grafitplatiner är anordnade som infodring, vilken gjutform utmärkes av att grafit- platinerna var och en eftergivande och individuellt hålles i kon- takt med kroppen medelst ett flertal fjäderanordningar fästade till var och en av grafitplatinerna över varje grafitplatins yta.

Metallen i kroppen utgöres företrädesvis av koppar. Grafitplati- nerna är företrädesvis försedda med blindhål i sina bakre ytor, vilka hål är gängade och i vilka stänger är skruvade, som passerar genom hål i kroppen och som är fästade till kroppen medelst efter- givande medel, såsom komprimerade spiralfjädrar. 7805718-9 Trycket i skiljeytorna ligger företrädesvis inom omrâdet 0,0007- o,oo35 kg/mmz, vidare företrädesvis i områaet o,oo11-o,oo2s kg/mz eller 0,0014-0,0021 kg/mmz. Det kan finnas så många fjädrar som kan få plats utan att förstöra formfodren eller kroppen.

Vidare är formens tvärsektionsarea mindre i utträdesänden än vid inloppänden. Platininfodringen kan vara avsmalnande i tjocklek för att åstadkomma den avsmalnande tvärsektionsarean. Kopparkroppen är företrädesvis försedd med kylkanaler, upptagna inom den massiva kroppen. Kylkanalerna innehåller företrädesvis intern stång (stän- ger) anordnade på avstånd från väggarna i kylkanalerna. Formen för gjutning av platiner kan vara rektangulär eller fyrkantig. Formens hörn är företrädesvis inuti utförda med radie. Vid rektangulära for- mar kan storaxeln ha ett flertal grafitplatininfodringsdelar. Änd- belastningsdelar kan finnas som är eftergivande spända för att upp- rätthålla intim kontakt mellan grafitplatinerna i storaxeln.

Radien kan vara utbildad i hörnplatininfodringsdelarna med en i hu- vudsak L-formad tvärsektion och sträckande sig runt hörnet för att ligga an mot ytterligare infodringsdelar bort från hörnen. Vidare kan i kopparkroppen finnas kanaler eller grafitinfodringar så att en spolgas kan matas in i skiljegapet mellan grafit/koppar. Spolga- sen kan vara väte men utgöres företrädesvis av helium.

Kylmedel kan vara vatten och kylmedel kan släppas ut i botten av formen för att spruta på den utträdande stelnade platinen. Formen kan föras fram och åter vid användningen i en riktning parallell med gjutriktningen.

Med exempel på utföringsformer kommer föreliggande uppfinning nu 'att beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna där fig. 1 visar en perspektivvy delvis i sektion av en gjutform en- ligt uppfinningen, fig. 2 en delsektionsvy av formen i fig. 1, fig. 3 en delsektionsvy i större detalj av en fjäderbelastad klam- _ mer och fig. 4 visar slutligen en delsektionsvy mera i detalj av en slut- klammer. 7805718-9 I fig. 1 visas en perspektivvy av en gjutform som innefattar ett antal komponenter. Formkroppen omfattar en kopparlåda 1 öppen i båda ändar, försedd med ett hål 2 i vilket en grafitinfodring är placerad, som uppvisar ett antal delar såsom 3, 4, 5, 6, 7 och 8.

Kopparkroppen innehåller ett antal kylkanaler 9 genom vilka vid drift vatten pumpas för att kyla kroppen. Såsom framgår av fig. 1 är grafitplattorna 3 - 8, som bildar infodringen antingen helt rek- tangulära såsom plattorna 3 och 6 eller är de L-formade i tvärsek- tion såsom plattorna 4, 5, 7 och 8. Kopparblocket 1 kan antingen va- ra i form av ett gjute i ett stycke eller kan tillverkas i tre el- ler fyra delar och bultas samman allt efter behov. Anordningarna för att kvarhålla grafitplatinerna i kopparkroppen visas mera tyd- ligt i fig. 2, 3 och 4.

I fig. 2 finns i kopparkroppen 1 kanaler 10 och 11 uppborrade genom vilka kylvatten passerar från ett fördelningsrör 12, och sprutas ut genom en springa 13 i pilens 14 riktning, ut på den utträdande stelnade metallen. Grafitplatinen 15 har i sin yta ett antal blind- hål 16 borrade, i vilka bultar 17 är skruvade. Dessa bultar passerar genom motsvarande hål 18 i kopparkroppen och är försedda med mutt- rar 19, som sammantrycker spiralfjädrar 20 för att eftergivande spän- na bultarna 17 utåt och dra grafitinfodringen 15 distinkt till be- röring med kopparkroppen 1.

Arrangemanget med bulten och fjädern kan sänkas ned i ett gängat hål 21 i kroppen och det gängade hålet kan innehålla en täckande plugg 22, som skruvas in i hålet 21 och avtätas medelst en tätingsring 23 för att hindra oxidation av grafitplattorna. Det inses att grafit- delarna i formen arbetar vid hög temperatur vid drift och om ej nå-2 gon ansträngning göres att begränsa oxidation av plattorna i området för hålen 16 skulle bultarna 17 lossna från grafiten, vilket skulle komma att medföra förlust av kontakttryck mellan grafit och koppar.

Ritningen i fig. 2 visar hälften av en form i tvärsektion, där mitt- linjen på formen och metallen som gjutes betecknas med 24. Smält metall,i detta fall koppar, matas in genom ett rör 25 in i formen och förblir flytande i delen 26 ovanför skiljeytan mellan fast fly- tande, som antydes av den streckade linjen 27. Formen föres fram och åter upp och ned vid användningen för att öka kontaktmotståndet mel- lan den avsmalnande platinen 15 och den stelnande delen 28 på den 7805718-9 koppar som gjutes. Rörelsen fram och åter säkerställer även att skiljeytan mellan den fasta kopparkanten 29 och forminfodringen 15 förblir ren och opâverkad av slagg. I kopparkroppen 1 finns även ett hål 30 borrat genom kroppen och försett med ett gängat inlopp 31 och som står i förbindelse med en springa 32 i skiljeytan mellan koppar och grafit. Inom detta hål kan helium införas för att spola gapet mellan kopparn och grafiten för att öka värmeöverföringen över gapet eller springan. Man har funnit att användning av helium för att ersätta luft, som annars skulle förekomma i den mycket smala springan eller gapet, kan öka formens värmeavledningsförmåga med upp till 16% totalt. Detta betyder att med en existerande form skulle 16% mera metall kunna gjutas genom densamma, varigenom gjut- utrustningens kapacitet avsevärt skulle kunna ökas.

Med hänvisning till fig. 4 så visar denna i mera detalj den stora L-formade tvärsektionen på en ände av grafitplatinerna och det fram- går att man här anordnat en radie 33 på grafitplatinens inre hörn, vilket innebär att platinen har rundade hörn efter stelning. Detta är mycket viktigt vid en helt kontinuerlig gjutningsutrustning.

EFtersom det är vanlig praxis att låta kylvatten passera över det yttre på platinen i gjutet tillstånd måste detta vatten avlägsnas innan platinen kan passera vidare till normal hantering, såsom ut- rustning för sågskärning etc. Vid kontinuerlig gjutning är det där- för nödvändigt att åstadkomma en tätning, som förhindrar vatten att passera utmed metallen som gjutes. I praktiken har man funnit att det är utomordentligt svårt att åstadkomma en sådan tätning, då hörnen på platinen mötes i exakt räta vinklar. Särskilt om plati- nens hörn formas av skarven mellan två grafitinfodringsdelar, som möts i rät vinkel, så har en liten fena av metall en tendens att tränga in i skarven och detta bildar en knivliknande kant, som myc- ket snabbt kan förstöra tätningar som användes för att förhindra vatten att stänka ned på flytande sågar etc. som bildar del av den vanliga hanteringsutrustningen vid maskiner för kontinuerlig gjut- ning.

Det framgår att ändarna på platinerna utmed de långa sidorna är försedda med fjäderbelastade tappar 34, som fjäderbelastar ändarna pâ platindelarna såsom 35 (36 är ett lastfördelande stâlmellanlägg) för att hålla komponenterna pâ den långa sidan helt i kontakt. 7805718-9 Tappen 34 är belastad av en fjäder 37, som spännes medelst en plugg 38, som skruvas in i ett gängat uttag 39 i kopparkroppen.

Det framgår av fig. 1 att kanalerna 9, genom vilka kylvatten passe- rar, innehåller stavar såsom 40. Man föredrar att detta arrangemang användes, emedan om stängerna 40 ej insättes, föreligger en ökning i gränsskiktseffekten, så att kylvatten som passerar genom kanaler- na är mindre effektivt vid avlägsnande av värme. Man har funnit att förmågan hos kylvattnet att avlägsna värme är beroende ej endast på hastigheten utan även på storleken på den passage genom vilken vatt- net rör sig.

I stället för att använda ett stort antal små kanaler, som kan ha benägenhet att sätta igen sig - och därför kräver dyrbar filtrering - gör användningen av stora passager med fyllstänger att tryckfallet minskar och ändå åstadkommer ett högt värmeavlägsnande när det gäl- ler kylvattnet som passerar genom kanalerna.

Fördelarna med anordningen enligt uppfinningen är otaliga. Efter- som gjutformen i grunden är en mycket massiv kropp är den seg och motståndskraftig mot normala törnar och slag, som den kan utsättas för i ett vanligt gjuteri eller tapphall. Eftersom gjutformen är mycket stor, är den även relativt motstândskraftig mot kastningar, som inträder vid uppvärmning. Eftersom formen är motståndskraftig mot kastningar, kan kylkanalerna anordnas relativt tätt intill gra- fitplatinerna som utgör infodringen. Detta ökar i betydande grad gjutformens kylförmåga. Om vatten skulle få passera på utsidan av kopparkroppen i stället för att passera genom kopparkroppen, skulle det föreligga ett ytterligare avstånd på flera tiotal millimetrar genom vilka värmen skulle behöva passera innan den kunde avlägsnas.

Detta skulle sedan reducera gjutformens värmeeffektivitet och mins- ka produktionänmtigheten. Om en tunnare gjutformkropp skulle använ- das med vatten på utsidan, skulle den ej vara så motståndskraftig mot kastning och skador.

-Om gjutformkroppen skulle förses med anordningar för att hålla gra- fitinfodringen endast i sina övre och nedre ändar, skulle det ound- vikligen föreligga risk för att öka luftgapet, som bildas mellan grafiten och kopparkroppen. Detta kan dramatiskt öka motståndsför- mågan hos formen för överföring av värme genom densamma. Såsom 7805718-9 nämnts ovan är koppars värmeledningsförmåga approximativt 7500 gånger lufts. Sålunda skulle ett luftgap på 0,01 mm vara ekvivalent med en koppartjocklek på 75 mm.Även om man använder helium mellan formen och kopparkroppen, skulle närvaron av gapet eller mellanrum- met fortfarande dramatiskt minska gjutformens värmeledningsförmåga doch göra den mindre effektiv vid användningen.

På grund av arrangemanget av de olika delarna bör kopparkroppen, när den en gång är tillverkad, kunna vara under många år och gra- fitinfodringsplatinerna tillverkas relativt lätt, vara enkla att installera och enkla att byta ut, då så behövs.

En ytterligare punkt är att grafit har en relativt dålig kryphåll- fasthet vid förhöjda temperaturer och på grund av detta drar fjäd- rarna grafiten till ännu tätare kontakt med kopparkroppen under drift. Sålunda minskar gjutformen fortskridande sin värmeresistens under drift. Vid en anordning där grafiten endast kvarhålles i över- delen och nederdelen, tenderar krypningen att innebära att grafiten rör sig bort från kopparkroppen och värmeledningsförmågan hos for- men sjunker. Det inses därför att den eftergivande arten av hållar- anordningarna för att hålla platinerna i kontakt med kropparna är viktig.

Det inses att formen enligt uppfinningen på ett unikt sätt behand- lar alla de potentiella hinder som vanligen finns för värmeöverfö- ring, och som signifikant påverkar effektiviteten på en gjutform för kontinuerlig gjutning. Den fram- och återgående rörelsen till- sammans med den avsmalnande formen tar hand om volymändringar, som inträder vid stelning och allt efter som platinmaterialet som gju- tes svalnar. Eftersom formen tvingas upp i en del utav rörelsen, kommer de avsmalnande ändarna, dvs formens nederdel, att klämmas fast på den stelnande metallen och därmed öka värmeborttransporten.

Den eftergivande naturen hos fjädrarna, som åstadkommer kontakten mellan platininfodringen och kroppen i formen minskar luftgapet mel- lan kopparn och grafiten. Arrangemanget gör det även möjligt att an- vända relativt tunn grafit, som innebär att den totala värmeresis- tensen hos grafiten hålles vid ett minimum. Ehuru man vid gjutfor- men använder tjocka kopparplatiner, emedan kylkanalerna kan uppta- gas i kopparns kropp, minskar detta koppartjockleken genom vilken värme behöveáöverföras. Genom att åstadkomma kylpassager inom kop- 7805718-9 parn, som företrädesvis innehåller fyllstavarna, förbättras även värmeöverföringen mellan koppar och vatten.

Det inses därför att formen enligt uppfinningen åstadkommer sär- skilt värdefull gjutform för kontinuerlig gjutning, som möjliggör att kontinuerligt gjuta metall såsom koppar ekonomiskt och med en hög hastighet.

Claims (14)

?a057Äs-9 ,° Patentkrav

1. l. Gjutform för platiner vid en kontinuerlig gjutmaskin, innefattande en kropp av metall med hög ledningsförmåga, anordning för att kyla kroppen, varvid kroppen uppvisar en intern hålighet i vilken en serie grafitplatiner är anordnade som infodring, k ä n n e t e c k n a d av att grafitplatinerna (3-8,15) var och en eftergivande och in- dividuellt hålles i kontakt med kroppen (l) medelst ett flertal fjäderanordningar (17-20) fästade till var och en av grafitplatinerna över varje grafitplatins yta.

2. Gjutform enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att grafitplatinerna (3-8,15) är försedda med blindhâl (16) i sina bakre ytor, varvid hålen är gängade och i dessa stänger (17) är skruvade, som passerar genom hål (18) i kroppen (l) och som är fästade till kroppen medelst efter- givande medel, såsom spiralfjädrar (20) under tryck.

3. Gjutform enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att kroppen (1) är utformad av koppar.

4. Gjutform enligt krav 2, där spänningen i stavarna (17) och fjädrarna (20) är så hög som möjligt utan att förstöra forminfodringen (3-8,15) eller kroppen.

5. Gjutform enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att avståndet mellan stängerna (17) och fjädrarna (20) ligger i omrâdet 50 till 100 mm.

6. Gjutform enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att formens inre tvärsektionsarea är mindre vid utträdesänden än vid dess inloppsände.

7. Form enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att grafit- platininfodringen (3-8,15) är avsmalnande i tjocklek för att åstadkomma avsmalning i tvärsektionsarean.

8. Gjutform enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att formen är rektangulär, varvid ett flertal grafit- platininfodringsdelar finnes på huvudaxeln och en efter- givande inspänningsanordning finnes för att slutbelasta u 7805718-'9 platinerna för att upprätthålla intim kontakt mellan mångfalden grafitplatiner.

9. Grafitform enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att hörndelarna på huvudaxel-infodringsplatinerna har L-form i plan med ett inre radieförsett hörn.

10. Gjutform enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att det finns kanaler (30) i kroppen (l) eller platininfodringen (3-8,15) för att medge att en spolgas tillföres skiljeytan (32) mellan grafit/kropp.

11. ll. Gjutform enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att spolgasen väljes ur gruppen väte och helium.

12. Gjutform enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att anordningen för att kyla kroppen omfattar kylkanaler (9) inom kroppen, varvid kylkanalerna innehåller en stång (40) anordnad på avstånd från kanalens (9) väggar.

13. Gjutform enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d av att kylmedlet är vatten som utmatas i botten (13) av formen och sprutar på den utträdande, stelnade platinen (24).

14. Gjutform enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att det anbringade trycket ligger inom omrâdet 0,007-0,0035, företrädesvis o,o11-o,oo25 kg/mmz.