SE437776B - Sett att gjuta metall i en roterande gjutform - Google Patents

Description

7866316-1 10 15 20 25 30 35 2 som kan vara mycket ringa, och återstoden av rörväggen, som endast skapar mekanisk styrka, kan utgöras av vanligt gjutjärn eller stål. Vid valsar för valsverk behöver på motsvarande sätt endast ytan, dvs den yttre arbetsytan, vara utomordentlig hård, medan det inte finns något be- hov av att valsens kärna har extrem hårdhet och i själva verket föredrages det att kärnan uppvisar andra egenska- per, såsom en viss eftergivlighet, vilket leder till att den framställs av ett relativt smidbart och billigt mate- rial, såsom grått gjutjärn.

För att framställa sådana föremål är det nödvändigt att gjuta ett flertal metaller, i allmänhet två, av olika slag i följd efter varandra i den roterande formen och sålunda utföra gjutningen i ett flertal steg. Den första I ett första skikt och den andra gjutningsoperationen, som utföres se- dan det första skiktet har fått tillfälle att åstadkommer bildning av ett andra skikt, osv. gjutningsoperationen åtstadkommer bildning av stelna, Detta förfarande har många nackdelar. Den roterbara gjutformen, som vanligen är förvärmd, bildar en het, öp- pen inneslutning, vilken kraftigt insuger den omgivande luften. Detta medför att gjutningen och stelningen av me- tallskikten äger rum i en inne slutning, genom vilken ström- mar mycket het och turbulent luft. När ett skikt har stel- nat under dessa betingelser oxideras det på sin inneryta och detta hindrar det metallskikt som tillförs genom nästa gjutningsoperation att fästa på ett riktigt sätt, varigenom bindningen mellan de båda skikten allvarligt försämras och kvaliteten hos det färdiga föremålet blir dålig.

Det är därför ett ytterligare ändamål med uppfinningen att undanröja eller minimera dessa nackdelar, och för att uppnå detta ändamål åstadkommer uppfinningen ett sätt, vid vilket man utför en första gjutningsoperation med en första metall, som genom centrifugering tillförs gjutformens vägg och som stelnar för att bilda ett första yttre skikt av den första metallen, varvid man under den första gjutningsoperationen och under stelningen upprätthållerinmatningenavdeninerta förvätskade gasen, som fyller hâligheten innanför det första 10 15 20 25 30 35 7806316-1 3 skiktet, och att man, sedan det första skiktet har stel- nat, utför en andra gjutningsoperation med en andra me- tall, som tillföres genom centrifugering mot innerväggen av det första skiktet för att utfylla åtminstone en del av utrymmet innanför det första skiktet och för att bilda ett andra skikt innanför det första skiktet, varvid man under den andra gjutningsoperationen och under stel- ningen upprätthåller inmatningen av gasen, som sålunda fyller hâligheten innanför det andra skiktet åtminstone tills det stelnat, och att de nämnda stegen upprepas tills en färdig produkt med rotationsform erhålles, vilken pro- dukt utgöres av minst två på varandra följande skikt av olika metaller.

Det skydd mot den korrosiva inverkan av luft som er- hålles på detta sätt under gjutningen och stelningen, möj- liggör bildning av stelnade metallskikt, som är helt fria från ytoxidation, vilket medger utmärkt bindning mellan två successiva skikt.

I enlighet med ett annat utmärkande drag hos uppfin- ningen skapas ett flertal skikt under det att ett hålrum kvarlämnas innanför det sista skiktet, varigenom en rör- formig slutprodukt åstadkommas, varvid den förvätskade gasen fyller hålrummet under stelningen av det sista skiktet.

Pâ detta sätt kan man erhålla rörledningar hos vilka den yttre delen av det sista skiktet, som gjutes sist, dvs insidan av den färdiga rörledningen, är fri från oxi- dation.

I enlighet med ett annat utmärkande drag hos uppfin- ningen utföres ett flertal gjutningsoperationer, varvid man vid den sista gjutningsoperationen fyller hela utrym- met som inneslutes av det skikt som bildas vid den före- gående gjutningsoperationen, varigenom en solid slutpro- dukt skapas.

Denna gjutmetod används för att framställa valsar för valsverk.

Den förvätskade gasen införes i gjutformen under de successiva gjutningsoperationerna och under stelningsfasen 780631-6-1 lO l5 20 25 30 35 4 i en kvantitet per minut som motsvarar en gasvolym, som är 5 eller lO ggr större än volymen hos den hålighet som skall fyllas, varigenom man upprätthåller en atmosfär i håligheten med en syrehalt av mindre än O,l %.

En sådan syrehalt eliminerar helt varje risk för oxi- dation.

Andra fördelar och kännetecken hos uppfinningen kommer att framgå av den efterföljande beskrivningen. På de bifogade, exemplifierande ritningarna är fig l en schematisk vy över framställningen av* ett rör genom centrifugering. Fig 2 visar framställning av en vals för valsverk, och fig 3 är en tvärsektionsvy av ett rör medtvåsuccessiva skikt, vilket rör har underkastats ett krossningstest.

Framställning av föremål i form av rotationskroppar av ett flertal metaller eller legeringar måste utföras i ett flertal steg i rotationsgjutformar, som har antingen horisontell eller vertikal axel, varvid den första typen används huvudsakligen för framställning av ihåliga före- mål, medan den andra typen används för framställning av solida föremålf Med hänvisning till ritningarna visar fig l en gjut- form l av stål med rörform och horisontell axel,.Gjutfor- men uppbäres av två valsar 2, som driver formen för rota- tion kring axeln XX' och formens båda ändar är tillslutna med två ändstycken 3a, 3b, vilka är försedda med öppningar- na 4a resp 4b. Den smälta metallen M, som finns i en skänk5, strömmar ut i en gjutsâ 6 och till det inre av gjutformen 1 genom en ränna 6a, vilken passerar genom öppningen 4b i ändstycket 3b. Metallen i skänken 5 och i gjutsån 6 samt strömmen av metall som droppar ned i gjutsån, skyddas genom kontinuerlig tillförsel av en inert, förvätskad gas medelst organ av känd typ, såsom munstycken 7a och en ring 7b. Den förvätskade gasen, t ex kväve, införs i det inre av formenl med ett munstycke 8, som passerar genom öppningen 4a i änd- stycket 3a.

Avsikten är att använda denna gjutform för att fram- ställa ett rör av två skikt av olika metaller (ett bimetall- 10 15 20 25 30 35 78065-1-6-1 5 rör). Röret har en längd av cirka 4 m, en ytterdiameter av 30 cm, en innerdiameter av 25 cm och sålunda en tjocklek av 2,5 cm.

Gjutningen sker enligt följande: Den roterande gjutformen renas först och göres inert.

Det förvätskade kvävet, som införes med en konstant hastig- het av 2 l/min under 3 min, fyller snabbt formen och sprids på grund av rotationen enhetligt över hela innerväggens längd. Så snart den förvätskade gasen inträder sker en tvångsutdrivning av luften i formen, eftersom expansionen som resultat av förângning av den förvätskade gasen är myc- ket stor, varvid en liter flytande kväve vid l5°C alstrar cirka 680 liter gas. På detta sätt erhålles en kvävgasatmos- fär innehållande mindre än 0,1 % syre i formen.

Därefter gjutes en första metall eller legering, såsom nickel-krom, för att skapa ett cirka 5 mm tjockt ytterskikt 9. Under gjutningen av denna första metall, vilken gjutning varar cirka 1 min, fortsätter man att tillföra flytande kväve med ovannämnda tillförselhastighet.

Därefter tar det cirka 3 min tills det första skiktet 9 har stelnat, varvid inmatningen av kväve hålles konstant under stelningen.

En andra metall eller legering, som skiljer sig från den första, såsom exempelvis gjutjärn, gjutes sedan för att skapa ett andra skikt 10 med en tjocklek av cirka 20 mm.

Under den andra gjutningsoperationen, som varar cirka 1 min, fortsätter man att inmata flytande kväve med ovannämnda hastighet. Formen roteras och inmatningen av flytande kväve fortsättes under cirka l min för att säkerställa att det andra skiktet 10 har stelnat tillräckligt.

Rotationen av formen minskas sedan och stoppas och det färdiga röret uttages.

Hela operationen tar cirka 9 min och mängden flytande kväve är cirka l8 liter.

Det färdiga rör, som erhålles på detta sätt, har ett tunt ytterskikt 9, korrosion, och ett innerskikt lO, som är mycket tjockare som t ex har hög motståndskraft mot och som exempelvis är gjort av en mycket billigare metall Poor Qïïßffï. ~.....,_..._._..-..._.~------_- -W- - ~ -V- I -------.~»« 7806316- 1 10 15 20 25 30 35 m... -Mr-_- . _ m.. än ytterskiktet.

Det faktum att man först renar gjutformen och sedan upprätthåller en syrefri atmosfär under gjutningen av den första metallen och under dess stelning och även under gjutningen av den andra metallen tills denna har stelnat, gör det möjligt att förhindra varje förorening av inner- ytan hos det första skiktet och säkerställer sålunda en 'utmärkt bindning mellan det första och andra skiktet.

Frånvaron av förorening beror inte endast på frånvaron av syre, utan även på frånvaro av vattenånga, som alltid finns i atmosfärsluft. K Gjutformen l2 i fig 2 är en cylindrisk stålform med vertikal axel, varvid formens diameter är cirka 0,35 m och dess höjd cirka 0,70 m. Vid botten fortsätter gjutfor- men l2 i en form 13, som också har cylindrisk form, men av betydligt mindre dimensioner, varvid den andra formen har en diameter av cirka 0,15 m och en höjd av cirka O,20nn Aggregatet, som bildas av formarna 12 och l3, roteras runt vertikalaxeln i YY' med cirka 800 varv/min medelst konven- tionella, ej visade medel. Formen 12 är vid sin topp stängd med hjälp av ett lock 14. Locket 14 är försett med öppning 15, genom vilken sträcker sig ett gjutmunstycke 16, som är förbundet med en ej visad gjutså och som är Qmgivet av en mantel 17. Den inerta förvätskade gasen inmatas genom ett värmeisolerat munstycke 18, som är anslutet till en ej visad källa för den förvätskade gasen. Den förvätskade gasen inkommer i gjutformen genom öppningen 15 parallellt med metallflödet genom gjutmunstycket 16.

Vid denna form är avsikten att framställa en vals för ett valsverk, vilken vals består av ett ytterskikt med hög mekanisk styrka och en inre kärna av en mindre stark, men mera smidbar metall.

Sekvensen av operationer är helt jämförbar med vad som utnyttjas vid framställningenav det centrifugalgjutna röret.

Den roterande gjutformen renas först och göres inert genom inmatning av förvätskad gas, såsom kväve, med en has- tighet av 2 liter/min under cirka 1,5 min.

Den första metallen, såsom nickelgjutjärn, gjutes sedan aëßä fß<šïå;š§:š“" 7806316- 1 7 för att åstadkomma ett första yttre skikt eller yta 19 med en tjocklek av cirka l cm. Under denna gjutningsope- ration, som varar cirka 30 s, fortsätter man att tillföra formen flytande kväve. 5 Medan tillförseln av flytande kväve upprätthålles tar det cirka 6 min innan kroppen har stelnat.

En andra metall, såsom grått gjutjärn, gjutes sedan och denna metall fyller det inre av formen 12 för att skapa en kärna 20 och det inre av formen 13 för att skapa en 10 axeltapp 21. Under gjutningen av denna andra metall, som varar cirka l min, fortsätter man tillförseln av flytande kväve tills gjutningsoperationen är avslutad.

Rotationen av formen nedbringas och stoppas därefter och valsen uttages. 1 15 Operationens totala längd är cirka 9 min och förbruk-_ ningen av flytande kväve är cirka 18 liter.

På detta sätt erhålles en vals för ett valsverk, vil- ken vals har en vikt av cirka 500 kg, en diameter av cirka 0,35 m och vilken utgöres av en ytteryta med utomordentlig 20 hårdhet och hög nötningsbeständighet och en inre kärna, som har större eftergivlighet och större förmåga till böj- ning. J Liksom tidigare, är ytan mellan de båda skikten i hu- vudsak fri från förorening eller oxidation och man erhåller 25 en utmärkt sammanhållning mellan de båda skikten.

Undersökning-av föremål, som framställts enligt denna metod, visar att adhesionen mellan de båda skikten förblir utmärkt t o m efter krossningstest.

Fig 3 är en tvärsektionsvy av ett rör, som erhållits 30 genom den i fig l visade gjutningsmetoden, och fig 3 visar att när ett sådant rör krossas efter att ha delats i längd- led föreligger inte det någon tendens för skikten 9 och 10 att separera ens i området A med maximal deformation.

Detärnaturligtvismöjligtattpånångahandasättmodifi- 35 era de båda ovan beskrivna och visade metoderna. Sålunda är det möjligt att åstadkomma föremål, som, i stället för tvâ skikt, består av tre eller fler skikt. Härvid tillföres gjutformen förvätskad gas under gjutningen av varje skikt Pam i 7896316- 1 8 och under stelningen därav. Den förvätskade gasen kan utgöras av vilken som helst annan gas än kväve, såsom argon. 7 Sättet enligt uppfinningen är lika tillämpligt på 5 alla rena metaller eller metallföreníngar eller legeringar.

Skiktens tjocklek kan också varieras allt efter önskan och tjockleken beror enbart på de egenskaper som krävs hos det färdiga föremålet.

Claims (6)

. ...gun-ne _ ._, 10 15 20 25 30 ;'~.\ 78-963 1 6- 1 PATENTKRAV

1. Sätt att gjuta metall i en roterande gjutform, vid vilket sätt skydd samtidigt åstadkommes för ytan hos metallbadet och för utrymmet inuti gjutformen före gjut- ning medelst en reglerad ström av inert, förvätskad gas, som å ena sidan riktas över badets yta och å andra sidan in i det inre av den roterande gjutformen, k ä n n e - t e c k n a t därav, att man först utför en gjutnings- operation med en första metall, som tillföres genom cen- trifugering till gjutformens vägg och som stelnar för att bilda ett första yttre skikt av den första metallen, var- vid man under denna första gjutningsoperation och under stelningen upprätthåller tillförseln av den inerta, för- vätskade gasen, som fyller hålrummet innanför det första skiktet, och att man, sedan det första skiktet stelnat, utför en andra gjutningsoperation med en andra metall, som tillförs genom centrifugering till det första skik- tets innervägg för att fylla åtminstone en del av utrym- met innanför det första skiktet och bilda ett andra skikt innanför det första skiktet, varvid man underden andra gjutningsoperationen och under stelningen upprätt- håller tillförseln av nämnda gas, som sålunda fyller håligheten innanför det andra skiktet åtminstone tills det har stelnat, och att de nämnda stegen upprepas tills en färdig produkt i form av en rotationskropp erhålles, vilken produkt utgöres av minst tvâ successiva skikt av olika metaller. _

2. Sätt enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att ett flertal gjutningsoperationer utföres, och att ett hålrum kvflrlämnäs innanför det sista skiktet för att skapa ett rörformigt föremål, och att den förvätskade gasen fyller hâlrumet under stelningen av det sista »_skiktet. 4-Ü 3}¿Sätt enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att ett flertal gjutningsoperationer utföres, var- vid den sista gjutningsoperationen fyller hela utrymmet ¿fi“anförrdet skikt som bildas genom föregående gjutnings-

PO 78Û6316“1 W lO 15 -_.._......_.:___...__...__.-_ -.._____,, . operation, varigenom en solid slutprodukt skapas.

4. Sätt enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att den förvätskade gasen införes i gjutformen under de successiva gjutningsoperationerna och under stel- ningsfasen i en mängd per minut, som motsvarar en gasvolym, som är 5~lO ggr så stor som volymen hos det hålrum som skall fyllas, för att i hålrummet upprätthålla en atmosfär med en syrehalt av mindre än 0,1 %.

5. Sätt enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att den förvätskade gasen införes i det inre av gjutformen och i det inre av vart och ett av de successiva skikten, som bildas i en riktning parallell med den axel längs vilken gjutningen utföres.

6. Sätt enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att metallerna väljes bland järn, koppar, krom, gjutjärn, stål, samt legeringar, såsom nickel-krom och nickel-gjutjärn. ~ -~-~- ---- --- ..