SI9800095A - Livarska oprema za kontinuirano ali polkontinuirano ulivanje kovin - izboljšana preskrba z mazalno tekočino - Google Patents

Abstract

Livarska oprema za kontinuirano ali polkontinuirano neposredno ulivanje kovin v (hlajeno) kokilo, zlasti ulivanje surovcev za iztiskavanje, ali gredic iz aluminija, obsegajočo votlino (4) z vstopom (2), ki se odpira navzgor, vmesni previs, ki se razteza vzdolž kokile in je toplotno izoliran (kokilni nastavek), in izstop s podporo (5), ki se jo da navpično premikati, kot tudi sredstva (10) za dovod vode za hlajenje staljene kovine. Stena votline je v celoti ali deloma sestavljena iz prepustnega materiala, pri čemer se olje in/ali plin dovaja skozi prepusten material tako, da tvori oljni in/ali plinski sloj med kovino in steno kokile, kar preprečuje kovini, da bi prišla v neposreden stik s steno kokile. Vsaj del stene (12) votline, kjer se olje dovaja v votlino, je izdelan iz enakega ognjevzdržnega materiala kot kokilni nastavek (7) in tvori integrirani del kokilnega nastavka.ŕ

Description

Livarska oprema za kontinuirano ali polkontinuirano ulivanje kovin - izboljšana preskrba z mazalno tekočino

Predloženi izum se nanaša na livarsko opremo za kontinuirano ali polkontinuirano neposredno ulivanje kovin v (hlajeno) kokilo¹, zlasti ulivanje surovcev za iztiskavanje ali gredic iz aluminija, obsegajočo votlino z odprtim vstopom kokilnega nastavka, ki poteka navznoter preko votline, za dovod staljene kovine, in odprtim izstopom, kjer so razporejena sredstva za dovod vode za neposredno hlajenje staljene kovine. Stena votline je v celoti ali deloma sestavljena iz prepustnega materiala, pri čemer se olje in/ali plin dovaja skozi prepusten material tako, da tvori oljni in/ali plinski sloj med kovino in steno kokile, kar preprečuje kovini, da bi prišla v neposreden stik s steno kokile.

Zgoraj navedeno dovajanje olja in/ali plina v votlino livarske kokile je že znano iz vrste objav. Med drugimi je v patentu US 4,157,728 (Showa) prikazana livarska oprema za DC, pri kateri se olje in plin dovaja sočasno skozi ozke reže v steni kokile, ki sestoji iz grafitnega materiala. Zaradi razlike v tlaku in kapilarnem učinku se tudi fluida (olje in plin) skozi grafitni material delno dovede v območje ob strani rež. V praksi pa seje pokazalo, da se reže, skozi katere se dovaja olje in plin, zlahka zamašijo s kovino, zlasti v začetni fazi. Nadalje je oteženo krmiljenje tlaka plina v takšnih režah, saj zlahka prekorači statični tlak kovine v kokili (votlini), s čimer ustvari neželene pogoje, kot npr. kipenje in tvorbo oksidov med ulivanjem, kar po drugi strani tvori neenakomerno, nekonsistentno površino na ulitku.

Livarska oprema, prikazana v US 4,157,728 torej ne omogoča zadovoljivih livarskih rezultatov v smislu ponovljivosti in kvalitete ulitkov.

¹ DC=Direct Chill Casting

Isto se nanaša na livarsko opremo, prikazano v patentu US 4,598,763 (Wagstaff). Olje in plin se v votlino namesto skozi reže dovaja skozi grafitni prstan ali grafitni odsek. Grafitni prstan je razporejen v votlini v območju, kjer je med ulivanjem locirana strjevalna fronta kovine. Olje in plin se skozi prstan v to območje dovaja z nalogo, da se zagotovi zadostno mazanje, medtem ko plin potiska kovino proč od grafitnega prstana. Vendar pa leži glavna pomanjkljivost te rešitve v tem, da olje, ki se ga dovaja v zgornji del prstana, zapre pore v grafitu, tako da je območje, kamor se dovaja plin, pomaknjeno navzdol in kontinuirano zoženo, medtem ko je dovod olja zmanjšan. Do zamašitve pride deloma zato, ker olje vsebuje majhne delce, ki se ujamejo v pore (grafit deluje kot filter), deloma pa zato, ker se olje na strjevalni fronti kovine v grafitu zapeče zaradi visoke temperature oljnega dela grafitnega obroča. Da bi se preprečilo učinek zamašitve por, je zato običajno, da se dovod plina me ulivanjem pusti odprt. To pa se odraža v povečani porabi plina.

Uporaba grafita pri kokilah je prav tako znana iz patente prijave GB 2014487. Tu se plin dovaja skozi porozen prstan, zaobsežen v telesu, ki tvori steno v votlini, medtem ko se olje v votlini pojavi med tekočo kovino in plinsko opno. Tako kot pri prijavi rešitve, prikazane v US 4,157,728 (Showa), je tudi tu slaba porazdelitev mazalnega filma in visoka poraba olja.

Nadalje je v evropski patentni prijavi št. 96105516.7 istega prijavitelja prikazana rešitev, pri kateri se olje in plin dovaja ločeno skozi dva neodvisna prstana, ki sta fizično ločena s pomočjo tesnilnega elementa ali podobnim. Zgornji stenski element za dovod olja je razporejen nad območjem, kjer je locirana stijevalna fronta kovine, medtem ko je spodnji stenski element za dovod plina razporejen neposredno nasproti strjevalni fronti kovine in poteka od spodnjega konca votline in čez stično točko kovine s steno kokile. Ta rešitev je s stališča tehničnih lastnosti skoraj optimalna. Med drugim, dovoda olja in plina tekom časa ne bosta vplivala drug na drugega, kar se odraža v stabilnih pogojih v kokili, s čimer se vseskozi izdela ulivance s konsistentno kvaliteto tako v smislu metalurških lastnosti kot površinske kvalitete. Še več, ker se olje dovaja v območje, ki med ulivanjem ni v stiku s tekočo kovino, se pri prstanastem elementu, ki vsebuje olje, ne pojavi problem zapečenja olja.

Predloženi izum predstavlja rešitev, ki zagotavlja enake optimalne tehnične lastnosti, toda je cenejša kot poprej omenjena prejšnja rešitev prijavitelja.

Predloženi izum je značilen po tem, da je vsaj del stene votline, kjer se olje dovaja v votlino, izdelan iz enakega ognjevzdržnega materiala kot kokilni nastavek in tvori integralni del le-tega.

Odvisna zahteva 2 in 3 kažeta prednostne značilnosti predloženega izuma.

Predloženi izum je v nadaljevanju detajlneje opisan na osnovi primerov in s sklicevanjem na priložene skice, kjer kaže sl. 1 grafični prikaz navpičnega prereza skozi livarsko kokilo za kontinuirano ali polkontinuirano neposredno ulivanje kovin v kokilo po predloženem izumu, sl. 2 enako livarsko kokilo toda z alternativno zasnovo za dovod olja in plina, sl. 3 nadaljnjo zasnovo za dovod olja in plina.

Kot omenjeno je na sl. 1 prikazan navpični prerez skozi livarsko kokilo 1 za kontinuirano ali polkontinuirano neposredno ulivanje kovin v kokilo. Kokila 1 je lahko zasnovana za izdelavo gredic s kvadratnim ali pravokotnim prečnim prerezom, lahko pa je zasnovana za izdelavo surovcev za iztiskavanje s krožnim ali ovalnim prečnim prerezom.

Na račun velikih izmer, ko se izdeluje ploščate valjane kovinske polizdelke za frezanje, bo za vsako enoto livarske opreme običajno le nekaj takšnih kokil, kakršna je prikazana na sl.

1. Za izdelavo gredic, ki imajo znatno manjše izmere, pa je običajno, da se za vsako enoto livarske opreme sestavi več kokil v skupnem okviru s skupnim, nad njimi razporejenim rezervoarjem za dovod staljene kovine (neprikazano). V nadaljevanju uporabljan izraz livarska kokila pomeni vsakršno vodno hlajeno, kontinuirano ali polkontinuirano livarsko opremo kakršnihkoli izmer.

Kokila, prikazana na sl. 1, obsega zgornji vstopni del 2, ki se odpira navzgor, osrednji del 3, ki se razteza vzdolž kokile, in spodnjo votlino ali formo 4, kije odprta navzdol. Na navzdol obrnjeni odprti strani votline 4, tj. na izstopu iz votline, je razporejena podpora ali osnovni del 5, ki se ga da s pomočjo batno cilindrske naprave ali podobnim (neprikazano) premikati navpično. Ob pričetku ulivanja ta podpora čvrsto tesni izstop kokile.

Kokih sestoji iz zunanje puše 6, prednostno iz aluminija ali jekla, v kateri sta s pomočjo spenjalnega obroča (na sl. neprikazano) pritrjena element 12 za olje in element 13 za plin. Ognjevzdržni izolacijski material 7 je pritrjen v vstopnem delu kokile. Kokila pa je po drugi strani pritrjena na matični livarski okvir, ki na sl. ni prikazan.

Ognjevzdržni material 7 v kokili tvori steno v osrednjem delu 3 in se ga običajno imenuje kokilni nastavek. Kokilni nastavek 7 tvori v smeri toka zožitev v votlino kokile in na vstopu v dejansko votlino 4 ustvarja previs 9.

Na spodnjem delu votline je razporejena vodna reža 10 za dovod vode, ki se razteza vzdolž celotnega oboda votline in je povezana z vodnim rezervoarjem, ki leži poleg kokile (neprikazano).

Kadar se uliva kovino s tovrstno opremo, se tekočo kovino dovaja od zgoraj skozi vstop 2, medtem ko se podporo 5 pomika navzdol, pri čemer se kovinsko površino hladi neposredno z vodo, dovedeno skozi vodno režo 10. To neposredno hlajenje kovine z vodo je postopku dalo ime: neposredno ulivanje v (hlajeno) kokilo.

V smislu vzdrževanja in s tem stroškov je za zasnovo kokile prednostno, če sestoji iz karseda malo komponent. Komponenta, ki se jo mora v kokili poprej navedene vrste zamenjati najpogosteje, je zgoraj razporejeni izolacijski prstan, t.i. kokilni nastavek. Pogostost zamenjave se spreminja od livarne do livarne, odvisno od zlitin, ki se jih uliva, materiala, ki se ga uporablja in splošnih delovnih pogojev, kot npr. dnevno vzdrževanje in izkušnje livarja in vzdrževalnega osebja.

Da bi se zmanjšalo število gradnikov, stroškov kokile in s tem celotne investicije in vzdrževalnih stroškov za tovrstno kokilo, predstavlja predloženi izum rešitev, pri kateri je vsaj del stene 12 votline na mestu, kjer se v votlino dovaja olje, izdelan iz enakega ognje vzdržnega materiala kot kokilni nastavek, dovod olja pa tvori integrirani del kokilnega nastavka.

Na sl. 1 je prstan 12 za razdeljevanje olja prilepljen na izolacijski prstan 7. Tadva dela sta medsebojno zlepljena pred končno strojno obdelavo gradnikov. Tako se doseže popoln prehod med komponentama, tj. nevarnost štrlin, na katere se lahko sprime kovina, je izločena. Zlepljeni spoj 14 deluje kot zaviralni sloj med delom kokilnega nastavka, ki nosi olje, in delom, ki tvori izolacijo in navzdolnji omejilni del votline. Povezava med delom 13, ki nosi plin, in kokilnim nastavkom 7, 12 je sedaj vodoravna ploskev 18. Položaj te ploskve 18 mora biti nad krogom, ki opiše stično črto kovine s steno kokile.

Spodnji del stene kokile, kateri nosi plin, t.j. prstan 13 za plin, je smotrno lahko izdelan iz drugega materiala, npr. sintrane kovine ali grafitnega materiala.

Na sl. 2 je prikazan alternativni izvedbeni primer, pri katerem kokilni nastavek 7 z integriranim delom 12 za olje fizično sestoji iz enega samega dela, tj. tamkaj ni zaviralnega sloja. Izbrana izvedba je odvisna od intervala vzdrževanja in zlitin, ki se jih uliva. Alternativa 2 bo cenejša za izdelavo, imela pa bo krajšo življenjsko dobo.

Na sl. 3 je prikazana rešitev, kjer kokilni nastavek 7, del 12 za olje in del 13 za plin v votlini kokile tvorijo integralno enoto, tj. so iz enakega materiala in brez zaviralnega sloja med temi tremi deli.

Ta izvedbeni primer predstavlja najenostavnejšo in najcenejšo izvedbo za proizvodnjo. Vendar pa bo življenjska doba krajša, ker bo olje v območju stijevanja kovine ščasoma pooglenelo.

Glede na material, iz katerega so izdelani kokilni nastavek in elementa za olje/plin, se je izvedlo poizkuse na običajnem ognjevzdržnem materialu tipa Pyrotek-Nl 7, ki je osnovan na Ca silikatu. Uporablja pa se lahko tudi druge ognjevzdržne materiale, če imajo prepustnostne lastnosti, ki omogočajo penetracijo olja in plina.

Claims (3)

1. Patentni zahtevki

   1. Livarska oprema za kontinuirano ali polkontinuirano neposredno ulivanje kovin v (hlajeno) kokilo, zlasti ulivanje surovcev za iztiskavanje ali gredic iz aluminija, obsegajočo votlino (4) z vstopom (2), ki se odpira navzgor, vmesni previs, ki se razteza vzdolž kokile in je toplotno izoliran (kokilni nastavek 7), in izstop s podporo (5), ki sejo da navpično premikati, kot tudi sredstva (10) za dovod vode za hlajenje staljene kovine, pri čemer je stena votline v celoti ali deloma sestavljena iz prepustnega materiala, pri čemer se olje in/ali plin dovaja skozi prepusten material tako, da tvori oljni in/ali plinski sloj med kovino in steno kokile, kar preprečuje kovini, da bi prišla v neposreden stik s steno kokile, značilna po tem, da je vsaj del stene (12) votline, kjer se olje dovaja v votlino, izdelan iz enakega ognjevdržnega materiala kot kokilni nastavek (7) in tvori integrirani del kokilnega nastavka.
2. 2. Livarska oprema po zahtevku 1, značilna po tem, da je del (12) za olje prilepljen na kokilni nastavek (7) predno se slednjega obdela, tako da je med zgornjim delom kokilnega nastavka (7) in oljnim delom, ki je razporejen spodaj, zasnovan fizičen zaviralni sloj (14), ki preprečuje prelivanje olja v zgornji del (7).
3. 3. Livarska oprema po zahtevku 1, značilna po tem, da kokilni nastavek (7), del (12) za olje in del za plin tvorijo integralno enoto, izdelano iz enakega materiala.