DK147386B - Apparat til fremstilling af stoebeemner af metal - Google Patents

Description

147386 i

Opfindelsen angår et apparat til fremstilling af støbeemner af metal, med et antal støbeforme med vertikal skilleflade, der er anbragt horisontalt og græn-sende sideværts op til hinanden, og som hver har et 5 formhulrum, der er anbragt hovedsagelig vertikalt, et indløb, der er forbundet med formhulrummet, og en fø-debrønd, der er forbundet med indløbet, og hvor støbeformenes fødebrønde er forbundet med hinanden via en fælles hovedtilførsel, hvis mindste tværsnitsareal ikke 10 er mindre end tværsnitsarealet af indløbene, og som strækker sig hovedsagelig horisontalt i området over formhulrummene, og som via et tilførselsorgan tilføres smeltet metal til fremstilling af støbeemnerne, samt hvor der i hovedtilførslen er udformet en dæmning ved 15 hver side af indløbene.

Fra beskrivelsen til US-patent nr. 521 451 kendes der en konstruktion af forannævnte art, der har et antal støbeforme med vertikal skilleflade, der er anbragt horisontalt og grænsende sideværts op til hin-20 anden, og hvis formhulrum fyldes efter hinanden med den metalsmeltemasse, som anvendes til fremstilling af støbeemnerne, og som tilføres konstruktionen via et tilførselsorgan. Ved denne kendte konstruktion fødes hvert par af op til hinanden grænsende formhulrum si-25 deværts fra en brønd via en tilførsel, der fører til et indløb i kommunikation med formhulrummet, og som først strækker sig vertikalt og derefter horisontalt.

For tilførsel er smeltemassen til de enkelte brønde, der indgår i konstruktionen, findes der over formhul-30 rummene en fælles hovedtilførsel, der strækker sig hovedsagelig horisontalt, og som er sammensat af enkelte kanalafsnit, der set i smeltemassens strømningsretning har en smule nedadhældning. Hvert kanalafsnit går ved sin ende over i den tilhørende brønd, og begyn-35 delsen af hvert kanalafsnit danner en art dæmning i form af en anløbskant for smeltemassen, som bevæger sig fremad gennem hovedtilførslen.

2 147386

Den kendte konstruktion har imidlertid ulemper, idet opdelingen af hovedtilførslen i enkelte kanalafsnit, der straskker sig med nedadhældning i smeltemassens strømningsretning, og afslutningen af hvert ka-5 nalafsnit med en forholdsvis skarp anløbskant, resulterer i, at der opstår betydelige turbulenser under smeltemassens indstrømning i de enkelte formhulrum. Dertil kommer, at smeltemassen, der strømmer ubremset fra de enkelte kanalafsnit ind i den tilhørende brønd, kan 10 medføre, at der opstår slid i de pågældende områder af konstruktionen, så der rives materialepartikler med ind i formhulrummene.

Disse ulemper ved den kendte konstruktion, hvor der ikke er nogen kontrol med smeltemassens strømning 15 gennem konstruktionen, bevirker, at der opstår højst uønskede gas- og materialeindeslutninger i de producerede støbeemner, og at disse bliver uregelmæssige. Ved den kendte konstruktion har indløbet som nævnt også flere knæk, hvilket giver risiko for, at indløbet kan 20 blokeres af afkølet smeltemasse, før de tilhørende formhulrum overhovedet er fyldt op. Der er imidlertid også risiko for, at der, når fomrhulrummene er fyldt op, kan ske størkning af smeltemassen i indløbet, hvilket vil hindre netop den gunstige fødning af yderligere 25 smeltemasse ind i hulrummet (under afkølingen af den i hulrummet indeholdte smeltemasse), som skal kompensere for krympning, og dette vil også medvirke til, at der produceres støbeemner af ringe kvalitet.

Opfindelsen har til formål at eliminere foran-30 nævnte ulemper ved den kendte konstruktion.

Opfindelsen tilsigter nærmere bestemt at skabe et apparat af den indledningsvis omhandlede art, som muliggør fremstilling af støbeemner af upåklagelig kvalitet, idet der med henblik på løsningen af dette pro- 147386 3 biem især tilstræbes at udforme konstruktionen således, at der praktisk taget ikke opstår turbulenser under smeltemassens indstrømning i formhulrummene.

Til opnåelse heraf er apparatet ifølge opfin-5 delsen ejendommeligt ved, at hver støbeforms fødebrønd er anbragt direkte mellem op til hinanden grænsende dæmninger og direkte over og i lille afstand fra støbeformens formhulrum og er forbundet direkte med dette formhulrum via indløbet, der strækker sig hovedsagelig 10 vertikalt mellem fødebrønden og formhulrummet, at hver støbeform er udformet således, at overføringen af smeltemasse fra en fødebrønd til en efterfølgende føde-brønd sker direkte og alene over den mellemliggende dæmning, og at hver dæmning er udformet uden skarp an-15 løbskant for smeltemassen.

Med denne udformning opnår man et apparat, der - som det vil fremgå af det følgende - muliggør fremstilling af et større antal støbeemner af upåklagelig kvalitet i én støbeproces.

20 Med udformningen ifølge opfindelsen, hvor der ikke som ved den kendte konstruktion findes nogen adskillelse mellem hovedtilførslen og de enkelte brønde, , idet de pågældende dele af hovedtilførslen går ud i ét med hver støbeforms brønd, opnår man, at den friske 25 og varme smeltemasse, der under støbeprocessen passerer gennem hovedtilførslen, stadig kommer i kontakt med den smeltemasse, der forefindes i brønden, hvorved temperaturen af sidstnævnte smeltemasse holdes på en meget høj værdi under hele støbeprocessen.

30 Med anbringelsen af brønden i hver støbeform direkte over det tilhørende formhulrum og den meget lille længde af indløbet, der strækker sig mellem brønden og formhulrummet, er der skabt sikkerhed for, at indløbet ikke kan blokeres af afkølet smeltemasse. Der-35 til kommer, at dæmningerne, der befinder sig i hovedtil- 4 147386 førslen ved siderne af indløbene, bevirker, at hastigheden af den indstrømmende smeltemasse reduceres vidtgående før indstrømningen i den efterfølgende brønd, så smeltemassen strømmer tilnærmelsesvis laminært ind i hver 5 brønd. Der optræder altså ikke som ved den kendte konstruktion forstyrrende turbulenser under smeltemassens indstrømning i brøndene og dermed under dens indstrømning i de tilhørende formhulrum.

Det vil ses, at man med udformningen ifølge opfin-10 delsen helt undgår den forstyrrende indvirkning, der optræder ved den kendte konstruktion, som har nedadskrå-nende kanalafsnit og skarpe anløbskanter.

Ved et passende valg af gennemstrømningstværsnittet for det vertikale indløb mellem en brønd og det tilhøren-15 de formhulrum i forhold til gennemstrømningstværsnittet for hovedtilførslen skabes der mulighed for, at smeltemassen kan holdes tilbage i brønden, nemlig i kraft af det fastlagte gennemstrømningstværsnit for indløbet, og der opnås den maksimale fyIdehøjde i brønden samtidig 20 med eller umiddelbart før den fuldstændige fyldning af formhulrummet, hvorved smeltemassen strømmer hovedsagelig laminært ind i brønden i den efterfølgende støbeform etc. Smeltemassen, der fylder formhulrummet i den efterfølgende støbeform, strømmer altså tvangsmæssigt gennem 25 brøndene i samtlige forudgående støbeforme, så der til stadighed tilføres frisk og varm smeltemasse til alle gennemstrømmede brønde. Også efter afslutningen af støbeprocessen i en støbeform tilføres der altså den pågældende brønd frisk og varm smeltemasse, indtil samtlige 30 støbeforme, der indgår i konstruktionen, er blevet fyldt.

Man kan altså på en yderst enkel måde kompensere for det svind, der er forbundet med smeltemassens afkøling i et formhulrum, idet denne kompensation sker ved hjælp af direkte efterstrømmende varm smeltemasse.

147386 5

Da brønden og indløbet som nævnt holdes på en høj temperatur, behøver brønden kun at have et forholdsvis lille volumen, og indløbet behøver kun at have et forholdsvis lille tværsnit. Dette resulterer igen i, at man 5 opnår en overordentlig høj udnyttelse af smeltemassen i konstruktionen, idet udnyttelsen ligger over 85 procent (endog helt op til 90 å 95 procent) i forhold til en udnyttelse på kun 60 procent ved de kendte konstruktioner til lignende formål.

10 En foretrukken udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at hver dæmning er udformet således, at hovedtilførslen - regnet i smeltemassens strømningsretning - indsnævrer sig gradvis i området foran dæmningens øverste del og ud-15 vider sig gradvis efter dæmningens øverste del. Med denne udformning sikres der en særlig turbulensfri strømning af smeltemassen over dæmningen.

En anden fordelagtig udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at hver dæmning 20 og den tilsvarende del af hovedtilførslen er udformet således, at hovedtilførslen får en venturilignende form i området af dæmningens øverste del.

En sidste fordelagtig udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at hver dæmning 25 er udformet cirkelbueformet i hvert fald i området af dens øverste del, og at hver fødebrønd er udformet sfærisk ved tilsvarende konkav udformning af væggene af de tilgrænsende dæmninger. Denne specielle udformning af dæmningen og brønden har vist sig særlig fordelagtig, 30 især når henses til de materialer, som sædvanligvis benyttes til fremstilling af støbeforme.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende ved nogle udførelsesformer under henvisning til tegningen, hvor 6 147386 fig.l viser et sidebillede i snit af et apparat i-følge opfindelsen med et antal støbeforme, hvori der hældes smeltet metal, fig.2 et sidebillede i snit af et apparat ifølge 5 opfindelsen af udformning hovedsagelig som det i fig.l viste apparat, under et senere trin af støbeprocessen, fig.3 et sidebillede af et arrangement med et antal gearkasse-endedæksler fastgjort til en hovedtilførsel for smeltemassen og støbt ifølge opfindelsen, 10 fig.4 og 5 samvirkende flader af bagtil flade stø beforme til fremstilling af de i fig.3 viste støbeemner, fig.6 et vertikalsnit af den monterede støbeform, fig.7 et arrangement svarende til det i fig.3 visten men med et antal koblingsplader støbt ifølge opfindelseiv 15 fig.8 og 9 modstående flader af en dobbeltsidet ker ne til støbning af de i fig.7 viste koblingsplader, fig.10 et snit efter linien 10-10 i fig.9, fig.ll et arrangement svarende til det i fig.3 viste, men med et antal rulleende-støbeemner støbt parvis 20 ifølge opfindelsen, fig.12 og 13 operative flader af en dobbeltsidet kerne til støbning af de i fig.ll viste emner, fig.14 og 15 snit efter linierne 14-14 og 15-15 i fig.12, 25 fig.16 et arrangement svarende til det i fig.3 vi ste, men med en hovedtilførsel med sfæriske fødebrønde, fig.17 et vertikalsnit af de dele af op til hinanden grænsende støbeforme, som danner en hovedtilførsel med sfæriske brønde, og 30 fig.18 et snit efter linien 18-18 i fig.17.

Fig.l og 2 viser et apparat til fremstilling af støbeemner af metal, med et antal dobbeltsidede kerneforme 1, der er forbundet med hinanden side om side, så op til hinanden grænsende flader af formene samvirker til dan-35 nelse af et formhulrum 2. Ved den øvre ende af formhul- 147386 7 rummene 2 findes der et indløb 3, der kommunikerer med en del af formene 1. Når formene som vist er fastgjort til hinanden og har en hovedsagelig horisontal hovedtilførsel 4 for metalsmeltemassen, har nævnte dele 5 af formene en sådan udformning, at der dannes en dæmning 5. Op til hinanden grænsende dæmninger 5 samvirker altså til dannelse af en brønd 6, der er tilsluttet hvert indløb 3, og hvor toppen af dæmningerne 5 ligger over den øverste del af hulrummene 2, samt hvor det minimale 10 tværsnitsareal af hovedtilførslen 4 (over dæmningen) ikke er mindre end tværsnitsarealet af indløbet 3 til hvert hulrum 2. Når der hældes metalsmeltemasse i en tilgang 7 til hovedtilførslen 4, strømmer smeltemassen altså over en første dæmning ind i brønden tilsluttet 15 det første formhulrum, hvorfra smeltemassen passerer gennem indløbet 3 med minimal turbulens ind i det første hulrum 2. Når den første brønd er fyldt, strømmer smeltemassen over den næste dæmning og ind i den anden brønd og gennem det andet indløb og ind i det andet hulrum etc., 20 indtil alle brønde og hulrum er fyldt, og ihældningen af smeltemasse fortsættes, indtil hovedtilførslen 4 er fyldt.

Fra den del af hovedtilførslen 4, der har størst tværsnitsareal (i området af indløbet 3), konvergerer 25 hovedtilførslen indad og opad til dannelse af dæmningen 5 og den del af hovedtilførslen, som har minimalt tværsnit sareal (over dæmningen). Fladerne af dæmningen til hver side for dens toppunkt er udført bueformet for at kunne udøve en venturi-effekt på smeltemassen, idet den 30 passerer over dæmningen, hvorved smeltemassen udsættes for en bremsende virkning, idet den passerer til en efterfølgende brønd.

Forholdet mellem det minimale tværsnitsareal af hovedtilførslen 4 og tværsnitsarealet af indløbet 3 er 35 ideelt således, at smeltemassen passerer ind i hulrummet 8 147386 med en hastighed, der er en smule mindre end hastigheden, med hvilken smeltemassen passerer over en dæmning og ind i brønden, medens tilførselshastigheden for smeltemassen ind i hovedtilførslen 4 og dermed ind i en brønd, og 5 tilførselshastigheden gennem indløbet 3 eller hvert indløb 3 er således, at hulrummet 2 og brønden 6 fyldes samtidig. Der eksisterer altså et bad af smeltemasse i brønden, selv før hulrummet er fyldt, hvilket sikrer, at enhver slagge, der føres med ind i hovedtil-10 førslen, svømmer på overfladen og ikke føres ind i hulrummet. Fortsat ihældning af smeltemasse under de i figJ. viste betingelser bevirker, at der føres smeltemasse ved maksimal temperatur gennem én brønd og over dæmningen ind i den efterfølgende brønd, hvorved man får opret-15 holdt temperaturen af smeltemassen i hver brønd. Dette medvirker til at hindre størkning ved indløbet 3, så der skabes mulighed for at føre smeltemasse ind i hvert hulrum for at kompensere for krympning af smeltemassen, der danner støbeemnet, idet der sker afkøling og/eller 20 størkning. Formen af brønden 6 er desuden således, at den kan anbringes nær ved hulrummet 2, så der kun befinder sig en forholdsvis lille dybde af sand 8 mellem de to dele. Dette resulterer i et såkaldt "varmt sted" i nærheden af indløbet 3, hvilket også medvirker til at 25 sikre, at der ikke sker størkning ved indløbet 3, før hulrummet er fuldstændig fyldt, og der er kompenseret for krympning.

Den omstændighed, at hver brønd 6 fødes kontinuerligt og effektivt med frisk smeltemasse, indtil alle 30 hulrummene er fyldt, bevirker, at hver brønd kun behøver at have et volumen, der er tilstrækkeligt at at føde dens tilhørende hulrum 2 for at kompensere for enhver krympning ved afkøling eller størkning, efter at ihæld-ningen af smeltemasse er afsluttet. Brøndene kan derfor 35 være forholdsvis små, hvilket forøger ydelsen for et gi- U7386 9 vet volumen af ihaeldt smeltemasse. Den omstændighed, at formhulrummene 2 strækker sig vertikalt nedad fra en horisontal hovedtilførsel 4 med dæmninger 5 mellem langsgående naboformindløb 3f bevirker desuden, at man 5 får elimineret så at sige enhver turbulens under fyldningen af hvert hulrum, at man hindrer slagge i at komme ind i hulrummet, og at man undgår et højt statisk tryk i hulrummene, hvilket medfører, at man undgår indtrængning (indbrænding) af smeltemasse i formene, brud på form-10 væggene og lækage ved samlingerne mellem op til hinanden grænsende forme. Opfindelsen skaber derfor mulighed for en tilsvarende ensartet produktion af fejlfri støbeemner, som kræver et absolut minimum af efterfølgende afpudsning og bearbejdning.

15 Fig.3-6 viser opfindelsen anvendt til støbning af gearkasse-endedæksler 9 ud fra støbejern af sfæroid-lignende struktur. Fig.3 viser støbeemnerne 9 strækkende sig nedad fra hovedtilførslen 4 med de meget snævre forbindelser, som indløbene 3 danner. Som navnlig vist 20 i fig.4 befinder toppen af dæmningen 5 sig over toppen af hulrummet 2, og der findes to indløb 3, der fører fra brønden 6 til hvert støbeemne. I dette tilfælde er dæmningen udformet således, at tværsnitsarealet af hovedtilførslen forøges uden for dæmningen i retning af smel-25 temassestrømmen til dannelse af brønden 6. Formhulrumme-ne er udformet i op til hinanden grænsende flader af bagtil flade forme 10 og 11, hvor formen 11 er udformet med en tilførsel 4 til indbyrdes forbindelse mellem op til hinanden grænsende brønde 6, medens samlingen mellen 30 tilførslen 4 og en passage 12 gennem formen 9 danner dæmningen 5.

Fig.7-10 viser opfindelsen anvendt til støbning af koblingsplader ud fra støbejern af sfæroidlignende struktur. I dette tilfælde er formhulrummene udformet af dob-35 beltsidede kerneforme 13, hvor op til hinanden grænsen- 147386 ίο de flader af nabokerneforme danner hulrummet 2. Som vist i fig.7 strækker støbeemnerne sig også her vertikalt nedad fra hovedtilførslen 4 med en meget snæver forbindelse mellem støbeemnerne og hovedtilførslen. Som vist i 5 fig.8, 9 og 10 er dæmningen 5 udformet således, at tværsnitsarealet af hovedtilførslen forøges uden for dæmningen i retning af smeltemassestrømmen til dannelse af en brønd 6 for fødning af to indløb 3 til formhulrummet 2.

10 Fig.11-15 viser opfindelsen anvendt til støbning af rulleende-støbeemner i stainless-stål. Som vist i fig.11 strækker støbeemnerne sig også her vertikalt nedad fra en horisontal hovedtilførsel 4, men i dette tilfælde produceres der to støbeemner pr. form. Som vist i fig.12 15 og 13 er formene dobbeltsidede kerneforme 14 med de to hulrum 2 dannet af op til hinanden grænsende flader af nabokerneforme. Hvert hulrum 2 fødes via et indløb 3 fra en brønd 6, med en dæmning, der også her er udformet således, at tværsnitsarealet af hovedtilførslen 4 for-20 øges uden for dæmningen til dannelse af brønden.

Fig.16-18 viser en konstruktion af hovedtilførsel 4 og forme 15, hvor brøndene 6 er hovedsagelig sfæriske.

Formene 15 er bagtil flade forme, hvor hulrummene 2 er udformet i op til hinanden grænsende formflader. De 25 konkave flader af brøndene 6 af naboforme danner i fællesskab en dæmning i en højde over den øverste del af hulrummene 2 og bevirker, at der dannes et gradvis aftagende tværsnitsareal af hovedtilførslen 4 frem til dæmningen, og et gradvis voksende tværsnitsareal uden 30 for dæmningen i retning af strømmen af smeltemasse. Som navnlig vist i fig.18 har hovedtilførslen mellem brøndene 6 en skråtstillet akse. Dette bevirker, at der sker en hvirvling af smeltemassen, idet den træder ind i brønden, og at enhver form for slagger eller andre urenheder, 35 der føres med i smeltemassen, hænger ved brøndens væg.

Claims (2)

147386 Den hovedsagelig sfærisk formede brønd 6 er derfor særlig fordelagtig, idet den ud over at bevirke, at man så at sige helt undgår turbulens, også skaber sikkerhed for, at der ikke kommer slagger eller andre 5 urenheder ind i formhulrummene.

1. Apparat til fremstilling af støbeemner af metal, med et antal støbeforme (1) med vertikal skilleflade, der er anbragt horisontalt og grænsende side-10 værts op til hinanden, og som hver har et formhulrum (2), der er anbragt hovedsagelig vertikalt, et indløb (3), der er forbundet med formhulrummet (2), og en fødebrønd (6), der er forbundet med indløbet (3), og hvor støbeformenes (1) fødebrønde (6) er forbundet 15 med hinanden via en fælles hovedtilførsel (4), hvis mindste tværsnitsareal ikke er mindre end tværsnitsarealet af indløbene (3), og som strækker sig hovedsagelig horisontalt i området over formhulrummene (2), og som via et tilførselsorgan (7) tilføres smel-20 tet metal til fremstilling af støbeemnerne, samt hvor der i hovedtilførslen (4) er udformet en dæmning (5) ved hver side af indløbene (3), kendetegnet ved, at hver støbeforms (1) fødebrønd (6) er anbragt direkte mellem op til hinanden grænsende dæm- 25 ninger (5) og direkte over og i lille afstand fra støbeformens (1) formhulrum (2) og er forbundet direkte med dette formhulrum (2) via indløbet (3), der strækker sig hovedsagelig vertikalt mellem fødebrønden (6) og formhulrummet (2), at hver støbeform (1) 30 er udformet således, at overføringen af smeltemasse fra en fødebrønd (6) til en efterfølgende fødebrønd (6) sker direkte og alene over den mellemliggende dæmning (5), og at hver dæmning (5) er udformet uden skarp anløbskant for smeltemassen.