FI61138C - Foerfarande foer kontinuerlig gjutning av staol - Google Patents

Description

G25r7] [b] (11) kuujlutusjulka.su *ΛΛΧςί L J ' ' UTLÄOONI NGSSKRIFT 61 1 o 8 C Patentti myönnetty 10 06 1932 ' Patent meddelat ^ (51) K».ik.3/int.ci.3 B 22 D 11/04 SUOMI—FINLAND pi) PKMttM«mui>htMM^ 773932 (22) Hak«ml<pllvl — Aiweknlftgadag 27.12.77 ' * (23) AlkupUvl—GHtlghtttdag 27.12.77 (41) Tullut {ulklMksI — Bltvlt offantllg 29.06.7Ö

Patentti- ja rekisterihallitut .... .......... , __ . .. .. , _ \ (44) Nihtivtiulpwon ja kuuL|ulkalswi pvm. — ,

Patent- och reglcterstyrelsen ' AnaBkan utlagd oeh utUkrtftan pub! tear** 26.02.82 (32)(33)(31) pyydetty atuoikaua —Begird priority 28.12.76

Sveitsi-Schweiz(CH) I638O/76 Toteermäytetty-Styrkt (71) Belipar SA, 11, Boulevard Prince Henri, Luxembourg, Luxemburg(LU),

Concast AG, Tödistrasse 7, 8027 Zurich, Sveitsi-Schveiz(CH) (72) Armin Thalmann, Uster, Sveitsi-Schweiz(CH) (7M Leitzinger Oy (3k) Menetelmä teräksen yhtämittaisvalamiseksi - Förfarande för kontinuerlig gjutning av stil Tämän keksinnön kohteena on menetelmä teräksen yhtämittaisvalamiseksi käyttäen pohjalaskuaukolla varustettua välisäiliötä ja jatkuvatoimista kokillia, jolloin kokillissa oleva kylvyn pinta peitetään nestemäisen inertin kaasun ja osasmuotoisen aineen muodostamalla moni-faasiseoksella.

Teräksen yhtämittaisvalussa on tunnettua lisätä kylvyn pinnalle valu-jauhetta, jolloin tämä sulaa välittömässä kosketuksessa sulan teräksen kanssa ja aikaansaa syntyvän tangon ja kokillin seinämän välille voiteluvaikutuksen. Valettaessa suuria kappaleita käytetään tavallisesti jauheen käytön yhteydessä valuputkea, joka johtaa teräksen kylvyn pinnan alapuolella kokilliin ja kylvyn pinnan kohdalla erottaa valujauhe-kuonakerroksen valuvirrasta. Valettaessa pieniä kappaleita, esimerkiksi harkkoja, tuskin kuitenkaan voidaan käyttää valuputkia, koska valuputken tietyn poikkileikkauksen ja välttämättömän seinämä-paksuuden johdosta putken ja jäähdyttävän kokillin seinämän väliin jää liian pieni välitila. Tällöin tähän kohtaan muodostuu silta sulamattomasta valujauheesta ja/tai jähmettyneestä teräksestä, mikä voi johtaa valuvirheisiin. Jos kuitenkin valetaan ilman valuputkea ja käyttäen valujauhetta, syntyy se epäkohta, että valuvirran vaikutuk- 2 611 38 sesta kuonaosasia tempautuu tangon sisään, minkä johdosta teräs tulee epäpuhtaaksi. Sen tähden pienet kappaleet valetaan tavallisesti käyttäen öljyä voiteluaineena. Tällöin toisaalta kylvyn pinta ei tule enää suojatuksi ilman hapelta ja toisaalta tämä johtaa valettaessa, erityisesti automaattiteräksissä, riittämättömään voiteluvaikutukseen, koska öljy hajoaa korkean lämpötilan vaikutuksesta, eivätkä hiilipi-toiset jätteet riittävästi voitele. Tämän johdosta syntyy pintavirheitä, jotka varsinkin jatkokäsittelyssä, kuten valssattaessa ja mahdollisesti vedettäessä johtavat säröihin, minkä johdosta ei saada käyttökelpoisia eikä korkeat laatuvaatimukset täyttäviä tuotteita. Lisäksi öljyn vaikutuksesta voi esiintyä myöskin nk. neulahuokosia, jotka huonontavat myöskin tangon pintaa. Eräänä epäkohtana valettaessa automaattiteräksiä, varsinkin lyijypitoisia automaattiteräksiä, on se, että valun aikana voi muodostua joskus pieniä räjähdyksiä, joihin liittyy roiskumista kokillista, mikä aiheuttaa vaaran käyttö-henkilöille.

Valettaessa valujauhetta ja valuputkea käyttäen suuria kappaleita, kuten raakatankoja ja levynaihiota valujauheen tehtävänä on muun muassa suojata kylvyn pinta ilman hapelta ja vastaanottaa sulassa teräksessä olevat epäpuhtaudet. Tätä tarkoitusta varten kylvyn pinnan liikkeet vaativat noin 1 cm paksuisen valujauhekerroksen. Ainoastaan välittömästi kylvyn pinnalla oleva valujauhe sulaa ja toimii voiteluaineena. Tämän sulan kerroksen ja jauhemaisen ylemmän kerroksen välissä on vielä kerros yhteen pakkautunutta valujauhetta. Värähtely-liikkeen vaikutuksesta ei ainoastaan nesteytynyt, vaan myöskin yhteen pakkautunut ja pulverimainen valujauhe kulkee kokillin seinämän ja sulan tai jähmettyvän teräksen väliseen välitilaan. Valujauheen tällä seoksella on nesteytyneeseen valujauheeseen nähden huonompi voitelu-vaikutus, mikä ilmenee tangon huonompana pintana, jossa esiintyy selviä värähtelymerkkejä ja valujauheen sulkeumia. Värähtelymerkit edistävät säröjen muodostumista ja johtavat suurentuneisiin häviöihin. Valu-jauheen sulkeumat aiheuttavat ruostumattomissa teräksissä suurentuneita hiomishäviöitä.

Metallin yhtämittaisvalussa on myöskin tunnettua avoimella valuvir-ralla varustettuun valumuottiin käyttää homogeenista monifaasiseosta. Tällöin nesteytettyyn inerttiin kaasuun johdetaan osasmuotoista ainetta, esimerkiksi nokiosasia, jotka parantavat voiteluvaikutusta valumuotin seinämää pitkin. Tällöin monifaasiseos johdetaan nk. faa-si-erottimella valuvirran pinnalle. Valuvirran välityksellä tai sitä 3 6113 8 pitkin monifaasiseos tulee kokillissa olevan kylvyn pinnalle ja suojaa metallia ilman vaikutusta vastaan. Monifaasiseoksen valuvirran avulla kokilliin johtamisen ansiosta varsinkin osasmaisen aineen suurien määrien kyseessä ollessa valuvirta huuhtoo nämä osaset aihioon, mikä johtaa epäpuhtauksiin. Myöskin tämän laatuisessa monifaaäi-seoksen saattamisessa valuvirran päälle voi esiintyä häiriöitä ulkopuolisten vaikutusten, kuten esimerkiksi ilman vedon johdosta. Moni-faasiseoksen kiinteät osaset tukkevat vaihe-erottimen suuttimien verraten pienet aukot, jolloin valuvirran suojausvaikutus tulee riittämättömäksi, mikä vaikuttaa epäedullisesti valetun materiaalin pinnan laatuun. Suurien kappaleiden kysymyksessä ollessa monifaasi-seoksen säännöllinen jakautuminen valuvirran välityksellä kylvyn pinnalle ja siten kiinteiden osasten pinnalle ei ole varmistettu, mikä johtaa epätasaiseen voiteluun kokillin seinämää pitkin. Valuvirran hajaantumista pohja-aukon jälkeen ei voida estää erilaisista syistä, esimerkiksi häiriöiden johdosta pöhja-aukossa. Tällöin faasi-erotin voi tukkeutua teräksellä, mikä johtaa häiriöihin moni faasi-seoksen syötössä ja valuvikoihin.

Tämän keksinnön tehtävänä on aikaansaada menetelmä monifaasiseoksen johtamisteksi, joka menetelmä toisaalta varmistaa häiriöttömän syötön ja toisaalta antaa valetun teräksen hyvän puhtausasteen sekä parannetun pinnan.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaan siten, että valun aikana nestemäisen inertin kaasun ja siihen suspendoitujen, seoksesta eroa-misensa jälkeen sulan teräksen kanssa kosketuksessa sulavien kiinteiden aineiden muodostama monifaasiseos saatetaan välittömästi kylvyn pinnalle.

Yllättäen on todettu, että lisäämällä monifaasiseosta suoraan kylvyn pinnalle voidaan estää pitkälle menevästi ei-metallisten osasten huuhtoutuminen aihioon. Kiinteät aineet täyttävät enää ainoastaan voitelun tehtävän, mitä parannetaan niiden sulattamisen vaikutuksella. Kiinteiden aineiden tangon pintaan sulkeumat voidaan välttää. Moni-faasiseos suorittaa suojauksen ilman hapelta. Häiriöitä syöttölaitteessa teräksen valuvirrasta pois roiskumisen johdosta ei enää voi esiintyä.

61138

Keksinnön eräälle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että valettaessa avoimella valuvirralla monifaasiseos johdetaan sellaisen välin päähän valuvirrasta, joka on suurempi kuin puolet valuvirran läpimitasta. Valuvirran kohdatessa kylvyn pinnan muodostuu valuvirran ympärillä aalto, joka korkeutensa ja virtauksensa johdosta muodostaa pienen suojavallin, joka estää kiinteiden aineiden tulemisen välittömästi valuvirran kohdalle ja niiden huuhtoutumisen valu-päähän. Höyrystyvä inertti kaasu suojaa valuvirran välisäiliön ja kylvyn pinnan välillä ilman hapelta. Valuvirran iskun vaikutuksesta kylvyn pintaan tulee suurin osa kineettisestä energiasta menemään hukkaan, minkä johdosta virtaussyvyydet sulatuskuopassa pienenevät, mikä vaikuttaa edullisesti valetun teräksen laatuun.

Valettaessa suuria kappaleita avoimella valuvirralla ja sen vaatimalla alaspäin suunnatulla virtauksella ei voida estää teräksen voimakasta jäähtymistä kylvyn pinnan kohdalla, mikä johtaa peitteen muodostukseen ja siten valetun tangon huomattaviin laadun huononemisiin. Tämän epäkohdan poistamiseksi keksinnön mukaan menetellään siten, että välisäiliön pöhjalaskuaukosta tuleva teräs johdetaan kokillissa olevan kylvyn pinnan alapuolelle ja saatetaan kylvyn pinnalla olevaan virtaukseen ja tätä pintaa pitkin.

Keksinnön eräälle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että moni-faasiseoksena tonnia kohti valettua terästä syötetään 1 - 15 kg nestemäistä inerttiä kaasua ja 0,01 - 0,2 kg valujauhetta. Pieni määrä valujauhetta aikaansaa sen, että ainoastaan sula valujauhe pääsee kokillin seinämän ja teräksen väliin, mikä antaa hyvän voitelu-vaikutuksen. Kokillin seinämän kohdalla oleva kaasu estää nestemäisessä typessä olevan valujauheen tulon kokillin seinämään niin, että värähtelyliikkeen vaikutuksesta mitään sulamatonta valujauhetta ei sekoitu sulan valujauheen kanssa, mikä estää valujauheen sulkeumat tangon pinnalla. Näin voidaan vähentää viimeistelykäsittelyhäviöitä, kuten esimerkiksi ruostumattoman teräksen hiomishäviöitä. Sulan valu-jauheen tehtävänä on lisäksi vastaanottaa kylvyn pintaan kohoavat ei-metalliset sulkeumat. Valettaessa harkkoja voidaan luopua öljy-voitelusta jnikä poistaa selitetyt epäkohdat, varsinkin valettaessa lyijypitoisia automaattiteräksiä.

Jotta suurien kappaleiden kysymyksessä ollessa, aikaansaataisiin moni- faasiseoksen säännöllinen jakautuminen kylvyn pinnalle, keksinnön mukaan menetellään siten, että monifaasiseos johdetaan useissa kohdis- 5 611 38 sa välittömästi kylvyn pinnalle.

Edullisesti nestemäisenä inerttinä kaasuna käytetään typpeä.

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa eräinä sovellutusesimerkkeinä viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 esittää kuviosta 2 pitkin viivaa I-I otettua leikkausta kokillista, jolloin kylvyn pinnalle on johdettu monifaäsi-seosta.

Kuvio 2 esittää päältä nähtynä samaa kuin kuvio 1.

Kuvio 3 esittää leikkausta osittain esitetystä välisäiliöstä valu-putkineen ja toisen sovellutusmuodon mukaisesta osittain esitetystä kokillista.

Kuvion 1 mukaan sulaa terästä virtaa esittämättä jätetystä välisäiliöstä avoimena valuvirtana 2 kokilliin 1 harkon muodostamiseksi.

Aihion 3 kohdalla alkaa teräksen jähmettyminen pintakerroksesksi 4, jolla on tangon pituussuunnassa kasvava paksuus. Valun aikana syötetään välittömästi kylvyn pinnalle 5 johtoa 6 pitkin monifaästseosta, jonka muodostaa inertti kaasu ja siihen suspendoidut.suläyat kiinteät aineet, edullisesti valujauheen muodossa. Tällöin kylvyn pinnalle muodostuu kerroksena 7 esitetty seos, jonka muodostaa nestemäinen inertti kaasu, joka sisältää vähän siihen suspendoitua valujauhetta ja kaasumainen inertti kaasu. Edullisesti nestemäistä inerttiä kaasua, esimerkiksi typpeä johdetaan 1 - 15 kg tonnia kohti terästä. Mainittuun kaasumäärään suspendoidun valujauheen määrä on 0,01 - 0,2 kg. Nestemäistä typpeä syötetään johtoon 6 faäsi-erottimen 30 kautta, joka on selitetty saksalaisessa kuulutusjulkaisussa 2 606 871. Valujau-he johdetaan johtoon 6 pienpainejauhejakajan 31 avulla, jolloin pysyvä suspensio on tärkeä. Venttiilin 32 avulla säädetään kylvyn pinnalle 5 lisättävää monifaasiseosta. Valujauheen sijasta nestemäiseen inerttiin kaasuun voidaan lisätä muita suspendoituvia ja sulavia kiinteitä aineita, esimerkiksi lasi jauhetta, parafiinia jne. Johdon 6 poistoaukko on vähän kylvyn pinnan yläpuolella sellaisen välin päässä valuvirrasta 2, joka on suurempi kuin puolet valuvirran läpimitasta kylvyn pinnan kohdalla. Edullisesti monifaasiseos johdetaan kokillin seinämän lähelle, noin 1 - 4 cm päähän siitä.

611 38 6

Kuten kuvio 2 esittää, valuvirran 2 läpimitta on 8. Lisäksi on huomattava, että valuvirta ei ole aina muodoltaan ihanteellisen pyöreä. Valuvirran 2 kohdatessa kylvyn pinnan 5 muodostuu alueella 10 aalto 9 valuvirran kohtauskohtaan, jolloin alue 10 päättyy valuvirran puolen läpimitan päähän valuvirrasta 2. Tämä aalto, jonka aiheuttaa valuvirran kineettinen energia ja valuvirran ympärillä höyrystyvä inertti kaasu, estää valujauheen pääsyn välittömästi valuvirran alueelle ja huuhtoutumisen sulaan aihioon 3. Nestemäisen inertin kaasun höyrystymisen vaikutuksesta valujauhe asettuu kylvyn pinnalle. Tällöin sulan valupään luovuttuman lämmön vaikutuksesta tapahtuu valu-jauheen sulaminen niin, että tämä sulanut valujauhe voi tulla kalvoksi jähmettyneen pintakerroksen 4 ja kokillin seinämän väliin.

Koska nestemäiseen typpeen ei-nesteytynyttä valujauhetta höyrystymisen johdosta ei pääse kokillin seinämään, kokillin 1 värähtelyliikkeen vaikutuksesta mitään nesteytymätöntä valujauhetta ei voi päästä teräksen ja kokillin seinämän väliin. Tällöin on mahdollista toisaalta valujauheen vähäisellä määrällä aikaansaada optimaalinen voiteluvai-kutus ja toisaalta estää ei-metallisten osasten huuhtoutuminen valu-päähän 3. Inertti kaasu antaa lisäksi suojan ilman happea vastaan sekä kylvyn pinnalla että syntyvässä kaasumuodossa välisäiliöstä tulevalle valuvirralle.

Kuvion 3 mukaan välisäiliössä 15 on pohjalaskuaukko 16. Tästä pohja-laskuaukosta 16 tuleva virta johdetaan valuputken 17 avulla valanne-kokilliin 20 kylvyn pinnan 5 alapuolelle. Valuputkessa 17 on kaksi ylöspäin suunnattua porausta 21, jotka jakavat tulevan teräksen virtaukseksi kylvyn pintaan 5 ja sitä pitkin. Kahden johdon 6, 6' välityksellä johdetaan nestemäistä typpeä siihen suspendoituine valujauheineen välittömästi kylvyn pinnalle 5. Tarvittaessa voidaan syöttää monivaiheseoksen kerros 7 lisäkohtiin. Virtauksen 22 vaikutuksesta toisaalta tulee aina kuumaa terästä kylvyn pintaan niin, että vältetään peitteen muodostuminen ja toisaalta ei-metalliset sulkeumat voivat kerrostua kylvyn pinnalla olevaan sulaan kuonaker-rokseen.

Claims (4)

7 61138

1. Menetelmä teräksen yhtämittaisvalamiseksi käyttäen pohjalaskuaukolla varustettua välisäiliötä ja jatkuvatoimista kokillia, jolloin kokillissa oleva kylvyn pinta peitetään nestemäisen inertin kaasun ja osasmuotoisen aineen muodostamalla monifaasiseoksella, tunnettu siitä, että valun aikana nestemäisen inertin kaasun ja siihen suspendoitujen, seoksesta eroamisen jälkeen sulan teräksen kanssa kosketuksessa sulavien kiinteiden aineiden muodostama monifaasiseos saatetaan välittömästi kylvyn pinnalle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valettaessa avoimella valuvirralla monifaasiseos johdetaan sellaisen välin päähän valuvirrasta, joka on suurempi kuin puolet valuvirran läpimitasta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että monifaasiseoksena tonnia kohti valettua terästä syötetään 1 - 15 kg nestemäistä inerttiä kaasua ja 0,01 - 0,2 kg valujauhetta.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että monifaasiseos johdetaan useissa kohdissa välittömästi kylvyn pinnalle.