NO174332B - Anordning for kontinuerlig stoeping av smeltet metall - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for kontinuerlig støping av smeltet metall og generelt innen området med direkte avkjølte støpeformer med væskekjøling gjennom et indre kammer og mer spesielt slike former som gir maksimal termisk stabilitet.

Direkte avkjølt støping er en teknikk hvor aluminium eller andre smeltede metaller helles inn i innløpet til en støpeform som er åpen i begge ender mens en kjølevæske tilføres til formens indre overflate for å avkjøle metallet til en barre. Den samme eller en annen kjølevæske tilføres også vanligvis til barren som kommer ut av formens utløps-ende , for å fortsette avkjølingen av det størknende metallet.

Fasongen til slike former er vanligvis generelt standar-diserte på grunn av fremstillingspraksis og den spesielle nødvendigheten av at den indre overflaten i horisontalplanet definerer ytterkanten av barren som støpes. Støpeformens indre vertikale høyde er til en viss grad begrenset for å hindre at den støpte barren henger fast og gjør det mulig å tilføre kjølevæske umiddelbart for å hindre uønskede fysiske forandringer i barren. Typiske direkte kjølte støpeformer er beskrevet i USP 3.688.834, 3.739.837 og 4.421.155.

Når slike former brukes, oppstår det forskjellige problemer. Spesielt har formen en tendens til å bli skjev etter bruk og dens enkelte elementer har en tendens til å slå seg, hovedsakelig forårsaket av termiske aktiviteter under støpeprosessen. Det ble gjort et forsøk på å løse disse problemene i USP 3.688.834 ved å endre på formens oppbygning for å erholde en tykkere indre eller støpeoverflate. Det ble antatt at denne tykkere overflaten sammen med de andre formdelene ville hindre at formen slo seg på grunn av dens bjelke-effekt.

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å frembringe et forbedret direkte kjølt støpesystem hvor de nevnte

problemer unngås.

Sammensetningen av støpeformen i foreliggende oppfinnelse representerer et betydelig skritt fra tradisjonelle direkte kjølte støpeformer. Formen i foreliggende oppfinnelse har form av en tung plate hvor den indre formoverflaten har en vertikal høyde som er vesentlig mindre enn bredden av støpeplaten ved siden av den indre formoverflaten. En typisk kjent direkte kjølt støpeform hadde en vertikal høyde på ikke mindre enn 75 til 125 mm. Formplaten i denne oppfinnelsen har en indre formoverflate med en vertikal høyde som er typisk mindre enn 50 mm. På den andre siden er den horisontale bredden av formplaten i foreliggende oppfinnelse ved siden av den indre formoverflaten typisk minst to ganger høyden av formflaten og fortrinnsvis minst tre eller fire ganger den vertikale høyden.

En annen viktig egenskap med foreliggende oppfinnelse er arrangementet av kjølekanalen inne i formen. Denne er i form av en kanal eller kanaler inne i formplaten forbundet via innløp til en kjølemanifold eller manifolder plassert under formplaten. Når formen er kvadratisk eller rektangulær, er det plassert separate kjølekanalmidler ved hver formoverflate. Hver kjølekanal omfatter en horisontal del som strekker seg mot formoverflatens kant av formplaten og forbundet med enten et mangfold av relativt små, kjøle-middelåpninger eller et fordelingshull forbundet med kjølekanalen nedover og utover gjennom ett eller flere utløp i bunnflaten til formplaten ved formoverflaten.

Foreliggende oppfinnelse i sitt bredeste aspekt vedrører en anordning for kontinuerlig støping av metall som omfatter : (a) en aksielt oppover-rettet, direkte kjølt støpeformplate med åpne ender med en indre aksielt utstrekkende vegg eller vegger som definerer et støpehulrom, en øvre ringformet overflate og en nedre ringformet overflate, med horisontale dimensjoner på tverrsnittet til den ringformede delen av støpeplaten som er større enn den vertikale høyden, (b) minst én kjølekanal dannet inne i formen generelt parallelt med og i avstand fra de hulroms-definerende veggene, (c) kjølemiddelfordelingspassasjemidler som strekker seg utover og nedover mellom kjølemiddelkanalen og den nedre overflaten av formen ved støpe-hulrommet, og (d) en kjølemanifold på den nedre overflaten til formen under hver kjølekanal og anpasset for å tilføre kjølemiddel til kjølekanalen .

Støpeapparatet i denne oppfinnelsen kan anpasses til å fremstilles rektangulære, kvadratiske eller runde støpe-blokker, etter hva som er passende for den videre behand-lingen som f.eks. valsing, ekstrudering, smiing osv. På denne måten kan den ringformede overflaten definere et rektangulært, kvadratisk eller rundt støpe-hulrom. Når formen er rektangulær eller kvadratisk, er det foretrukket å plassere en separat kjølekanal parallell med og i avstand fra hver hulroms-definerende vegg. Det er funnet nødvendig å forlenge kjølekanalene rundt hjørnene til formen.

Støpeplaten i denne oppfinnelsen har den viktige egenskap at den har en meget høy varmestabilitet. Tverrsnittet av den ringformede delen av støpeplaten har en horisontal dimensjon som fortrinnsvis er tre til fire ganger den vertikale høyden, slik at den vertikale høyden typisk er i området 100 - 150 mm. Denne massen av materiale som danner formen horisontalt i retning av varmetransporten, øker motstanden mot deformasjoner i den retningen. Stivhet i støperetningen (vertikalt) kan økes ved å konstruere hver kjølemanifold som en boks med tunge sidevegger plassert på den øvre eller nedre flaten til formen. Vertikal stivhet kan videre oppnås med ramme-plater montert på formens øvre overflate, som også kan anvendes som støtter for et isolerende rom som holder det smeltede metallet.

Kjølekanalene inne i formen danner et ladningssystem for vannet som kjøler toppen av formens støpeplate ved støpe-hulrommet og også veggene i hulrommet. De reduserer sterkt mengden av varme som overføres tvers gjennom støpeplaten slik at formens nøytrale akse får en relativt lav tempera-tur. Dette resulterer i en sterkt forbedret form-stabilitet.

Utformingen av formen i denne oppfinnelse gjør det også mulig å bruke en indre støpeflate med liten vertikal høyde, som egentlig bare er tykkelsen av støpeplaten. Dette er en meget ønsket egenskap som det ikke er mulig å oppnå ved tradisjonelle formfasonger.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet med følgende beskrivelse av en utforming gitt kun som et eksempel, med referanse til de medfølgende tegninger. Figur 1 er en perspektivskisse av en sammensatt form i henhold til oppfinnelsen. Figur 2 er et snitt av en støpeform i henhold til oppfinnelsen.

Figur 3 er et snitt av støpeplaten i oppfinnelsen.

Figur 4 er en skisse av støpeplaten i oppfinnelsen.

Form-sammensetningen i denne oppfinnelsen har en kon-figurasjon av et rektangulært, ringformet legeme med åpne ender. Støpeplaten (10) har en kort vertikal flate (11), en toppflate (12) og en bunnflate (13). Denne platen er passende fremstilt av aluminium og inkluderer kjølekanaler eller slisser (15) med et mangfold av jevnt fordelte fordelingshull (16) som forbinder hver kjølekanal (15) med bunnen av støpeplaten (10). Kanalen eller kanalene (15) er fortrinnsvis ganske trange med plugger (44) i den ytre enden for å gi en høy hastighet på kjølestrømmen.

Kjølekanalene (15) er forbundet ved hjelp av hullene (17) til en kjølemanifold (18) plassert på bunnflaten (13) til støpeplaten (10). Kjølemanifolden (18) er fremstilt med kraftige sidevegger (19) og en bunnvegg (20). De kraftige sideveggene (19) til hver kjølemanifold har en viktig strukturell betydning ved at de gir stivhet til støpeplaten (10). Kjølemanifolden (18) er montert på bunnen av støpe-platen (10) ved hjelp av bolter eller skruer (23) som også strekker seg gjennom ramme-legemene (27). Flaten mellom manifolden og støpeplaten er forseglet med en 0-ring.

Med dette systemet strømmer vann under trykk inn i manifold-reservoaret (40) gjennom innløpet (21) og strømmer herfra videre gjennom silen (41) og oppover gjennom hullet (42) i en kjøle-reguleringsplate (14). Denne reguleringsplaten (14) virker ved å rette en jevn strøm av kjølemiddel oppover gjennom hullene (17). Kjølemiddelet strømmer så gjennom kanalen eller kanalene (15) som strekker seg parallelt til toppflaten (12) til støpeplaten (10). Fortrinnsvis er det plassert en serie jevnt fordelte hull som brukes som slike kanaler, dvs. hull med en diameter på ca. 4 mm og i en avstand fra hverandre på ca. 6 mm. Toppen av kanalene (15) ligger fortrinnsvis bare en kort avstand fra toppen av formen, dvs. ikke mer enn ca. 10 mm for å sikre en god kjøleeffekt på formens ytre flater.

Vannet som strømmer gjennom kanalene eller slissene (15) strømmer ut gjennom fordelingshullene (16). Disse utløps-hullene (16) er, som vist i figur 3, på en skråstilt bunnflate (25) i en avstand fra formflaten (11) med en liten utstikkende leppe (24).

Innløpsdelen av formen inkluderer en isolert topp (33) som generelt sammenfaller med formen til formen med hvilken den er forbundet. Denne isolerte toppen er fremstilt av varmebestandig og isolerende materiale, som f.eks. ildfaste materialer, som ikke vil ødelegges ved kontakt med det smeltede metallet som skal støpes. Denne toppen (33) er plassert i en posisjon sammenfallende med eller ved siden av, og strekker seg rundt, ytterkanten av toppdelen til formflaten (11). Anvendelse av en slik isolert topp medfører en relativt konstant bortledning av varme under støpeopera-sjonen når det anvendes en kort formvegg. Det isolerende materialet (33) blir holdt på plass av et rammelegeme (27) og topp-plater (35). Disse kan være laget av aluminium og er fortrinnsvis boltet til formplaten (10). Hvert ramme-legeme (27) omfatter utsparinger (28) som holder 0-ringene for å forsegle toppflaten av formen. En oljeplate (31) er klemt mellom rammelegemet (27) og isolasjonen (33) på den ene siden og formplaten (10) på den andre siden, denne olje-

platen (31) forbinder den indre kanten derav ved hjelp av oljekanaler (29) med et oljereservoar (30) som er dannet inne i rammelegemet (27). Oljen tilføres fortrinnsvis fra reservoaret via forbindelsen (32). Dette oljesystemet er beskrevet mer detaljert i Mueller & Leblanc, kanadisk patentsøknad nr. 585.388, 8. desember 1988.

Ved operasjon blir det smeltede metallet (37) ført inn i innløpet bestående av den isolerende toppen (33). Begynnende kjøling skjer ved kontakt med formflaten (11) og det dannes et ytre skinn. Det ytre skinnet (36) blir sprøytet med kjølevann under formskjørtet for å gi videre størkning og dette medfører krymping av støpeblokken som vist i figur 2. Retningen på vannspruten kan passende justeres ved hjelp av

en deflektor-plate (38) som beveges med en aktuator-

mekanisme (39). Den platen er montert hengslet og har en fjærmekanisme (43) i en retning for bevegelse bort fra støpeblokken (36). Plate-arrangementet er mer detaljert beskrevet i kanadisk patentsøknad nr. 585.386, 8 desember, 1988.

Claims (10)

1 . Anordning for kontinuerlig støping av smeltet metall, karakterisert ved at den består av (a) en aksialt oppover-rettet, direkte kjølt støpeform-

plate (10) med åpne ender, med en indre aksialt utstrekkende vegg eller vegger (11, 12, 13) som definerer et støpe-hulrom, en øvre ringformet overflate og en nedre ringformet overflate, med horisontale dimensjoner på tverrsnittet til den ringformede delen av støpeplaten (10) som er større enn den vertikale høyden, (b) minst én kjølekanal (15) dannet inne i formen generelt parallell med og i avstand fra de hulroms-definerende veggene (11, 12, 13), (c) kjølemiddelfordelingspassasje-midler (16) som strekker seg nedover og utover mellom kjølemiddelkanalen (15) og den nedre overflaten (13) av formen (10) ved støpe-hulrommet, og (d) en kjølemanifold (18) montert på den nedre overflaten av formen under hver kjølekanal (15) og anpasset for å tilføre kjølemiddel til kjølekanalen (15).

2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at støpehulrommet er formet for å danne en generelt rektangulær eller kvadratisk støping.

3. Anordning i henhold til krav 1 - 2, karakterisert ved at den horisontale dimensjonen av støpeplatens (10) ringformede del er minst det dobbelte av den vertikale høyden til støpeflaten (11).

4. Anordning i henhold til krav 1- 3, karakterisert ved at kjølekanalen (15) har en øvre flate (12) som strekker seg generelt parallelt med formens (10) øvre overflate, hvor kanalens øvre flate (12) er plassert i en vertikal avstand fra formens (10) øvre overflate som er minst halvparten av den totale tykkelsen til forme (10).

5. Anordning i henhold til krav 1 - 4, karakterisert ved at støpeplatens (10) hulroms-def inerende vegg (11) har en høyde på ikke mer enn 50 mm.

6. Anordning i henhold til krav 1-4, karakterisert ved at tverrsnittets horisontale dimensjon er større enn 100 mm.

7. Anordning i henhold til krav 1 - 6,karakterisert ved at avstanden mellom den øvre flaten av kjølekanalen (15) og formens øvre overflate (12) er ikke mer enn 10 mm.

8. Anordning i henhold til krav 1-7,karakterisert ved at kjølemanifolden (18) har en boks-struktur med kraftige sidevegger (19) og virker som en avstiver for formen (10).

9. Anordning i henhold til krav 1-8,karakterisert ved at det inkluderer plate-lignende ramme-legemer (27) montert på formens øvre overflate (12), hvor ramme-legemet (27) er generelt parallell med og i avstand fra hulrommet og er anpasset for å gi en ytterligere stivhet til formen (10) og bære en isolerende topp (35) som holder det smeltede metallet over formen (10).

10. Anordning i henhold til krav 9,karakterisert ved at støpeplaten (10), kjølemanifolden (18) og plate-lignende ramme-legemer (27) er boltet sammen og danner en stiv sammenstilling.