NL8204770A

NL8204770A - FLOAT FOR MELTED METAL.

Info

Publication number: NL8204770A
Application number: NL8204770A
Authority: NL
Original assignee: Kaiser Aluminium Chem Corp
Priority date: 1981-12-10
Filing date: 1982-12-09
Publication date: 1983-07-01
Also published as: AU9170382A; JPH0259406B2; FR2517996A1; IN157323B; CH658721A5; IT1207968B; NZ202545A; AU550044B2; ES278758Y; FR2517996B1; SE8207039L; DE3243650A1; BR8207113A; PT75944B; SE458641B; CA1200976A; IT8224682A0; DE8233113U1; KR840002675A; GB2112135B

Description

Lx 6099Lx 6099

Vlotter voor gesmolten metaal·Molten metal float

De uitvinding heeft betrekking op een verbeterde vlotter voor het nauwkeurig vaststellen van het peil van een metaalsmelt-oppervlak. Deze vlotter is in het bijzonder geschikt voor smelt-peilregeling bij vertikaal gieten met rechtstreekse afkoeling en 5 vertikaal elektromagnetisch gieten van metalen zoals aluminium, magnesium en legeringen daarvan.The invention relates to an improved float for accurately determining the level of a metal melting surface. This float is particularly suitable for melt level control in vertical casting with direct cooling and vertical electromagnetic casting of metals such as aluminum, magnesium and alloys thereof.

Gieten met rechtstreekse afkoeling omvat in het algemeen het toevoeren van gesmolten metaal aan het toevoereinde van een met water gekoelde buisvormige vorm met open uiteinde, terwijl ge-10 stold of gedeeltelijk gestold metaal aan het afvoereinde van de vorm wordt verwijderd. Een koelmiddel, gewoonlijk water, wordt op de metaaloppervlakken gericht, die aan het afvoereinde de vorm verlaten, welke koelmiddeltoevoer voor het grootste gedeelte de stolling bewerkstelligt. Bij het begin van het gieten, wanneer het ge-15 smolten metaal voor het eerst in de vorm wordt gevoerd, wordt het afvoereinde ervan met een neerwaarts beweegbaar bodemblok afgesloten, welk blok het gietstuk of gietblok bij neerwaartse verplaatsing tijdens het gieten ondersteunt.Direct cooling casting generally involves feeding molten metal to the feed end of a water-cooled open-ended tubular mold while removing solidified or partially solidified metal from the mold discharge end. A coolant, usually water, is directed to the metal surfaces, which leave the mold at the discharge end, which coolant supply accomplishes most of the solidification. At the start of the casting, when the molten metal is first fed into the mold, its discharge end is closed with a downwardly movable bottom block, which block supports the casting or casting block in downward movement during casting.

Elektromagnetisch gieten komt sterk met de voornoemde 20 wijze van gieten overeen, met uitzondering van het feit, dat in plaats van een vorm voor het beheersen van de vorm van de smelt, alvorens deze is gestold, de vorm van de smelt wordt beheerst door de druk, die door een elektromagnetisch veld wordt opgewekt, welk veld wordt voortgebracht door een ringvormige inductor, die de 25 smelt omringt. Bij het elektromagnetisch gieten wordt nagenoeg de gehele stolling bewerkstelligd door het richten van koelmiddel op het metaaloppervlak aan de uitvoerzijde van deze inductor.Electromagnetic casting is very similar to the aforementioned casting method, except that instead of a mold controlling the shape of the melt before it has solidified, the shape of the melt is controlled by the pressure which is generated by an electromagnetic field, which field is generated by an annular inductor surrounding the melt. In electromagnetic casting, almost all of the solidification is accomplished by directing coolant to the metal surface on the output side of this inductor.

Bet beheersen van het smeltpeil binnen de vormmiddelen, hetzij een vorm of een elektromagnetisch veld, is bij het door-30 lopend vertikaal gieten zeer belangrijk. Voor een nauwkeurige peil-regeling is het zeer gunstig gebleken een vlotter te gebruiken, die werkzaam met een peiltaster is gekoppeld, zoals bijvoorbeeld een lineair werkende verplaatsingsomzetter, die is beschreven in NL-A 82 02 133* Daarbij wordt het van de omzetter afkomstige signaal ge-35 bruikt om de smeltstroom naar de vorm of inductor te regelen, teneinde aldus het smeltpeil te beheersen.Controlling the melt level within the molding means, either a mold or an electromagnetic field, is very important in continuous vertical casting. For accurate level control, it has proved very advantageous to use a float which is operatively coupled to a level probe, such as, for example, a linear displacement converter, which is described in NL-A 82 02 133 * The signal from the converter is thereby used to control the melt flow to the mold or inductor, so as to control the melt level.

8204770 » * - 2 -8204770 »* - 2 -

Een nauwkeurige plaatsbepaling van de vlotter is echter moeilijk gebleken als een gevolg van de spreiding in de smelt-meniscus. Wanneer bijvoorbeeld een vlotter in de smelt wordt gedrukt, keert deze dikwijls niet naar dezelfde stand terug, nadat 5 de drukkracht is weggenomen, en de vlotter alleen door de eigen drijfkracht omhoogbeweegt. Vergelijkbare verschijnselen treden op, wanneer de vlotter gedeeltelijk uit de smelt wordt getrokken. Wegens dit onvermogen van de vlotter om steeds naar dezelfde stand terug te keren is een nauwkeurige smeltpeilbeheersing moeilijk, 10 wanneer een vlotter voor het vaststellen van het metaalpeil wordt gebruikt. Dit is echter van bijzonder belang bij elektromagnetisch gieten, aangezien geringe smeltpeilveranderingen de afmetingen van het gietetuk of gietblok, dat wordt gegoten, aanmerkelijk kunnen veranderen. Veranderingen in de oppervlaksspanning van de smelt ten-15 gevolge van veranderingen in de temperatuur, de samenstelling en dergelijke, kunnen dit vraagstuk nog ernstiger maken.However, accurate positioning of the float has proven difficult due to the spread in the melt meniscus. For example, when a float is pressed into the melt, it often does not return to the same position after the pressure force has been released, and the float only moves up by its own motive force. Similar phenomena occur when the float is partially pulled out of the melt. Due to this inability of the float to always return to the same position, accurate melt level control is difficult when a float is used to determine the metal level. However, this is of particular importance in electromagnetic casting, since slight melt level changes can significantly change the size of the casting or ingot being poured. Changes in the surface tension of the melt due to changes in temperature, composition and the like can make this problem even more serious.

De uitvinding is nu met het oog op deze moeilijkheden ontwikkeld.The invention has now been developed in view of these difficulties.

De uitvinding heeft betrekking op een verbeterde vlotter 20 voor gesmolten metaal, die, wanneer deze op een smeltoppervlak wordt geplaatst, altijd dezelfde betrekkelijke stand ten opzichte van het smeltoppervlak zal hebben.The invention relates to an improved molten metal float 20 which, when placed on a melting surface, will always have the same relative position relative to the melting surface.

Daartoe wordt volgens de uitvinding de vlotter voorzien van een bovenstuk, dat een in hoofdzaak vlak benedenoppervlak heeft, 25 dat op een smeltoppervlak kan komen te rusten, terwijl een beneden-stuk ervan een onderdeel omvat, dat uit het vlakke oppervlaksgedeel-te van het bovenstuk van de vlotter en in de smeltsmassa uitsteekt. Het gedeelte van het in hoofdzaak vlakke oppervlak van het bovenstuk, dat met de smelt in aanraking is, dient tenminste 10 % en bij 50 voorkeur tenminste 25 % van het oppervlaksgedeelte, dat naar het smeltoppervlak is gekeerd, te omvatten. Het in de smelt uitstekende onderdeel verplaatst een hoeveelheid metaal met een gewicht, dat in hoofdzaak gelijk is aan het totale gewicht van de vlotter, vermeerderd met de daarop door koppelonderdelen uitgeoefende krachten.To this end, according to the invention, the float is provided with a top part, which has a substantially flat bottom surface, which can come to rest on a melting surface, while a bottom part thereof comprises a part, which consists of the flat surface part of the top part from the float and protruding into the melt. The portion of the substantially planar surface of the top contacting the melt should comprise at least 10%, and preferably 50%, of the surface portion facing the melting surface. The melt-projecting part displaces an amount of metal with a weight substantially equal to the total weight of the float, plus the forces exerted thereon by coupling parts.

55 Bij een voorkeursuitvoeringsvorm wordt de vlotter gebruikt als een afstrijkmiddel, teneinde het insluiten van oxyden en slak in het gegoten metaal te vermijden. In dit geval is de vlotter in hoofdzaak ringvormig van opbouw, zodat bij het binnendringen van smelt in het middengedeelte van de vlotter de oxyden, die zich op 8204770 - 3 - het oppervlak bevinden, of die tijdens het gieten naar het oppervlak opstijgen, door dé vlotter worden tegengehouden. Bij deze uitvoeringsvorm verzekert het in de smelt stekende onderdeel, dat de oxy-den of slak tijdens het gieten niet kunnen ontsnappen. Om dit 5 effect te bereiken, dient het benedenstuk over tenminste 12 mm en bij voorkeur tenminste 25 nu» is de smelt te dringen. Hoewel de vorm van het in de smelt stekende onderdeel niet zeer belangrijk is, blijkt een overmatige onderdompeling in de smelt, bijvoorbeeld 75 mm of meer, niet gewenst te zijn.In a preferred embodiment, the float is used as a scraper to avoid entrapment of oxides and slag in the cast metal. In this case, the float is substantially annular in construction, so that when melt enters the middle portion of the float, the oxides located on the surface or rising to the surface during casting by the be stopped more smoothly. In this embodiment, the melt-sticking member ensures that the oxides or slag cannot escape during casting. In order to achieve this effect, the bottom section must penetrate at least 12 mm and preferably at least 25 mm now. Although the shape of the melt-sticking member is not very important, excessive melt immersion, for example 75 mm or more, has been found to be undesirable.

10 De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toege licht aan de hand van een tekening; hierin toont: fig. 1 een afbeelding in perspectief, gedeeltelijk in doorsnede, van een voorkeursvorm van de vlotter volgens de uitvind-ding; 15 fig· 2 een schematische dwarsdoorsnede van de vlotter, aangebracht in een samenstel voor elektromagnetisch gieten; en fig. 3 en b doorsneden van andere uitvoeringsvormen van de vlotter volgens de uitvinding.The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing; Fig. 1 shows a perspective view, partly in section, of a preferred form of the float according to the invention; Fig. 2 shows a schematic cross section of the float, mounted in an electromagnetic casting assembly; and Figures 3 and b are cross sections of other embodiments of the float according to the invention.

In fig. 1 is een voorkeursvorm van de vlotter 10 in pers-20 pectief en gedeeltelijk in doorsnede weergegeven. Deze vlotter omvat een bovenstuk of kraag 11 met een in hoofdzaak vlak beneden-oppervlak 12, en een onderstuk of uitsteeksel 13· De inhoud van het uitsteeksel 13 is gelijk aan de inhoud van het daardoor verplaatste gesmolten metaal, zodat het vlakke oppervlak 12 van de kraag 11 op 25 het metaaloppervlak rust. Het gewicht van het door het onderdeel 13 verplaatste metaal moet gelijk zijn aan het gewicht van de vlotter, vermeerderd met mogelijkerwijs door koppelmiddelen op de vlotter uitgeoefende krachten. De oppervlakte van het vlakke oppervlak 12 moet tenminste 10 % en bij voorkeur tenminste 25 % bedragen van de 30 totale oppervlakte van de vlotter, geprojecteerd op het smeltopper-vlak.In Fig. 1 a preferred form of the float 10 is shown in perspective and partly in section. This float comprises an upper part or collar 11 with a substantially flat lower surface 12, and a lower part or protrusion 13 · The content of the protrusion 13 is equal to the content of the molten metal displaced thereby, so that the flat surface 12 of the collar 11 rests on the metal surface. The weight of the metal displaced by the part 13 must be equal to the weight of the float, increased by any forces exerted on the float by coupling means. The surface area of the flat surface 12 should be at least 10%, and preferably at least 25%, of the total surface area of the float projected onto the melt surface.

Fig. 2 toont een dergelijke vlotter 10 bij gebruik in een gietsamenstel 20 voor elektromagnetisch gieten, welk samenstel een inductor 21, een watermantel 22, en een vuurvast mondstuk 23 voor 35 het naar het inwendige van de ringvormige inductor 21 voeren van gesmolten metaal omvat. Een bodemblok Zh behoort bij dit samenstel 20, en wordt bij het begin.van het gieten binnen de inductor geplaatst om het gesmolten metaal te ondersteunen, terwijl de elektromagnetisch opgewekte druk op het gesmolten metaal de zijdelingse uitbreiding 8204770 » - if -Fig. 2 shows such a float 10 when used in an electromagnetic casting casting assembly 20, which assembly includes an inductor 21, a water jacket 22, and a refractory nozzle 23 for feeding molten metal to the interior of the annular inductor 21. A bottom block Zh is associated with this assembly 20, and is placed within the inductor at the beginning of the casting to support the molten metal, while the electromagnetically generated pressure on the molten metal is the lateral extension 8204770 »- if -

JJ

Tan het metaal beheerst, totdat het metaal in de uiteindelijke vorm is gestold. De inductor 21 is voorzien van een aantal gaten of doorgangen 25» waardoorheen water uit de watermantel tegen het gietstuk of gietblok wordt gericht, dat uit het afvoereinde van de inductor 5 naar buiten treedt. De vlotter 10 is voorzien van stangen 26 en 27» waarmede de vlotter, wanneer niet wordt gegoten, en geen gesmolten metaal binnen de inductor 21 aanwezig is, wordt ondersteund. Bij voorkeur is een van de stangen 26 of 27 verbonden met een niet af-gebeelde lineaire verplaatsingsomzetter of dergelijke, die een sig-10 naai kan afgeven, dat het peil 28 van het gesmolten metaal voorstelt, waarop de vlotter 10 rust. Het signaal van deze omzetter kan worden gebruikt om de smeltstroom vanuit een bron zoals een trog naar het met vuurvast materiaal beklede mondstuk 23 te richten. Hiertoe kan worden verwezen naar de voornoemde oudere aanvrage.Tan controls the metal until the metal has solidified to its final shape. Inductor 21 has a plurality of holes or passages 25 through which water from the water jacket is directed against the casting or ingot exiting from the discharge end of inductor 5. The float 10 is provided with rods 26 and 27 which support the float when not poured and no molten metal is present within the inductor 21. Preferably, one of the rods 26 or 27 is connected to an unshown linear displacement transducer or the like, which can deliver a sig-10 sew representing the level 28 of the molten metal upon which the float 10 rests. The signal from this converter can be used to direct the melt flow from a source such as a trough to the refractory lined nozzle 23. For this, reference can be made to the aforementioned older application.

15 In fig. 3 en 4 zijn andere vlotteruitvoeringen afgeheeld, waarbij de onderlinge ligging van de kraag 11 met vlakke bodem en het uitstekende onderdeel 13 in vergelijking met de uitvoeringsvorm i volgens fig. 1 is veranderd.In Figs. 3 and 4, other float embodiments are shown, with the mutual location of the flat bottom collar 11 and the protruding part 13 compared to the embodiment i of Fig. 1.

De vlotter wordt vervaardigd uit een materiaal, waarvan de 20 dichtheid veel kleiner is dan die van het gesmolten metaal, en dat voldoende bestand is tegen het gesmolten metaal en de aanpassende omgeving, teneinde een redelijk lange levensduur te verkrijgen. Geschikte materialen zijn lichte vuurvaste materialen zoals vezelig magnesiumsilicaat, glasvezelschuim, geschuimde vuurvaste stoffen en 25 dergelijke. Een voorkeursmateriaal is vezelig magnesiumsilicaat, dat onder de handelsnaam Marinite wordt verkocht.The float is made of a material, the density of which is much less than that of the molten metal, and which is sufficiently resistant to the molten metal and the adaptive environment to obtain a reasonably long life. Suitable materials are light refractories such as fibrous magnesium silicate, fiberglass foam, foamed refractories and the like. A preferred material is fibrous magnesium silicate, which is sold under the trade name Marinite.

Het zal duidelijk zijn, dat binnen het kader van de uitvinding nog vele wijzigingen mogelijk zijn.It will be clear that many changes are still possible within the scope of the invention.

82047708204770

Claims

1 #. ,, ..> · - 5 - • «ΙΜΙΜίηΗίηΜΜ ^ Η 0

1. Molten metal float, intended for determining a melting level, characterized by an upper part with a substantially flat lower surface, which can come to rest on the melting surface, and by a lower part, which can melt below the melting level 5 be immersed, the area of the flat bottom surface being at least 10% of the area of the horizontal projection of the float, while the content of the bottom part of the float, which is immersed in the melt below the melting level, an amount of molten metal. displaced, the weight of which is at least approximately equal to the weight of the float, plus possible vertical forces exerted by coupling parts thereon.

Float according to claim 1, characterized in that the surface of the flat part comprises at least 25% of the total projected surface.

Float according to claim 1, characterized in that it is made of a light refractory material. float according to any one of claims 1 to 3, characterized in that its lower part protrudes in melt by at least 12 mm but less than 75 on the flat surface of the upper part

Float according to claim Jf, characterized in that the bottom part protrudes at least 25 mm from the flat surface of the top part. 6. Float according to any one of claims 1..5 *, characterized in that the bottom part is designed in an annular manner, so that impurities floating on the melting surface are retained substantially within this annular bottom part. 8204770