NO166355B

NO166355B - PROCEDURE AND APPARATUS FOR CASTING OF ALLOYS.

Info

Publication number: NO166355B
Application number: NO855037A
Authority: NO
Inventors: Achim Kubon; Wolfgang Reichelt; Peter Voss-Spilker; Egil M Ulleboe; Halvar Tveit
Original assignee: Mannesmann Ag
Priority date: 1984-12-14
Filing date: 1985-12-13
Publication date: 1991-04-02
Also published as: EP0187227A3; JPS61144253A; EP0187227B1; NO855037L; NO166355C; EP0187227A2; DE3445632C1

Description

Foreliggende oppfinnelse omhandler en fremgangsmåte som angitt i krav l's ingress, samt en anordning som angitt i kravene 4-6. The present invention relates to a method as stated in claim 1's preamble, as well as a device as stated in claims 4-6.

Ferrolegeringer blir etter smelting støpt diskontinuerlig i former. Formene består av engangsformer som f.eks. samherdet støp eller av mer varige former, dvs. kokiller. After melting, ferroalloys are cast discontinuously into molds. The forms consist of disposable forms such as consolidated casting or of more permanent forms, i.e. moulds.

For ferrosilisium består disse former av hematitt med mål på ca. 1,5 x 1,5 m<2> og en tykkelse på ca. 100 mm. Slike former befinner seg på en støpekarusell og blir fylt porsjonsvis via avstikkpannen. En slik anordning er forbundet med en lang størkningstid hvor det oppstår analyseforskjeller. Videre oppstår fremstillingstekniske ulemper idet kokille-lageret i karusellen tilsvarer det respektive panneinn-holdet. Ved store panneinnhold må støpekarusellen bli dimensjonert tilsvarende hvorved det oppstår uforholdsmessig store støpeforskjeller. For ferrosilicon, these forms consist of hematite with measures of approx. 1.5 x 1.5 m<2> and a thickness of approx. 100 mm. Such forms are located on a casting carousel and are filled in portions via the transfer pan. Such a device is associated with a long solidification time where differences in analysis occur. Furthermore, manufacturing technical disadvantages arise as the mold bearing in the carousel corresponds to the respective pan content. In the case of large pan contents, the casting carousel must be dimensioned accordingly, which results in disproportionately large casting differences.

Det i formene støpte ferrosilisium blir etter størkning til plater malt i et brekk- eller malverk til ønsket kornstør-relse. Ved dette faller det ut opptil 2 0% ikke salgbare findeler. Disse findeler smeltes igjen under de kjente vanskeligheter som innsatsen av støv i metallurgiske ovner bringer med seg. The ferrosilicon cast in the molds is, after solidification into sheets, ground in a crushing or grinding mill to the desired grain size. As a result, up to 20% unsaleable fine parts fall out. These fines are remelted under the known difficulties which the introduction of dust in metallurgical furnaces brings with it.

Anleggsteknisk blir investeringskostnadene for støpekaru-sellen og brekk- eller maleverket relativt høye og energi-krevende og et slikt anlegg arbeider utilfredsstillende. P.g.a. disse forhold er teknikkens stand i flere henseender ikke tilfredsstillende. Driftsteknisk er satsmessig bear-beidelse uheldig. Fremstillingsteknisk er det 20%ige tap av findeler ytterst uheldig. Anleggsteknisk er de høye inves-teringsomkostninger for støpekarusell, brekk- og malverk uheldig. Arbeidsteknisk arbeider et slikt anlegg heller ikke tilfredsstillende. Plant-wise, the investment costs for the casting carousel and the crushing or grinding plant are relatively high and energy-demanding, and such a plant works unsatisfactorily. Because of. these conditions, the state of the art is not satisfactory in several respects. Operationally, batch processing is unfortunate. From a production point of view, the 20% loss of small parts is extremely unfortunate. In terms of plant engineering, the high investment costs for the casting carousel, crushing and painting plant are unfortunate. Technically, such a facility does not work satisfactorily either.

Målet for foreliggende oppfinnelse består følgelig i å forbedre fremstilling og bearbeiding av ferrolegeringer fremstillingsteknisk, bedriftsteknisk, anleggsteknisk og til slutt investeringsmessig. The aim of the present invention is therefore to improve the production and processing of ferroalloys in terms of manufacturing technology, company technology, plant technology and finally investment.

Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved det som er angitt i krav 1<1>s karakteriserende del. This task is solved according to the invention by what is stated in claim 1<1>'s characterizing part.

Ytterligere trekk fremgår av kravene 2 og 3. Further features appear from requirements 2 and 3.

For å minske en ukontrollert brekking av støpematerialet blir det foreslått at avkjøling av støpestrengen blir for-sinket utenfor den horisontale strengstøpekokillen. In order to reduce uncontrolled breakage of the casting material, it is proposed that cooling of the casting strand be delayed outside the horizontal strand casting die.

Videre er det fordelaktig at avkjølingen til støpestrengen blir styrt slik at temperaturen etter frigjøring av trekkmaskinen ligger over den kritiske verdi for skjøre metall-legeringer. Furthermore, it is advantageous that the cooling of the casting strand is controlled so that the temperature after release of the drawing machine is above the critical value for fragile metal alloys.

Totalt sett fører fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen Overall, the method according to the invention leads

fordelaktig til en kontinuerlig fremgangsmåte dvs. til kontinuerlig støping av legeringer som ikke tidligere syntes å være støpbare (skjøre metall-legeringer, ferrolegeringer og ikke-metaller som f.eks. kalsiumkarbid). Fremgangsmåten blir optimert ved kombinasjon av horisontalstrengstøping og mulighet for finregulering av varmeinnholdet og porsjoner-ingsmulighet. Den tidligere mengde finpartikler bortfaller ved samtidig utjevning hhv. økning av produktkvaliteten og doseringen. Dessuten kan det foretas en styring av produkt-kornigheten. advantageous for a continuous process, i.e. for continuous casting of alloys which previously did not appear to be castable (brittle metal alloys, ferroalloys and non-metals such as calcium carbide). The process is optimized by combining horizontal strand casting and the possibility of fine-tuning the heat content and the possibility of portioning. The previous quantity of fine particles disappears by simultaneous equalization or increase in product quality and dosage. In addition, the product granularity can be controlled.

Anordningen for gjennomføring av fremgangsmåten består av et forrådsrom for metallsmelten og en tilkoblet horisontal strengstøpekokille. The device for carrying out the method consists of a storage room for the metal melt and a connected horizontal string casting mould.

Omkostningene for anordningen kan dessuten ytterligere bli minsket ved at en relativt kort horisontal strengstøpeko-kille er anordnet i liten avstand til trekkmaskinen og ved at det mellom den horisontale strengstøpekokill og trekkmaskinen såvel som på trekkmaskinen etterfølgende er anordnet en innretning for styring av en tørr varmeavledning. The costs for the device can also be further reduced by the fact that a relatively short horizontal string casting die is arranged at a small distance from the drawing machine and by the fact that between the horizontal string casting die and the drawing machine as well as on the drawing machine, a device for managing a dry heat dissipation is subsequently arranged.

I det enkleste tilfellet består anordningen for styring av en tørr varmeavledning av en varmeisolasjon. In the simplest case, the device for controlling a dry heat dissipation consists of a thermal insulation.

Ifølge en foretrukket fremgangsmåte blir stopptiden bestemt for å erholde en programmert sprekkdannelse hvorved via stopptiden en mer eller mindre sterk sprekkvirkning blir styrt. I hovedsak oppstår sprekkene ifølge av den lange størkningstiden og avkjøling på dette sted til lave tempera-turer som ikke tillater en oppsmelting gjennom etterfølgende flytende metall. Ved et tilsvarende tilbakeslag blir nydannede strengeskåler bøyet innover og danner således en lignende effekt som sprekkdannelse. According to a preferred method, the stop time is determined in order to obtain a programmed crack formation whereby a more or less strong cracking effect is controlled via the stop time. In the main, the cracks are caused by the long solidification time and cooling at this location to low temperatures that do not allow a melting through subsequent liquid metal. In the event of a corresponding setback, newly formed string bowls are bent inwards and thus create a similar effect to cracking.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er tilpasset disse frem-gangsmåtetekniske forholdsregler, idet det etter en mekanisk eller termisk separasjonsanordning er anordnet etter trekkmaskinen. The device according to the invention is adapted to these procedural precautions, in that it is arranged after a mechanical or thermal separation device after the drawing machine.

Herved er det fordelaktig at den mekaniske separasjonsanordning består av en brekkanordning som utnytter skallvirk-ningen. Hereby, it is advantageous that the mechanical separation device consists of a breaking device that utilizes the shell effect.

Det er videre fordelaktig at den termiske separasjonsanordning består av en kjøleanordning som utnytter sjokkvirk-ningen. It is also advantageous that the thermal separation device consists of a cooling device that utilizes the shock effect.

StrukturtUstanden, temperaturen, kornigheten o.l. kan dessuten påvirkes ved at det til forrådsbeholderen er tilordnet en behandlingsbeholder som er utstyrt med en oppvarmingsanordning og/eller med en finpartikkelanordning. Structural condition, temperature, graininess, etc. can also be influenced by the supply container being assigned a treatment container which is equipped with a heating device and/or with a fine particle device.

Utføringseksempler på oppfinnelsen (fremgangsmåteteknisk og anordningsteknisk) er vist i tegningene og blir nærmere beskrevet i det følgende. Implementation examples of the invention (method-technical and device-technical) are shown in the drawings and are described in more detail below.

Det vises: It shows:

Figur 1 en skjematisk fremstilling av fremgangsmåteforløpet av foreliggende fremgangsmåte til fremstilling av ferrosilisium med et kornet sluttprodukt, Figur 2 fremgangsmåteforløpet ifølge oppfinnelsen med et porsjonsmessig sluttprodukt, Figur 3 et lengdesnitt gjennom støpestrengen som er frem-bragt i horisontal strengstøpekokillen i fasen med skall-dannelse etter en første fremgangsmåte, Figur 4 samme snitt som figur 3 etter en alternativ fremgangsmåte , Figur 5 et uttrykksdiagram for støpestrengen avhengig av produktlengden og tiden for den ifølge figur 3 anvendte fremgangsmåte A og den ifølge figur 4 anvendte fremgangsmåte Figure 1 a schematic presentation of the process flow of the present process for the production of ferrosilicon with a granular end product, Figure 2 the process flow according to the invention with a batch-wise end product, Figure 3 a longitudinal section through the casting string which is produced in the horizontal string casting die in the phase of shell formation after a first method, Figure 4 same section as Figure 3 after an alternative method, Figure 5 an expression diagram for the casting strand depending on the product length and time for the method A used according to Figure 3 and the method used according to Figure 4

B, B,

Figur 6 et delvis lengdesnitt gjennom en horisontal streng-støpekokille for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med tilbakeslagstrinn, Figur 7 et delvis lengdesnitt som figur 6 i en konstruktivt forandret utføringsform, Figur 8 et delvis lengdesnitt gjennom horisontal streng-støpekokillen for en fremgangsmåte uten tilbakeslag Figure 6 a partial longitudinal section through a horizontal string casting mold for the method according to the invention with a setback step, Figure 7 a partial longitudinal section like Figure 6 in a constructively changed embodiment, Figure 8 a partial longitudinal section through the horizontal string casting mold for a method without setback

og and

Figur 9 et delvis lengdesnitt gjennom horisontal streng-støpekokillen også for en fremgangsmåte uten til bakeslag. Figure 9 shows a partial longitudinal section through the horizontal strand casting mold also for a method without backstroke.

I figur 1 er fremgangsmåteforløpet før innleveringsdag av foreliggende oppfinnelse vist. Fra smelteovnen 1 blir ferrolegeringen transportert i pannen 2 over en støpekaru-seil 3 og støpt i de omløpende støpeformer 4. Etter størkning blir barrene 5 knust i knuseverket 6 og derpå i maleverket 7 hvorpå endeproduktet 8 består av en blanding av fin- og grovpartiklet materiale. Figure 1 shows the procedure prior to the submission date of the present invention. From the melting furnace 1, the ferroalloy is transported in the pan 2 over a casting vessel sail 3 and cast in the revolving molds 4. After solidification, the ingots 5 are crushed in the crushing plant 6 and then in the grinding plant 7, whereupon the end product 8 consists of a mixture of fine and coarse-particle material .

I motsetning til dette viser fig. 2 anlegget for utføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med en smelteovn 1, en panne 2, et forrådskammer 9, en tilflenset horisontal strengstøpekokille 10, en trekkanordning 11 og en separasjonsanordning 12. Trekkanordningen 11 kan f.eks. være utført på kjent vis f.eks. som den beskrevet i DE patent 3.206.501. Sluttproduktet 8 består her av faste legemer 8a som i en slik form (sylindrisk rund, sylindrisk kvadratisk o.l.) umiddelbart blir tilført legeringsprosessen. In contrast, fig. 2 the facility for carrying out the method according to the invention with a melting furnace 1, a pan 2, a storage chamber 9, a flanged horizontal string casting mold 10, a drawing device 11 and a separation device 12. The drawing device 11 can e.g. be performed in a known manner, e.g. such as that described in DE patent 3,206,501. The final product 8 here consists of solid bodies 8a which in such a form (cylindrical round, cylindrical square etc.) are immediately added to the alloying process.

I den horisontale strengstøpekokillen 10 blir metallsmelten 13 bragt inn utenfra for størkning. Herved danner det seg et strengeskall 14. I løpet av avkjølingen i den horisontal strengstøpekokillen 10 blir den dannede støpestreng 15 trukket ut i intervaller for dybdestyrt sprekkdannelse, stoppet (0,5 til 10 sekunder) og tilbakeslått (0,5 til 3 mm) og videre trukket ut. De samtidig utvalgte sykler gjentar seg. Generelt tjener stopptidene ved horisontal streng-støping av jern til dannelse av støpeskall og også til fremskyndet avkjøling av materialet. For en slik avkjøling er den kortere stopptiden "a" og markeringssnitt 16 foretrukket. Den forlengede stopptiden "b" derimot frem-bringer omløpende sprekker 17 om støpestrengen 15 og som kan utvide seg til synlige riller. Mens støpestrengen 15 blir trukket i intervaller "c" er stopptidene "b" samtidig større enn stopptidene "a". En f.eks. doblet intervallavstand 18 gir senere lengden til legemet 8a. Den inneholdte intervallavstand 18 i løpet av støpingen gir senere bruddlengden i separasjonsanordningen 12. Uttrekksmetoden ifølge figur 3 analogt til diagram a i figur 5 arbeider uten tilbakeslaging av støpestrengen 15. In the horizontal strand casting die 10, the metal melt 13 is brought in from the outside for solidification. In this way, a string shell 14 is formed. During the cooling in the horizontal string casting die 10, the formed casting string 15 is drawn out in intervals for depth-controlled crack formation, stopped (0.5 to 10 seconds) and knocked back (0.5 to 3 mm) and further drawn out. The cycles selected at the same time repeat. In general, the stop times in horizontal strand casting of iron serve to form the casting shell and also to accelerate the cooling of the material. For such cooling, the shorter stopping time "a" and marking cut 16 are preferred. The extended stop time "b", on the other hand, produces circumferential cracks 17 around the casting strand 15 and which can expand into visible grooves. While the casting string 15 is drawn in intervals "c", the stop times "b" are at the same time greater than the stop times "a". An e.g. doubled interval distance 18 later gives the length of the body 8a. The contained interval distance 18 during casting later gives the fracture length in the separation device 12. The extraction method according to Figure 3, analogously to diagram a in Figure 5, works without kickback of the casting strand 15.

I motsetning til dette er fremgangsmåten ifølge figur 4 analogt til diagram B i figur 5 med tilbakeslag hvorved tilbakeslagstiden "d" relativt til stopptiden a eller b er liten (figur 5). In contrast, the method according to figure 4 is analogous to diagram B in figure 5 with setback whereby the setback time "d" relative to the stop time a or b is small (figure 5).

Avkjøling av støpestrengen 15 utenfor horisontal streng-støpekokillen 10 blir derved bremset idet derpå ingen øvrig sekundær kjølingsstrekning fremkommer. Den kan imidlertid bli underbundet ytterligere en varmestråling ved en varmeisolator. Herved blir avkjølingen til støpestrengen 15 styrt slik at fugetemperaturen etter frigivelse av trekkmaskinen 12 ligger over den kritiske verdi for skjøre metall-legeringer. Ved ferrosilisium ligger denne kritiske temperatur ved ca. 700°C. Cooling of the casting strand 15 outside the horizontal strand casting die 10 is thereby slowed down, as no other secondary cooling section then appears. It can, however, be subjected to further heat radiation by a heat insulator. Hereby, the cooling of the casting strand 15 is controlled so that the joint temperature after release of the drawing machine 12 is above the critical value for fragile metal alloys. In the case of ferrosilicon, this critical temperature is at approx. 700°C.

Anordningen (figur 1 og 6 til 9) består av forrådsanordningen 9 med forflenset vannavkjølt horisontal strengstøpeko-kille 10 og trekkanordning med ovn og hydraulisk styring ifølge kjent tysk patent 3.206.501. The device (figures 1 and 6 to 9) consists of the supply device 9 with flanged water-cooled horizontal string casting boiler 10 and draft device with furnace and hydraulic control according to known German patent 3,206,501.

Den horisontale strengstøpekokillen 10 er relativt kort; i liten avstand 19 til denne, befinner trekkmaskinen 11 seg. På den horisontale strengstøpekokillen 10 til trekkanordningen 11 følger en anordning 20 for styring av en tørr varmeavgivning. En slik varmeisolering kan f.eks. bestå av et isolert rør. The horizontal string casting die 10 is relatively short; at a small distance 19 to this, the traction machine 11 is located. A device 20 for controlling a dry heat output follows the horizontal string casting die 10 of the drawing device 11. Such thermal insulation can e.g. consist of an insulated pipe.

Den mekaniske eller termiske separasjonsanordning 12 virker via ytterligere saging, avbrekking eller punktvis sterk avkjøling for deling av legemet 8a hvorved det ikke dannes støv. Støpestrengen 15 blir på denne måten delt opp i salgsegnede størrelser eller vekt av legemene 8a. The mechanical or thermal separation device 12 works via further sawing, breaking off or spotwise strong cooling to divide the body 8a, whereby no dust is formed. In this way, the casting string 15 is divided into sizes or weights suitable for sale by the bodies 8a.

Egnede horisontale strengstøpekokiller 10 (figur 6 til 9) består i kokilleinnerflaten av grafitt (når ingen C-løse-lighet av metallsmelten foreligger) eller av kobber. Den med støpehastighet og i produktsretning ved innstrømmende metallsmelte 13 blir via den varmebestandige vegg 21 og mantelen 22 til fordeleren 9 og gjennom den tilbakeliggende vegg 23 ledet inn i den horisontale strengstøpekokillen 10. Den tilbakeliggende vegg 23 er ifølge figur 7 dannet som en separat ring 24. Den horisontale strengstøpekokillen 10 oppviser en vannavkjøling 25. Denne utførelsesform av den horisontale strengstøpekokillen 10 erstatter tilbakeslag av støpestrengen 15. Den horisontale strengstøpekokillen 10 Suitable horizontal strand casting molds 10 (figures 6 to 9) consist of graphite (when no C solubility of the metal melt exists) or copper in the mold inner surface. The one with casting speed and in the direction of the product in the case of inflowing molten metal 13 is led via the heat-resistant wall 21 and the mantle 22 of the distributor 9 and through the back wall 23 into the horizontal strand casting die 10. According to Figure 7, the back wall 23 is formed as a separate ring 24 The horizontal string casting die 10 exhibits a water cooling 25. This embodiment of the horizontal string casting die 10 replaces the blowback of the casting string 15. The horizontal string casting die 10

ifølge figur 8 og 9 er utstyrt med uttrekk uten tilbakeslag. according to figures 8 and 9 are equipped with pull-outs without recoil.

En panne 2 blir så satt inn når foruten temperaturinnstill-ingen også anvendelse av metallurgisk behandling er fordelaktig. Forrådsanordningen 9 viser ikke disse betingelser i fult omfang. Pannen 2 danner i dette tilfellet en behand-lingsanordning 26 med en oppvarmingsanordning 27 som består av en plasmabrenner 27a, en renne eller spoleinduktor eller en pannedeksel oppvarmingsanordning. Videre er en finpartikkelanordning 2 8 som f.eks. kan være dannet av plasma-brenneren 27a, anordnet. A pan 2 is then inserted when, in addition to the temperature setting, the use of metallurgical treatment is also advantageous. The storage device 9 does not show these conditions in full. In this case, the pan 2 forms a treatment device 26 with a heating device 27 which consists of a plasma burner 27a, a trough or coil inductor or a pan cover heating device. Furthermore, a fine particle device 2 8 which e.g. can be formed by the plasma burner 27a, arranged.

Claims

1. Method for casting brittle metal alloys, in particular ferroalloy, such as ferrosilicon, characterized in that the forge is guided in a horizontal strand casting mold after which the cast strand is drawn in time intervals, with a holding time (b) for controlled crack formation between two draws being kept between 0 ,5-10 seconds.

2. Method according to claim 1, characterized in that a holding time (a) is inserted between the holding times (b) which is shorter than the holding times (b) which correspond to the fracture lengths.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling of the casting string outside the string casting die is controlled so that after drawing it is above the critical value for the fragile metal1 alloys.

4. Device for carrying out the method according to claims 1-4 with a storage device (9) for the forge and a flanged horizontal string casting mold (10), characterized in that a relatively short horizontal string casting mold (10) is arranged in a pulling device (11) at a small distance (19) and that between the horizontal strand casting die (10) and the pulling device (11) as well as on the pulling device (11), a subsequent device (20) is arranged to control the cooling of the formed strand (15).

5. Device according to claim 4, characterized in that the device (20) consists of a heat insulator.

6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that after the pulling device (11) a known mechanical or thermal separator device (12) is arranged, the separator device (12) consists of a breaking device (12) that utilizes the formed cracks, or that a thermal separation device (12) comprises a cooling device (20) that utilizes a shock effect.