NO871949L - Fremgangsmaate og utstyr for kontinuerlig stoeping. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for kontinuerlig støping med en horisontal eller hellende støpeform, med etter-følgende behandling av støpestykket trukket ut fra formen, såvel som utstyr for utførelse av fremgangsmåten.

Formålet med oppfinnelsen er å forbedre pålitelig-heten for støpeprosessen, kvaliteten av støpingen og dens overflatebeskaffenhet, såvel som å muliggjøre jevnere støpe-forløp og høyere støpehastigheter enn det som er tilfellet med fremgangsmåter for horisontal støping i den kjente teknikk.

Ifølge fremgangsmåter for konvensjonell horisontal kontinuerlig støping, er formen fast festet til, og tettet mot forrådsbeholderen fra hvilken smeiten mates til formen,

og som kan være en støpekasse eller en ovn, i det følgende kalt "støpekasse". Mellom denne og formen er det en forbin-delsesinnretning såsom et støperør eller et støpemunnstykke som også er tettende forbundet med formen. Sistnevnte er følgelig ikke i stand til å bevege seg fritt fra støpekassen, støperøret eller støpemunnstykket, som resulterer i forhind-ring av mange funksjoner som anses som absolutt nødvendige for et pålitelig støpeforløp i kontinuerlige støpeanlegg med vertikale støpeformer.

Blant disse funksjoner kan det nevnes den såkalte støpeformoscillasjon, dvs. den vertikale, reciproserende bevegelse av formen. Denne bevegelse har bare en kort strekning på 5 - 20 mm i støpestykkets uttrekkingsretning, med en hurtig retur til dens øvre stilling, er denne bevegelse ofte blitt kalt "stripningsstrekningen". Støpeformen er vanligvis gitt en noe hurtigere bevegelse enn støpestykket for bevegelsen i uttrekkingsretningen hvor denne bevegelse ofte er kjent som "negativ strip", da den relative bevegelse som følgelig inntreffer virker mot smeltens tendens til å klebe mot formens vegger. Da det er friksjon mellom det hurtig størknede støpe-skallet og formveggene, sammentrykkes alle tverrgående sprekker under strippestrekningen av strekkpåkjenninger, idet disse sprekker så føyes sammen. Den termisk mest belastede støpe-formdel vises ved stripningsstrekningen, riktignok bare en kort tid, men tilstrekkelig lenge til å tillate en effektiv smøring og en viss termisk gjenvinning av denne støpeformdel.

I en vertikal støpeform har slaggpartiklene som følger med smeiten mulighet for å stige opp til smeltens overflate hvor de kan "fiskes opp" eller blandes med såkalt "støpepulver" dersom slikt anvendes.

I berøring med smeltens overflate smelter slagget

og pulveret sammen og renner ned mot menisken mellom smeiten og støpeformveggen. Derfra trekkes blandingen av det størk-nende skall ned gjennom støpeformen for å danne et glidelag mellom skallet og støpeformveggen. Slaggpartiklene som ikke klarer å flyte opp til overflaten fordeler seg ganske jevnt over det vertikale støpestykkes tverrsnitt.

Det sistnevnte er ikke tilfelle med horisontal støping ifølge fremgangsmåter anvendt hittil. Slaggpartiklene flyter opp i støpestykket og samles ved dets øvre del. Den faste og tettende forbindelse mellom støpeformen og støpe-kassen eller dens støperør eller støpemunning tillater hverken støpeoscillasjonen nevnt ovenfor eller smøring av støpeform-veggene og tilhørende fordeler. Det er en stor rikiso for at det skjøre støpeskall som størkner i den stasjonære, horisontale støpeform vil trekkes av, da størknende smelte har en tendens til å klebe til støperøret eller munningen eller til støpeformveggen, på grunn av fraværet av smøremiddel eller glidebelegg.

Trinnvis uttrekking av støpestykket har vært prak-tisert for å motvirke de ovenfor nevnte ulemper ved horisontal-støping. Under den stasjonære periode skal her skallet som størkner i støpeformen gis tilstrekkelig tid til å vokse i tykkelse og styrke uten å bli utsatt for strekkbelastninger, slik at det vil være bedre i stand til å motstå dem under støpeuttrekkingstrinnet. For å sikre at skallet alltid rev-ner på det samme sted og allerede ved støpe forminnløpsenden er det innsatt en såkalt bryterbrikke eller ring ved over-gangen mellom innstøpingsrøret og støpeformen. Brikken har vanligvis en mindre gjennomløpsåpning enn støpeformen, delvis for å redusere varmebortledningen på dette sted, og delvis for å bestemme posisjonen for det svakeste avsnitt av det størknende metall, dvs. sprekkstedet. Til tross for at denne brikke er laget av meget motstandskraftig materiale, utsettes den for sterk slitasje og må følgelig ofte utskiftes.

Da et smøremiddel eller glidebelegg ikke kan anvendes, innsettes noen ganger en innsatsforing av et materiale som gir mindre tilbøyelighet for fastklebing enn vanlige støpeformmaterialer for å redusere klebing av smelte til støpeformveggen. Grafitt er det materiale som mest anvendes som foring, men det slites meget hurtig særlig på undersiden av støpeformen, mot hvilken støpeskallet drives av sin ege:\vekt, og således er mest utsatt for såvel mekanisk som termisk belastning. Dette ensidige anlegg i støpe-formen resulterer naturligvis i ujevn varmebortledning over støpestykkets periferi, adskilt fra ujevn støpeformslitasje, særlig mens støpestykket krymper, som forårsaker en luft-spalte mellom støpestykkets overside og støpeformen.

Ulempene nevnt ovenfor med horisontalstøpefrem-gangsmåter anvendt hittil unngås nå i den foreliggende oppfinnelse, og fordelene beskrevet ovenfor med hensyn til støping med en vertikal støpeform gjenvinnes. Fremgangsmåten og utstyret ifølge den foreliggende oppfinnelse har de karakte-ristiske trekk angitt i kravene.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse blir støpefor-men gitt en kontinuerlig eller trinnvis dreiende bevegelse eller dreies resiproserende omkring dens senterlinje. På denne måte oppnås en jevnere og forbedret (mer intensiv) kjølevirkning langs periferien av støpestykket, da støpe-stykket drives av sin egen vekt mot undersiden av støpefor-men slik at denne side blir mest belastet termisk og mekanisk, men veksler stadig på grunn av den nevnte bevegelse. Ved støping av sirkulære støpestykker vil det videre være en periferisk relativ bevegelse mellom skallet og støpeform-overflaten, som vil bidra til å redusere strekkbelastninger og følgelig redusere risikoen for uttrekksbrikker ved uttrekking av støpestykket, da stasjonær friksjon ikke lenger er til stede på grunn av rotasjonsbevegelse av støpeformen. Denne dreiende bevegelse kan eventuelt sammenkobles med støpeformoscillasjonen slik at støpeformen bare dreies i forbindelse med stripningsstrekningen. Dette vil gi stripningsstrekningen en skrueformet bane.

I tillegg medfører denne støpebevegels muligheten for et forenklet kjølesystem for støpeformen. Det system som ellers brukes, en rørformet støpeform med en omliggende kjølekappe som har til formål å fordele jevnt strømningen og virkningen av kjølemediet langs periferien av støpestykket, kan nå utskiftes mot den enklere fremgangsmåte å sprute kjølemidlet på støpeformen, da dens dreining sørger for en utjevning av kjølevirknignen.

Støpeformbevegelsen kan enten tilveiebringes av en separat drivinnretning eller når støpestykket ved uttrekking fra støpeformen også dreies (som skal beskrives nedenfor), med hjelp av friksjonen som eksisterer mellom støpestykket og støpeformveggen. En relativ bevegelse mellom disse over-flater eller trinnvis eller rykkvis dreining kan så finne sted ved å bremse støpeformbevegelsen.

En oscillasjon, dvs. en reciproserende bevegelse av den horisontale eller hellende støpeform, gir i tillegg fordeler som anført ovenfor for oscillasjon av en vertikal støpe-form. Det oppnås følgelig mer effektiv smøring og termisk gjenvinning i forbindelse med stripningsstrekningen, såvel som sammentrykkingen og heling av mulige tverrsprekker for-årsaket av bruk av "negativ strip". Forutsetningen for den effektive smøring og termisk gjenvinning er imidlertid at den mest utsatte del, dvs. hvor det smeltede metall kommer i be-røring med støpeformveggen før det er dannet et skall, dvs.

i forbindelse med stripningsstrekningen, opprettholdes fri fra smelte, dvs. smeiten som kontinuerlig mates til støpe-formen holdes borte fra berøring med denne del av støpeform-veggen .

Fra DE 2 548 940 er det kjent, ved hjelp av den elektromagnetiske frastøtningsvirkning generert i en regule-ringsleder anordnet langs en skjøt og forsynt med vekselstrøm, å forhindre gjennomtrengning av smelte inn i skjøten mellom to rør, av hvilke én kan være bevegelig, og kan lett være en form, fordi den andre er en keramisk støpeinnretning gjennom hvilken smelte mates til støpeformen.

Overflatene på hver side av spalten vil naturligvis være frilagte fra smelte, som det fremgår av fig. 5. Når støpeformen oscillerer, er det imidlertid en risiko for at fugen eller spalten mellom de to deler vil være for stor i støpeformbevegelsen i støperetningen, som derved tillater at smelte lekker ut. For å forhindre en slik situasjon når støpeformen oscillerer, er det sikrere å la den fremre ende av støperøret komme inn i støpeformen med en lengde som minst svarer til strekningen av den oscillerende bevegelse. Den elektriske leder som tilveiebringer frastøtingskraften må følgelig anbringes på utsiden av støpeformen.

Ved valg av strømstyrke og frekvens vil det naturligvis være nødvendig å ta i betraktning veggtykkelsene av støpeformen og dens evne til å slippe gjennom den elektromagnetiske strøm, dvs. materialets elektromagnetiske permeabilitet av støpematerialet. For de fleste vanlige metalliske støpeformmaterialer og tykkelser vil frekvensen vanligvis være 60 Hz eller mindre. Dersom det skulle være behov, som kan være tilfellet for større støpestykkedimensjoner, kan den elektromagnetiske permeabilitet gjøres lettere ved å bruke andre, fortrinnsvis ikke-metalliske materialer, for eksempel grafitt, i den relevante støpeformdel. Dette materiale kan være en innsats i støpeformen, hvor veggen er gjort tynnere mot innløpsenden.

Ved dreining av et sirkulært støpestykke er risikoen for lengdesprekker mindre, uavhengig av støpeformbeve-gelsen, dersom menisken, dvs. berøringslinjen mellom smeiten og støpeformveggen, har en varierende avstand til støpeform-enden eller støperørmunningen langs periferien av støpestykket. Dette forhold inntreffer automatisk for en ledersløyfe anordnet konsentrisk rundt støpeformen, da det statiske trykk av metallet i støpeformen er mindre oventil enn nedentil, og dette er trykket som virker mot den jevnt fordelte fra-støtingskraft. Imidlertid virker denne kraft på smeiten,

og følgelig kan banen for berøringslinjen (menisken) rundt periferien være variert med hjelp fra elektromagnetisk felt-egenskaper kjent i seg selv. Frastøtingskraften kan derfor svekkes eller styrkes langs ønskede områder av avskjerminger, asymmetriske spoler eller innsveisinger av andre materialer inn i lederen en gitt strekning for på denne måte å variere strømtettheten.

Grunnen for den ovenfor nevnte minskning av risikoen for langsgående overflatesprekker er den at det for den "usymmetriske" berøringslinje (menisken) mellom smelte og støpeformveggen, ikke bare skjer en tilvekst av støpeform-skallet i lengderetningen, men også rundt omkretsen. For berøringslinjen for et støpestykke, hvor linjen er hellende til et tenkt plan ved rette vinkler til senterlinjen av støpeformen, skjer skalltilveksten med en omtrent som en skruelinje. Krympningen av støpeskall-periferien på grunn av størkningen av smeiten mot støpeformveggen kom-penseres følgelig av en kontinuerlig forsyning av smelte som størkner mot støpeformveggen, idet smeiten derfor opptar krymp-ning både i periferiretningen og lengderetningen, som ikke vanligvis finner sted. Det ytre skall-lag innstiller seg derfor bedre til periferien av støpeformen og er i inngrep med den kjølende støpeformvegg en lengre distanse enn ellers er tilfellet. Fra dette følger at spalten mellom skallet og veggen vil være mindre, og inntreffer ved en større avstand fra menisken enn ellers er tilfellet, samtidig som delen av støpestykket som gir den verste kjøling, på grunn av spaltdannelsen mens støpestykket dreier, på nytt kommer i berøring med den kjølende støpeformvegg. Ved kontinuerlig støping ifølge konvensjonelle fremgangsmåer, er spaltdannelsen i støpeformen en stor ulempe ved at den nesten fraværende kjølevirkning av støpeformen bevirket av spaltedannelsen, resulterer i hindret vekst av skallet og selv gjenoppvarming og mykning av det med den ofte tilstedeværelse av sprekker (sprenging av støpeskallet) og utbrudd av smelte utenfor støpeformen som følge, spesielt med samtidig økning av statisk trykk av smeiten. Optimalisering av støpeformlengden er for-søkt for å unngå dette, slik at støpestykket kan kjøles direkte ved sprøyting av kjølemiddel over det såsnart som mulig. Den ovenfor nevnte risiko og behovet for hurtig, direkte kjøling på utsiden av støpeformen inntreffer ikke når støpestykket dreies, av lett forståelige grunner. Støpe-formen kan derfor lages lang og risikoen for sprekkdannelse og utbrudd av smelte på utsiden av støpeformen unngås full-stendig. Støpehastigheten kan derfor økes slik at tilgjen- geligheten for rom i lengderetningen for kjøling av støpe-stykket helt igjennom vil være den avgjørende faktor for støpehastigheten, og ikke som tidligere risikoen for utbrudd av smelte på utsiden av støpeformen.

På grunn av frastøtingen av den elektromagnetiske kraft i smeiten fra støpeformveggen, er det mulig med en jevnere og mer effektiv fordeling av glidemiddel via én eller flere ganger i støperøret, særlig da denne frastøting resulterer i en hellende støpeskallkant. Munningen av støperøret kan rage inn i rommet mellom røret og smeiten. Denne fremragende rørdel kan inneholde forsynings- og fordelingsganger for midlet. Ved støping av stål kan midlet omfatte en vege-tabilsk eller mineralolje, et såkalt støpepulver eller et metall med et vesentlig lavere smeltepunkt enn for det støpte metall, for eksempel bly, vismut, aluminium eller andre lett-smeltende metall-legeringer.Metaller som er tyngre enn det støpte metall bør forsynes gjennom ganger i den nedre del av støperøret, eller langs delen som vender mot den nedover bevegende del av den dreiende støpeform, mens metaller lettere enn det støpte metall bør forsynes til den øvre del av støpeformen eller til den oppover bevegelige del av den. Dette er for å unngå at en del av det tyngre metall synker

i smeiten, eller det omvendte som er at en del av det lettere metall stiger i smeiten. Flanken av det fremragende støperør som vender mot dreieretningen for støpestykket må gis en form, dvs. helling i forhold til et tenkt plan med rette vinkler mot støpeformens senterlinje, slik at risikoen for at det dreiende skall skyves inn mellom det fremragende støperør og støpeformveggen ikke eksisterer.

Særlig med horisontal støping er det en risiko for hulromdannelse ved senteret av støpestykket, som et resultat av for lavt trykk i den enda flytende kjerne i støpestykkets sentrum, og som ikke er i stand til å bryte gjennom det allerede størknede metall. En økning i trykket kan oppnås ved helling av støpestykket noen få grader i tillegg til retningen av støpestykket, eller ved å anordne en elektromagnetisk kraft som virker på støpeskallet eller veggen i retningen av støpestykket. Det magnetiske felt bør være anbragt hvor støpestykkets temperatur fremdeles er over curiepunktet og ledningsstrømmens styrke og frekvens innstilles til støpe-stykkets størknede skall eller veggtykkelse såvel som dets dreiehastighet.

Støping av rørformede, eller på annen måte hule støpestykker kan oppnås ifølge oppfinnelsen ved at en enda flytende kjerne forhindres fra helt å fylle ut det omliggende støpeskall ved hjelp av en elektromagnetisk kraft som virker på smeiten i motsatt retning av støperetningen. Dreiningen av støpestykket sørger for et jevnt skall eller veggtykkelse såvel som en sentral beliggenhet av hullet. Det er ofte en fordel å dele det elektromagnetiske felt inn i to eller flere avsnitt. De elektriske vindinger som genererer disse avsnitt er passende innbyrdes adskilt med hensyn til strømstyrke og frekvens, såvel som at de er bevegelig individuelt eller sammen langs støpestykket.

Når det skal støpes tynnveggede støpestykker, for eksempel rør, er det enklere å helle støpeformen og støpe-stykket over i støperetningen. Smeltens nivå eller dets lengde på innsiden av støpeskallet tillates så å bestemme rørtykkelsen, som vil være jevn, på grunn av dreiningen og jevn kjøling av støpestykket. Dersom det skal anvendes en støpekasse som er i forbindelse med støpeformen og vippbar omkring senterlinjen derav, kan smeltenivået eller dens lengde på innsiden av skallet bestemmes av vippevinkelen for kassen og følgelig smeltenivået i denne. I annet tilfelle måtte strømmen av smelte til støpeformen reguleres av andre fremgangsmåter, f.eks. av en stopper og terning innsatt i kassen, en skyveventil i støperøret mellom kassen og støpeformen eller ved elektromagnetisk styring av smeltestrømmen gjennom røret. Hvor det er to eller flere maskiner på linje med en felles støpekasse, er en av de sistnevnte løsninger anvend-bare, da en kasse vippbar omkring senterlinjen for støpefor-men ikke kan brukes. Fremdriften av røret som derved formes, er passende anordnet ved å bruke hellende ruller, som valgfritt kan ha en maskineringsfunksjon, altså lignende en av de konvensjonelle rørfremstillingsmåter.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et sideriss og delvis lengdesnitt av et utstyr ifølge oppfinnelsen,

fig. IA viser et tverrsnitt etter linjen A - A på fig. 1, fig. IB er et tverrsnitt etter linjen B - B på fig. 1,

fig. 2 er et sideriss av delvis lengdesnitt av et utstyr ifølge oppfinnelsen, fig. 3 viser et lengdesnitt i nærmere detalj av et utstyr ifølge oppfinnelsen, fig. 4 er et sideriss av et utstyr ifølge oppfinnelsen, fig. 5 er et planriss av utstyret på fig. 4, og fig. 6-8 viser innretninger for ytterligere prosesser i utstyret ifølge fig. 4 og 5.

En enkel utførelsesform er vist på fig. 1 med en støpeform 1 fritt bevegelig i forhold til et støperør 2 og kjølt av påsprøytet væske 4. Støpeformen omfatter et enkelt rør, passende av et materiale som har god ledningsevne, f.eks. kobber, og er støttet av ruller 5, 6. Disse er forsynt med flenser 7, som er tilpasset en fordypning 8 maski-nert i røret. Støpeformrøret 1 er følgelig festet i stilling lengdeveis, mens det er i stand til å ekspandere fritt i denne retning. Røret 1 er forsynt med et kjedehjul 9 ved dets utløpsende for rotasjon eller dreining (dvs. rotasjon mindre enn 360°). Kjedehjulet drives av en motor via et tannhjul 11 og en kjede 10. Motoren er passende reverserbar og med variabel hastighet. Drivinnretningen 12 for tannhju-let 11 kan utformes på flere konvensjonelle måter.

En lederinnretning forsynt med vekselstrøm er anbragt rundt spaltefugen 14 og støperøret. Formålet med dette er å forhindre smelte i å trenge inn i spaltefugen, som er rommet mellom røret 1 og et støperør eller støpemunnstykke 2 festet til den ikke viste støpekasse eller ovn og gjennom hvilken smelte forsynes til røret 1. Det vekslende elektromagnetiske felt genererert i lederen induserer vekselstrømmer inn i smeiten.

Resultatet av denne anordning er at det er en fra-støtingskraft rettet mot og med rette vinkler til lederen og dens omgivende elektromagnetiske felt. Denne kraft driver smeiten bort fra spalten og overflaten av støperøret innenfor virkningssonen for det elektromagnetiske felt. Det er mulig å anvende et elektromagnetisk felt generert av like-strøm, da det er kjent at strømmer med den samme karakter genereres dersom en ikke-magnetisk substans, f.eks. en smelte i dette tilfelle, beveges innenfor et magnetisk felt slik at det bryter feltet. Imidlertid er det usikkert hvorvidt bevegelsen i smeiten i støpeformen nærmest støperøret nær støpeformveggen er tilstrekkelig stor. I alle tilfeller er det ikke slik når det er en avbrytelse i støpingen, som kan inntreffe, f.eks. når det ønskes å dele støpestykket når det er i stillstand. Derfor er det i dette tilfelle valgt vekselstrøm med en frekvens passende for den magnetiske permeabilitet for en mellomliggende støpeformvegg. Feltets frastøtende virkning på smeiten er avhengig av den elektromagnetiske permeabilitet for ethvert mellomliggende materiale, og dets tykkelse. Avstanden til lederen spiller også en avgjørende rolle. Tykkelsen av støpeformveggen er derfor redusert delvis i denne del av støpeformrøret (ved pilen 15). Glidemiddel, som ikke reduserer tendensen for smeiten til å klebe til rørveggen, men reduserer friksjonen mellom rørveg-gen og støpeskallet som størkner mot den. Dette middel til-føres gjennom et rør 16. Beliggenheten for dette rør rundt støpe formrøret eller støperør/munnstykket bør være passende for det middel som brukes, som allerede beskrevet ovenfor. Porsjonering av midlet kan utføres av en fremmatningsskrue

i forlengelsen av det viste rør 16.

Rullene 5, 6 for støpeformrørrotasjon/dreining og kjedehjulet 11 med sitt drev er anordnet i en ramme til en fundamentplate 17. Når oscillasjon, dvs. lengdereciprose-rende bevegelse er ønsket for det dreiende/vendende støpe-formrør, kan fundamentplaten bæres av hjul, hjulsegmenter eller, som vist på figuren, av nållagerputer 18. Disse tilveiebringer liten friksjon for de reciproserende bevegelser av støpeformen og dens drivinnretning.

Denne bevegelse kan finne sted ved å bruke et eksenter, kamskive leier en sylinder-stempelinnretning 19, som kan være enten hydraulisk eller pneumatisk. Som tidligere nevnt, er det viktige her at skallet 20 dannet i støpestykket i støpeformen rett i støpeformbevegelsen i støperetningen er utsatt for et trykk i sin lengderetning, som på denne måte trykker sammen alle tverrgående sprekker som har oppstått under stripningsstrekningen.

En skrittmotor kan anvendes for en skrittbevegelse av støpeformen, eller et utstyr bygget opp sammen med støpe-formoscillasjonen, ved at støpeformen så dreies ett skritt ved stripningsstrekningen. En viss grad av periferisk negativ strip kan her anvendes, dvs. støpeformen vris tilbake et lite stykke, f.eks. ved fjærvirkning i innretningen som tilveiebringer dreiebevegelsen.

Når meget smale eller forskjellige dimensjonerte støpestykker skal produseres, er det passende å bruke rulle-ringer isteden for å la støpeformen være støttet direkte av rullene, idet forskjellige støpe formstørrelser som kan innsettes i rulleringen.

Når en enkel støpeform føres fra en støpekasse som eventuelt kan være oppvarmet, er det fordelaktig å gjøre kassen vippbar, med senterlinjen for støpeformen som vendeakse. I tillegg bør kassen være forskyvbar i tverretningen og lengderetningen av støpeformen. En anordning for å heve og senke den er også ønskelig, tatt i betraktning stillingsinn-stilling av kassens støperør i forhold til støpeformåpningen.

Støperøret omfatter et indre slitasjeresistant ildfast materiale såsom zirkoniumoksyd, aluminium med over 90 % A^O^, magnesitt osv. Dersom det indre rør er viklet med en elektrisk motstandstråd, kan det oppnås en effektiv barriere mot varmegjennomgang.

En periferisk negativ strip kan med fordel anvendes når støpeformen dreies skrittvis. Mulige tverrsprekker kan så presses sammen og heles. Med kjede eller belteoverføring kan dette lett anordnes slik at den ikke-drevne transmisjons-del presses inn, f.eks. av et strammehjul, slik at en viss motbevegelse mot dreieretningen inntreffer.

Fig. 2 er er skjematisk sideriss av et støpestykke, delvis i vertikalsnitt, i et flerlinjet støpeanlegg for fremstilling av hule støpestykker, f.eks. rør med ønsket veggtykkelse, hule aksler eller hule rørender for maskinering osv. Støpekassen 24 er felles for alle støpeformer 21 og støpestykkene 20 hellende oppover i støperetningen, hvor støpestykkene har forskjellige dimensjoner. Avstanden sideveis mellom støpeformene og støpestykkene forutsettes å være uforanderlige, og derfor er avstanden mellom støpe-rørene 22 montert på kassen og ragende inn i støpeformene også konstant, dvs. upåvirket av enhver utvidelse av plate-veggen 2 4 rundt kassen på grunn av varme. Av denne grunn er veggen forsynt med en kjølekappe mellom hvert rør.

Støpekassen er anbragt på en sleid 27, forskyvbar

i støpestykkenes lengderetning av sylinder-stempelinnretningen 26, idet sleiden er en del av en vogn 28, forskyvbar tverrgående denne retning. Denne anordning tillater hurtig utveksling av en tømt støpekasse.

Smeiten 23 i kassen 24 står i forbindelse med hver støpeform 21 via rørene 22, hvor hver støpeform følgelig fylles til et nivå som tilsvarer smeltenivået i kassen 23. Smeltekjernens lengde innenfor det størknede støpeskall, og derved lengden som skallet vokser i tykkelse langs, er følge-lig avhengig av smeltenivået i kassen 23. Hurtig utveksling av støpekassen 24 krever den samme helning av alle støperør, støpeformer og støpestykker på fig. 2, men høyden av dem i forhold til et valgt smeltenivå i kassen kan variere fra støpestykke til støpestykke, og dimensjonen av støpeformene og støpestykkene kan også variere. Når disse parametre er fastlagt kan den ønskede veggtykkelse for hvert støpestykke Så bestemmes ved å velge de passende uttrekkings-og støpe-hastigheter, som bestemmes av de tilsvarende hastigheter av drivrullene 29. Kontinuerlig uttrekking av støpestykket med dets skall 20' fra støpeformen er muliggjort ifølge den foreliggende oppfinnelse av et anordnet elektromagnetisk felt med en frastøtningsvirkning på smeiten i støpeformen, og som forhindrer brodannelse mellom størknet smelte på støperøret og skallet størknet i støpeformen.

Det elektromagnetiske felt genereres av lederen 30 som gjennomstrømmes ved høy strømstyrke og er anbragt i høyde med røret omkring støpeformen 21. Denne beliggenhet er nød-vendig slik at strømmen av smelte gjennom støperøret 22 ikke forstyrres eller ganske enkelt forhindres, som ville være til felle dersom bare gjennomtrengning av smelte inn i spalten mellom støpeform og rør ble forhindret ifølge SE 417 484. Denne fremgangsmåte kan anvendes i visse tilfeller i kombi-nasjon med den foreliggende oppfinnelse, som skal forklares nærmere nedenfor.

Drivrullene er hellende i forhold til støpestykkets senterlinje for å gi det hule støpestykke 20 og derved det størknede støpeskall 20 i støpeformen 21 en dreiebevegelse. Dersom rotasjonshastigheten for skallet gjøres tilstrekkelig stor i forhold til uttrekkingshastigheten for støpestykket, vil tykkelsen av det dannede skall, dvs. veggtykkelsen av støpestykket, være den samme hele veien rundt periferien. Dersom det ønskes valgfri tilbakesetting av denne anordning, kan drivinnretningen for støpestykket anbringes på dreibare grunnplater, ved hjelp av hvilke helningen av rullen og følgelig rotasjonshastigheten for støpestykket i forhold til dens uttrekkingshastighet kan forandres. I dette tilfelle er det naturligvis enklest å legge alle rullene enten horisontalt eller vertikalt, og ikke på tvers som vist på fig. 2.

Rotasjonen eller dreiningen av støpeformen utføres av en drivinnretning, og ifølge fig. 2 omfatter dette en motor 31 med en betjenbar kobling 32, et kjededrev 33 og et kjedehjul fast montert på støpeformrøret. I visse tilfeller er rotasjonen av støpeformen 21 på grunn av dens friksjon mot det roterende støpestykke 20 som trekkes ut, tilstrekkelig.

I slike tilfeller kan støpeforminnretningen utkobles ved fri-gjøring av koblingen 32. For periodiske oppbremsinger eller stopp av denne bevegelse kan det anordnes en bremseanordning, som f.eks. virker på den ene koblingsdel og settes i eller ut av funksjon av f.eks. en elektromagnet.

Støpestykket kan skjæres til ønskede lengder ved kjente fremgangsmåter. Et roterende støpestykke krever imidlertid et flertall muligheter for formgivende varmebearbeiding som skal vises med noen eksempler senere i beskrivelsen.

Uttrekkanordningen for støpestykket 20 kan valgfritt utføres slik at en viss varmebearbeiding kan utføres, f.eks. en dimensjonering eller formgivning av støpestykket, men også en smimaskin anordnet etter drivrullene kan være en rasjonell løsning ved kontinuerlig fremstilling av emne-stenger. Verktøyet som kreves for slike operasjoner er naturligvis laget av materiale passende for varmebearbeiding, og kjøles med et passende medium hvor det er nødvendig.

Naturligvis kan arbeidsoperasjonen nevnt ovenfor også anvendes i horisontalt kontinuerlig støpeutstyr for faste stenger, eventuelt etter at støpestykket er gitt passende dimensjoner av ruller, som vist på fig. 6 og 7.

Det horisontale støpestykke, støpt i samsvar med fig. 1, kan roteres eller dreies, i likhet med det hule støpestykke hellende oppover i sin transportretning ifølge fig. 2. Spesielt ved horisontalstøping av stål og andre metaller som er vanskelig å smelte, hvor den enda ikke størknede smelte i støpestykkets indre blir langstrakt og skarpt spissformet, forekommer det ofte hulrom og porøse steder i støpestykkets sentrumsområde. Forklaringen på dette er at mer eller mindre periodiske brodannelser av krystalli-sert smelte stenger av tilførselen for smeiten foran kjerne-spissen, før støpestykkets sentrum har størknet helt gjennom. En annen grunn er sikkert den avtagende viskositet for den mer eller mindre avsmalnende smeltekjerne i det indre av støpestykket som følge av en suksessiv senking av tempera-turen og anriking av krystalliseringskjerner. Det statiske trykk i smeiten ved toppen er for svakt til å drive smeiten fremover for å fylle hulrommene som forårsakes av størknings-krympninger. En viss fremgang er oppnådd i en forbedring av den indre struktur av støpestykket ved å anvende elektromagnetisk omrøring av smeiten i kjernetuppen. Imidlertid kan tendensen til å få feil i sentrum reduseres ved en viss nedhelning av støpestykket som reduserer det statiske trykk i kjernetuppen sammen med dreining av støpestykket.

På fig. 3 er det vist et eksempel på et anlegg hvor støpeformenhet og støpestykke er hellende i støperetningen. Det er også her vist hvordan støpeformrullen 21 kan roteres eller dreies i en kjølekappe 40 av omtrent det samme slag som anvendt ved vertikal støping. Den elektromagnetiske induktor 41 er bygget inn i kappen 40, som er laget av et magnetisk materiale, eller er i det minste forsynt med inn- sveisede bånd av slikt materiale, for å forhindre at lekkas-je av hvirvelstrømmer oppvarmer kappen. Den ringformede bøyle 42, bestående av laminerte plater, tjener til å lette og forsterke den elektromagnetiske fluks rundt lederen. Når det støpes en større dimensjon, kan det anvendes en innretning ifølge SE 417 484 sammen med innretningen 41, 42 ifølge den foreliggende oppfinnelse. Den laminerte ring 44 mellom den elektriske leder 43 og støperør 45, 46 forhindrer de elektromagnetiske, i det vesentlige radialt rettede krefter fra å snøre sammen og forstyrre strømmen av smelte 23 gjennom støperøret 45, 46.

For å forhindre smeiten fra å sitte fast i støpe-formveggen, dersom det skulle være en uforutsett skjevstilling mellom støperør og form, er den ytre fremre overflate av røret 45 gjort noe konveks (ved pilen A). Lederen 43 anordnet rundt røret kan nå forsynes med en strøm med en høyere frekvens enn strømmen forsynt til den rundt støpeformen, da det ikke er noe elektrisk ledende materiale mellom smelte og leder. Den elektromagnetiske frastøtingskraft er riktignok mindre for høyere strømfrekvenser, men varmen generert i smeiten vil være større, som hjelper til å forhindre påkladding av størk-net smelte på røret og brodannelse av størknet smelte mellom den og skallet størknet i støpeformen i området hvor virkningen av den elektromagnetiske induktor anordnet på utsiden av støpeformen opphører.

Denne anordning kan være fordelaktig når støpestyk-ket skjæres av en stasjonær kutter og når induktoren 41 forsynes med likestrøm. Som et resultat av at støpebevegelsen må stoppes og bevegelsen av smeiten i det vesentlige stopper under skjæreoperasjonen opphører virkningen av frastøtings-kraften fra den likestrømsmatede induktor 41. Smelte som danner bro mellom støperøret 45 og skallet 20' kan følgelig inntreffe ved 45', da virkningen av den vekselstrømmatede konduktor 43 opprettholdes. Smelte forhindres derfor fra å trenge inn i spalten mellom støpeformveggen og røret ved 45', samtidig som skallet rekker å vokse i tykkelse og styrke under dets stillstandsperiode, og kan følgelig motstå den ekstra strekkbelastning som det er utsatt for når fremdriving av støpestykket (uttrekking av støpeformen) finner sted på nytt. Statisk friksjon er som kjent større enn glidefriksjon.

Fig. 4-8 viser som eksempler en oversikt av noen forskjellige anvendelser av et utstyr ifølge oppfinnelsen, fig. 4 viser selve støpemaskinen sett fra én side, og fig. 5 sett ovenfra. Støpestykket 21, som produseres og roterer i denne maskin skjæres til ønskede støpestykkelengder på vanlig måte, anvender en skjærebrenner 51 på fig. 4 og 5, eller føres alternativt direkte inn i et valseverk eller en smimaskin.

På fig. 6 anvendes et planetvalseverk som er kjennetegnet ved at et antall koniske valser 67 drives planetarisk rundt støpestykket 21, som derved gis den ønskede dimensjon. Dersom det ønskes, kan det roterende støpestykke gis en overflatebehandling, såsom avskalling ved hjelp av varmesliping eller anordning av ett eller flere skrape-verktøy langs støpestykket. En varmestrekning eller varme-utjevning kan også være ønskelig.

Når støpestykket roterer, kan det på fig. 5 viste planetvalseverk eventuelt utbyttes mot eller kompletteres med stasjonære, roterende valser 68 (fig. 7), som gjør drift av valsene vesentlig enklere sammenlignet med planetvalse-verket. De skjematiske tegninger viser riktignok bare ett valsepar pressende i retning mot hverandre mot strengen, men i virkeligheten anvendes tre eller flere valser rundt støpe-stykkets omkrets for å unngå oppbryting eller hulromdannelse i senteret av støpestykket. Naturligvis kan valseutstyret utskiftes med eller kompletteres med holdeutstyr dersom det ønskes.

Fordelen med direkte valsing av det roterende støpe-stykke er blant annet at forskjellige støpestykkedimensjoner kan oppnås for én og samme støpestykkedimensjon, til og med under forløpet av en støpeprosedyre, ved ønsket omstilling av valseåpningene.

Det nedvalsede støpestykke 21, som fremdeles roterer og uten å være avkappet, kan så, eventuelt etter passering gjennom en ytterligere varme- eller varmeutjevningsstrekning (ikke vist), føres til et konvensjonelt verk, f.eks. for frem stilling av armeringsstål eller tråd. Rotasjon av støpestyk-ket må stoppes for dette formål. Ifølge fig. 8 finner dette sted ved at den roterende rull-leder 69 tar støpestykket i sirkulær form 70 inn i den roterende trommel 71 fra hvilken støpestykket taes ut tangensielt til valseverket 72 for videre utvalsing eller formgiving. I trommelen kan det eventuelt hvis nødvendig, anordnes ikke vist utstyr for temperaturjus-tering.

Ifølge fig. 4 og 5 utføres støping fra en støpeøse 54 forsynt med en skyveventil 52 og støperør 53. Skyveven-tilen, og dermed strømningen av smelte til støpekassen 24, kan hensiktsmesig være automatisk regulerbar med hensyn til fyllenivået i kassen. Sistnevnte er vippbar omkring senterlinjen for støpeformen 20 og støpestykket med hjelp av en stempel-sylinderinnretning 55, passende automatisk regulert med hensyn til smeltenivået i kassen 24. For å muliggjøre hurtig utskifting av kassen når den er slitt med en som er ferdig preparert, anbringes hver på en vogn 56 som er bevegelig tverrgående i støperetningen. For å muliggjøre denne bevegelse, må støpekassen 24, som har sitt støperør 22 ragende inn i støpe formåpningen, flyttes i lengderetningen av støpe-formen. Kassen anbringes derfor på en sleid 57 som hurtig kan beveges fra sin posisjon under støping ved hjelp av stempel-sylinderinnretningen 58. Den tidligere beskrevne elektromagnetiske induktor rundt den fremre ende av rørstøpe-formen 20 har henvisningstall 59. Da støpeformen roterer,

kan jevn kjøling oppnås ved direkte sprøyting av vann 60. Rotasjonen eller dreiningen av støpeformen utføres av drivinnretningen 61, og lengdeoscillasjon av sylinderen 62. Sekundær kjøling har henvisningstallet 63 og støtterullene

for det roterende støpestykke 21 har henvisningstallet 64. Langs støpestykket er det en bevegelig innretning 65 for elektromagnetisk innvirkning på smeiten i støpestykkets sentrum. De skråstilte valser 66 for roterende fremdriving av støpestykket 21 er vist liggende i forskjlelige plan, men dersom det er ønskelig å ha rotasjon innstillbar i forhold til fremdriftshastigheten, kan de fortrinnsvis anbringes slik at de bare ligger an mot støpestykket fra to retninger, for å

oppnå en enklere drivanordning, som allerede er nevnt i forbindelse med fig. 2. Av klarhetsgrunner er drivutstyret for valsene ikke vist på tegningen. Dette kan utføres på forskjellige konvensjonelle måter. Fremdriftshastigheten kan naturligvis gjøres automatisk regulerbar med hensyn til stillingen for væskekjernespissen, som kan avføles for eksempel med ultralyd. Da frastøtingskraften utøvet av den elektromagnetiske induktor 59 hele tiden må være noe større enn det statiske trykk som virker i den nedre del av støpe-formen, er det også her passende å innføre automatisk regu-lering av strømstyrken og/eller frekvensen av strømmen som ledes til induktoren i forhold til indikert smeltenivå i støpekassen.

Hele operasjonsforløpet i et anlegg lik det beskrevne ovenfor kan automatiseres ved å anvende konvensjonell regu-lerings- og automatiseringsutstyr, som resulterer i et behov for et minimum av personale. Det er en stor fordel ved at et slikt anlegg kan oppføres på bakkenivå, som resulterer i store besparelser i byggekostnader. Transport-, mellom-lagrings- og oppvarmingskostnader, som ellers utgjør en stor del av ferdigproduktenes fremstillingskostnad, blir også redusert.

Claims (28)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig støping med en horisontal eller hellende støpeform, og varmebehandling av støpestykket som er i det minste delvis størknet i formen som tilføres smelte fra en ovn eller støpekasse tippbar omkring formens sentrum og via et støperør som rager med sin fremre ende inn i støpeformåpningen, karakterisert ved at brodannelse av størknet smelte mellom røret og støpeskallet størknet i støpeformen forhindres av en frastøtende elektromagnetisk kraft fremkalt til å virke i en hovedsakelig radiell retning med smeiten som strømmer inn i støpeformen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at støpeformen er bevegelig i forhold til støperøret, og roteres kontinuerlig eller trinnvis i en retning eller dreies reciproserende omkring sin senterlinje .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at støpestykket gis en rotasjonsbevegelse mens det trekkes ut fra støpeformen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at støpeformen oscilleres i sin lengderetning.

5. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-4, karakterisert ved at den frastøtende kraft frem-kalles til å virke ujevnt langs periferien av smeiten som strømmer inn i støpeformen.

6. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-5, karakterisert ved at tuppen av støperøret, som er festet til ovnen eller støpekassen, munner ut i støpeform-åpningen.

7. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-6, karakterisert ved at i det minste en del av den fremre ende av støperøret rager inn i delen frigjort fra smelte av den elektromagnetiske frastøtingskraft, idet nevnte fremragende del av røret er forsynt med én eller flere kanaler for tilførsel av glidemiddel til støpeformoverflaten, idet den fremragende dels flanke motsatt støpestykkets rota-sjonsretning gis en slik form at risikoen for at et allerede størknet støpeskall, på grunn av dens rotasjon, skal skyves inn i spalten mellom støperøret og støpeformveggen redusers.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det oppstrøms støpestykkes fremdriftsinnretning utøves en elektromagnetisk kraft hovedsakelig i støperetningen og på den enda flytende metallkjerne for å forhindre smelte fra å fylle helt støpestykket når støpeskallet eller veggene har nådd en ønsket tykkelse, slik at det dannes et rørformet støpestykke.

9. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-8, karakterisert ved at støpestykket bearbeides til ønsket tverrsnitt ved koniske valser, eventuelt etter at støpestykket har passert en temperaturutjevningsstrekning.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at de koniske valser roterer planetarisk omkring støpestykket, eventuelt etter at støpe-stykket har passert en temperaturutjevningsstrekning.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at de koniske valser er stasjonære.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 3 eller 10, i den grad disse er underordnet krav 3, karakterisert ved at støpestykkets rotasjonsbevegelse ved hjelp av lederanordning roterende med strengen omformes til en skruelinjeformet bevegelse som løper ut av støpestykket tangensielt.

13. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-12, karakterisert ved at støpeformen og støpestykket heller nedover i støperetningen for å øke det statiske trykk i væsketuppen.

14. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-13, karakterisert ved at støpeformen eller støpe-stykket heller oppover i støperetningen, at nivået eller lengden av smelte som ikke har størknet på innsiden av støpe-skallet, innstilles til den ønskede veggtykkelse av det rør-formede støpestykke som derved dannes.

15. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-14, karakterisert ved at det ønskede statiske trykk i støpeformen opprettholdes av støpekassen eller ovnen som vippes omkring et senter sammenfallende med støpeformens senterlinje og ved at graden av denne tipping reguleres etter verdien av den induktive motstand i lederen som omgir støpe-formen og tilveiebringer den elektromagnetiske frastøtings-kraft.

16. Fremgangsmåte Ifølge ett av kravene 1-15, karakterisert ved at smeiten mates inn i støpe-formen fra en vakuumanordning.

17. Utstyr for utøvelse av fremgangsmåten ifølge ett av kravene 1-16, omfattende a) en støpekasse med et støpe-rør festet til den for overføring av smelte fra kassen til en støpeform, b) en horisontal eller hellende, kjølt støpeform, c) utmatings- og drivvalser for støpestykket støpt i støpe-formen, d) en sekundær kjølestrekning mellom utmatings- eller drivvalsene og støpeformen, med kjølerør tilveiebragt med sprøytemunnstykker og også støtteruller, e) en avskjærings-anordning for støpestykket, eventuelt anbragt slik at støpe-stykket først er varmebehandlet, karakterisert ved at støpeformen er bevegelig lagret for sin rotasjon eller delvis rotasjon (dreining) og lengdeoscillasjon, ved at en induktor matet fra en energi-kilde er anbragt på utsiden av støpeformen i nærheten av støpeformens innmatingsende, og at det forefinnes drivinnret-ninger for støpeformens bevegelser.

18. Utstyr ifølge krav 17, karakterisert ved at det er anbragt en støpe-kasse på en sleid og en vogn for hurtig utskifting av en støpekasse med en annen.

19. Utstyr ifølge krav 17 eller 18, karakterisert ved at drivanordningen for støpe-formens rotasjon eller dreining er regulerbar og bortkoblings-bar fra støpeformen.

20. Utstyr ifølge ett av kravene 17 - 19, karakterisert ved at støpeformen omfatter et enkelt metallrør som kjøles ved å sprøyte vann på det.

21. Utstyr ifølge ett av kravene 17 - 20, karakterisert ved at støpeformen er satt i en kjølekappe og tettet mot den slik at støpeformrøret kan roteres eller dreies og tillates å ekspandere som et resultat av at det oppvarmes.

22. Utstyr ifølge ett av kravene 17 - 21, karakterisert ved at den fremre ende av støperøret som rager inn i støpeformåpningen har en form slik at en del av dets vegg rager inn i rommet frigjort for smelte ved virkningen av den elektromagnetiske induktor som omgir støpeformen og ved at støpeskallet størknet mot støpeformveggen ikke drives inn i spalten mellom denne rørdel og støpeformveggen når støpestykket roteres eller dreies under dens uttrekking.

23. Utstyr ifølge krav 22, karakterisert ved at et friksjonsreduserende middel tilføres støpeformveggen fra én eller flere kanaler i eller ved den fremragende støperørdel.

24. Utstyr ifølge ett av kravene 17 - 23, karakterisert ved at uttrekkings- eller transportvalsene er anordnet i skrå vinkel mot støpestykket for å be-virke en roterende uttrekkings- eller transportbevegelse av støpestykket.

25. Utstyr ifølge krav 24, karakterisert ved at uttrekkkings- eller transportvalsene er festet i vribare stativer som tillater en endring av vinkelen mellom valsene og støpestykket og dermed en endring av forholdet mellom støpestykkets rotasjonsbevegelse og transporthastighet.

26. Utstyr ifølge ett av kravene 17 - 25, karakterisert ved at det er anordnet et planetvalseverk etter transport- eller uttrekkingsvalsene for nedvalsing av støpestykket til den ønskede dimensjon.

27. Utstyr ifølge ett av kravene 17 - 25, karakterisert ved at det er anordnet et valse-utstyr etter uttrekkings- eller transportvalsene, som består av én eller flere sett av minst tre drivende valser, stasjo-nært anbragt rundt det roterende støpestykke og presset mot det for dets nedvalsing til ønsket dimensjon.

28. Utstyr ifølge ett av kravene 17 - 27, karakterisert ved en innretning for opphevelse av støpestykkets rotasjon, og omfattende en krummet leder roterende med støpestykkets rotasjonshastighet og som levere-rer støpestykket i en sirkulær form.