CH659963A5 - Procedimento per la preparazione di conchiglie tubolari in rame destinate ad impianti per la colata continua di acciaio. - Google Patents

Description

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la preparazione di conchiglie o lingottiere tubolari in rame o leghe di rame del tipo conformato in modo da avere il loro asse longitudinale sostanzailmente curvo e destinato ad impianti per la colata continua di acciaio.

In un impianto per la colata continua di acciaio, com'è noto, le conchiglie suddette sono attraversate da un flusso di metallo fluido, il quale inizia la sua solidificazione attraversando queste, sotto l'azione di un energico raffreddamento realizzato mediante circolazione di un fluido refrigerante che lambisce la superficie esterna delle conchiglie stesse.

Le conchiglie di questo tipo, per esplicare efficacemente le funzioni che sono ad esse richieste, devono presentare un complesso di proprietà favorevoli. Innanzitutto esse devono essere provviste di superfici interne con durezza piuttosto elevata e con finitura tale da consentire il deposito di uno strato di materiale di rivestimento in grado di resistere efficacemente all'azione di usura provocata dallo scorrimento dell'acciaio fuso e di consentire tale scorrimento con basso attrito; poi, la sezione della conchiglia deve essere leggermente decrescente lungo il suo asse (profilo conico), in modo da assicurare sempre una perfetta trasmissione del calore da tali superfici verso il mezzo refrigerante che lambisce la superficie esterna della conchiglia: si è infatti riscontrato che, qualora non si abbia tale riduzione di sezione lungo l'asse, a causa del ritiro del materiale che solidifica in corrispondenza degli strati più esterni, si possono avere distacchi del metallo dalla superficie interna della conchiglia che riducono notevolmente il coefficiente di trasmissione termica tra metallo e conchiglia stessa.

Per la preparazione delle conchiglie del tipo indicato si parte normalmente da un semilavorato di forma tubolare ad asse rettilineo, ottenuto semplicemente per trafilatura o mediante qualsiasi altra operazione. Successivamente, ad esso viene impartita una forma curva esercitando normalmente delle pressioni radiali sulla sua superficie esterna mediante uno stampo di forma opportuna; successivamente, al fine di creare la finitura superficiale voluta e la variazione di sezione lungo l'asse necessaria per realizzare un flusso corretto dell'acciaio lungo la conchiglia stessa, tale superficie viene lavorata mediante frese o mole di tipo speciale che vengono spostate all'interno del semilavorato mediante dispositivi di forma particolare. Secondo un procedimento alternativo, la variazione di sezione all'interno della conchiglia viene ottenuta mediante attacco chimico di un opportuno agente chimico con il quale viene riempita la cavità interna alla conchiglia: diminuendo il livello di tale liquido proporzionalmente al tempo si ha quindi un attacco chimico della superficie, che asporta quantità di materiale proporzionali alla lunghezza assiale della conchiglia.

Le conchiglie ottenute con le modalità prima descritte presentano numerosi inconvenienti.

Innanzitutto, la durezza superficiale della superficie interna della conchiglia risulta essere molto bassa e sostanzialmente uguale a quella del materiale del semilavorato di partenza; inoltre, neppure la finitura superficiale di essa è molto buona, in particolare quando questa viene sottoposta all'attacco chimico prima descritto; poi, una voluta forma interna della conchiglia può essere realizzata solo con una certa approssimazione ed, in particolare, la variazione della sezione interna lungo l'asse. Infine, le lavorazioni necessarie per ottenere conchiglie con le modalità prima descritte possono risultare particolarmente lunghe, di difficile esecuzione e richiedono, in generale, cure particolari.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un procedimento per la preparazione di conchiglie o lingottiere del tipo prima descritto il quale consente di eliminare gli inconvenienti ricordati.

In base all'invenzione viene realizzato un procedimento per la preparazione di conchiglie o lingottiere tubolari in rame o

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leghe di rame conformate in modo da avere il loro asse longitudinale sostanzialmente curvo e destinate ad impianti per la colata continua di acciaio, caratterizzato dal fatto che comprende:

una prima fase per risolvere mediante deformazione plastica a freddo l'estremità di un semilavorato tubolare ad asse rettilineo, in modo da ricavare, in corrispondenza di tale estremità, uno spallamento anulare;

una seconda fase per conformare detto semilavorato in modo da impartirgli una forma curva in cui il suo asse longitudinale assuma una conformazione sostanzialmente ad arco di circonferenza, detta seconda fase venendo effettuata mediante applicazione, in uno stampo, di pressioni sulla superficie esterna del semilavorato, dirette sostanzialmente in direzione ortogonale a detto asse del semilavorato stesso;

una terza fase per introdurre successivamente all'interno del detto semilavorato un mandrino avente forme e dimensioni esterne uguali a quelle della conchiglia che si vuole ottenere e per fare appoggiare l'estremità del mandrino stesso su detto spallamento anulare, le dimensioni interne di detto semilavorato ad asse rettilineo essendo scelto in modo da risultare sostanzialmente superiori alle dimensioni massime di detto mandrino, per lasciare tra mandrino e semilavorato un gioco radiale prefissato;

una quarta fase per far passare detto semilavorato attraverso una filiera di una trafila avente dimensioni tali da deformare il materiale di detto semilavorato e far aderire strettamente la superficie interna del semilavorato stesso con quella esterna di detto mandrino, detta quarta fase essendo effettuata esercitando una forza sostanzialmente assiale su detto mandrino in modo da trasmettere detta forza al semilavorato mediante l'appoggio del mandrino su detto spallamento anulare;

una quinta fase per esercitare, quando detto semilavorato ha attraversato detta filiera, una forza sostanzialmente assiale su detto mandrino avente senso opposto a quello della forza esercitata nella fase precedente, mentre il bordo di estremità di detto semilavorato viene fatto appoggiare su dei settori di contrasto disposti al disotto di detta filiera.

Per una migliore comprensione del procedimento della presente invenzione ne verranno ora descritte, a titolo di esempio, le fasi fondamentali con riferimento ai disegni allegati in cui sono rappresentate schematicamente alcune fasi del procedimento stesso ed il semilavorato ottenuto con esso.

Le figure 1, 4 e 10 rappresentano semilavorati utilizzati od ottenuti nel corso del procedimento;

le figure 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, rappresentano schematicamente fasi successive del procedimento;

le figure 11, 12, 13 e 14 rappresentano rispettivamente una sezione longitudinale e sezioni trasversali, della conchiglia ottenuta con il procedimento.

Una conchiglia ottenuta con il procedimento dell'invenzione è del tipo di questa rappresentata nelle figure da 11 a 14 in cui cioè la conchiglia ha sostanzialmente la forma di un elemento tubolare con asse curvo, per esempio ad arco di circonferenza (figura 11) ed ha sezione interna decrescente lungo l'asse suddetto; la forma di tale sezione può essere qualsiasi, per esempio quadrata, come è stato rappresentato nelle figure.

Per realizzare il procedimento dell'invenzione si parte da un semilavorato di forma tubolare ad asse rettilineo, del tipo di quello rappresentato in figura 1, in rame o in una sua lega.

Il procedimento comprende una prima fase per rivoltare, mediante deformazione plastica a freddo, una estremità 2 del semilavorato 1, in modo da ricavare in corrispondenza di tale estremità, uno spallamento anulare 3, come è stato rappresentato in figura 4, la quale rappresenta un semilavorato ottenuto al termine della fase stessa.

Benché lo spallamento suddetto possa essere ottenuto in qualsiasi modo conveniente mediante una operazione di deformazione plastica a freddo, esso può essere convenientemente realizzato mediante le operazioni che sono state rappresentate schematicamente nelle figure 2 e 3.

Tali operazioni consistono sostanzialmente nell'esercitare sull'estremità 2 del semilavorato, mediante un utensile 4 provvisto di superfici di lavoro 5 e di una pluralità di lame sporgenti 6 ed il quale si muove assialmente verso il semilavorato stesso, prima, pressioni localizzate in modo da creare deformazioni dell'estremità suddetta in zone prefissate e, successivamente, pressioni su tutta l'estremità per rivoltarla e creare lo spallamento anulare 3. Come si vede chiaramente in figura 2, in cui si suppone che tale prima fase debba essere utilizzata per risvoltare l'estremità 2 di un semilavorato avente sezione sostanzialmente quadrata, le superfici di lavoro 5 di tali utensili sono sostanzialmente piane e disposte secondo la superficie laterale di una piramide; in corrispondenza di ciascuna di tali superfici sporge una lama 6. Durante la prima parte dello spostamento assiale dell'utensile 4 verso il semilavorato 1, ciascuna lama crea una deformazione localizzata in corrispondenza della zona indicata con 7, e proseguendo lo spostamento dell'utensile verso il semilavorato stesso, a causa dell'invito provocato da tali prime zone piegate, l'estremità 2 viene facilmente rivoltata facendola scorrere sulle superfici di lavoro 5, come si vede chiaramente in figura 3; il semilavorato 8 ottenuto al termine di tale prima fase è rappresentato in figura 4.

Il procedimento comprende poi una seconda fase per conformare il semilavorato 8 in modo da impartirgli una forma curva, in cui il suo asse longitudinale assuma una conformazione per esempio ad arco di circonferenza; tale fase, come si vede chiaramente in figura 5, viene realizzata esercitando sostanzialmente pressioni radiali sulla superficie esterna del semilavorato 8; tali pressioni possono essere esercitate efficacemente mediante uno stampo comprendente sostanzialmente una superficie di appoggio 9 ed una parte mobile 10 atta ad essere spostata verso la precedente.

Nella terza fase del procedimento nel semilavorato 11 così ottenuto viene introdotto un mandrino 12 avente forma e dimensioni esterne uguali a quelle della conchiglia che si vuole ottenere; in tale fase l'estremità inferiore del mandrino viene fatta appoggiare sullo spallamento anulare 3, come si vede chiaramente in figura 6. Le dimensioni interne del semilavorato 1 ad asse rettilineo di partenza rappresentato in figura 1 vengono scelte in modo che le dimensioni interne del semilavorato 11 utilizzato in tale terza fase siano sostanzialmente superiori a quelle massime del mandrino 12, in modo da lasciare tra mandrino e semilavorato un gioco radiale g prefissato. È stato riscontrato che per ottenere gli scopi che verranno successivamente indicati il gioco suddetto deve essere piuttosto elevato.

In presenza di tale gioco, infatti, si ha innanzitutto il vantaggio di poter introdurre con facilità il mandrino 12 all'interno del semilavorato 11, senza che l'estremità inferiore del mandrino stesso vada ad interferire con le superfici interne di questo danneggiandole.

Il complesso costituito dal semilavorato 11 e dal mandrino 12 disposto in esso viene fatto passare, in una quarta fase del procedimento, attraverso una filiera 15 (figura 7) di una trafila avente le dimensioni tali da deformare il materiale del semilavorato stesso e da far aderire strettamente la superficie interna di questo con quella esterna del mandrino. La fase suddetta viene effettuata esercitando una forma sostanzialmente assiale sul mandrino in modo da trasmettere la forza stessa al semilavorato mediante l'appoggio del mandrino sullo spallamento anulare 3. Come si vede dallo schema di figura 7, durante la quarta fase suddetta l'estremità superiore 16 del mandrino viene mantenuta sostanzialmente oscillante nel piano che contiene l'asse conformato ad arco del mandrino stesso, mentre la filiera 15 è mantenuta anch'essa oscillante nello stesso piano attorno ad un asse la cui traccia è stata indicata con 17.

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sioni a cui viene soggetta la sezione del semilavorato 11 mentre esso attraversa la filiera 15, oltre a far assumere alla superficie interna di esso la stessa forma di quella esterna del mandrino, si determina anche un notevole incrudimento del materiale della superficie stessa, che conferisce ad essa una notevole durezza e quindi una elevata resistenza all'usura. È stato constatato che, qualora l'operazione di trafilatura che viene effettuata in tale quarta fase abbia luogo in presenza di giochi tra mandrino 12 e semilavorato 11 piuttosto elevati, la superficie interna del semilavorato assume in modo rigoroso la forma di quella esterna del mandrino e contemporaneamente il materiale di tale superficie assume una durezza molto elevata. Infatti, solo in presenza di tali giochi il materiale del semilavorato 11, per passare dalla configurazione iniziale a quella finale, è sottoposto a spostamenti radiali e assiali di entità notevole prodotti per azione delle pressioni radiale ed assiale esercitate dalla bocca della filiera sulla superficie esterna del semilavorato in lavorazione. Nella figura 8 è rappresentato il complesso semilavorato mandrino al termine della suddetta quarta fase.

Il procedimento comprende inoltre una quinta fase per esercitare, quando il semilavorato 11 ha attraversato la filiera 15, una forza sostanzialmente assiale sul mandrino 12, avente senso opposto a quello della forza esercitata nella fase precedente; durante tale fase il bordo di estremità 20 del semilavorato viene fatto appoggiare su dei settori di contrasto 21 disposti al disotto della filiera 15 e mobili verso il mandrino 12. È quindi evidente che per azione della forza indicata il mandrino 12 può essere sfilato dal semilavorato 19 che viene tenuto in posizione fissa per azione dei settori 21. Convenientemente questi possono essere comandati da mezzi di azionamento atti a funzionare in modo del tutto automatico, per esempio da molle 22 (figura 9).

Per ottenere la conchiglia finita è sufficiente tagliare un tratto di estremità del semilavorato 19 per eliminare lo spallamento 3, come è stato rappresentato in figura 10 e sottoporre questo ad ulteriori trattamenti in particolare a quello di deposizione di uno strato di materiale di rivestimento sulla sua super-5 fi eie interna (trattamento di cromatura o simile).

La conchiglia così ottenuta presenta numerose proprietà favorevoli. Innanzitutto una forma rigorosa della sua superficie interna; ciò è dovuto alla perfetta azione di copiatura tra mandrino 12 e semilavorato 11 realizzata nella quarta fase del pro-io cedimento (figura 7); tale favorevole caratteristica è dovuta, sia alla presenza dei giochi g tra mandrino 12 e semilavorato 11 che inducono movimenti nel materiale del semilavorato stesso, sia alla corretta azione di trascinamento che può essere effettuata sul semilavorato 11 per azione del mandrino 12 dovuta all'ap-15 poggio del mandrino stesso sullo spallamento anulare 3, sia alle condizioni di vincolo del mandrino stesso e della filiera 15 i quali possono oscillare rispettivamente attorno agli assi 18 e 17 (figura 7).

Inoltre, a causa della suddetta azione di trafilamento la superficie interna della conchiglia ha durezza elevata e si trova nelle condizioni adatte per ricevere uno strato di materiale di rivestimento che presenti elevata resistenza all'usura. Infine, può essere realizzata una variazione della sezione interna della conchiglia lungo l'asse secondo una legge voluta, riducendo gra-25 dualmente tale sezione come è rappresentato nelle sezioni delle figure 12, 13 e 14 in particolare anche i raggi di raccordo Ri, R2 ed R3 tra i lati delle sezioni stesse possono essere gradualmente decrescenti per realizzare le condizioni ottimali per il passaggio dell'acciaio fuso nella conchiglia stessa.

30 Risulta evidente che alle fasi descritte del presente procedimento possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall'ambito dell'invenzione.

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1. Procedimento per la preparazione di conchiglie o lingottiere tubolari in rame o in leghe di rame conformate in modo da avere il loro asse longitudinale sostanzialmente curvo e destinate ad impianti per la colata continua di acciaio, caratterizzato dal fatto che comprende:

una prima fase per rivoltare, mediante deformazione plastica a freddo, l'estremità di un semilavorato tubolare ad asse rettilineo, in modo da ricavare, in corrispondenza di tale estremità, uno spallamento anulare;

Una seconda fase per conformare detto semilavorato in modo da impartirgli una forma curva in cui il suo asse longitudinale assuma una conformazione sostanzialmente ad arco, detta seconda fase venendo effettuata mediante applicazione, in uno stampo, di pressioni sulla superficie esterna sei semilavorato, dirette sostanzialmente in direzione ortogonale a detto asse del semilavorato stesso;

una terza fase per introdurre successivamente all'interno di detto semilavorato un mandrino avente forma e dimensioni esterne uguali a quelle della conchiglia che si vuol ottenere, e per far appoggiare l'estremità del mandrino stesso su detto spallamento anulare, le dimensioni interne di detto semilavorato ad asse rettilineo essendo scelte in modo da risultare sostanzialmente superiori alle dimensioni massime di detto mandrino per lasciare tra mandrino e semilavorato un gioco radiale prefissato;

una quarta fase per far passare detto semilavorato attraverso una filiera di una trafila avente dimensioni tali da deformare il materiale di detto semilavorato per far aderire strettamente la superficie interna del semilavorato stesso con quella esterna di detto mandrino, detta quarta fase essendo effettuata esercitando una forza, sostanzialmente assiale, su detto mandrino in modo da trasmettere detta forza al semilavorato mediante l'appoggio del mandrino su detto spallamento anulare;

una quinta fase per esercitare, quando detto semilavorato ha attraversato detta filiera, una forza sostanzialmente assiale su detto mandrino avente senso opposto a quello della forza esercitata nella fase precedente, mentre il bordo di estremità di detto semilavorato viene fatto appoggiare su dei settori di contrasto disposti al di sotto di detta filiera.

2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le dimensioni interne di detto semilavorato ad asse rettilineo sono scelte in modo che al termine di detta terza fase risulti un gioco radiale prefissato tra detto mandrino e detto semilavorato.

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RIVENDICAZIONI

3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che, mentre viene esercitata detta forza durante detta quarta fase, l'estremità superiore del mandrino viene mantenuta sostanzialmente oscillante nel piano che contiene l'asse conformato ad arco di detto mandrino, mentre detta filiera è mantenuta anch'essa oscillante nello stesso piano.

4. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta prima fase per rivoltare l'estremità di detto semilavorato viene effettuata esercitando su detta estremità, mediante un utensile provvisto di superfici di lavoro e di una pluralità di lame sporgenti da esso e che si muove assialmente verso detto semilavorato, prima, pressioni localizzate in modo da creare deformazioni dell'estremità su zone prefissate e, successivamente, pressioni su tutta detta estremità per rivoltarla e creare detto spallamento anulare.

5. Procedimento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che al termine di detta quarta fase detti settori di contrasto disposti al di sotto di detta filiera vengono spostati verso il detto mandrino mediante mezzi di azionamento, in modo da costituire spallamento per detto bordo di estremità di detto semilavorato quando, in detta quinta fase, su detto mandrino viene esercitata detta forza.