NO140971B - Kokillebaand av staal for en kontinuerlig drevet stoepemaskin - Google Patents

Abstract

Kokillebånd av stål for en kontinuerlig drevet støpemaskin.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et kokillebånd av stål for en kontinuerlig drevet stopemaskin, og som oppviser et sjikt av korn av keramisk material på den håndflate som vender mot den smelte som skal stopes.

Under en kontinuerlig stopeprosess, som f.eks. finner sted i den kjente Hazelett-maskin, stopes flytende metaller som f.eks. aluminium, sink, kobber, stål eller legeringer av disse metaller mellom to endelose stopebånd, som ofte er utstyrt med et keramisk sjikt. Disse bånd er som oftest utfort i stål, fores og drives av avboynings og stotteruller samt danner mellom seg en stope-spalte, hvori det flytende metall ledes inn. Storkningen finner da sted mellom båndene.

Avkjoling og storkning av smeiten kari styres ved hjelp av det keramiske sjikt som er påfort den båndside som vender mot smeiten. Ved denne styring av avkjolingen kan overflatekvaliteten og metallstrukturen for det stopte bånd påvirkes i vesentlig grad.

Det sjikt som må påfores de endelose bånd i en sådan stopemaskin, må oppfylle en rekke betingelser for å være egnet for fremstilling av kvalitativt hoyverdige stopebånd av den art som f.eks. kreves i aluminiumindustrien. Disse betingelser vil her bli angitt for aluminiumstopning, hvorunder det forstås såvel stopning av rent aluminium som legeringer på aluminiumbasis.

1. Sjiktet må ha en hoy temperaturbestandighet, da det kommer

i beroring med det storknende flytende aluminium.

2. Sjiktet må virke termisk isolerende for å oppnå storkning av smeiten til et bånd under likeartede og regulerte driftsfor-hold, uten avvikende losgjoring av den storknede skorpe fra de endelose bånd. Utover dette må det unngås at de endelose bånd blir for sterkt opphetet under direkte kontakt med smeiten. Dette ville fore til forkastninger i båndene, hvorved kontakten med det storknende metall og dermed varme-bortledningen blir avbrutt. Forkastninger i de endelose bånd vil derfor fore til fremstilling av ubrukbare stopebånd. Den termiske isolering som oppnås ved det påforte sjikt vil hindre denne overhetning av stålbåndene. Varmemotstanden for sjiktet må erfaringsmessig ligge i området fra 10<-<*> til IO<-3> m<2> • h • °C/kcal for å oppnå gode resultater. 3. Sjiktet og smeiten eller det storknede metall må ikke hefte ved hverandre, hvilket vil si at sjiktets fuktbarhet av flytende aluminum samt dets klebeheftning til det storknede metall må være ytterst svak. Hvis dette ikke er tilfelle vil det opptre vedheftning av sjiktpartikler til det fremstilte stopebånd, hvilket under ingen omstendigheter kan tolereres ved fremstilling av kvalitativt hoyverdige produkter. Utover dette kan for sterk heftning mellom det metall som skal stopes, og sjiktet fore til avrivning av nevnte sjikt. 4. Sjiktet må være bestandig overfor temperaturvekslinger, da det ved beroring med flytende metall meget raskt bringes til hoy temperatur og etter frigjoring av det sjiktpåforte stålbånd fra det storknede stopebånd ved hjelp av kjolevann meget raskt atter bringes tilbake til lav temperatur. 5. Sjiktet må videre oppvise en viss boyelighet, som tillater at det sjiktpåforte stålbånd kan fores over avboyningsruller. 6. Sjiktet må oppvise en god hefting til det stålbånd som det er påfort. Vanligvis oppskrapes stålbåndenes overflate for å forbedre denne vedheftning. 7. Ingen partikler bor overfores fra sjiktet til stopebåndet, da dette vil nedsette stopebåndets kvalitet i vesentlig grad. 8. Sjiktets overflateruhet må være så liten at stopebåndet oppnår en likeledes glatt overflate, som ved viderebearbeiding ikke forer til forstyrrelser. 9. sjiktet må kunne påfores i jevn tykkelse, således at varme-gjennomgangen vil være den samme på alle steder av båndet. Hvis dette ikke er tilfelle, vil det opptre alvorlige feil

i stopebåndet.

10. Sjiktets levetid må belope seg til flere timer, fortrinnsvis mer enn et arbeidsskift, hvilket vil si 8 arbeidstimer.

Det er allerede kjent et antall sjikt som oppfyller flere av de ovenfor angitte fordringer. Ingen kjente sjikt oppfyller imidlertid alle disse nodvendige fordringer samtidig. Visse sådanne sjikt består f.eks. av silisiumharpikser, som er tilsatt forskjellige anorganiske fyllstoffer, som f.eks. keramisk material eller diatomiske jordarter. Alle disse harpikser, som anvendes som bindemiddel, er imidlertid ikke tilstrekkelig temperaturbestandige. Som folge av for hoye varmepåkjenninger vil det opptre sprekkdannelser i vedkommende organiske harpiks, hvilket forer til en odeleggelse av sjiktet og gjor fortsatt drift umulig. Komponentene i en sjiktdannelse kan herunder enten påfores som blanding eller utenpå hverandre i forskjellige sjikt som tilsammen gir et tilfredsstillende varmegjennomgangstall.

På denne bakgrunn er det derfor et formål for oppfinnelsen å fremskaffe et sådant kokillebånd for kontinuerlig drevne stope-maskiner som oppfyller samtlige ovenfor angitte fordringer for tidligere kjente kokillebånd, samtidig som det oppnås på den ene side lavere avrivning og lengre levetid for kokillebåndet og på den annen side en bedre kvalitet for de fremstilte stopebånd sammenlignet med tidligere oppnådde produktkvaliteter.

I henhold til oppfinnelsen oppnås dette ved at vedkommende korn

i det minste delvis er innsmeltet i håndflaten og innbyrdes forbundet ved sintring og/eller sammensmeltning.

Ved den porositet som oppstår ved termisk sjiktpåforing oppnås åpenbart en boylighet opp til relativt store sjikttykkelser på opptil 600 ^um, hvorved det er mulig å oppnå tilstrekkelig sjikttykkelse for det påkrevede varmegjennomgangstall for et stort antall keramiske materialer.

Keramikksjiktet, som f.eks. består av Al20.j, CaZrO^, JU^O^.

MgO, ZrSi04 eller MgZrO^ eller A^O^. Ti02' påfores erfaringsmessig best i form av flere tynne lag av en tykkelse på 80 - 250 ^orn, fortrinnsvis 100-200 ^am, på de endelose stopebånd inntil det oppnås onsket tykkelse, således at sjiktet oppviser en varmemotstand i området 10<->^ til 10<-3> m<2>. h. °C/kcal. De vesentligste fordeler ved keramikksjiktene i henhold til oppfinnelsen er ved siden av deres hoye temperaturbestandighet deres frihet for avrivning, hvilket muliggjor fremstilling av hoyverdige stopebånd uten innhold av sjiktpartikler, og videre også sterkt forlengede levetider sammenlignet med tidligere kjente sjikt og dermed også bedre beskyttelse av de dyre kokillebånd av stål. Med det foretrukkede keramikksjikt som påfores ved termisk påsproytning, kan det nå oppnås kontinuerlig stopning dagevis uten avbrudd.

Overflaten av det termisk påsproytede sjikt kan med fordel bearbeides mekanisk, f.eks. ved slipning, for å oppnå likeartet stopebåndruhet og fuktningsforhold mellom sjiket og det storknende aluminium. Ved denne bearbeidning oppnås for særlige formål en vesentlig forbedret kvalitet av de fremstilte aluminiumbånd, da overflateruheten og dermed storkningsbetingelsene blir forandret.

I blant beskyttes derfor disse sjikt med finfordelte midler mot direkte 'kontakt med flytende metall, hvorved og<p>å levetiden i en viss grad forhoyes., men på den annen side forer til avrivning av det dispergerte mellomsjikt på stopebåndet.

Det keramiske sjikt i henhold til oppfinnelsen og påfort ved hjelp av en termisk sprøytepistol, oppviser en viss porositet som kan fore til fuktighetsopptagelse, da store vannmengder ofte strbnuner ned langs sidene av stopemaskinen. Dette resulterer i en merkbar nedsetning av kokillebåndenes levetid.

For å overvinne denne ulempe kan det på det keramiske sjikt i henhold til oppfinnelsen påfores en forsegling, som består av en organisk harpiks eller i det minste av en finfordelt anorganisk substans eller et koUoidalt glidemiddel. Under henvisning til figurene 1 og 2 på de vedfoyde tegninger vil nå

en utforelsesform av oppfinnelsen bli nærmere omtalt. Figur 1 viser, sett fra siden, en kontinuerlig stopemaskin, hvis omlopende kokillebånd 2 av stål er forsynt med et sjikt i henhold til oppfinnelsen. Figur 2 viser et forstorret utsnitt av det sjiktpåforte stålbånd. Figur 3 viser, sett fra siden, en anordning for påfbring av sjikt på bånd, og som består av en spenntrommel 9 drevet av en elektromotor, et plasma-sproyteapparat 10 og utstyr 11 for opprivning av stålbåndets overflate, f.eks.

et sandblåseapparat, idet spenntromlen 9 med fastspent stålbånd settes i langsom dreiebevegelse ved hjelp av elektromotoren, f.eks. en omløpshastighet på 12 - 14 m/min. På den ene side av den roterende trommel befinner seg utstyret 11 for opprivning av stålbåndets overflate, og som særlig arbeider med korund med en kornstorrelse på 200 - 700 ^um, fortrinnsvis 200 - 400 ^im, ved et stråletrykk på 3 - 6, fortrinnsvis 4-5 atmosfærers overtrykk. Umiddelbart etter opprivningen av overflaten påfores denne del

av stålbåndet et keramikksjikt ved hjelp av en plasmapistol fee etterfolgende tabell). Det anvendte pulver for keramikk-påfbring bor fortrinnsvis ha en kornstorrelse på 10 - 100, særlig 20 - 50 jun. Plasma-apparatet påfbrer ved en omdreining av spenn-trommelen sjiktet i en stripe på 8 - 20 mm. Ved samtidig bevegelse av plasma-apparatet vinkelrett på tromlens dreieretning, hvilket vil si parallelt med trommelaksen, med en forskyvning på 4-12 mm pr. trommelomdreining, påfores hele stålbåndets overflate et likeartet keramikksjikt. Den foretrukkede plasma-gass er argon, som ved et overtrykk på 3 atmosfærer også gjor

tjeneste som transportgass for det pulver som skal påsproytes i en mengde på hoyst 5 kg/h. Den foretrukkede sproyteavstand ér 100 - 120 mm. Den sjikttykkelse som oppnås ved en forskyvning på 4 mm pr. trommelomdreining beloper seg ved aluminiumoksyd f.eks. til 250 ^im. Ved påforing av flere sjikt oppnås tilslutt den onskede sluttykkelse på fortrinnsvis 200 - 500 ^im og dermed den onskede varmemotstand. Denne beloper seg ved aluminiumoksyd med en sjikttykkelse på 300 ^am til f.eks. omkring 4 • 10~^m<2>.

h. °C/kcal. Keramikksjiktet kan etter påføringen utsettes for mekanisk bearbeiding, f.eks. slipning for å oppnå den onskede overflatevirkning. Ved den etterfølgende bearbeiding av overflaten påvirkes blant annet storkningsbetingelsene, da fuktningen av metallflaten med det flytende metall og flatens varmeovergang kan forandres med sjiktets overflateruhet. Det ferdig sjiktpåforte bånd kan derpå oppspennes i stopemaskinen og anvendes for kontinuerlig produksjon av stopebånd. Ved forsegling av porene idet keramikksjikt som er vist i fig. 2,

ved hjelp av en organisk harpiks, som f.eks. polyfenylsulfid, polybenzimidazol, polyvinylpyrrolidon, polyimider, silisiumharpikser eller i det minste en finfordelt uorganisk forbindelse som grafitt, zirkoniumsilikat, heksagonalt bornitrid, talk, keramisk bundet aluminium eller ved påforing av et tynt beskyttelsessjikt av f.eks.'^iberfrax OP/50"av karborundum eller ved innmassering av et glidemiddel, som f.eks. grafitt, magnesiumhydroksyd, elektroforetisk påfort silisiumdioksyd, forhindres fuktighetsopptagelse og derved dampdannelse ved beroring med det flytende metall. Samtidig forandres sjiktets fuktning av det størknende metall, således at det oppstår en glatt, ren stbpebåndoverflate.

Sammenhengen mellom sjiktets porer, luftfuktigheten, forseglings-midlet og befuktningen med hensyn på stopebåndets overflate-kvalitet er enda ikke fullstendig oppklart. Imidlertid er det fastslått ved forsok at de anvendte midler forhindrer seigringsarr og forbedrer stopebåndets overflate. Forseglingsmaterialene hefter meget godt i et keramikksjikts porer og forer heller ikke etter delvis forbrenning, hvilket er tilfellet ved harpikser, til kvalitetsnedsettende avrivning på stopebåndet. Fortrinnsvis bor tykkelsen av forseglingssjiktet, med unntagelse av nevnte sjikt av Fiberfrax, ikke overstige den midlere ruhetsdybde for keramikksjiktet, idet denne ruhetsdybde beloper seg til 1 til 20 ^im. I hvert fall bor ikke forseglings-sj iktet utgjore en sluttet overflate som tildekker hele keramikksjiktets overflate.

Ut fra den etterfølgende tabell kan det utledes en sammenligning mellom påforté sjikt i henhold til oppfinnelsen, nemlig utforelseseksempler 1 - 10, med et konvensjonelt, kjemisk bundet sjikt i henhold til eksempel 11.

Herunder er det foretatt folgende målinger:

1. Varmemotstand, innbefattet stålblikket, i 2. Mekanisk og termisk bestandighet av sjiktets vedheftning under driftspåkjenninger, hvorved de angitte betegnelser gjelder folgende verdier:

M = keramisk material og T = skillesjikt

3. Avrivning GB = forstyrrende avrivning for Al-stopebåndet

(visuelt bestemt)

TA = målt sammenligningsverdi - vekttap i g - med Taber - abrasor etter AS TM C 501-66, (STANDARD-METHOD- OF- TEST

FOR RELATIVE RESISTANCE TO WEAR OF UNGLAZED CERAMIC TILE BY TABER ABRASOR).

Ved hjelp av kokillebåndet i henhold til oppfinnelsen er det nå mulig på fordelaktig måte å holde en stopemaskin i uavbrutt drift i flere dager, idet ingen utveksling av båndet vil være nodvendig under denne tid. Ved dette spares på den ene side driftsomkostninger, samtidig som det på den andre side oppnås en likeartet, god kvalitet for de fremstilte stopte bånd.

Claims (6)

1. Kokillebånd av stål for en kontinuerlig drevet støpe-maskin og som oppviser et skikt av korn av keramisk material på den håndflate som vender mot den smelte som skal støpes, karakterisert ved at nevnte korn i dét minste delvis er innsmeltet i håndflaten og innbyrdes forbundet ved sintring og/eller sammensmelting.

2. Kokillebånd som angitt i krav 1, karakterisert ved at kornene har en korn-størrelse på 10 - lOO^um, fortrinnsvis 20 - 50 ^um.

3. Kokillebånd som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at kornene består av A1203, CaZr03, A1203 • Ti02, Al^.MgO, MgZr03 eller ZrSiC>4.

4. Kokillebånd som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at skiktet har en tykkelse på 80 - 250 ^um, fortrinnsvis 100 - 200 ^um.

5. Kokillebånd som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at skiktet utgjøres av flere lag av korn av samme keramiske material.

6. Kokillebånd som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at skiktet består av flere lag av korn av forskjellige keramiske materialer.