NO811580L - Oppvarmet aapning av et baandstoepningsapparat. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører.et nytt og forbedret apparat for hurtigstøpning av metallisk båndmateriale. Nærmere bestemt vedrører foreliggende oppfinnelse en traktenhet hvori en åpning av trakten kan oppvarmes før og/eller under en 1 j båndstøpningskonsentrasjon.

Under utviklingen av båndstøpningsapparatur har det.blitt stadig klarere at munnstykket eller gjennomløpsåpningen hvorigjennom smeltet metall passerer til en støpeoverflate, er et kritisk trekk. Særlig må spalten som utgjør gjennomløps-åpningen ha en hovedsakelig jevn bredde gjennom lengdeutst-rekningen. Avstanden fra åpningsleppene fra en støpeover-flate under støpeoperasjonen er også viktig. Oppretthold-elsen av spaltedimensjonene under en støpeoperasjon og mini-; malisering av mulighetene for at gjennomløpsåpningen fryser til under støpeoperasjonen er blitt mer kritisk ettersom bredden av båndmaterialet og likeledes den totale bredden av gjennomløpsåpningen øker.

Følgelig er et nytt og forbedret apparat for støping av met-allbåndmateriale ønsket, hvilket sikrer at gjennomløpsåpn-ingsdimensjonene opprettholdes under en støpeoperasjon, og at mulighetene for at gjennomløpsåpningen fryser til under en støpeoperasjon minimaliseres.

Blant fordelene ved foreliggende oppfinnelse er tilveiebrin-gelsen av et båndstøpningsapparat med en oppvarmet åpning.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et forbedret båndstøpningsapparat hvori minst en av overflatene som danner gjénnomløpsåpningen. :til trakten kan oppvarmes før, under eller etter en støpeoperasjon.

Et annet formål ved oppfinnelsen er å tilveiebringe et bånd-støpningsapparat hvori åpningsdimensjonene opprettholdes gjennom en støpeoperasjon. Spesielt opprettholdes korrekt dimensjonene til spalten som danner gjennomløpsåpningen i apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse selv når relativt bredt båndmateriale støpes.

Disse og andre formål og fordeler vil fremgå mer fullstendig og klarere gjennom/den følgende detaljerte beskrivelse og de medfølgende tegninger. Fig. 1 er en trakt ifølge foreliggende oppfinnelse sett fra ; siden, delvis i snitt, som viser anordninger for oppvarming av en plate som danner en del av gjennomløpsåpningen. Fig. 2 viser trakten ifølge fig. 1 forfra. Fig. 3 viser en alternativ.trakt ifølge foreliggende oppfinnelse sett fra siden delvis i snitt. Fig. 4 viser trakten som er vist på fig. 3 forfra. Fig. 5 viser en alternativ trakt ifølge foreliggende oppfinnelse forfra.

Under særlig henvisning til tegningene illustrerer figurene forskjellige foretrukne apparater ifølge foreliggende oppfinnelse. Som vist i figurene 1 til 4 inneholder apparatet en trakt som generelt er angitt med henvisningstall 10. Trakten 10 har et innvendig hulrom 12 som også er kalt gjen-nomløp for uttømming av smeltet metall. Et slikt gjennomløp 12 er angitt ved et sett brukne linjer i didehøydedelen av figurene 1 og 3. Det innvendige hulrom eller gjennomløp 12 er konstruert for å ta imot og holde smeltet metall. Trakten 10 inneholder videre et munnstykke eller gjennomløps-åpning 14 hvor gjennom det smeltede metallet i trakten 10 avgis til en støpeoverflate 16.

I foreliggende oppfinnelse er gjennomløpsåpningen 14 avgrenset mellom to lepper, en øvre leppe 18 og en nedre leppe 19. Som best vist i fig. 2 har leppene 18 og 19 i det vesent-lige jevn avstand fra hverandre langs gjennomløpsåpningens lengde med en bredde på minst ca. 2,5 mm.

I en foretrukket utførelsesform aygis metallet fra gjennom-løpsåpningen 14 på den utvendige overflaten 16 til et vann- avkjølt herdet kobberlegeringsutfellingshjul som inneholder ca. 99% kobber. Kobber og.kobberlegeringer velges p.g.a. sin store termiske ledningsevne og slitestyrke selv om andre materialer kan anvendes for støpeoverflaten 16. Under drift: av apparater ifølge foreliggende oppfinnelse er støpeover-flaten 16, enten den er rund, flat eller "ovular" bevegelig forbi munnstykket med en hastighet fra ca. 60 til 3000 lineære over flat emeter pr. minutt. i

i Som vist på tegningene kan trakten 10 bestå av minst en øvre blokk 20 og minst en nedre blbkk 30. I foreliggende oppfinnelse brukes uttrykkene øvre og nedre samt uttrykkene foran og bak generelt med hensyn til og i forhold til støpeover-flaten 16 idet uttrykkene øvre og bakre viser til plasser-inger vekk fra støpeoverflaten 16. De øvre og nedre blokker 2 0 og 3 0 av en foretrukken trakt 10 i foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis på linje vertikalt og festet sammen. Slik vertikal plassering på linje er omtalt og forklart i Søkerens samtidig innsendte norske søknad med tittel "Apparat for båndstøpning". Det bør være klart at de sammenfes-tede blokker ikke må muliggjøre at smeltet metall i passa-sjen 12 kommer gjennom kontaktflaten til enheten. Det bør også være klart at i tilfeller hvor gjennomløpsåpningen 14 befinner seg på en kontaktflate som vist i fig. 2 er smeltet metall ment å skulle passere gjennom denne. Derfor er kontaktflaten som smeltet metall ikke må passere gjennom som angitt ovenfor ikke ment å innebefatte en gjennomløps-åpning 14 av trakten 10.

Ethvert antall mellomliggende blokker slik som blokker 22 og 24 kan anbringes mellom den øvre blokken 20 og den nedre blokken 30 når en trakt innstilt vertikålt på linje anvendes. Det bør være klart at forskjellige alternative traktkonstruk-sjoner kan anvendes såsom horisontale på linjestilte og festede blokker av materialer som er bestandige mot smeltet metall eller monolittiske strukturer kan anvendes.

Blokkene som anvendes i et foretrukket apparat i foreliggende oppfinnelse må være av et materiale som er motstandsdyktig mot angrep av smeltet metall. I dette henseende er det funnet at kjeramiske plater såsom isolerende plater laget.av fiberformet kaolin er egnede. Ytterligere materialer er grafitt, aluminiumoksydgrafitt, leiregrafitt, brent leire, j kvarts, bornitrid, silisiumnitrid, silisiumkarbid, borkarbid, aluminiumoksyd, zirkonoksyd, stabilisert zirkonsilikat, aluminiumoksyd, silisiumoksyd, magnesiumoksyd, krommagnesitt, og kombinasjoner av slike materialer kan også anvendes for å forme slike blokker.

I en foretrukken utførelsesform er trakten formet av vertikalt eller horisontalt stablede snitt av 3,7 5 cm tykk Kaol-wool finer. Det bør bemerkes at tykkere eller tynnere blok-. ker kan anvendes avhengig av de ønskede båndstøpingsbeting-elser. De 3,75 em tykke blokker anvendes i en foretrukken utførelsesform fordi de er lett tilgjengelige i handelen. Videre foretrekkes slike fiberaktige kaolinblokker fordi de

er relativt billige og fordi de er lettere å borre i og kan gis den ønskede form. Imidlertid må det være klart at andre slike materialer som er angitt ovenfor kan virke like godt og kan støpes i stedet for og skjæres ut til de ønskede former.

Trakten 10 i foreliggende utviklingsform inneholder gjerne

et gjennomløp 12 for innhelt smeltet metall bestående av minst en innløpspassasjedel 32. Innløpspassasjedelen 32 går gjennom trakten og har forbindelse med en basispassasjedel 34 som er dannet i et hult parti ved en nedre del av trakten 10. Åpningen for innløpspassasjen 32 befinner seg fortrinnsvis i en øvre overflate av trakten som vist i fig. 1 og 3, men en slik åpning kan imidlertid være plassert et annnet sted.. Som vist i figurene er det også foretrukket at åpningen ut-vider seg litt til en traktformet struktur for å lette me-talltransporten derigjennom.

Bunnpassasjedelen 34 og åpningen 14 er viktige trekk i bånd-støpeapparatet i foreliggende oppfinnelse. Bunnpassasjen 34 er gjerne utskåret eller støpt i bunnpassasjedelen av trakten 10. Størstedelen av en bunnflate 38 av bunndelen 34 er fortrinnsvis plassert under den vertikale høyden til gjennomløpsåpn- ingen 14. En slik konstruksjon er imidlertid ikke absolutt påkrevet. I en foretrukket utførelsesform er minst en del av bunnflaten 38 til bunnpassasjen 34 plassert minst ca. 8 mm nedenfor munnstykket 14. Videre er det ønskelig at bunnflaten 38 av bunnpassasjen 34 går mot eller nærmer seg bunn-stykket med en vinkel på minst ca. 30° fra horisontalplanet.

Gjennomløpsåpningen 14 hvor . gjennom smeltet metall føres på en støpeoverflate 16 har en hovedsakelig jevn breddedimensjon, W, gjennom hele sin lengde. Denne breddedimensjonen W er minst ca. 0,25 mm og fortrinnsvis mindre enn 3 mm, eller fortrinnsvis mindre enn 2 mm. I den mest foretrukne utfør-elsesformen av en slik breddedimensjon W ligger den i området fra ca. 0,5 mm til 1,5 mm, og helst fra ca. 0,75 mm til 1,25 mm.

Gjennomløpsåpningen 14 kan være konstruert på flere måter i apparaturen i foreliggende oppfinnelse. En foretrukket ut-førelsesform består av minst en leppe som avgrenser gjennom-løpsåpningen 14 av en folie, eller plate som er bestandig mot smeltet metall. Som vist i figur 2 f.eks., kan gjennomløps-åpningen 14 dannes mellom en bunnflate av en plate 40 som avgrenser den øvre leppen 18 til munnstykket 14, og en del av frontveggen til trakten 10 som avgrenser den nedre leppen 19 av munnstykket 14. Det er klart at gjennomløpsåpningen 14 alternativt kunne dannes mellom en nedre plate og trakten 10 eller mellom to plater som vender mot hverandre. Uavhengig av hvilken metode som brukes for å frembringe gjennomløps-åpningen 14 må de strenge dimensjonstoleranser som nevnes ovenfor overholdes.

I foreliggende oppfinnelse tilveiebringes minst et hulrom i trakten 10 der i det minste en del av materialet som avgrenser i det minste en av leppene til gjennomløpsåpningen 14. Et slikt hulrom kan bestå av den nedre delen av en kamin eller åpning 4 6 som er omtalt nedenfor. Et slik hulrom kan altså anordnes slik at deri strekker seg mellom flere åpninger som vist i figur 2 og 4. Alternativt kan et slik hulrom tilveiebringes i trakten 10 på tvers av hovedsakelig hele utstrekningen av materialet som avgrenser en av leppene til gjennomløps-åpningen som vist i figur 5. Fortrinnsvis avgrenser en plate 40 og/eller 70 minst en av leppene til gjennomløpsåpningen.

I en slik utførelsesform kan en del av traktmaterialet som er nær den utvendige overflaten av en slik plate i forhold til gjennomløpsåpningen 14 fjernes for å gi det nødvendige hulrom. Som omtalt nedenfor føres reaktive gasser inn i et slikt hulrom og varmen fra slike gasser kan overføres gjeri-nom traktmaterialet til oppvarming av en gjennomløpsåpning 14. Hulrommet må derfor være tilstrekkelig nær gjennomløps-åpningen 14 til å gi dette resultatet som nødvendigvis av-henger av■oppvarmingstemperaturen samt den termiske lednings-evnen til traktmaterialene.

Som nevnt ovenfor omfatter minst en overflate som danner gjennomløpsåpningen 14 bunnflaten til en separat folie eller plate 40 som er bestandig mot smeltet metall. Ved anvend-else er en slik plate 40 en integral bestanddel eller på annen måte plassert i trakten 10. Som vist foretrekkes det at den øvre leppen 18 til gjennomløpsåpningen 14 omfatter en nedre overflate av en plate 40 av materialet som er bestandig mot smeltet metall. Det bør være klart at det er mer kritisk å opprettholde den øvre overflaten 18 til gjennomløps-åpningen 14 under støping sammenlignet med den nedre overflaten 19, og det foretrekkes derfor å bruke en betraktelig smeltet metallbestandig plate 40 på et slikt sted. Imidlertid kan bunnflaten 19 eller alternativt begge overflatene 18 og 19 som danner gjennomløpsåpningen 14 slik som vist i fig. 3 og 4, bestå av plater 40 og/eller 70. Platen 40 og/ eller 7.0 bør være minst så bestandig mot smeltet metall som resten av traktmaterialene, og fortrinnsvis består platen av et materiale som er betydelig mer smeltet metallbestandig enn resten av trakten 10. Som vist i fig. 2 kan platen 40 passe inn i en formålstjenlig utsparing som er skåret inn i bunnflaten til en mellomliggende blokk 24 av en trakt 10. Alternativt kan platen 40 bestå av en blokk eller en del. av en blokk av trakten 10. Plåten 40 bør ha en større lengde enn lengden til gjennomløpsåpningen 14. Således er de peri-fere endepartiene av platen 40 lagt mellom tilstøtende blok ker 24 og 30 i enheten som er illustrert på figurene 1 og 2.

I en foretrukket utførelsesform er trakten primært konstruert av fiberformet kaolin og har en gjennomløpsåpning 14 avgrenset av en bornitridplate 40. Imidlertid kan andre materialer anvendes for trakten og platematerialene innebefattende silisiumnitrid, silisiumkarbid, borkarbid, silisiumoksyd, aluminiumoksyd, zirkonoksyd, stabilisert zirkonsilikat, grafitt, aluminiumoksydgrafitt, brent leire, leiregrafitt, kvarts, magnesiumoksyd, krommagnesitt og kombinasjoner av slike materiåler.

Som vist på tegningene er en lanse eller flere lanser anordnet gjennom trakten 10 med tuppene 44 utstrakt inn i hulrommet nær gjennomløpsåpningen 14. Som vist i fig. 1, 2 og 5 går slike passende lanser inn i hulrommet for å oppvarme platen 4 0 som danner den øvre leppen 18 av gjennomløpsåpn-ingen 14. I en foretrukket utførelsesform er minst en lanse 4 2 plassert i trakten med sin tupp 44 rettet inn i hulrommet og mot den utvendige overflaten til platen 40. Som også vist i fig. 1 og 2 er det anordnet en tilsvarende åpning eller kamin i trakten 10 hvor gjennom forbrenningsproduktene som tilføres fra lansen .42 kan unnvike.fra hulrommet i trakten .

I en alternativ utførelsesform som er illustrert i fig. 3 og 4 kan det være plassert anordninger for å oppvarme et hulrom i trakten nær hver av et par plater 4 0 og 7 0 som danner både den øvre leppen 18 og den nedre leppen 19 av gjennom-løpsåpningen 14. I tillegg til lansene 42 som er omtalt ovenfor for oppvarming av den øvre leppe av åpningen, ville en slik konstruksjon kreve minst en lanse 72 plassert i trakten 10 med tuppen 7 4 rettet inn i et hulrom nær den nedre platen 7 0 for å oppvarme den nedre leppen 19 til gjennom-løpsåpningen 14. Også en tilsvarende åpning eller kamin 76 kan være anordnet i trakten 10 hvor gjennom forbrenningsproduktene som kommer gjennom lansen 7 2 til hulrommet nær platen 7 0 kan unnvike fra hulrommet i trakten 10. Selvfølgelig kan et hvert antall lanser eller lanser med et hvert antall multiple tupper som vist i fig. 5 anvendes nor-malt avhengig.av bredden av båndet som skal støpes fra trakten 10. Ved å bruke slike oppvarmningslanser tilveiebringes ' tilstrekkelig varme og holdes i hulrommet til å gi varmeover-føring gjennom traktmaterialene til den tilsvarende leppen av gjennomløpsåpningen 14 til å holde munnstykket varmt før og under båndstøpingen. Når en plate 40 og/eller 70 anvendes kan temperaturen til hele platen 4 0 heves til det ønskede nivå før bånd.støpningsoperasjonen påbegynnes. I en foretrukken utførelsesform plasseres en lanse pr..5 - 7 1/2 cm bredde av gjennomløpsåpningen 14. Det er funnet at oppvarm-ingen av slike plater nær smel tetemperaturen,. dvs. innenfor minst ca. 10% fra smeltetemperaturen til legeringen som skal støpes, forhindrer metallet i å fryse i gjennomløpsåpningen 14 hvilket ellers kan opptre spesielt ved begynnelsen av en støpeoperasjon. Også forvarming av slike plater på eller nær metallstøpetemperaturen muliggjør at enhver utvidelses- eller sammentrekningsvirkning kan opptre og riktig kompensasjon kan foretas før støpingen begynner. Derfor sikrer forvarming at den foreliggende åpningsdimensjon og avstanden fra støpe-overflaten opprettholdes under støpeoperasjonen.

I en foretrukket utførelsesform tilføres høytemperatur-reaktive gasser gjennom lansen. Slike gasser passerer gjennom tuppen på lansen og flammene rettes inn i hulrommet og mot materialet som avgrenser denne leppen til gjennomløps-åpningen 14. Foretrukne reaktive gasser inneholder acetylen-luft, acetylen-oksygen og naturgass-oksygenblandinger. For å redusere muligheten av uønskede flammevirkninger på slikt materiale slik som platen 40, eller plate 40 og 70

som er illustrert i tegningene, kan et mer bestandig varme-ledende sjikt 48 og/eller 78 anordnes på i det minste en del av den øverste overflaten til den øvre platen 40 og den nedre overflaten av den nedre platen 70 i det minste i det området hvor slike flammer treffer platen 40. og/eller 70. Slike sjikt 48 forhindrer varmeskader, , begrenser også kjemisk angrep og videre trener til å transportere varme til og gjennom platen 40 og/eller 70. I en foretrukket utførelsesform

er ét slikt sjikt 48 ca. 4,7.til 6,3 mm tykk grafitt, selv om andre materialer kan brukes. Et beskyttelsessjikt eller flere sjikt kan anbringes på en bornitridplate ved å bruke grafitt-holdige sementer eller andre kjeramiske beleggsmaterialer som forhindrer termisk og kjemisk skade og som er i funksjo-nell stand til å transportere varme som omtalt ovenfor.

Som vist i fig. 1 og 3 kan en drenéringsplugg 62 plasseres i . en nedre del av trakten. En slik drenéringsplugg er fortrinnsvis plassert vertikalt nedenfor gjennomløpsåpningen eller munnstykket 14 i forhold til tyngdekraften. Hensikten med dreneringspluggen 62 er å raskt stoppe smeltet metall i å avgis fra gjennomløpsåpningen 14 når. det ønskes å stoppe en støpeoperas jon. For en .fagmann er det klart at det er, viktig å stoppe en støpeoperasjon så raskt som mulig. Ellers kan ujevne og ofte avdrypte strømmer av smeltet metall strøm-me gjennom munnstykket 14 på slutten av en støpeoperasjon og slike avbrutte strømmer kan treffe den raskt bevegede støpe-overflaten uten den nødvendige kontroll for fremstilling av båndmaterialet. Således har slike ukontrollerte drypp av smeltet metall gjennom munnstykket på slutten av en støpe-operasjon tendens til å skvette på det riktige støpte pro-duktet og kan ødelegge båndet og kanskje skade noe av bånd-støpningsutstyret. For å oppnå gjentatt brukbarhet av trakten er det også viktig at det smeltede metallet i hulrommet 12 tømmes fra trakten 10 på slutten av en støpeoperasjon.

Ved å fjerne en slik plugg 62 går hovedsakelig alt det smeltede metallet i trakten gjennom pluggåpning og derfor kan trakten 10 og platen 40 og/eller 70 som danner gjennomløps-åpningen 14 brukes på nytt i etterfølgende støpeoperasjoner. Det er klart at riktige mottakerorganer bør foreligge for å ta imot det smeltede metallet som strømmer gjennom pluggåpn-ingen fra trakten når pluggen 62 fjernes.

Selv om foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er be-skrevet ovenfor i illustrerende hensikt, vil det være klart for en fagmann at tallrike varianter av detaljer kan foretas innenfor rammen av oppfinnelsen.

Claims (8)

1. Båndstøpningsapparatur omfattende en trakt for mottagelse og opphold av smeltet metall, og en gjennomløpsåpning avgrenset mellom to adskilte lepper i trakten hvor gjennom smeltet metall avgis til en støpeoverflåte som befinner seg ca. 3 mm fra gjennomløpsåpningen og er bevegelig forbi gjennomløps-åpningen med en hastighet fra 60 til 3 000 lineære overflate- , meter pr. minutt, karakterisert ved at det består av: minst et hulrom i trakten nær i det minste en del av materialet som avgrenser i det minste en av leppene til gjennomløpsåpningen, i det minste en lanse anordnet gjennom en del av trakten med en tupp av lansen.rettet mot hulrommet, anordninger for avgivelse av reaktive gasser gjennom lansen og inn i hulrommet for å til-føre tilstrekkelig varme i hulrommet til å be-virke varmetransport gjennom leppen for å oppvarme minst en del av gjennomløpsåpningen, og minst en åpning i forbindelse med hulrommet hvorigjennom forbrenningsprodukter fra de reaktive gasser unnviker hulrommet i trakten.

2. Båndstøpningsenhet omfattende en trakt for mottagelse og opphold av sméltet metall, og en gjennomløpsåpning avgrenset av to adskilte lepper i trakten hvorigjennom det smeltede metallet avgis til en støpeoverflate som befinner seg innenfor ca. 3 mm fra gjennomløpsåpningen og er bevegelig forbi gjennomløpsåpningen med en hastighet på fra 60 til 3000 lineære overflatemeter pr. minutt med minst en leppe som avgrenser gjennomløpsåpningen omfattende en smeltet metallbestandig plate, karakterisert ved at den består av: minst et hulrom i trakten nær i det minste en del av denne platen, minst en lanse anordnet gjennom en del av trak- ! ten med en tupp av lansen plassert over platen og rettet inn i hulrommet og mot en overflate av platen på den andre siden av gjennomløpsåpningen, anordning for tilføring av reaktive gasser gjennom lansen inn i hulrommet og mot plateoverflaten, og minst en åpning hvorigjennom forbrenningsprodukter fra de reaktive gasser unnviker fra hulrommet i trakten.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at trakten er konstruert av et smeltet metallbestandig materiale valgt fra gruppen bestående av bornitrid, kvarts, grafitt, leiregrafitt, brent leire, silisiumnitrid, silisiumkarbid, borkarbid, silisiumoksyd, aluminiumoksyd, zirkonoksyd, stabilisert zirkonsilikat, magnesiumoksyd, krommagnesitt og kombinasjoner derav.

4. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at platen er av smeltet metallbestandig materiale valgt fra gruppen bestående av bornitrid, kvarts, grafitt, leiregrafitt, brent leire, silisiumnitrid, silisiumkarbid, borkarbid, silisiumoksyd, aluminiumoksyd, zirkonoksyd, stabilisert zirkonsilikat, magnesiumoksyd, krommagnesitt og kombinasjoner derav.

5. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at en lanse er anordnet for hver 5 til 7,5 cm av bredden på gjennomløpsåpningen.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at en utslippsåpning er anordnet pr. lanse.

7. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at en utløpsåpning er anordnet for flere lanser.

8. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at de reaktive gasser som tilføres gjennom lansen velges fra gruppen omfattende acetylen-luft, acetylen-oksygen og naturgass-oksygen.