CZ20031269A3 - Způsob a zařízení k řízení stojatých povrchových vln a turbulence v nádobě na plynulé lití - Google Patents

Description

Způsob a zařízení k řízení stojatých povrchových vln a turbulence v nádobě na plynulé lití

Oblast techniky

Vynález se týká oblasti plynulého lití oceli.

Dosavadní stav techniky

Při plynulém lití oceli se roztavený kov odlévá z velké nádoby, zvané „mezipánev do vodou chlazené měděné formy, za použití ponorné vstupní hubice („SEN). Ocel začíná tuhnout, když přijde do styku se stěnami měděné formy, brama klesá plynule dolů při rychlosti odlévání. Tloušťka v licí formě na odlévání bram je typicky asi 228 až 305 mm (9 - 12), zatímco v tenké licí formě je tloušťka jenom asi 51 až 102 mm (2 4) . Šířka bramy je obecně velmi velká, typicky 1524 až 1829 mm (60 - 72) . Na volném povrchu kovu je ve formě udržována vrstva struskotvorné přísady, která chrání horký kov před atmosférickou oxidací a vytváří tenkou mazací (lubrikační) vrstvu mezi klesající bramou a stěnami formy.

Některé studie proudění tekutin v licích formách na odlévání bram ukázaly, že proud roztaveného kovu má velký vliv na povrch a na podpovrchovou jakost výsledného kovového odlitku. Roztavený kov vystupuje z ponorné vstupní hubice šikmo vzhledem k horizontální rovině a naráží na úzkou stěnu. To má za následek vytváření horního a dolního recirkulačního proudění, která jsou schematicky znázorněna v obecném schématu proudění na obr. 1. Horní recirkulace vyvolává stojatou vlnu

- 2 • · ···· · · ···· ·· · · · 4 ·· ···♦ · · I • · · · · · · · · · · na volném povrchu. Výška této vlny typicky v průběhu času osciluje. Tato oscilující stojatá vlna a s ní spojená turbulence na volném povrchu je považována za hlavní důvod většiny vad odlitých bram, vyrobených tímto způsobem.

Následkem dalších fyzikálních faktorů (například hradítka a nerovnoměrné blokování hubice) a turbulence, nemusí být tato schémata symetrická na obou stranách formy a mohou se v průběhu času plynule měnit. Výška vlny závisí na hloubce ponoření ponorné vstupní hubice (SEN), protože vlna je typicky vyšší při mělkém ponoření. Výška vlny také závisí na úhlu vstupního otvoru a ploše otvoru, protože menší úhly a menší plocha typicky dávají větší výšku vlny. Povrchová turbulence a stojaté vlny jsou pravděpodobně nejdůležitějšími faktory, které nepříznivě ovlivňují jakost lití.

Proud je dále vystaven předpětí následkem vlivu hradítka nebo přednostního blokování hubice. Proud kovu s předpětím zvyšuje šanci strhávání strusky ze struskotvorné přísady ve formě. Větší úhel proudu kovu směrem dolů od horizontální roviny pomáhá při snižování povrchové turbulence a výšky vln stlačováním místa narážení do větší hloubky ve formě. Avšak nižší místo narážení má za následek tenkou ztuhlou skořepinu na výstupu z formy a je s ním spojeno nebezpečí protržení. Dalším problémem je, že hlubší recirkulace v nižším místě unáší vměstky dolů do mnohem větší hloubky a ovlivňuje jakost kovového odlitku.

Proto je cílem tohoto vynálezu, poskytnout zařízení a způsob plynulého lití kovů, zajišťující rovnější povrch, bez turbulence, pro zajištění účinného proudu struskotvorné přísady, za současného umožnění účinnějšího odstraňování vměstků a umožnění snížení potenciálního nebezpečí protržení. Očekává se snížení povrchových a podpovrchových vad odlité

bramy, spojených s těmito povrchovými vlnami a turbulenci.

I když je vynález popsán vzhledem k oblasti liti oceli, bude příznivě vyhodnoceno, že podobných výhod tlumeni povrchových vln, spolu s dalšími výhodami, se může dosáhnout při jiných použitích tohoto vynálezu. Takové výhody mohou být zřejmé odborníkovi v oboru ve světle předloženého obsahu a při praktickém provádění vynálezu.

Podstata vynálezu

Vynález obsahuje soustavu nádoby na roztavený kov pro odlévání roztaveného kovu a způsob k zajišťování proudu roztaveného kovu pro plynulé lití. Obecně řečeno, zařízení podle tohoto vynálezu obsahuje soustavu nádoby na roztavený kov pro odlévání roztaveného kovu, kde tato soustava obsahuje: (a) nádobu obsahující roztavený kov, upravenou k uložení a dávkování roztaveného kovu pro lití, kde tato nádoba má vnitřní povrchy a roztavený kov, vytvářející horní povrch; (b) ponornou vstupní hubici vystupující pod horní povrch a (c) regulátor proudu, umístěný alespoň mezi jedním vnitřním povrchem a ponornou vstupní hubici. Může se použít povrchový regulátor proudu, který je v dostatečné blízkosti od horního povrchu roztaveného kovu, pro omezování tvorby vln na horním povrchu roztaveného kovu. Také se může použít ponorný regulátor proudu, který je úplně ponořen v určité hloubce pod horním povrchem roztaveného kovu, a je v dostatečné blízkosti od ponorné vstupní hubice, pro ovlivňování horního a dolního schématu recirkulačního proudění a výsledné turbulence a činnosti vln, způsobené touto turbulencí. Ponorný regulátor proudu má také účinek na oslabení stojatých vln na povrchu

- 4 roztaveného kovu ve formě na plynulé lití.

Povrchový nebo ponorný regulátor (regulátory) proudu je zejména umístěn na obou stranách ponorné vstupní hubice, a přičemž se může použít řada povrchových nebo ponorných regulátorů proudu na obou stranách ponorné vstupní hubice. Ponorné regulátory proudu typicky procházejí do roztaveného kovu, i když mohou být upraveny, aby byly uspořádány právě nad povrchem roztaveného kovu, pro omezování tvorby vln na horním povrchu roztaveného kovu. Ponorné regulátory proudu jsou typicky umístěny pod povrchem roztaveného kovu v místě pro omezování horního a dolního recirkulačního proudění, vyvozeného proudem roztaveného kovu z ponorné vstupní hubice. Povrch roztaveného kovu bude normálně nést vrstvu strusky. V některých provedeních může alespoň část povrchových regulátorů proudu nebo jejich podpěr procházet vrstvou strusky nebo roztaveného kovu. V jiných provedeních mohou být všechny povrchové regulátory proudu umístěny v roztaveném kovu a pod vrstvou strusky.

Obecně vzato, není vynález omezen žádným geometrickým tvarem povrchového nebo ponorného regulátoru proudu. Například v jednom provedení mohou být povrchové regulátory proudu tvarovány tak, že vytvářejí poměrně tenkou část, upravenou k procházení vrstvou strusky a poměrně širokou část, upravenou k procházení do roztaveného kovu. V jiném provedení obsahují povrchové regulátory proudu řadu hrotů,upravených k procházení vrstvou strusky a poměrně širokou část, upravenou k procházení do roztaveného kovu. V ještě dalším provedení obsahují povrchové regulátory proudu spodní část, která je zkosena směrem od ponorné vstupní hubice a směrem k vnitřnímu povrchu, takže má poněkud lichoběžníkový tvar. V alternativních provedeních jsou regulátory proudu ponořeny do roztaveného ·

- 5 kovu pod vrstvou strusky, přičemž se mohou použít různé geometrické tvary k omezení turbulence a vytváření vln, způsobených roztaveným kovem vystupujícím ponornou vstupní hubicí. V takovém provedení mohou mít ponorné regulátory proudu například geometrický mnohoúhelníkový, lichoběžníkový nebo kuželový tvar. Je však možno si představit, že tyto geometrické tvary jsou pouhými příklady nej různějších geometrických tvarů, které mohou přijatelně omezovat činnost turbulencí a vln, podle vynálezu, zatímco mohou umožňovat co nejužitečnější dosažení volného a stejnoměrného proudu struskotvorné přísady na volný povrch kovu. Ostatní geometrické tvary, jako takové, mohou být také uspokojivě použity pro zhotovení povrchu ponorného regulátoru proudu.

Povrchový regulátor proudu může být podepřen v kontaktu nebo ve funkční blízkosti volného povrchu kovu, pomocí jakéhokoliv mechanického prostředku, jako pomocí konzoly připevněné k licí formě. Připevnění k jiné konstrukci, než je licí forma, může také podepřít povrchový regulátor proudu. V některých provedeních tohoto vynálezu může být povrchový regulátor proudu také připevněn k ponorné vstupní hubici. Materiály a postupy pro připevnění mohou být jakékoliv, které jsou vhodné pro manipulaci s materiály odolnými proti vysokým teplotám, jako je žárovzdorná keramika. Je výhodné, když se povrch ponorných regulátorů proudu nedotýká vnitřního povrchu formy, pro zabránění přerušení jak tuhnutí kovu, tak proudu struskotvorné přísady do licí formy.

Dalším aspektem tohoto vynálezu je to, že regulátory proudu a ostatní prostředky pro omezení turbulence nebo vln umožňují, aby ponorná vstupní hubice volitelně směrovala proud roztaveného kovu šikmo v horizontální rovině nebo nad horizontální rovinou (spíše než typický proud šikmo dolů).

- 6 <« « · · ·

Tento význak pomáhá při podporování účinnější eliminace vměstků během licího procesu, a také snižuje nebezpečí protržení čerstvě ztuhlé vrstvy vlivem vysoké teploty formy způsobené horkým roztaveným kovem, který je směrován příliš nízko a příliš blízko dolů k výstupnímu konci licí formy.

Soustava nádoby na roztavený kov pro odlévání roztaveného kovu, podle vynálezu obsahuje (a) nádobu obsahující roztavený kov, upravenou k uložení a dávkování roztaveného kovu pro lití, kde tato nádoba má vnitřní povrchy a roztavený kov vytváří horní povrch; (b) ponornou vstupní hubici vystupující pod horní povrch a (c) prostředky pro omezování tvorby vln v horním povrchu roztaveného kovu.

Prostředky pro omezení tvorby vln v horním povrchu roztaveného kovu mohou být provedeny působením mechanické síly (jako je ve formě povrchového nebo ponorného regulátoru proudu nebo ekvivalentního mechanického uspořádání nebo zařízení), kapalinové síly (jako je ve formě plynného proudu, směrovaného proti povrchu kovu) nebo působením elektromagnetické síly (jako je použitím elektromagnetických ovládacích ústrojí, používaných pro jiné účely při řízení roztaveného kovu v průmyslu).

Tento vynález také obsahuje způsob zajišťování proudu roztaveného kovu pro plynulé lití, kde tento způsob obsahuje: (a) přípravu nádoby obsahující roztavený kov, upravenou k uložení a dávkování roztaveného kovu pro lití, kde tato nádoba má vnitřní povrchy a roztavený kov, vytvářející horní povrch; (b) přivádění proudu roztaveného kovu pod horní povrch roztaveného kovu, za současného omezování tvorby vln v horním povrchu roztaveného kovu a (c) umožnění výstupu roztaveného kovu z nádoby, pro vytváření kovového odlitku.

Omezení tvorby vln v horním povrchu roztaveného kovu

- 7 « · · · · · • * · · ♦ · « · * · · · · · · • · · · t · · ·· ··· ·» · · může být provedeno působením mechanické síly, kapalinové síly nebo elektromagnetické síly, jak bylo shora popsáno.

Ponorná vstupní hubice může směrovat proud roztaveného kovu šikmo, pod úhlem v horizontální rovině nebo lehce pod horizontální rovinou, i když se dává přednost, aby byl úhel lehce pod horizontální rovinou (tj. 1 až 20 stupňů pod horizontální rovinou).

Tento vynález tedy vytváří jednoduchý způsob pro snižování činnosti turbulence a vln, typicky inherentně s procesem plynulého lití kovů. V jednom provedení se zasune do volného povrchu díl žárovzdorného nebo jiného členu odolného proti teplotě (obecně označený jako „povrchový regulátor proudu), nebo se jinak uvede do záběru s volným povrchem, s výhodou shora, a zejména na obou stranách ponorné vstupní hubice. Povrchový regulátor (regulátory) proudu potom omezuje (omezují) horní recirkulační proudění a vlny, které jsou jím vytvářené, což zase znatelně zpomaluje povrchovou rychlost, a činí volný povrch téměř plochým. To je schématicky znázorněno na obr. 2. V jiném provedení tohoto vynálezu se umístí díl žárovzdorného nebo jiného členu odolného proti teplotě (obecně označený jako „ponorný regulátor proudu) pod povrch roztaveného kovu a je uspořádán pro přerušení normálního schématu recirkulačního proudění roztaveného kovu od ponorné vstupní hubice, čímž se sníží velikost stojatých vln, vytvářených tímto prouděním. Takové uspořádání je zobrazeno na obr. 9a 10. Použitím způsobů a zařízení podle tohoto vynálezu se sníží nebo dokonce prakticky eliminují vady způsobené vlnami nebo turbulencí na volném povrchu.

Protože kov tuhne v kontaktu se stěnou formy, neměl by se povrchový nebo ponorný regulátor proudu zejména dotýkat stěny formy. Proto je typicky nutné, udržovat mezeru mezi povrchovým · ·

- 8 a nebo ponorným regulátorem proudu a stěnou formy.

Na obr. 3 je v bokorysu znázorněna forma, opatřená povrchovým regulátorem proudu, jak bylo shora popsáno. Tato koncepce byla testována a ověřena, že pracuje na vodním modelu v malém měřítku. Tvar, velikost a umístění povrchového regulátoru (regulátorů) proudu bude záviset na příslušné soustavě. Ani povrchový, ani ponorný regulátor proudu by neměl zmenšovat proud v takovém rozsahu, aby kov ztuhnul příliš blízko volného povrchu. Obecné trojrozměrné rozměrové schéma soustavy povrchového regulátoru proudu je znázorněno na obr. 3a. Jelikož povrchový regulátor proudu snižuje turbulenci volného povrchu, proud se stane symetrickým na obou stranách ponorné vstupní hubice a významně se sníží předpětí proudu.

Očekává se, že způsobem a zařízením podle tohoto vynálezu se bude mnohem lépe řídit proces plynulého lití a významně se zlepší jakost kovového odlitku, vyrobeného tímto procesem.

Přehled obrázků na výkrese

Kromě shora uvedených znaků, budou aspekty tohoto vynálezu snadno patrné z následujícího popisu výkresu a příkladných provedení, přičemž stejné vztahové značky v různých pohledech se týkají identických nebo ekvivalentních znaků, a kde na obr. 1 je v nárysu a v řezu znázorněna soustava pro plynulé lití, znázorňující obecné schéma proudění ve formě na plynulé lití, na obr. 2 je v nárysu a v řezu znázorněna soustava pro plynulé lití, znázorňující obecné schéma proudění ve formě na plynulé lití, a znázorňující povrchové regulátory proudu podle jednoho provedení tohoto vynálezu, na obr. 2A je v rozloženém pohledu a v nárysu a

- 9 • · ·»·· · * ··« • * * ····· * · v řezu znázorněna ponorná vstupní hubice, mající horizontální výstup roztaveného kovu vynálezu, na obr. 2B je podle jednoho provedení tohoto v rozloženém pohledu a v nárysu a v řezu znázorněna ponorná vstupní hubice, mající vzhůru obrácený výstup roztaveného kovu podle jednoho provedení tohoto vynálezu, na obr. 2C je v nárysu a v řezu znázorněna soustava pro plynulé lití, znázorňující obecné schéma proudění ve formě na plynulé lití, a znázorňující vně zkosený povrchový regulátor proudu podle jednoho provedení tohoto vynálezu, na obr. 3 je v bokorysu schematicky znázorněna soustava pro plynulé lití, znázorňující obecné schéma proudění ve formě na plynulé lití, a znázorňující povrchový regulátor proudu podle jednoho provedení tohoto vynálezu, na obr. 3a je v perspektivním pohledu schematicky znázorněna soustava pro plynulé lití, znázorňující obecné schéma proudění ve formě na plynulé lití, a znázorňující alespoň jeden povrchový regulátor proudu podle jednoho provedení tohoto vynálezu, na obr. 4 je v bokorysu schematicky znázorněna soustava pro plynulé lití, znázorňující formu na plynulé lití, a znázorňující vně podepřený povrchový regulátor proudu podle jednoho provedení tohoto vynálezu, na obr. 5 je v bokorysu schematicky znázorněna soustava pro plynulé lití, znázorňující formu na plynulé lití, a znázorňující povrchový regulátor proudu, ve tvaru lopatky, podle jednoho provedení tohoto vynálezu, na obr. 6 je v bokorysu schematicky znázorněna soustava pro plynulé lití, znázorňující formu na plynulé lití, a znázorňující povrchový regulátor proudu, opatřený řadou hrotů, podle jednoho provedení tohoto vynálezu, na obr. 7 je v nárysu a v řezu znázorněna soustava pro plynulé lití, znázorňující formu na plynulé lití, a znázorňující povrchový regulátor proudu podle jednoho provedení tohoto vynálezu,

- 10 ·*«»·' * ·♦»« * · • · * · ·· · · · na obr. 8 je v bokorysu schematicky znázorněna soustava pro plynulé lití, znázorňující formu na plynulé lití, a znázorňující povrchový regulátor proudu, podle jednoho provedení tohoto vynálezu, na obr. 9a až 9c je v rozloženém pohledu a v částečném řezu znázorněno alternativní provedení tohoto vynálezu, kde jsou použity ponorné regulátory proudu k regulování proudu roztaveného kovu z ponorné vstupní hubice podle obr. 2a, a na obr. 10a až 10c jsou zobrazeny ponorné regulátory proudu z obr. 9a až 9c, použité k regulování proudu roztaveného kovu z ponorné vstupní hubice podle obr.2c.

Příklady provedeni vynálezu

V návaznosti na předchozí přehled představuje následující odstavec podrobný popis výhodných provedení, která jsou současně považována, že zahrnují nej lepší formu tohoto vynálezu.

Na obr. 1 je v nárysu a v řezu znázorněna soustava pro plynulé lití, znázorňující obecné schéma proudění ve formě na plynulé lití. Na obr. 1 je znázorněna forma 1 na plynulé lití a roztavený kov 2, vstupující do formy 1 na plynulé lití, když roztavený kov vystupuje z ponorné vstupní hubice 3. Roztavený kov 2 obecně proudí podél proudnic _4, když vstupuje do formy 1 na plynulé lití, a vystupuje z formy jako částečně ztuhlá brama j5 ve tvaru formy (typicky obdélníkovém) . Když roztavený kov 2 prochází formou, vytváří se vrstva ztuhlé oceli 6 proti vnitřním povrchům J3 formy .1, pro vytvoření skořepiny přes čerstvě odlitou bramu. Pohyb kovu touto formou směrem dolů je usnadněn vrstvou 9_ struskotvorné přísady (na volném povrchu 10 roztaveného kovu),procházející mezi vnitřními povrchy 8 a ····

- 11 vrstvou ztuhlé oceli 6 (není znázorněno v tloušťce).

Na obr. 2 je v nárysu a v řezu znázorněna soustava pro plynulé lití, znázorňující obecné schéma proudění ve formě na plynulé lití, a znázorňující pár povrchových regulátorů 11 proudu podle jednoho provedení tohoto vynálezu. V alternativním provedení tohoto vynálezu je zde umístěn druhý pár povrchových regulátorů 2 proudu, kde každý regulátor proudu je umístěn na každé straně vstupní hubice 2· ^Je příznivě vyhodnoceno, že mohou být použita různá množství a uspořádání povrchových regulátorů proudu, bez vybočení z rozsahu tohoto vynálezu.

Na obr. 2 jsou znázorněny proudnice £, které by mohly způsobit turbulenci, ovlivňující volný povrch 10 roztaveného kovu 2, nesoucí vrstvu 9 struskotvorné přísady. Povrchový regulátor 11 proudu prochází do povrchu 10 roztaveného kovu 2 skrze vrstvu 9 struskotvorné přísady, ale s výhodou se nedotýká vnitřních povrchů 8_, jako je vnitřní povrch 2 P°d hladinou roztaveného kovu 2. Povrchový regulátor 11 proudu snižuje turbulenci v roztaveném kovu 2, a tím snižuje tvorbu vln ve volném povrchu 10 roztaveného kovu 2, zatímco udržuje volný průtok materiálu vrstvou 9 struskotvorné přísady k vnějším okrajům volného povrchu 10, takže struskotvorné přísada může proudit rovnoměrně podél stran formy, bez rozrušování ztuhlé vrstvy kovu.

Na obr.2a je v rozloženém pohledu znázorněno alternativní provedení ponorné vstupní hubice 2· V tomto provedení, zobrazeném na obr. 2a, jsou výstupní otvory ponorné vstupní hubice 3 upraveny pro výstup roztaveného kovu z hubice, v podstatě v horizontálním směru 4.

Na obr. 2b je v rozloženém pohledu znázorněno jiné alternativní provedení ponorné vstupní hubice 2· V tomto ·* « ·»♦·

- 12 provedení, zobrazeném na obr. 2b, jsou výstupní otvory ponorné vstupní hubice 3 upraveny pro výstup roztaveného kovu z hubíce ve směru _4 vzhůru od horizontální roviny.

Na obr. 2c je v nárysu a v řezu znázorněna soustava pro plynulé lití, zobrazující jiné alternativní provedení povrchového regulátoru 11 proudu. Jak je zobrazeno na obr. 2c, každý povrchový regulátor 11 proudu je upraven tak, že má dolní část 16, přičemž tato dolní část 16 vystupuje směrem ven od vstupní hubice 3_.

Na obr. 3 je v bokorysu a v řezu znázorněna soustava pro plynulé lití, podle obr. 2. Na obr. 3 je znázorněn povrchový regulátor 11 proudu v poloze, připevněné ke stěnám formy JL. Jak je patrno z obr. 3, povrchový regulátor 11 proudu je upraven tak, že má dolní část 16, přičemž tato dolní část 16 má dostatečnou délku k procházení skrze vrstvu 2 struskotvorné přísady a k ponoření do roztaveného kovu 2^. Dolní část 16 povrchového regulátoru 11 proudu je dále upravena tak, aby byla dostatečně úzká, aby tak udržovala prostor mezi vnějšími okraji dolní části 16 a vnitřním povrchem 8_ formy 1 na plynulé lití. Udržování prostoru mezi touto dolní částí 16 a vnitřním povrchem 8_ formy 1 umožňuje větší plynulost vrstvy 9 struskotvorné přísady, když proudí na povrchu 10 roztaveného kovu, bez průvodního porušení tuhnoucího kovu.

Na obr. 3a je v perspektivním pohledu znázorněna soustava pro plynulé lití podle obr. 2. Na obr. 3a jsou také zobrazeny přídavné povrchové regulátory T_ proudu podle alternativního provedení.

Na obr. 4 je v bokorysu a v řezu znázorněno alternativní provedení soustavy pro plynulé lití, podle obr. 2. Jak je patrno na obr. 4, povrchový regulátor 11 proudu je upraven pro externí podepření, kde povrchový regulátor 11 proudu má ♦ * #9

- 13 • ··· horní část 12, přičemž tato horní část 12 je připevněna k jakémukoliv vhodnému rozměrově stálému externímu členu. Je příznivě vyhodnoceno, že v tomto alternativním provedení může být řada odlišně tvarovaných povrchových regulátorů proudu upravena pro externí podepření.

Na obr. 5 je v bokorysu a v řezu znázorněno jiné alternativní provedení soustavy pro plynulé lití, podle obr.

2. Jak je patrno na obr. 5, je povrchový regulátor 11 proudu upraven tak, že má poměrně tenkou část 13, kde tato poměrně tenká část 13 je upravena k procházení skrze vrstvu _9 struskotvorné přísady a do roztaveného kovu 2. Povrchový regulátor 11 proudu je dále upraven tak, že má poměrně širokou část 17, přičemž tato poměrně široká část 17 je trvale připevněna k poměrně tenké části 13. V tomto zobrazeném alternativním provedení je povrchový regulátor 11 proudu umístěn tak, že poměrně široká část 17 je úplně ponořena v roztaveném kovu

Na obr. 6 je v bokorysu a v řezu znázorněno jiné alternativní provedení soustavy podle obr. 2. Jak je patrno na obr. 6, je povrchový regulátor 11 proudu upraven tak, že je opatřen řadou hrotů 18, přičemž že horní část těchto hrotů je přísady a dolní část prochází přísady a do roztaveného kovu 2.

Na obr. 7 je v nárysu a \ plynulé lití, zobrazující další alternativní provedení tohoto vynálezu. Povrchové regulátory proudu, jak jsou zobrazeny na obr. 2, jsou nahrazeny členy 15 povrchových regulátorů proudu. Jak je zobrazeno na obr. 7, člen povrchových regulátorů proudu je umístěn na obou stranách ponorné vstupní hubice 3 a mezi ponornou vstupní hubicí 3 a vnitřní stěnou 8 formy 1. Členy 15

tyto	hroty jsou	upraveny tak,
nad	vrstvou 9	struskotvorné
skrze	vrstvu 9	struskotvorné
řezu	znázorněna	soustava pro

- 14 • · β 9 « · ♦ ♦ · • 99 • 99 « · 9

9 « «« 999

9 9

9 99 9 • 9

9

999

99 9 • 9

9

9 •9 9 povrchových regulátorů proudu jsou umístěny dostatečně těsně k vrstvě 9 struskotvorné přísady, pro vytvoření kontaktu s touto vrstvou 9 struskotvorné přísady, přičemž členy 15 povrchových regulátorů proudu jsou dále upraveny tak, aby neprocházely skrze vrstvu 9 struskotvorné přísady. Členy 15 povrchových regulátorů proudu mají průřez ve tvaru písmene „U a mají dolní kontaktní část 19, která má dostatečně plochý povrch pro omezení vln, vytvářených na volném povrchu 10 roztaveného kovu 2_.

Členy 15 povrchových regulátorů proudu na obr. 7 jsou upraveny tak, že mají podpěrnou část 20, přičemž tato podpěrná část 20 je upravena tak, že je schopna trvalého připevnění k externím podpěrným členům 21. Externí podpěrné členy 21 jsou tvořeny jakýmikoliv rozměrově stálými externími podpěrnými členy.

Na obr. 8 je v bokorysu a v řezu znázorněna soustava pro plynulé lití podle obr. 7, mající členy 15 povrchových regulátorů proudu namísto povrchových regulátorů proudu podle obr. 2. Jak je patrno na obr. 8, jsou strany členu 15 povrchových regulátorů proudu umístěny tak, že jsou uspořádány dostatečně těsně, ale ne v kontaktu se stranami formy jL.

Další alternativní provedení tohoto vynálezu může být patrno podle obr. 9a až 9c. V tomto speciálním provedení jsou uspořádány ponorné regulátory 22 proudu pod volným povrchem 10 roztaveného kovu 2 a pod vrstvou vrstvy 9 struskotvorné přísady. Ponorný regulátor 22 proudu je umístěn na obou stranách ponorné vstupní hubice 3 a je umístěn pro regulování přirozeného proudu ý z roztaveného kovu 2. Jak je patrno, ve srovnání s obr. 1, ponorné regulátory 22 proudu omezují ostrost schémat 4^z recirkulačního proudění směrem nahoru a dolů, obecně vyvozovaných ponornou vstupní hubicí 3 v procesu

- 15 ·· ·# ··*« • · • ··· ·« « «· · plynulého lití, dokonce i když je proud _4 roztaveného kovu směrován v menším než optimálním, v podstatě v horizontálním úhlu, od ponorné vstupní hubice jý

Poloha ponorných regulátorů 22 proudu může být zajištěna různými prostředky. Jak je znázorněno na obr. 9a a 9b, mohou být ponorné regulátory 22 proudu připevněny k části ponorné vstupní hubice 2 jakýmkoliv vhodným upevňovacím prostředkem 23, který je schopen odolat vysoké teplotě roztaveného kovu 2ý Například se může použít ocel s vysokou teplotou tavení nebo keramické konzoly. Jak je zobrazeno na obr. 9c, je také možné, zajistit polohu ponorných regulátorů 22 proudu jejich připevněním k dostatečně stabilnímu podpěrnému členu 24, uspořádanému nad volným povrchem 10 roztaveného kovu 2. V každém případě se dává přednost, ze shora uvedených důvodů, aby byla udržována mezera mezi vnitřními povrchy 8_ formy ý a ponornými regulátory 22 proudu.

Na obr. 10 a až 10c je zobrazeno ještě další provedení tohoto vynálezu. V tomto provedení tohoto vynálezu se používají ponorné regulátory 22 proudu a upevňovací prostředek 23, z obr. 9a až 9c, ale ponorná vstupní hubice 2 podle obr. 2c. Jak bylo předem uvedeno, pro minimalizování stojatých vln a turbulence, je obecně výhodné, vytvořit slabě dolů skloněnou dráhu proudu 4_ pro roztavený kov, proudící z ponorné vstupní hubice ý. Na obr. 10a až 10c je znázorněno, že ponorný regulátor 22 proudu podle tohoto vynálezu se také může použít se stejným nebo vyšším účinkem s touto formou ponorné vstupní hubice jk Ve způsobu podobném provozování ponorných regulátorů 22 proudu, podle obr. 9a až 9c, jsou ponorné regulátory 22 proudu, podle obr. 10a až 10c také schopny příznivě regulovat proud roztaveného kovu, vystupující z ponorné vstupní hubice 3, takže se sníží přirozená schémata recirkulačního proudění ·«·· ·· ···«

- 16 roztaveného kovu, a zmenší se ostrost turbulence a stojatých vln, nebo se dokonce prakticky eliminuje.

Ponorné regulátory 22 proudu podle obr. 9a až 9c a 10a až 10c jsou znázorněny v podstatě se čtvercovým průřezem. Mohly by však být provedeny tak, že se při konstruování ponorných regulátorů 22 proudu může použít množství geometrických tvarů, k použití podle principů tohoto vynálezu. Ponorné regulátory 22 proudu mohou být například mnohoúhelníkové, lichoběžníkové, válcové, kulovité, kuželové nebo prakticky v jakémkoliv jiném tvaru, který příznivě upravuje proud £ roztaveného kovu od ponorné vstupní hubice 3 a snižuje nebo eliminuje turbulenci nebo stojaté vlny. Ponorné regulátory 22 proudu také nejsou omezeny na určitou velikost, ale měly by být spíše vybírány podle příslušné aplikace, pro niž budou použity. Podobně, v závislosti na parametrech aplikace, se může upravovat přesná poloha ponorných regulátorů 22 proudu podle ponorné vstupní hubice a volného povrchu 10 roztaveného kovu, pro dosažení nej lepších výsledků. Například, i když jsou ponorné regulátory 22 proudu znázorněny, že jsou uspořádány pod horním povrchem 10 roztaveného kovu 2 a pod vrstvou 9 struskotvorné přísady, je také možné, aby část ponorných regulátorů 22 proudu měla kontakt s vrstvou 9^ struskotvorné přísady, nebo s horním povrchem 10 roztaveného kovu 2.

Také se předpokládá, že ponorné regulátory 22 proudu mohou vykonávat přídavné funkce. Tak například k ponorným regulátorům 22 proudu mohou být připevněny nebo do nich mohou být zabudovány určité senzory nebo zařízení. Tyto senzory a tato zařízení mohou obsahovat, z důvodů objasnění, prostředky pro provádění monitorování teploty, pro snímání kyslíku a pro stanovení a řízení hladiny roztaveného kovu ve formě. Takové senzory nebo taková zařízení mohou být použity jednotlivě nebo

*· ···* * · · • · · · » • · · • · · *· ·« · • · · * » »

alternativně, a mohou být použity v nej různějšich kombinacích. Senzory a zařízení se mohou dále připojit k externímu zařízení, jako prostřednictvím speciálních vedení nebo prostřednictvím prostředků, používaných k zajištění polohy ponorných regulátorů 22 proudu.

Odborník v oboru by mohl také realizovat takové uspořádání, aby se mohly používat ponorné regulátory 22 proudu odlišných geometrických tvarů, pro působení na jediné ponorné vstupní hubici jk Rozsah tohoto vynálezu také není omezen na určitý počet ponorných regulátorů 22 proudu, které se mohou použít v jediné aplikaci, může se použít jeden nebo několik ponorných regulátorů 22 proudu pro upravování proudu £ roztaveného kovu 2. Také se předpokládá, že se mohou použít ponorné regulátory 22 proudu se shora popsanými povrchovými regulátory 11 proudu, pro další snížení turbulence a stojatých vln. Pro vytvoření požadovaných výsledků se může použít jakákoliv kombinace ponorných regulátorů 22 proudu a povrchových regulátorů 11 proudu.

Uvedená výhodná provedení nejsou určena k tomu, aby vyčerpávajícím způsobem a zbytečně omezovala rozsah vynálezu. Výhodná provedení byla zvolena a popsána pro vysvětlení principů tohoto vynálezu, aby další odborníci v oboru mohli tento vynález prakticky provádět. Po znázornění a popsání výhodných provedení tohoto vynálezu je v rámci schopností odborníka v oboru, aby vytvářel změny nebo modifikace tohoto vynálezu, jako je náhrada ekvivalentních materiálů nebo konstrukční uspořádání nebo použití ekvivalentních způsobových kroků, aby tak byl schopen prakticky provádět tento vynález, bez vybočení z podstaty vynálezu, jak je vyjádřena v připojených nárocích, v popisu a výkladu, které jsou zde zahrnuty formou odkazu. Je tedy záměrem, omezovat tento • · · • · * • ♦ « • · · ♦ ♦ ·

- 18 vynález pouze tak, jak je vyznačeno rozsahem nároků a jejich ekvivalentů.

Claims (43)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Soustava nádoby na roztavený kov pro odlévání roztaveného kovu, vyznačující se tím, že tato soustava obsahuj e:

   (a) nádobu obsahující roztavený kov, upravenou k uložení a dávkování roztaveného kovu pro lití, kde tato nádoba má vnitřní povrchy a roztavený kov, vytvářející horní povrch;

   (b) ponornou vstupní hubici vystupující pod horní povrch kovu a (c) povrchový regulátor proudu, umístěný alespoň mezi jedním vnitřním povrchem a ponornou vstupní hubicí, a v dostatečné blízkosti k uvedenému hornímu povrchu roztaveného kovu, pro omezení tvorby vln v horním povrchu roztaveného kovu.
2. 2. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 1, vyznačující se tím, že má alespoň jeden povrchový regulátor proudu na obou stranách uvedené ponorné vstupní hubice.
3. 3. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený alespoň jeden povrchový regulátor proudu prochází do uvedeného povrchu roztaveného kovu.
4. 4. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený povrch roztaveného kovu obsahuje vrstvu struskotvorné přísady, přičemž uvedený alespoň jeden povrchový regulátor proudu prochází do uvedené vrstvy struskotvorné přísady.
5. 5. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 1 »* *·«· »* • * ♦ · ·»·>· vyznačuj ící tím, že uvedený povrch roztaveného kovu obsahuje vrstvu struskotvorné přísady, a přičemž uvedený alespoň jeden povrchový regulátor proudu prochází do uvedené vrstvy struskotvorné přísady a uvedeného roztaveného kovu.
6. 6. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 5, vyznačující se tím, že uvedený alespoň jeden povrchový regulátor proudu obsahuje poměrně tenkou část, upravenou k procházení skrze uvedenou vrstvu struskotvorné přísady, a poměrně širokou část, upravenou k procházení do uvedeného roztaveného kovu.
7. 7. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 5, vyznačující se tím, že uvedený alespoň jeden povrchový regulátor proudu obsahuje řadu hrotů.
8. 8. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 5, vyznačující se tím, že uvedený alespoň jeden povrchový regulátor proudu obsahuje řadu hrotů, upravených k procházení skrze uvedenou vrstvu struskotvorné přísady do uvedeného roztaveného kovu.
9. 9. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený alespoň jeden povrchový regulátor proudu obsahuje dolní část, která je zkosena směrem od uvedené ponorné vstupní hubice.
10. 10. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedená ponorná vstupní tryska je upravena ke směrování proudu tekutého kovu ** ·««« * * 9 • * »·« * · » · • · · ·· ··· ** ·««· • * « • · · • · « • ♦ · · ·· «· pod úhlem v horizontální rovině, šikmo rovinu, nebo lehce pod horizontální rovinu.

    nad horizontální
11. 11. Soustava nádoby na roztavený kov pro odlévání roztaveného kovu, vyznačující se tím, že tato soustava obsahuje:

    (a) nádobu obsahující roztavený kov, upravenou k uložení a dávkování roztaveného kovu pro lití, kde tato nádoba má vnitřní povrchy a roztavený kov, vytvářející horní povrch;

    (b) ponornou vstupní hubici vystupující pod horní povrch a (c) prostředky pro omezování tvorby vln v horním povrchu roztaveného kovu.
12. 12. Způsob zajišťování proudu roztaveného kovu pro plynulé lití, vyznačuj (a) přípravu nádoby ící se tím, že obsahuje:

    obsahující roztavený kov, upravenou k uložení a dávkování roztaveného kovu pro lití, kde tato nádoba má vnitřní povrchy a roztavený kov, vytvářející horní povrch;

    (b) přivádění proudu roztaveného kovu pod horní povrch roztaveného kovu, za současného omezování tvorby vln v horním povrchu roztaveného kovu a (c) umožnění výstupu roztaveného kovu z nádoby, pro vytváření kovového odlitku.
13. 13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že uvedené omezování tvorby vln v horním povrchu roztaveného kovu je provedeno působením mechanické síly.
14. 14. Způsob podle nároku 12,vyznačující se tím, že uvedené omezování tvorby vln v horním povrchu

    - 22 ·· ···· ♦ · ♦ * · · « · · « * * ♦ • · * «* ·««« ♦ · · • · ··♦ » » · * · · • · · * « ·· ·♦»· * · · • · · • · * a • · · · ·· ·· roztaveného kovu je provedeno působením kapalinové síly.
15. 15. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že uvedené omezování tvorby vln v horním povrchu roztaveného kovu je provedeno působením elektromagnetické síly.

    íe i. Způsob podle nároku 12, v y z n a č u j ící s e t í m, že uvedený roztavený kov je směrován pod úhlem v přímce, nad přímkou nebo lehce pod přímkou, kolmou k horizontální rovině.
16. 17. Soustava nádoby na roztavený kov pro odlévání roztaveného kovu, vyznačující se tím, že tato soustava obsahuje:

    (a) nádobu obsahující roztavený kov, upravenou k uložení a dávkování roztaveného kovu pro lití, kde tato nádoba má vnitřní povrchy a roztavený kov, vytvářející horní povrch;

    (b) ponornou vstupní hubici vystupující pod horní povrch kovu a (c) alespoň jeden člen ponorného regulátoru proudu, který je umístěn mezi alespoň jedním vnitřním povrchem a ponornou vstupní hubicí, a v dostatečné blízkosti proudu roztaveného kovu, vystupujícího z ponorné vstupní hubice, pro omezování tvorby vln v uvedeném horním povrchu roztaveného kovu.
17. 18. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 17, vyznačující se tím, že alespoň jeden člen ponorného regulátoru proudu je uspořádán na obou stranách ponorné vstupní hubice.
18. 19. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 17, • · • t · * · · + * · ·· ···* • · • ··· • · · • · ·· «·· ·· ··«· • · * • ♦ · • · · · ·· ··

    - 23 vyznačující se tím, že alespoň jeden člen ponorného regulátoru proudu je podepřen připevněním k uvedené ponorné vstupní hubici.
19. 20. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 17, vyznačující se tím, že alespoň jeden člen ponorného regulátoru proudu je podepřen připevněním k podpěrnému členu, který je uspořádán nad horním povrchem kovu.
20. 21. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 20, vyznačující se tím, že prostředek k připevnění uvedeného ponorného regulátoru proudu k uvedenému podpěrnému členu prochází skrze uvedený horní povrch kovu.
21. 22. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 21, vyznačující se tím, že prostředek k připevnění uvedeného ponorného regulátoru proudu k uvedenému podpěrnému členu působí jako povrchový regulátor proudu.
22. 23. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 17, vyznačující se tím, že uvedený povrch roztaveného kovu obsahuje vrstvu struskotvorné přísady, a přičemž část uvedeného alespoň jednoho ponorného regulátoru proudu je v kontaktu s uvedenou vrstvou struskotvorné přísady.
23. 24. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 17, vyznačující se tím, že uvedený ponorný regulátor proudu také provádí monitorovací činnost.
24. 25. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 24 ·· ···· • · · • 9 · • · · • · * «· · ·· ···· • · · • · ··· • » · · · • · ·

    9· ··« ·· • · • 9 ···« • · · • · · · ·· ·· vyznačující se tím, že uvedený ponorný regulátor proudu je upraven k monitorování teploty roztaveného kovu.
25. 26. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 24, vyznačující se tím, že uvedený ponorný regulátor proudu je upraven k monitorování hladiny roztaveného kovu v uvedené nádobě.
26. 27. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 24, vyznačující se tím, že uvedený ponorný regulátor proudu je upraven k monitorování hladiny kyslíku v uvedeném roztaveném kovu.
27. 28. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 17, vyznačující se tím, že uvedený ponorný regulátor proudu je použit ve spojení alespoň s jedním povrchovým regulátorem proudu.
28. 29. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 17, vyznačující se tím, že uvedený ponorný regulátor proudu má mnohoúhelníkový průřez.
29. 30. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 17, vyznačující se tím, že uvedený ponorný regulátor proudu má lichoběžníkový průřez.
30. 31. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 17, vyznačující se tím, že uvedený ponorný regulátor proudu má kruhový průřez.

    - 25 • ·· ·
31. 32. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 17, vyznačující se tím, že uvedený ponorný regulátor proudu má kuželový tvar.
32. 33. Soustava nádoby na roztavený kov podle nároku 17, vyznačující se tím, že uvedená ponorná vstupní tryska je upravena ke směrování proudu roztaveného kovu pod úhlem v horizontální rovině, šikmo nad horizontální rovinu, nebo lehce pod horizontální rovinu.
33. 34. Soustava nádoby na roztavený kov pro odlévání roztaveného kovu, vyznačující se tím, že tato soustava obsahuje:

    (a) nádobu obsahující roztavený kov, upravenou k uložení a dávkování roztaveného kovu pro lití, kde tato nádoba má vnitřní povrchy a roztavený kov, vytvářející horní povrch;

    (b) ponornou vstupní hubici vystupující pod horní povrch kovu, pro zajišťování dodávky uvedeného roztaveného kovu do uvedené nádoby a (c) alespoň jeden člen ponorného regulátoru proudu, který je umístěn mezi alespoň jedním vnitřním povrchem a ponornou vstupní hubicí, a je umístěn v dráze proudu roztaveného kovu, vystupujícího z ponorné vstupní hubice, pro upravení přirozeného schématu proudění uvedeného roztaveného kovu v uvedené nádobě, a tím pro snižování turbulence v roztaveném kovu a pro omezování tvorby vln v uvedeném horním povrchu roztaveného kovu.
34. 35. Způsob zlepšení jakosti procesu plynulého lití kovu, vyznačující se tím, že obsahuje:

    (a) přípravu nádoby obsahující roztavený kov, upravenou

    - 26 ·· ···· ·· · · k uložení a dávkování roztaveného kovu pro lití, kde tato nádoba má vnitřní povrchy a roztavený kov, vytvářející horní povrch;

    (b) přivádění proudu roztaveného kovu pod uvedený horní povrch roztaveného kovu, za použití ponorné vstupní hubice;

    (c) uspořádání alespoň jednoho ponorného regulátoru proudu, umístěného mezi uvedenými vnitřními povrchy a uvedenou ponornou vstupní hubicí, a umístěného do dráhy proudu roztaveného kovu, vystupujícího z ponorné vstupní hubice, a (d) použití alespoň jednoho ponorného regulátoru proudu, pro upravení přirozeného schématu proudění uvedeného roztaveného kovu v uvedené nádobě, pro snižování turbulence v roztaveném kovu a pro omezování tvorby vln v uvedeném horním povrchu roztaveného kovu a (e) umožnění výstupu roztaveného kovu z nádoby, pro vytváření kovového odlitku.
35. 36. Způsob podle nároku 35, vyznačující se tím, že alespoň jeden ponorný regulátor proudu se podepře připevněním k uvedené ponorné vstupní hubici.
36. 37. Způsob podle nároku 35, vyznačující se tím, že alespoň jeden ponorný regulátor proudu se podepře připevněním k podpěrnému členu, který je uspořádán nad horním povrchem roztaveného kovu.
37. 38. Způsob podle nároku 37, vyznačující se tím, že prostředek, použitý k připevnění uvedeného ponorného regulátoru proudu k uvedenému podpěrnému členu, prochází skrze uvedený horní povrch uvedeného roztaveného kovu.

    ·· ·
38. 39. Způsob podle nároku 38, vyznačující se tím, že prostředek, použitý k připevnění uvedeného ponorného regulátoru proudu k uvedenému podpěrnému členu, působí jako povrchový regulátor proudu.
39. 40. Způsob podle nároku 37, vyznačující se tím, že jeden nebo více povrchových regulátorů proudu se použije ve spojení alespoň s jedním ponorným regulátorem proudu.
40. 41. Způsob podle nároku 37, vyznačující se tím, že se dále umístí jeden nebo více senzorů do uvedeného nebo na uvedený alespoň jeden ponorný regulátor proudu.

    42. Způsob podle nároku 41, v y z n a č u j i c í s e t i m, že senzor monitoruje teplotu uvedeného roztaveného kovu
41. 43. Způsob podle nároku 41, vyznačuj íc tím, že senzor monitoruje hladinu kyslíku roztaveného kovu.

    í se uvedeného
42. 44. Způsob podle nároku 41, vyzná tím, že senzor monitoruje hladinu kovu v uvedené nádobě.

    čující se uvedeného roztaveného
43. 45. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím, že uvedený roztavený kov je směrován uvedenou ponornou tryskou pod úhlem v přímce, nad přímkou nebo lehce pod přímkou, kolmou k horizontální rovině.