CZ287953B6

CZ287953B6 - Způsob a zařízení pro přímé odlévání souvislého pásu krystalického kovu

Info

Publication number: CZ287953B6
Application number: CZ1993760A
Authority: CZ
Inventors: David Brian Love; John Dana Nauman; Karl Schwaha
Original assignee: Allegheny Ludlum Corporation
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 2001-03-14
Also published as: MX9302520A; DE69323922D1; ATE177665T1; US5293926A; UA32530C2; AU665622B2; AU3560393A; DE69323922T2; ZA932811B; EP0568211A1; KR930021292A; US5484009A; RU2117547C1; JPH0615413A; EP0568211B1; CN1064870C; GR3030063T3; CZ76093A3; CN1078183A; ES2132185T3

Abstract

Způsob a zařízení pro přímé odlévání souvislého pásu krystalického kovu z roztaveného kovu, při kterém se řízeně přivádí roztavený kov do odlévací nádoby pro dosazování roztaveného kovu v podstatě rovnoměrným proudem a s v podstatě rovnoměrnou teplotou, jehož vrchní strana je od výstupního konce volná. Kov se vede v podstatě horizontálně vzhledem k přilehlému odlévacímu povrchu. Odlévací povrch se vede v podstatě vertikálně směrem vzhůru podél výstupního konce, přičemž odlévací povrch je tvořen povrchem odlévacího válce (24), otočného kolem podélné osy, uspořádané v podstatě vodorovně pro provádění primárního chlazení, vyvolávajícího tuhnutí roztaveného kovu. Pánev (18) se umístí v blízkosti odlévacího válce (24). Hladina roztaveného kovu se udržuje na výstupním konci pánve (18) a udržuje se povrchového napětí na horní straně, na spodní straně a na okrajích roztaveného kovu, vystupujícího z nádoby. Hladina roztaveného kovu se udržuje v blízkosti hřebene odlévacího válce (24). Odlévaný ŕ

Description

Způsob a zařízení pro přímé odlévání souvislého pásu krystalického kovu

Oblast vynálezu

Předložený vynález se týká způsobu a zařízení pro přímé odlévání souvislého pásu krystalického kovu z roztaveného kovu, při kterém se řízené přivádí roztavený kov do odlévací nádoby pro dosazování roztaveného kovu v podstatě rovnoměrným proude a s v podstatě rovnoměrnou teplotou, jehož vrchní strana je od výstupního konce volná, jeho v podstatě horizontálním vedení k přilehlému odlévacímu povrchu, přičemž odlévací povrch se vede v podstatě vertikálně směrem vzhůru podél výstupního konce a odlévací povrch je tvořen povrchem odlévacího válce, otočného kolem podélné osy, uspořádané v podstatě vodorovně pro provádění primárního chlazení, vyvolávajícího tuhnutí roztaveného kovu, přičemž pánev se umístí v blízkosti odlévacího válce a hladina roztaveného kovu se udržuje na výstupním konci pánve a zároveň se udržuje povrchové napětí na horní straně, na spodní straně a na okrajích roztaveného kovu, vystupujícího z nádoby.

Dosavadní stav techniky

Konvenční výrobky kovového pásu obsahují operace odlévání roztaveného kovu do tvaru ingotu, housky nebo desky, dále pak typicky zahrnují jeden nebo více stupňů válcování za tepla nebo za studená, jakož i moření a žíhání při kterékoli z různých fází procesu tak, aby se dosáhlo požadované konečné tloušťky a kvality pásu. Náklady na výrobu pásu, zvláště při odlévaném kalibru v rozsahu od 0,025 do 0,40 cm (0,010 až 0,160 palce), by mohly být u známých způsobů sníženy vyloučením některých výrobních operací. Odlévaný pás by mohl být vyráběn konvenčním způsobem válcováním za studená, mořením a žíháním k dosažení konečného kalibru až do tloušťky fólie, například 0,025 až 0,30 cm (0,001 až 0,12 palce).

Existuje široká paleta způsobů a zařízení, známých při výrobě přímo odlévaného pásu. Typické jsou metody, které obsahují nastřikování roztaveného kovu skrz kalibrované otvory podél štěrbiny na rychle se pohybující chlazený povrch, jako je kolo nebo nekonečný pás. Dále jsou to metody, při kterých se rotující chlazený povrch noří zčásti do lázně s roztaveným kovem, metody používající vodorovné článkové pásy jako chladicí substrát, na které vytéká roztavený kov, aby na něm ztuhl, a metody vertikálního lití s dvojicí válců, mezi nimiž se nachází lázeň roztaveného kovu. Po dlouhou dobu byla vynakládána snaha o komerční výrobu pásu vhodné kvality a struktury přímým litím kovů skrz otvor, avšak s malým úspěchem, pokud jde o vyrábění krystalického kovového pásu.

Pouze nedávno byly navrženy jiné způsoby přímého lití, avšak nebyly vyvinuty na úroveň komerčního využití. Například je navrhován způsob pro výrobu pásů nebo plechů válcováním za studená z austenitické nerezové oceli, při použití kontinuálního odlévacího stroje, ve kterém se stěna odlévací formy pohybuje synchronně s odlévacím pásem, který se poté povrchově válcuje za studená, jak je popsáno v US patentu 5 045 124 ze 3. září 1991. Jiný způsob je popsán v mezinárodní přihlášce WO 89/07025 (PCT/US88/04641) podané 29. prosince 1988 a zveřejněné 10. srpna 1989, podle kterého se používá systém lití z roztaveného taženého kovového pásu, přičemž roztavený kov je přiváděn z odlévací pánve na jednolitý chlazený povrch tak, že pás má neztuhlou vrchní stranu, se kterou přichází do kontaktu vrchní válec ve vzdálenosti v podstatě odpovídající tloušťce pásu a o teplotě, která zajišťuje, aby vrchní povrch odlévaného kovu neztuhl. Zvláštní mezipánev s usměrňovači toku je popsaná v mezinárodní přihlášce WO 89/09667 (PCT/US88/04643) podané téhož dne a zveřejněné 19. října 1989). Týž způsob a zařízení jsou popsány v další mezinárodní přihlášce WO 90/10515 (PCT/US90/01211), podané 14. března 1990 a zveřejněné 20. září 1990, která však dále popisuje chladicí povrch s drážkami.

-1 CZ 287953 B6

Podle jiného způsobu se provádí přímé lití roztaveného kovu z výstupního konce odlévací pánve na pohyblivý odlévací povrch k utváření souvislého pásu krystalického kovu při využití povrchového napětí roztaveného kovu k formování vrchní strany, bočních hran a spodní strany odlévaného pásu, s dobrou kvalitou povrchu, hran a struktury. Existuje rovněž zařízení obsahující odlévací nádobu se vstupním a výstupním koncem, ze které vytéká zcela stejnoměrně utvářený proud roztaveného kovu skrz výstup ve tvaru U na pohybující se odlévací povrch. US patent 4 478 719 ze dne 7. července 1987 řeší řadu problémů, spojených se způsoby obsaženými ve stavu techniky přímého lití, jak jsou výše popsány. US patent 4 715 428 ze dne 29. prosince 1987 popisuje příbuzné metody radiálního chlazení roztaveného kovu na výstupním konci pánve.

U známých řešení však stále chybí způsob a zařízení, které by se daly využít v komerční výrobě pro přímé odlévání pásů s kvalitou povrchu, která by byla srovnatelná, nebo ještě lepší, než u pásů zhotovovaných známými metodami. S takovým způsobem a zařízením by mělo být možno vyrábět takové výrobky, jako jsou plechy a pásy, o rovnoměrné tloušťce a povrchu a s hladkou homí a spodní stranou a bez porozity plechu. Dále by měl nový způsob a zařízení omezit na minimum, nebo vyloučit, každé poškození při manipulaci s pásem po jeho oddělení od odlévacího povrchu, přičemž by řešení mělo být použitelné pro plynulé lití souvislého pásu při kalibraci od 0,025 až 0,40 cm (0,010 až 0,160 palce). Pás zhotovený přímým litím by měl mít dobrou kvalitu povrchu hran a strukturu, jakož i vlastnosti přinejmenším tak dobré, jako u pásů litých podle známých způsobů a s možností odlévat tyto pásy jak z uhlíkových, tak z nerezových ocelí.

Podstata vynálezu

Výše uvedené úkoly řeší způsob přímého odlévání souvislého pásu krystalického kovu z roztaveného kovu, při kterém se řízené přivádí roztavený kov do odlévací nádoby pro dosazování roztaveného kovu v podstatě rovnoměrným proudem a s v podstatě rovnoměrnou teplotou, jehož první strana je od výstupního konce volná, jeho v podstatě horizontálním vedením k přilehlému odlévacímu povrchu, přičemž odlévací povrch se vede v podstatě vertikálně směrem vzhůru podél výstupního konce a odlévací povrch je tvořen povrchem odlévacího válce, otočného kolem podélné osy, uspořádané v podstatě vodorovně pro provádění primárního chlazení, vyvolávajícího tuhnutí roztaveného kovu, přičemž pánev se umístí v blízkosti odlévacího válce a hladina roztaveného kovu se udržuje na výstupním konci pánve a zároveň se udržuje povrchové napětí na homí straně, na spodní straně a na okrajích roztaveného kovu, vystupujícího z nádoby, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se hladina roztaveného kovu udržuje v blízkosti hřebene odlévacího válce, odlévaný pás se odděluje ve v podstatě horizontálním směru od povrchu odlévacího válce v blízkosti jeho hřebene zatímco se tento pás nachází v poloztuhlém stavu s neztuhlou homí stranou, a odlévaný pás se plynule sekundárně chladí k zajištění tuhnutí pásu po jeho oddělení od odlévacího povrchu.

Tento způsob zahrnuje kontrolu a řízení přívodu roztaveného kovu do licí pánve, při kterém se dávkuje v podstatě rovnoměrný proud roztaveného kovu se stejnoměrnou teplotou s volnou homí stranou, z výstupního konce pánve v podstatě horizontálně na přilehlý odlévací povrch. Odlévací povrch pro primární chlazení za účelem tuhnutí roztaveného kovu se pohybuje v zásadě vertikálně směrem vzhůru podél výstupního konce pánve a je tvořen jednolitým povrchem válce, který rotuje kolem své podélné osy, uspořádané v podstatě horizontálně. Výstupní konec licí pánve je umístěn v blízkosti odlévacího válce tak, že hladina roztaveného kovu na výstupním konci pánve se nachází v blízkosti hřebene odlévacího válce. Způsob zahrnuje oddělování odlévaného pásu ve v podstatě v horizontálním směru z blízkosti hřebene odlévacího válce, zatímco se pás nachází v poloztuhlém stavu z neztuhlou homí stranou a následné provádění druhotného ochlazení plynule odlévaného pásu na prostředcích pro dopravu, pro oddělení pásu od odlévacího povrchu, k zajištění ztuhnutí pásu.

-2CZ 287953 B6

Předmětem vynálezu je také zařízení pro přímé odlévání roztaveného kovu do souvislého pásu krystalického kovu, obsahující pohyblivý odlévací povrch, tvořený povrchem odlévacího válce, otočného kolem podélné osy, uspořádané v podstatě horizontálně k zajištění primárního chlazení roztaveného kovu, a dále odlévací pánev s výstupním koncem v podstatě tvaru U o šířce odpovídající přibližně šířce odlévaného pásu, přičemž tento výstupní konec je uspořádaný v podstatě horizontálně v těsné blízkosti odlévacího válce, a dále zahrnující prostředky pro řízené přivádění roztaveného kovu od odlévací pánve a prostředky pro udržování v podstatě stejnoměrného průtoku a stejnoměrné teploty roztaveného kovu na vstupním konci, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že dále zahrnuje přepady v odlévací pánvi pro udržování hladiny roztaveného kovu v blízkosti hřebene odlévacího válce, oddělovací prostředky pro oddělování poloztuhlého odlévacího pásu s neztuhlou horní stranou od odlévacího válce v blízkosti hřebene povrchu odlévacího válce ve v podstatě horizontálním směru, zatímco se povrch odlévacího válce pohybuje v podstatě vertikálně směrem vzhůru podél výstupního konce pánve, prostředky pro sekundární ochlazování odděleného poloztuhlého odlévaného pásu k dokončení tuhnutí, a prostředky pro dopravu odděleného poloztuhlého pásu od oddělovacích prostředků během dokončování tuhnutí pásu.

Způsob a zařízení podle vynálezu umožňují odlévání pásů s kvalitou povrchu, která je srovnatelná nebo lepší, než u pásů zhotovovaných známými metodami, přičemž plechy a pásy mají rovnoměrnou tloušťku a povrch s hladkou horní a spodní stranou bez porozity. Řešení podle vynálezu omezuje na minimum nebezpečí poškození při manipulaci s pásem po jeho oddělení od odlévacího povrchu.

Podle výhodného provedení způsobu se pás odděluje od povrchu odlévacího válce ve v podstatě v horizontálním směru v oblasti zabírající až 20 úhlových stupňů, s výhodou 10 až 15 úhlových stupňů, měřeno od hřebene odlévacího válce.

Podle dalšího výhodného provedení způsobu se oddělovací provádí na straně odlévacího válce, pohybující se od hřebene směrem dolů.

Je výhodné, když je rychlost ochlazování, vyvolaná kombinovaným účinkem primárního a sekundárního chlazení, menší než 20 °C za sekundu.

Je též výhodné, když se sekundární chlazení provádí v plynné atmosféře, s výhodou v plynné inertní atmosféře.

Sekundární chlazení se může provádět kontaktováním horní strany oddělovaného pásu s otáčejícím se válcem, jehož šířka odpovídá nejméně šířce odlévaného pásu.

Je výhodné, když se poloztuhlý odlévaný pás po oddělení od povrchu odlévacího válce, při dokončování procesu tuhnutí, dopravuje v podstatě horizontálně.

Podle dalšího výhodného provedení se poloztuhlý pás dopravuje v podstatě bez působení vnějších sil na rovinu pásu.

Podle jiného výhodného provedení se poloztuhlý pás dopravuje za působení pouze nepatrných tažných sil v rovině pásu.

Podle dalšího výhodného provedení se poloztuhlý pás dopravuje za působení pouze nepatrných tlakových sil v rovině pásu.

Je výhodné, když se výstupní konec odlévací pánve ohřívá za účelem udržení v podstatě stejnoměrné teploty roztaveného kovu nad jeho teplotou liquidu.

-3CZ 287953 B6

Proces tuhnutí se s výhodou řídí udržováním teploty a složení atmosféiy na výstupním konci pánve, přilehlém k odlévacímu válci.

U výhodného provedení zařízení podle vynálezu je průměr odlévacího válce menší než 610 mm, 5 s výhodou menší než 350 mm.

U dalšího výhodného provedení zařízení jsou oddělovací prostředky umístěné v oblasti do 20 úhlových stupňů, s výhodou od 15 do 20 úhlových stupňů, od hřebene odlévacího válce.

Oddělovací prostředky jsou s výhodou umístěny pod hřebenem odlévacího válce při jeho straně pohybující se směrem dolů.

Podle výhodného provedení má zařízení podle vynálezu prostředky pro ohřev výstupního konce odlévací pánve během odlévání.

Prostředky pro sekundární chlazení mohou být tvořeny otáčivým válcem pro kontakt s horní stranou odlévacího pásu, umístěný za oddělovacími prostředky.

Prostředky pro sekundární chlazení mohou obsahovat prostředky pro vytváření plynné atmosféry. 20

Prostředky pro dopravu polotuhého pásu jsou s výhodou uspořádané v podstatě horizontálně.

Podle výhodného provedení je výstupní konec odlévací pánve mělčí než vstupní konec odlévací pánve.

Popis obrázku na výkrese

Obr. 1 je schematický pohled na zařízení k odlévání pásů podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Obrázek v zásadě znázorňuje odlévací pánev 18 pro přímé odlévání roztaveného kovu na povrch 35 odlévacího válce 24 k výrobě výrobku ve formě souvislého plechu nebo pásu 30. Roztavený kov je dodáván z pánve (není znázorněna) do odlévací pánve 18 skrz trysku 20. s výhodou provedenou jako ponořená vstupní tryska. Zátkové tyče nebo mechanické hradítko (nejsou znázorněny), nebo jiný vhodný prostředek může řídit proud roztaveného kovu od odlévací pánve 18 například prostřednictvím žlabu nebo trysky 20. Odlévací pánev 18 je znázorněna ve 40 v podstatě horizontální poloze se vstupním koncem a výstupním koncem umístěným v těsné blízkostí u odlévacího válce 24.

Přívod roztaveného kovu 22 od odlévací pánve 18 může být proveden jakýmkoli vhodným známým způsobem a zařízením, například pomocí pánví, mezipánví nebo čerpadel roztaveného 45 kovu.

Odlévací válec 24 může být jednolité odlévací kolo nebo dvojice kol nebo válců. Složení odlévacího povrchu může být důležité vzhledem k odlévacímu kovovému pásu, nicméně netvoří část vynálezu, ačkoliv některé povrchy mohou přinášet lepší výsledky než jiné. U způsobu a 50 zařízení podle vynálezu byly použity úspěšně odlévací povrchy z mědi, uhlíkové oceli a nerezové oceli. Odlévací povrch je tvořen jednolitým povrchem válce rotujícího kolem podélné osy uspořádané v podstatě horizontálně.

Je důležité, aby se odlévací povrch pohyboval vzhledem k odlévací pánvi regulovatelnou 55 rychlostí a byl schopen zaručit požadovanou míru ochlazování za účelem odvedení dostatečného

-4CZ 287953 B6 množství tepla ktomu, aby mohlo začít primární tuhnutí roztaveného kovu do tvaru pásu. Odlévací válec 24 se pohybuje vzhledem k odlévací pánvi 18 rychlostí, která může být v rozsahu do 6 až 152,4 m/min (20 až 500 stop za minutu), s výhodou 15,2 až 91,4 m/min (50 až 300 stop za minutu), která je vhodná pro komerční výrobu krystalických kovů. Skutečná odlévací iychlost hraje důležitou roli pokud jde o tloušťku pásu a musí být v rovnováze s ostatními faktory. Odlévací válec 24 by měl být dostatečně chlazen, aby se zajistilo lychlé ochlazení roztaveného kovu a počátek procesu tuhnutí pásu do krystalické formy. Rychlost ochlazování, zajišťovaná odlévacím válcem 24, je nižší než 10 000 °C za sekundu a převážně nižší než 2000 °C za sekundu. Takováto místní rychlost chlazení byla určena měřením dendritového ramene v mikrostruktuře odlévaného pásu. Ačkoliv se ochlazovací rychlost mění podél tloušťky pásu, celková nebo průměrná rychlost ochlazování může být řádově až 2000 °C za sekundu nebo méně.

Důležitým znakem odlévacího povrchu je, aby směr jeho pohybu byl v zásadě vertikálně vzhůru podél výstupního konce odlévací pánve 18 a volná strana roztavené kovové lázně se nacházela na výstupním konci. Volná strana roztavené kovové lázně na výstupním konci je nutná k vytvoření dobré kvality vrchní strany odlévaného pásu. Pod pojmem „volná strana“ je míněno, že vrchní nebo horní strana roztaveného kovu mezi omezena nějako konstrukcí, tj. není v kontaktu s konstrukcí odlévací pánve, válců nebo podobně a není omezována v tom, aby se vytvořila vlastní hladina lázně na výstupním konci odlévací pánve 18.

Jinou důležitou podmínkou je, aby odlévací pánev 18 byla umístěna v blízkosti odlévacího válce 24, tak, aby vnitřní spodní strana 27 odlévací válce 18 byla v podstatě v horizontální poloze a umístěna pod hřebenem odlévacího válce 24.

Tímto umístěním odlévací pánve 18 do těsné blízkosti v přilehlé poloze v horním kvadrantu odlévacího válce 24 se dostane volná strana roztavené kovové lázně na výstupním konce odlévací pánve 18 do blízkosti hřebene odlévacího válce 24. Blízkostí je zde míněno, že hladina lázně na výstupním konci pánve 18 může být nepatrně níže, nepatrně výše, nebo na hřebeni odlévacího válce 24. Toto opatření bylo shledáno za podstatné pro zajištění rovnoměrné tloušťky odpovídající jakosti absence porozity a rovnosti, jakož i hladké vrchní strany plynule odlévaného pásového výrobku.

Odlévací pánev 18 může mít různý tvar, nicméně výstupní konec by měl mít v podstatě tvar U se dnem, dvěma stranami a šířkou, která se blíží šířce pásu, která má být odléván. Odlévací pánev 18 může obsahovat hladítka, přepady nebo přepážky 39 jak je znázorněno na obr. 1, která tlumí nebo usměrňují průtok roztaveného kovu 22 usnadňují tak vytváření rovnoměrného proudu na výstupním konci odlévací pánve 18. Výstupní konec odlévací pánve 18 je ve srovnání se vstupním koncem 25 pánve 18 s výhodou poměrně mělký. Bylo zjištěno, že relativně hluboký vstupní konec 25 usnadňuje hladký a v podstatě rovnoměrný proud roztaveného kovu přes vnitřní povrch a na odlévací povrch. Jak je popsáno v US patentu 4 678 719, vykazuje roztavený kov na výstupním konci povrchové napětí, s roztavený kov opouštějící pánev vykazuje okrajové povrchové napětí, které z části vytváří vrchní stranu a hrany odlévaného pásu 28. Spodní strana je formována povrchovým napětím ve formě menisku mezi spodní vnitřní stranou ve v podstatě do U tvarované konstrukce pánve 18 a odlévacím válcem 24.

Důležitým znakem vynálezu je v podstatě rovnoměrná teplota roztaveného kovu na vstupním konci pánve .18. Rovnoměrné teploty lze dosáhnout vhodným předehřátím a izolací spolu s rovnoměrným vytvářením proudu. Alternativně lze použít ohřívací prostředky 38, jako například topné prvky a podobně, umístěné na výstupním konci pánve 18.

Dalším znakem způsobu a zařízení podle vynálezu je oddělování odlévaného pásu 28 z blízkosti hřebene nebo koruny povrchu odlévacího válce 24 ve v podstatě horizontálním směru zatímco se pás 28 nachází v polotuhém stavu což znamená, že jeho horní strana není dosud ztuhlá. Jak je znázorněno na obr. 1, je oddělovací prostředek 32 umístěn v blízkosti hřebene odlévacího válce 24 ve v podstatě horizontální poloze a odlévací povrch se pohybuje v zásadě kolmo vzhůru podél

-5CZ 287953 B6 výstupního konce odlévací pánve LB. Tímto oddělovacím prostředkem 32 mohou být známá zařízení jako je břit nebo striper se vzduchovými tryskami tak, aby bylo usnadněno oddělování pásu od odlévacího povrchu a minimalizovala se doba kontaktu s odlévacím válcem 24. Je důležité, aby většina nebo všechny oddělovací prostředky 32 působily v podstatě horizontálně 5 tak, aby se minimalizovalo poškození při manipulaci pásu při oddělování, neboť pás se nachází v poloztuhlém stavu což znamená, že nemá ztuhlou horní stranu, zatímco spodní strana se nachází v počátečním stavu tuhnutí díky kontaktu s odlévacím povrchem. Bylo zjištěno, že pokud nejsou oddělovací prostředky 32 v horizontální poloze, pak se projevuje tendence k tomu, že se neztuhlá horní strana poloztuhlého odlévaného pásu pohybuje rozdílnou rychlostí v poměru ío k celkové rychlostí pásu. Například oddělování směrem dolů může mít za následek, že neztuhlá horní strana poteče rychleji směrem dolů než samotný pás. Tento stav může vyústit do zhoršení kvality horní strany pásu po jeho úplném ztuhnutí. Oddělování směrem nahoru může mít za následek podobně špatnou kvalitu z opačných příčin.

Bylo zjištěno, že oddělování pásu od odlévacího povrchu by mělo nastávat v poloze asi 20 úhlových stupňů, měřeno od hřebene odlévacího válce, s výhodou 15 stupňů, a přednostně 10 až 15 stupňů od hřebene. Dále se oddělování přednostně provádí na straně odlévacího válce 24 pohybující se směrem dolů, zacházením spoloztuhlým pásem způsobem podle vynálezu se předchází značným škodám na pásovém výrobku, které mají původ v malé vnitřní pevnosti 20 v tahu poloztuhlého pásu. Horizontální oddělování minimalizuje gravitační tah, který by jinak zapříčinil, že by se pás roztrhl v důsledku své vlastní hmotnosti, kdyby se pohyboval směrem dolů, od hřebene nebo koruny odlévacího válce 24.

V kombinaci s oddělováním poloztuhlého odlévaného pásu od odlévacího povrchu zajišťuje daný 25 způsob s výhodou horizontální transport poloztuhlého pásu. Tuhnutí je dokončováno po opuštění odlévacího válce 24 a během transportu přes oddělovací prostředky 32 a prostředky 34 pro dopravu. V typických případech jsou prostředky 34 pro dopravu vyrovnány do společné přímky nebo jsou integrovány se oddělovacími prostředky 32. Všeobecným požadavkem na prostředky 34 pro dopravu je, aby vyvolávaly malé nebo nevyvolávaly žádné vnější síly na poloztuhlý pás 30 v rovině pásu během tuhnutí. V praxi se však vyskytují malé tahové nebo tlakové síly v pásu při jeho manipulaci na prostředcích 34 pro dopravu. Velikost těchto sil, pokud existují, však nebylo možno měřit. Zatímco vynález nepředpokládá v podstatě žádné vnější síly působící na polotuhý odlévaný pás, může se vyskytnout nepatrná nebo malá tahová síla v závislosti na složení odlévané slitiny. Pokud se polotuhý pás dopravuje v podstatě horizontálně s malým třením, lze 35 vyrábět pevný pás s dobrou kvalitou povrchu jeho horní stěny.

Alternativně by použití synchronizačních svíracích válců (neznázoměných) mělo dostačovat k vyloučení trhlin nebo přetržení poloztuhlého pásu v důsledku gravitačních sil pokud by se pás pohyboval směrem dolů.

Předmětem vynálezu jsou rovněž prostředky 36 pro sekundární ochlazování plynule odlévaného poloztuhlého pásu po jeho oddělení od odlévacího povrchu. V jednom provedení je polotuhý pás chlazen ve vhodné plynové atmosféře nad roztaveným kovem na výstupním konci pánve 18 nad oddělovacími prostředky 32 a nad prostředky 34 pro dopravu. Atmosféra může být podle potřeby 45 inertní, redukční nebo oxidační.

V dalším provedení může být použito radiační chlazení, působící nad neztuhlou horní stranu k usnadnění odvodu tepla. Takovéto radiační ochlazení s použitím chladicích trubek (neznázoměných) může být použito v kombinaci s plynnou atmosférou.

V dalším provedení může být sekundární chlazení zajištěno kontaktováním horního neztuhlého povrchu oddělovaného polotuhého pásu otáčivým válcem 36 nacházejícím se nad pásem. S výhodou může mít otáčivý válec 36 stejnou šířku jako odlévaný pás. Dodatečnou výhodou tohoto otáčivého válce 36 je, že napomáhá k vytváření hladké horní strany tuhnoucího pásu a

-6CZ 287953 B6 k regulaci celkové tloušťky a příčné šířky pásu jedné hrany k druhé. Lze použít jakýkoliv počet prostředků pro sekundární ochlazování ve vzájemné kombinaci.

Způsob a zařízení podle vynálezu zahrnuje též prostředky pro udržování atmosféry, teploty a složení na výstupním konci odlévací pánve 18 v blízkosti odlévacího válce 24 za účelem řízení procesu tuhnutí. Zejména může zařízení obsahovat skříň 40, ve které se nachází pohyblivý odlévací válec 24 odlévací pánev 18 a prostředky pro přívod roztaveného kovu do odlévací pánve 18, například takové jako jsou trysky 20. Hlavním účelem takovéto skříně 40 je řízení složení a teploty atmosféry obklopující jednak roztavený kov 22 v odlévací pánvi 18, a jednak neztuhlou vrchní stěnu odlévaného pásu 28. V závislosti na typu odlévané slitiny nebo kovu může být výhodné zajistit v okolí roztaveného kovu inertní atmosféru, například tvořenou argonem.

Navíc izolací nebo chlazením skříně 40 může teplota atmosféry ovlivňovat celkový odvod tepla a tuhnutí pásu 30. Skříň 40 může být umístěna v sousedství povrchu roztaveného kovu také za účelem řízení procesu oxidace nebo tuhnutí.

Ukazuje se, že tuhnutí roztaveného kovu, který opouští výstupní konec odlévací pánve 18, začíná probíhat při kontaktu roztaveného kovu s odlévacím válcem 24, jakmile opustí dno otvoru vytvořené v podstatě ve tvaru U na výstupním konci odlévací pánve 18. Odlévací válec 24 zajišťuje primární chlazení spodní části roztaveného kovu, který se nachází na odlévacím povrchu u výstupního konce odlévací pánve 18. Tloušťka pásu je tvarována úpravou a řízením hladiny roztaveného kovu opouštějícího výstupní konec odlévací pánve 18. Tato lázeň roztaveného kovu je považována za původce formování části tloušťky pásu, která se vztahuje na část tloušťky pásu formované v důsledku tuhnutí roztaveného kovu na odlévacím válci 24. Rychlost odlévání, společně s hloubkou kovové lázně, jsou důležité pro určení doby prodlévání kovu na odlévacím povrchu a výsledné tloušťky pásu. Větší tloušťky pásu lze dosáhnout zvýšením hladiny roztaveného kovu na výstupním konci odlévací pánve 18 nebo snížením odlévací rychlosti. V závislosti na tloušťce odlévaného pásu se liší poměr mezi tloušťkou pásu, která ztuhne na odlévacím povrchu, a tloušťkou, která ztuhne po jeho oddělení. U tenčích pásů, tj. pásů slabších než 0,127 cm (0,050 palce), se předpokládá, že neztuhlá vrchní strana poloztuhlého pásu nemůže být silnější až o 30 % celkové tloušťky pásu. U tlouštích pásů je pravděpodobně neztuhlá tloušťka horní strany silnější, a to až o 50 % celkové tloušťky pásu. Praktická procentuální hranice neztuhlé vrstvy se ukazuje být závislá na schopnostech manipulačního systému jako jsou oddělovací prostředky 32 pro oddělování poloztuhlého odlévaného pásu a prostředky 34 pro dopravu, a dále na teplotách slitiny a taveniny tvořících odlévaný pás.

Ukazuje se, že kombinace takových skutečností, jako je odlévací rychlost, odlévání v blízkosti odlévacího válce, udržování volného povrchu hladiny roztaveného kovu blízko hřebenu odlévacího válce, v podstatě vodorovné oddělování poloztuhlého pásu v blízkosti hřebene odlévacího válce s v podstatě vodorovný transport pásu přispívá k vytváření rovnoměrné tloušťky a rovinatosti vyráběného pásu, jakož i kjeho dobré kvalitě na povrchu i podél jeho průřezu. Řízení doby prodlevu odlévaného pásu na odlévacím válci zajišťuje rovnoměrněji celkové chlazení pásu po celé jeho tloušťce při zabezpečení počátečního tuhnutí spodní strany pásu tak, aby roztavený kov dosáhl určité strukturní celistvosti.

Ačkoli je způsob podle vynálezu funkční při odlévání na válcích různých rozměrů, bylo zjištěné, že při využití ostatních znaků vynálezu dobře pracuje zejména odlévací válec poměrně malého průměru. Takový malý odlévací válec může mít průměr řádově pod 610 mm. Válec o tak malém průměru má při použití v kombinaci s dalšími znaky vynálezu za následek regulovanou, avšak přitom minimální dobu prodlevy odlévaného pásu na odlévacím válci. Existují praktické příčiny k regulaci doby prodlevu na odlévacím povrchu. Kratší doba prodlevu minimalizuje problémy s kvalitou spodní strany pásu, způsobené přítomnými plyny, případně i jinými příčinami. Použití co nejmenšího odlévacího válce má tedy i praktické výhody. Například odlévací pás lze snadněji oddělit od odlévacího válce vzhledem k daným tangenciálním úhlům. Výstupní konec odlévací

-7CZ 287953 B6 • pánve 18 může být snadněji utvářen tak, aby odpovídal tvarům odlévacího povrchu. Dále se minimalizují rozdíly v teplotním roztažení odlévacího válce a pánve.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY ίο 1. Způsob přímého odlévání souvislého pásu krystalického kovu z roztaveného kovu, zahrnující tyto kroky:

řízené přivádění roztaveného kovu do odlévací nádoby pro dosazování roztaveného kovu v podstatě rovnoměrným proudem a s v podstatě rovnoměrnou teplotou, jehož vrchní strana je od 15 výstupního konce volná, jeho v podstatě horizontálním vedením k přilehlému odlévacímu povrchu;

vedení odlévacího povrchu v podstatě vertikálně směrem vzhůru podél výstupního konce, přičemž odlévací povrch je tvořen povrchem odlévacího válce otočného kolem podélné osy 20 uspořádané v podstatě vodorovně a tím provádění primárního chlazení vyvolávajícího tuhnutí roztaveného kovu; a umístění pánve v blízkosti odlévacího válce a udržování hladiny roztaveného kovu na výstupním konci pánve a udržování povrchového napětí na horní straně, na spodní straně a na okrajích 25 roztaveného kovu vystupujícího z nádoby, vyznačující se tím, že hladina roztaveného kovu se udržuje v blízkosti hřebene odlévacího válce;

30 že odlévaný pás se odděluje ve v podstatě horizontálním směru od povrchu odlévacího válce v blízkosti jeho hřebene zatímco se tento pás nachází v poloztuhlém stavu s neztuhlou horní stranou; a že plynule odlévaný pás se sekundárně chladí k zajištění tuhnutí pásu po jeho oddělení od 35 odlévacího povrchu.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že pás se odděluje od povrchu odlévacího válce ve v podstatě v horizontálním směru v oblasti zabírající až 20 úhlových stupňů, měřeno od hřebene odlévacího válce.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že pás se odděluje v oblasti do

15 úhlových stupňů, měřeno od hřebene odlévacího válce.
4. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že pás se odděluje v oblasti 45 vymezené 10 až 15 úhlovými stupni, měřeno od hřebene odlévacího válce.
5. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že oddělování se provádí na straně odlévacího válce pohybující se od hřebene směrem dolů.

50
6. Způsob podle nároku 1, vy zn a č uj í c í se tím, že rychlost ochlazování, vyvolaná kombinovaným účinkem primárního a sekundárního chlazení, je menší než 20 °C za sekundu.
7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že sekundární chlazení se provádí v plynné atmosféře.

-8CZ 287953 B6
8. Způsob podle nároku 7, v y z n a č u j í c í se tí m , že plynná atmosféra je inertní.
9. Způsob podle nároku 1, vy z n a č uj í c í se tím, že sekundární chlazení se provádí kontaktováním horní strany oddělovaného pásu s otáčejícím se válcem, jehož šířka odpovídá nejméně šířce odlévaného pásu.
10. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ící se tím, že poloztuhlý odlévaný pás se po oddělení od povrchu odlévacího válce, při dokončovaní procesu tuhnutí, dopravuje v podstatě horizontálně.
11. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že poloztuhlý pás se dopravuje v podstatě bez působení vnějších sil na rovinu pásu.
12. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že poloztuhlý pás se dopravuje za působení pouze nepatrných tažných sil v rovině pásu.
13. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že poloztuhlý pás se dopravuje za působení pouze nepatrných tlakových sil v rovině pásu.
14. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstupní konec odlévací pánve se ohřívá za účelem udržení v podstatě stejnoměrné teploty roztaveného kovu nad jeho teplotou liquidu.
15. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že proces tuhnutí se řídí udržováním teploty a složení atmosféry na výstupním konci pánve, přilehlém k odlévacímu válci.
16. Zařízení pro přímé odlévání roztaveného kovu do souvislého pásu krystalického kovu, obsahující:

pohyblivý odlévací povrch tvořený povrchem odlévacího válce (24), otočného kolem podélné osy, uspořádané v podstatě horizontálně k zajištění primárního chlazení roztaveného kovu;

odlévací pánev (18) s výstupním koncem v podstatě tvaru U o šířce odpovídající přibližně šířce odlévaného pásu, přičemž tento výstupní konec je uspořádaný v podstatě horizontálně v těsné blízkosti odlévacího válce (24);

prostředky pro řízené přivádění roztaveného kovu do odlévací pánve (18); a prostředky pro udržování v podstatě stejnoměrného průtoku a stejnoměrné teploty roztaveného kovu na vstupním konci, vyznačující se tím, že dále zahrnuje přepady vodlévací pánvi (18) pro udržování hladiny roztaveného kovu v blízkosti hřebene odlévacího válce (24);

oddělovací prostředky (32) pro oddělování poloztuhlého odlévacího pásu zneztuhlou horní stranou od odlévacího válce (24) v blízkosti hřebene povrchu odlévacího válce (24) ve v podstatě horizontálním směru, zatímco se povrch odlévacího válce pohybuje v podstatě vertikálně směrem vzhůru podél výstupního konce pánve (18);

prostředky (36) pro sekundární ochlazování odděleného poloztuhlého odlévaného pásu k dokončení tuhnutí; a prostředky (34) pro dopravu odděleného poloztuhlého pásu od oddělovacích prostředků (32) během dokončování tuhnutí pásu.

-9CZ 287953 B6
17. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se tím, že průměr odlévacího válce (24) je menší než 610 mm.
18. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se tím, že průměr odlévacího válce (24) 5 je menší než 305 mm.
19. Zařízení podle nároku 16, v y z n a č u j í c í se tí m , že oddělovací prostředky (32) jsou umístěné v oblasti do
20 úhlových stupňů od hřebene odlévacího válce (24).

10 20. Zařízení podle nároku 19, vyznačující se tím, že oddělovací prostředky (32) jsou umístěné v oblasti do 15 úhlových stupňů od hřebene odlévacího válce (24).
21. Zařízení podle nároku 19, vyznačující se tím, že oddělovací prostředky (32) jsou umístěné v oblasti od 15 do 20 úhlových stupňů od hřebene odlévacího válce (24).
22. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se tí m , že oddělovací prostředky (32) jsou umístěné pod hřebenem odlévacího válce (24) při jeho straně pohybující se směrem dolů.
23. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se tím, že obsahuje prostředky pro ohřev 20 výstupního konce odlévací pánve (18) během odlévání.
24. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se tím, že prostředky (36) pro sekundární chlazení obsahují otáčivý válec (36) pro kontakt s horní stranou odlévaného pásu, umístěný za oddělovacími prostředky (32).
25. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se tím, že prostředky (36) pro sekundární chlazení obsahují prostředky pro vytváření plynné atmosféry.
26. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se tím, že prostředky (34) pro dopravu 30 polotuhého pásu jsou uspořádané v podstatě horizontálně.
27. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se tím, že výstupní konec odlévací pánve (18) je mělčí než vstupní konec odlévací pánve (18).