HU200957B - Apparatus for continuous cooling and solidifying melts first metal-oxide melts - Google Patents

Description

A találmány tárgya berendezés olvadékok, elsősorban fémoxid olvadékok folyamatos lehűtésére és megdermesztésére, amely két üreges, folyadékhűtéssel ellátott és meghajtott hengert és az öntőtértől a hengerek homlokfelületéig nyúló, a hengerek forgását megengedő tömítőelemeket tartalmaz, ahol a hengerek között az öntés előtt zárt és az öntés során nyitott rés van.

A fent ismertetetthez hasonló szerkezetet mutat be a B10 057 651 számú európai szabadalom. Ebben a berendezésben pár egymással párhuzamos forgástengelyű egyenes alkotójú hengerek vannak, amelyek között rés van a szalagöntéshez. Ezt a rést az öntés előtt egy beillesztett azbesztdarabbal zárják le. A hengerek a homlokoldalt lezáró azbesztelemmel együtt öntőteret képeznek. A szalagöntéshez beállítandó résmagasságot mindig előre meghatározzák és ennek megfelelően kialakított tömtítőelemeket használnak. Annak érdekében, hogy a képződő fémoxidszalag magrésze még folyékony állapotban legyen a hengerek közötti legkeskenyebb részen történő áthaldáskor, a hengerek belső hűtésének intenzitását és a hengerek fordulatszámát egymással összhangban szabályozzák. Ezáltal kizárható az, hogy a hengerekre olyan erők hassanak, mint amikor a fémoxid szalag a szűk keresztmetszetet elérve teljes keresztmetszetében megdermed.

A hengerek belülről hűtött palástfelülete és a fémoxid olvadék közötti magas hőmérséklet-különbség, valamint az érintkezési tartományban fellépő jelentős felmelegedés a hengerekben nagymértékű és váltakozó irányú feszültségeket okoz, különösen a hengeres palástfelület és az agyrészek közötti átmenet helyén, továbbá a hűtőközeg bevezető nyílások környékén, aminek következtében az anyag gyorsan kifárad és törések jelentkeznek.

A jelen találmánnyal ezért olyan berendezés kialakítása a célunk különböző olvadékok, elsősorban fémoxid olvadékok szalagöntésére, amelyben az olvadékot határoló hengerekben ébredő feszültségek egyszerű eszközökkel a minimumra csökkenthetők.

A kitűzött feladatot úgy oldottuk meg, hogy a két üreges, folyadékhűtéssel ellátott és meghajtott hengert, valamint az öntőtértől a hengerek homlokfelületéig nyúló, a hengerek között az öntés előtt zárt és az öntés során nyitott rés van, a találmány szerint mindkét henger csonkakúp alakú és alaplapjához azzal azonos átmérőjű hengeres szakasz van csatlakoztatva, amelynek nyitott homlokfelülete, a kisebb átmérőjű homlokfelülete síklap és az egész henger burkolófelülete félgömb.

A hengereknek ily mdóon egy gömbfelülethez közelítő ajakban történő kialakítása csökkenti az éles felületi kialakításokat, ami viszont a váltakozó terhelésből adódó anyagkifáradás veszélyét csökkenti. Azáltal, hogy a csonkakúp felületen nagyobb görbületi sugarak adódnak, mint egy hengeres hengernél, ugyanazon átmérőt tekintve, keskenyebb résméret is adódik a legszűkebb helyen, összehasonlítva egy hasonló átmérőjű, hengerpalástfelülettel ellátott hengerrel. Ez egyben azt is jelenti, hogy a rés környezetében kedvezőbb a hőelvezetés is.

Ahhoz, hogy egy hengerpalást felületű henger2 nél előálló résnél hasonló viszonyokat biztosítsunk, lényegesen nagyobb átmérő lenne szükséges.

A hengereken megdermedt anyag alakításához a rés legkisebb magasságú helyén meglehetősen nagy hengergörbület szükséges, hogy az anyagot hosszan nyomás alatt lehessen tartani. Ilyen tartományokkal rendelkeznek a csonkakúp aJakú hengerek az alaplap közelében.

A találmány szerint az egyik hengert meghajtó tengely a hengeres szakasz nyitott homlokfelületén át a csonkakúp kisebb átmérőjű homloklapjáig nyúlik és ott agy segítségével van rögzítve.

Ezzel a kialakítással helyezhetők el a hengerek meghajtó tengelyei a legegyszerűbb módon a jelentősen váltakozó feszültségek tartományán kívül.

A hengerek csonkakúp alakú kivitelénél a hengerlő erő hatásvonala és a hengerek geometriai tengelye körülbelül ott metszi egymást, ahol a hengereknek legnagyobb az átmérője. így a hengerek egy oldalon történő csapágyazása következtében fellépő hajlítónyomaték rendkívül kicsi. Ezen túlmenően a csapágyazás és a meghajtás elemei az olvadékból kisugárzó hőtől nagyrészt védettek. Ennek megfelelően a berendezésben alkalmazhatók a kereskedelmi forgalomban kapható, fokozat nélkül szabályozható hajtómű egységek.

A hengerek tengelyei egy célszerű kiviteli alaknál egymással párhuzamosak. Ekkor a csonkakúp felületek homloklapjainál különböző kerületi sebességek lépnek fel. Ebből következően a résen áthaladó fémoxid szalag a hengerek felületéhez képest szükségszerűen csúszik. Ezáltal az anyagra csavaróerő is hat, amely a megdermedő anyagban keskenyebb és szabályszerűen megjelenő repedéseket eredményez, aminek következtében a későbbi aprítás könnyebbé válik.

A találmány szerinti berendezésben a tömítőelemek az egyik henger hengeres szakaszára és a másik henger kisebb átmérőjű homloklapjára a rés nagyságától függetlenül tömitetten varrnak illesztve oly módon, hogy a tömítőelemek az egyik henger hengeres szakaszán és/vagy a másik henger kisebb átmérőjű homloklapján elcsúsztathatóan vannak kialakítva.

Ezen kialakítás következtében megvalósítható a homlokoldalaknál a biztonságos tömítés, a résmérettől függetlenül. A résméret változtatásához akár az egyik, akár mindkét hengert tengelyirányban és/vagy arra merőlegesen lehet állítani.

A találmány szerinti berendezés egy másik célszerű kiviteli alakjánál a hengerek tengelyei egymást keresztezik. Ennél a kialakításnál a csonkakúp palástok egymással kapcsolódó részei azonos kerületi sebességgel forognak és ez a kerületi sebesség természetesen a kisebb átmérőjű szakasztól a nagyobb átmérőjű rész fele növekszik.

A tömítőelemek ennél a megoldásnál célszerűen szöglemezek, amelyek egyike a rés nagyságától függetlenül tömitetten és elmozdíthatóan van elrendezve a hengerek kisebbik átmérőjű homlokfelületein, a másik pedig a hengerek hengeres szakaszaihoz tömitetten és elmozdíthatóan van illesztve.

Ez a kialakítás biztosítja a megbízható tömítést a hézag méretétől függetlenül, abban az esetben is, ha a hengerek egyike s résállítás érdekében tengely

-2HU 200957 Β irányban, azaz a résre merőleges elmozdul.

A hengerek tengelyei által meghatározott sík a vízszintes síkkal célszerűen olyan szöget zár be, hogy az olvadéknak a hengerek palástfelületeivel történő érintkezési szögei mindenütt azonosak. Ezáltal az egymást keresztező tengelyű hengereknél a szalag teljes szélességében egyenletes hűtés biztosítható, minthogy a nagyobb kerületi sebességű tartományoknál az olvadékszint magasabb a rés fölött, mint a kisebb sebességű tartománynál, amely a csonkakúpok kisebb átmérőjű homlokfelületeinél van.

A csonkakúp alakú hengerek célszerűen azonos kúpszöggel, előnyösen 60 és 120“ közötti kúpszöggel vannak kialakítva. Általában a fenti szögtartományban közelíti legjobban a hengerek kontúrja a gömbsüveg alakú burkológörbét. Kisebb kúpszögek esetén ezenkívül megnövekszik az üzemelés során létrejövő nyomóerő következtében fellépő hajlítónyomaték, aminek következtében a berendezés stabilitásához viszonylag szigorú követelményeket kell kielégíteni. Ha viszont a kúpszög túlságosan nagy, a hengereket tartó tengelyekben túlságosan nagy tengelyirányú erő ébred, ez pedig drágább csapágyak alkalmazását teszi szükségessé. További hátrány jelentkezik ebben az esetben, hogy a hengerek palástfelületeinek túlságosan hegyes szögű elhelyezkedése következtében a tömítőelemek megbízhatósága csökken. Mindezek alapján a legkedvezőbbnek bizonyult a 90°-os kúpszög alkalmazása.

A tömítőelemek porózus grafitból készülhetnek és nyomás alatti védőgázfonáshoz lehetnek csatlakoztatva. Ezáltal a tömítőelemeknek a magas hőméréskleten történő leégése kerülhető el.

A találmány szerinti berendezés ily módon egy-, vagy többkomponensű kerámiaolvadékok folyamatos öntésére alkalmas. Ilyen oádtartalmú kerámiaolvadékok lehetnek például az alumíniumoxid, baddeleit, cirkonoxidok, magnézium-oxidok, ittrium-oxidok, kálcium-oxidok és króm-oxidok, illetve ezek keverékei, amelyeket elsősorban csiszolóanyagként, plazmaszóráshoz, vagy színtereit termékek előállításához használnak.

A találmány további részleteit kiviteli példán, rajz segítségével ismertetjük, a rajzon az

1. ábra a találmány szerinti berendezés egy kiviteli alakja látható, ahol a hengerek párhuzamos tengelyfiek, a

2. ábra az 1. ábrán bemutatott berendezés előlnézete, a

3. ábra az 1. és 2. ábrán bemutatott berendezés felülnézete, amikor a hengereket tengelyirányra merőlegesen távolítjuk el egymástól, a

4. ábra ugyancsak az 1. és 2. ábrán bemutatott berendezés felülnézete, amikor a hengereket tengelyirányban távolítjuk el egymástól,

5. ábra a berendezés egy olyan kiviteli alakja, ahol a hengerek tengelyei egymást keresztezik, a

6. ábra az 5. ábrán bemutatott megoldásnál alkalmazott belső tömítőelem axonometrikus rajzra, a

7. ábra az 5. ábrán bemutatott megoldásnál alkalmazott külső tömítőelem axonometrikus rajza, a

8. ábra pedig az 1. vagy 3. ábrán bemutatott berendezés egyik hengerének tengelyirányú metszete.

Az 1. és 2. ábrán látható berendezés 1 és 2 hengerekből áll. Az 1 és 2 hengerek csonkakúp alakúak és nagyobb átmérőjű 9, illetve 10 alaplapokból, valamint kisebb átmérőjű 7, illetve 8 homloklapokból, valamint a köztük levő 17 és 18 palástfelüeltekből állnak. Az 1 és 2 hengerek úgy vannak kialakítva, hogy az egyik 1 henger 9 alaplapja a másik 2 henger 8 homloklapjával feszik közös síkban, míg az 1 henger 7 homloklapja és a 2 henger 10 alaplapja ugyancsak azonos síkban helyezkedik el. A két említett sík egymással párhuzamos.

Ezzel az elrendezéssek az 1 és 2 hengerek 3 és 4 geometriai tengelyei egymással párhuzamosak, és merőlegesek az említett két síkra. Ez abból következik, hogy a 17 és 18 palástfelületek egyenes, azaz az alaplapra merőleges tengelyű palástfelületeket alkotnak.

Az 1 henger 9 alaplapjához 5 hengeres szakasz csatlakozik. Ennek átmérője azonos a 9 alaplap átmérőjével. Hasonló módon a 2 henger 10 alaplapjához 6 hengeres szakasz kapcsolódik. A 6 hengeres szakasz és a 10 alaplap átmérője itt is azonos.

Az 1 és 2 hengerek 18 palástfelületei között 14 rés van, amelynek vastagsága, illetve magassága az egyik 1, illetve 2 hengernek a 3, illetve 4 geometriai tengellyel párhuzamosan vagy arra merőlegsen történő elmozdításával szabályozható. Ha tehát az 1 és 2 hengerek 17 és 18 palástfelületei egymásra felfekszenek, a 14 rés magassága 0, az 1 és 2 hengerek egymástól történő eltávolításával pedig a 14 rés vastagsága tetszőleges mértékben növelhető.

Az 1 és 2 hengerek között, a 14 rés fölött 19 öntőtér van kialakítva. Ezt egyik két oldalról a hengerpalástok, másik két oldalról 11 és 12 tömítőelemek határolják. Az olvadékot felülről vezetjük ebbe a térbe, mégpedig oly módon, hogy magassága ne haladja meg a hengerpalástok legfelső alkotóját, azaz ne tudjon a 19 öntőtérből kifolyni. A19 öntőtér legmagasabb pontja tehát az általában vízszintes tengelyű 1 és 2 hengerek palástjainak legalsó pontja. A 2. ábrán jól látható, hogy a 11 tömítőelem az 1 henger 7 homloklapján fekszik fel, másfelől pedig a 2 henger 6 hengeres szakaszára tömítetten illeszkedik oly módon, hogy a 2 henger forgását nem akadályozza.

A14 rés állításakor áz 1 és/vagy 2 hengereket 3, illetve 4 geometriai tengelyeikre merőleges irányban mozdítjuk el, a 3. ábrán látható módon. Ekkor a 11 tömítőelem homlokfelülete az 1 henger 7 homloklapján tömítetten elmozdul és ugyanilyen módon tömítetten mozdul el a 12 tömítőelem homlokfelülete a 2 henger 8 homloklapján. A 11 és 12 tömítőelemek az 1 és 2 hengerek 5, illetve 6 hengeres szakaszaihoz képest nem mozdulnak el.

Kialakítható azonban az 1 és 2 hengerek közötti rés a 4. ábra szerint is. Ebben az esetben 1 és 2 hengerek a 3 és 4 geometriai tengelyek mentén modulnak el és ugyanígy modulnak el a 11 és 12 tömítőelemek az 5 és 6 hengeres szakaszokon.

Az 5. ábrán látható kiviteli példánál a berendezés 90°-os szöget zárnak be. A 11 és 12 tömítőelemek derékszögben hajlított lemezek, amelyek egyrészt az 5 és 6 hengeres szakaszokhoz, másrészt a 7

-3HU 200957 Β és 8 homloklapokhoz illeszkednek oly módon, hogy az 1 és 2 hengerek forgását nem akadályozzák. Ezáltal a 14 részhez tartozó öntőtér oldalról is zárt.

A14 rés beállítása ebben az esetben is az 1 és 2 hengerek a 3 és 4 geomtriai tengelyek mentén vagy arra merőlegesen mozgatjuk, a 11 tömítóelem valamelyik ága mindenképpen emozdul az 5 és/vagy 6 hengeres szakaszokon. Ahhoz, hogy a 14 rés mindig zárt maradjon, a 12 tömítőelemet az ábrán látható nyíl irányában kell elmozdítani az 1 és 2 hengerek elmozdítása esetén.

A 6. és 7. ábrán a 11, illetve 12 tömítőelemek kialakítását mutatjuk axonometrikus rajzokon. Ezeken jól láthatók a tömítő homlokfelületek és az

5,6 hengeres szakaszokkal érintkező élek.

Ha az 5. ábrán látható elrendezésnél az olvadéknak az 1 és 2 hengerek 17 és 18 palástfelületeivel állandó szöget kell bezárnia, az 1 és 2 hengerek 3 és 4 geometriai tengelyei úgy kell legyenek elrendezve, hogy a palástrészek a 7 és 8 homloklapoknál magasabban legyenek, mint az 5 és 6 hengeres szakaszoknál.

A 8. ábrán bemutatott 1 henger kúpszöge 90°. A kisebb átmérőjű 7 homloklap belső oldalán központosán elhelyezett 21 agy van, amelyhez mereven csatlakozik a 20 meghajtótengely. Ily módon az 1 henger konzolos elrendezésű A 7 homloklappal szemben fekvő, az 5 hengeres szakaszt határoló síkban 23 nyitott homlokfelület van elrendezve. Itt a 20 meghajtótengely 24 hajtóműhöz csatlakozik. A 24 hajtóművet a meleg sugárzó hatásától az 1 henger védi. Az 1 hengert belülről a 7 homloklapnál tangenciálisan bevezetett víz hűti, amely a centrifugális erő következtében az 1 henger belső falával állandó érintkezésben van és e mentén kerül a 23 nyitott homlokfelülethez, ahonnal oldalirányban vezetjük el.

A11 és 12 tömítőelemek az ábrákon nem látható módon furatokkal és csatlakozóelemekkel nyomás alatti közegtartályhoz vannak kapcsolva, ahonnan védőgázt, például nitrogént, vagy argont vezetünk a grafitból készült 11 és 12 tömítőelemekbe. így a 11 és 12 tömítőelemekből minden oxigén eltávozik, vagy a grafitnak az üzemelés során létrejövő magas hőmérsékleten történő elégése nem történik meg.

A találmány szerinti hengerkialakításnak kör alakú 22 burkológörbéhez történő illeszkedését ugyancsak a 8. ábra mutatja.

A találmányt a továbbiakban kiviteli példa segítségével mutatjuk be.

Az 1. ábrán bemutatott berendezéssel végzünk öntést. A hengerek kisebbik átmérője 280 mm, nagyobbik átmérője 560 mm, a rés hossza 198 mm volt. A hengerek kúpszögét a már említett optimális 90°-kal alakítottuk ki. A hengerek üregesek voltak és fűtőközeg bevezetéssel és elvezetéssel voltak ellátva. A hengerek anyaga vörösréz volt, a tömítőelemeket grafitból készítettük. A grafit pórusos szerkezetű volt és a tömítőelemekbe védőgázt vezettünk. Az eljárás során hűtőközegként vizet használtunk, mintegy 1001/perc mennyiségben. Az alkalmazott védőgáz nitrogén volt.

A berendezést a hengerek egymáshoz szorított állapotában indítottuk, 1/perc fordulatszámmal. Az öntőtérbe 25 tömegszázalék cirkonból és 75 tömeg4 százalék alumíniumoxidból álló, körülbelül 2000 °C hőmérsékletű olvadékot vezettünk. A hengereket ezután eltávolítottuk egymástól és a résméretet a hengerek fordulatszámától függően automatikus szabályzó egységgel vezéreltük. A résméretet általában 0,5 mm értéken tartottuk és ehhez a szükséges fordulatszám általában 20/perc volt.

A fenti módon egy 0,5 ± 0,1 mm vastagságú fémoxid szalagot nyerünk, mégpedig olyan körülmények között, amikor a hengerek fordulatszámának ingadozása körülbelül ± 1-2/perc volt. így körülbelül 700 kg/óra teljesítménnyel üzemelt a berendezés. A leírt berendezés eddig már több, mint 100 órát üzemelt és a hengereken semmilyen, a bevezetőben leírt károsodást nem tapasztaltunk.

Claims (12)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Berendezés olvadékok, elsősorban fémoxid olvadékok folyamatos lehűtésére és megdermesztésére, amely két, üreges, folyadékhűtéssel ellátott és meghajtott hengert, valamint az öntőtértől a hengerek homlokfelületéig nyúló, a hengerek forgását megendedő tömítőelemeket tartalmaz, ahol a hengerek között az öntés előtt zárt és az öntés után nyitott rés van, azzal jellemezve, hogy mindkét henger (1,2) csonkakúp alakú és alapjához (9,10) azzal azonos átmérőjű hengeres szakasz (5,6) van csatlakoztatva, amelynek nyitott homlokfelülete (23) van; a kisebb átmérőjű homlokfelülete (7,8) síklap és az egész henger (12) burkolófelület (22) félgömb.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az egyik henger (1,2) meghajtótengelye (20) a hengeres szakasz (5,6) nyitott homlokfelületén (23) át a csonkakúp kisebb átmérőjű homloklapjáig (7,8) nyúlik és ott agy (21) segítségével van rögzítve.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hengerek (1,2) geometriai tengelyei (3,4) egymással párhuzamosak.
4. 4. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a tömítőelemek (11,12) az egyik henger (2, 1) hengeres szakaszára (6, 5) és a másik henger (1,2) kisebb átmérőjű homloklapjára (7,8) tömítetten vannak illesztve, oly módon, hogy a tömítőelemek (11,12) az egyik henger (1,2) hengeres szakaszán (5, 6) és/vagy a másik henger kisebb átmérőjű homloklapján (7,8) elcsúsztathatóan vannak kialakítva.
5. 5. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hengerek (1,2) geometriai tengelyei (3,4) egymást metszik.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a tömítőelemek (11,12) szöglemezek, amelyek egyike a rés (14) nagyságától függetlenül a hengerek (1,2) kisebb átmérőjű homloklapjain (7,8), valamint hengeres szakaszain (5,7) tömítetten és elcsúsztathatóan van elrendezve.
7. 7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hengerek (1,2) geometriai tengelyei (3,4) által meghatározott sík a vízszintes síkkal olyan szöget zár be, hogy az olvadékkal a hengerek (1, 2) palástfelületeivel (17,18) történő

   -4HU 200957 Β

   Ί érintkezési szögei mindenütt azonosak legyenek.
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a hengerek (1,2) csonkakúpjainak kúpszögei 60 és 120° között van.
9. 9. A 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jelle8 mezve, hogy a hengerek (1,2) kúpszöge .
10. 10 A 4-6 igénypontok bármelyike szerinti beren dezés, azzal jellemezve, hogy a tömítőelemek (
11. 11,
12. 12) porózus grafitból vannak és nyomás alatti védő

    5 gázforráshoz vannak csatlakoztatva.