NO140044B - Innretning for styring av uttapping av smelte fra en bunntappingsbeholder - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for styring av uttapping av smelte fra en beholder med bunntappingsåpning ved hjelp av blokkerende og åpnende portplater som er innrettet til ved hjelp av en drivanordning å forskyves på en på en ramme anbrakt, portunderstøttende anordning til en operativ stilling under tappeåpningen og til en lagringsstilling ved siden av tappeåpningen.

Selv om oppfinnelsen ikke er begrenset til dette, er den foreliggende styremekanisme særlig egnet når den benyttes på en beholder fra hvilken flytende metall utstøpes til en under-liggende beholder, f.eks. et støpekar eller en trakt fra hvilken flytende stål utstøpes til en form for kontinuerlig støping.

Den angitte styremetode er særlig nyttig når den anvendes for tilsvarende operasjon. Det kan henvises til US patent 3.352.465 (Shapland) som viser to former for skyveportkonstruksjoner som tidligere er blitt benyttet på bunntappingsbeholdere, og til et antall senere patenter som viser modifikasjoner og forbedringer av konstruksjonen ifølge det første Shapland-patent.

I ovennevnte US patent viser fig. 1 - 3 en resiproker-ende port hvor forskjellige deler av porten danner et lukket område og en åpning. Det lukkede område anbringes under beholder-utløpet for å hindre væskestrøm fra beholderen, og åpningen anbringes under utløpet for å tillate utstrømning. I ovennevnte US patent viser fig. 4-6 "gjennomglidende" porter hvor hver port er enten en blindport eller en åpningsport. En blindport anbringes under beholderutløpet for å hindre utstrømning, og forskyves av en åpningsport for å tillate utstrømning. Med den ene eller den andre form er beholderutløpet enten helt åpent eller helt lukket. Det finnes ingen mulighet for utstøping gjennom et delvis åpent utløp, dvs. til å benytte porten tii å strupe uttappingsstrømmen. De fleste andre kjente portstyre-mekanismer har en liknende mangel på fleksibilitet.

Ved visse operasjoner ville det være fordelaktig å strupe uttappingsstrømmen. Et eksempel er ved kontinuerlig støping av aluminium-tettet stål, hvor oxygen som frigjøres fra stålet, forbinder seg med overskytende aluminium og danner alu-miniumoxyd som avsetter seg rundt traktutløpet og portåpningen og hindrer utstrømning. Dersom porten med åpningen kunne anbringes i en strupeposisjon-hvor utløpet bare er delvis åpent ved begynnelsen av en støpeoperasjon, kunne den effektive åpning økes gradvis etter hvert som støpingen skrider frem for å opp-rettholde en konstant utstøpingshastighet og således kompensere for oxyddannelsen. Porten kunne også for et øyeblikk beveges til en stilling hvor utløpet var fullstendig åpent for å spyle bort avsetningen og deretter returnere til en strupende stilling.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en for-bedret portstyremekanisme som muliggjør nøyaktig kontroll av strupingsgraden ved at en åpningsportplate kan beveges hurtig fra en klarstilling til et område med langsom bevegelse eller fininnstillingsområde under et beholderutløp, og deretter sakte og under nøyaktig kontroll i den ene eller den andre retning til en vilkårlig utstøpingsstilling i fininnstillingsområdet.

Ovennevnte formål oppnås med en innretning av den innledningsvis angitte art, som.ifølge oppfinnelsen er kjenne-tegnet ved at drivanordningen består av en hoveddrivanordning og en hjelpedrivanordning som er understøttet av rammen, hvilke anordninger er anbrakt på motsatte ender av den portunderstøt-tende anordning, idet hjelpedrivanordningen er forsynt med en anordning for bremsing av bevegelseshastigheten og for presi-sjons justering av portplatenes stilling i forhold til tappeåpningen .

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende ved hjelp av et utførelseseksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et riss sett ovenfra av en portstyremekanisme ifølge oppfinnelsen og en festeplate for befestigelse av meka-^ nismen til en bunntappingsbeholder, fig. 2 viser et sideriss av en del av en bunntappingsbeholder med en på denne montert port styremekanisme ifølge oppfinnelsen, fig. 3 viser et lengdesnitt etter linjen III-III på fig. 1, fig. 4 viser et tverrsnitt etter linjen IV-IV på fig. 2, fig. 5 viser et tverrsnitt etter linjen V-V på fig. 2, fig. 6 er et diagram som viser sammenhengen mellom metallstrømmmen fra et støpekar eller en trakt og støpehodet eller nivået i denne, med delvis åpent utløp og med helt åpent utløp, og fig. 7 viser et skjematisk diagram av de hydrauliske og pneumatiske kretser som inngår i styremekanismen.

Fig. 2, 3, 4 og 5 viser en del av en bunntappingsbeholder for behandling av flytende metaller, f.eks. et støpekar eller en tappetrakt som benyttes for utstøping av metall til en støpeform for kontinuerlig støping. Beholderen omfatter en metallkappe 10, en ildfast foring 12 og et ildfast tappemunn-stykke 13 som strekker seg gjennom foringen og kappen og begren-ser et utløp. En festeplate 14 er festet til bunnveggen av beholderen som omgir den nedre del av munnstykket. Mellom bunnveggen og festeplaten er fortrinnsvis innført en plate 15 av varmeisolerende materiale, såsom asbestpapp. Som best vist på fig. 1, har festeplaten horisontale passasjer 16 og 17. Pas-sasjene eller kanalene 16 kommuniserer med et antall munnstykker 18 som er festet til festeplatens underside for å tilføre kjøle-luft til de i styremekanismen anordnede fjærer som skal beskrives senere. Passasjen eller kanalen 17 har en utløpsport 17a for gasstilførsel til beholdermunnstykket 13. Festeplaten har et antall nedhengende ører eller klakker 19 for befestigelse av styremekanismen til beholderen. Klakkene har tverrgående hull 20.

Styremekanismen ifølge oppfinnelsen er konstruert som en montasje som kan installeres på festeplaten 14 eller fjernes fra denne som en enhet. Mekanismen har en sammensatt ramme 21 på hvilken de andre deler monteres. Som best vist på fig. 2, omfatter denne ramme en horisontal plate 22, en sammenhengende flens 23 som henger ned fra platens ene side, og vertikalt adskilte, øvre og nedre skinner 24 og 25 som strekker seg innover fra flensen. Ved sin motstående sidekant bærer platen nedhengende flenssegmenter 26, 27 og 28 fra hvilke horisontalt adskilte, respektive øvre skinnesegmenter 29, 30 og 31 rager innover. Horisontalt adskilte, nedre skinnesegmenter 32 og 33 rager innover fra flenssegmentene 26 hhv. 28. De nevnte deler av rammen er stivt forbundet med hverandre, men den nedre skinne 25 og skinnesegmentene 32 og 33 og de nedre deler av flensen 23 og flenssegmentene 26 og 28 kan fortrinnsvis fjernes.Hensikten med den nedre skinne og de nedre skinnesegmenter er å understøt-te en tapperørholder 34. Når det ikke benyttes noe tapperør, er understøttelsesdelene for dette unødvendige. Platen 22 har vertikale hull 35 og horisontale hull 36 som står i forbindelse med de respektive vertikale hull. Klakkene 19 på festeplaten 14 passer for de vertikale hull og opptas i disse. For feste av styremekanismen til beholderen er bolter eller tapper 3 7 inn-satt gjennom de innrettede horisontale hull 20 og 36 i klakkene 19 hhv. platen 22. Slik som senere nærmere beskrevet, er den øvre skinne 22 og skinnesegmentene 29, 30 og 31 tilpasset til å understøtte ildfaste blindporter 38 og åpningsporter 39 for bevegelse i en lineær bane mellom en klarstilling, et fininnstillingsområde under munnstykket 13 og en bortføringsstilling bortenfor munnstykket.

Platen 22 har en sentral åpning 41 som opptar en sta-sjonær, ildfast topplate 42 (fig. 3, 4 og 5). Topplaten har

den vanlige åpning 43 som ligger på linje med eller er innrettet i forhold til munnstykkets 13 basis. Da den ildfaste plate ut-settes direkte for flytende metall, må den ofte utskiftes. Ut-skiftingen er enkel da topplaten er tilgjengelig når rammen 21 er fjernet fra festeplaten 14.

På rammen 21 er det ved den ene ende av banen for port-bevegelse montert en hoved-væsketrykksylinder 46, og en hjelpe-væsketrykksylinder 4 7 er montert ved den andre ende av rammen (fig. 1, 2 og 3). Hovedsylinderen 46 inneholder et resiprokerbart stempel 48 og en stempelstang 49 som bærer et trykkstempel eller en støtblokk 50 ved sin frie ende. Likeledes inneholder hjelpesylinderen 47 et resiprokerbart stempel 51 og en stempelstang 52 som bærer en motstående, andre støtblokk 53 ved sin frie ende. En ledning 54 for hydraulisk fluidum og en ledning 55 for trykkluft er koplet til den bakre hhv. den fremre ende av hovedsylinderen 46. Likeledes er en ledning 56 for hydraulisk fluidum og en ledning 57 for trykkluft koplet til den bakre hhv. den fremre ende av hjelpesylinderen 47.

Ved motsatte sider av munnstykket eller dysen 13 bærer rammen 21 motstående portunderstøttende hevarmer 6 0 og motstående rørholderunderstøttende hevarmer 61 som er best vist på fig. 4 hhv. fig. 5. Skinnene 24 og 25 og skinnesegmentene 30 er avbrutt for å gi plass for hevarmene 60 og 61, mens hevarmene 61 er slisset for å gi plass for hevarmene 60 (fig. 4). De portunderstøttende hevarmer 60 er svingbart montert på hvelvede skiver 62 som bæres av bolter 63 som henger ned fra flensen 23 og flenssegmentet 27 ved motsatte sider av porten 38 eller

39. Flensen 23 og flenssegmentet 27 har vertikale hull 64 i

hvilke det er montert trykkfjærer 65 og fjærbolter 66. Fjærene

virker nedover via fjærboltene mot de ytre ender av hevarmene 60, slik at de indre ender virker oppover mot porten og således presser denne kraftig mot den overliggende topplate 42. De rørholderunderstøttende hevarmer 61 er svingbart montert på hvelvede skiver 6 7 som bæres av bolter 68 som henger ned fra flensen 23 og flenssegmentet 27 ved motsatte sider av rørholde-ren 34. Fjærene 69 som er av samme type som fjærene 65, virker nedover via fjærbolter 70 mot de ytre ender av hevarmene 61, slik at de indre ender virker oppover mot rørholderen 34 og der-med presser denne kraftig mot den overliggende port 38 eller 39. De fjæropptagende hull ligger direkte under respektive munnstykker 18 i festeplaten 14 for tilførsel av kjøleluft til fjærene.

I det følgende skal portstyremekanismens virkemåte

beskrives.

Før beholderen fylles av metallsmelte eller et annet flytende materiale, anbringes en blindport 38 under den stasjo-nære topplate 42 hvor porten understøttes på de indre ender av de portunderstøttende hevarmer 60. Støtblokken 50 som manøvreres av hovedsylinderen 46, er helt tilbaketrukket. Den bakre ende av hjelpesylinderen 47 inneholder hydraulisk fluidum slik at den andre støtblokk 53 skyves frem til anlegg mot enden av blindporten 38. En åpningsport 39 føres sideveis gjennom rommet mellom de øvre flenssegmenter 26 og 27 til en klarstilling hvor den hviler på skinnen 24 og på skinnesegmentene 29 og 30. Åpningsporten 39 har en åpning 73 med samme diameter som åpningen 43 i topplaten 42. Endene av portene 38 og 39 ligger tilnærmet an mot hverandre.

Når man ønsker å begynne utstøpingen, tilføres hydraulisk fluidum ved den bakre ende av hovedsylinderen 46 via ledningen 54. Trykkstempelet eller støtblokken 50 drives mot munnstykket 13 og således skyves åpningsporten 39 mot munnstykket og forskyver blindporten 38 fra de portunderstøttende hevarmer 60 mot en bortføringsstilling bortenfor munnstykket. Blindporten

38 virker mot støtblokken 53 og skyver stempelet 51 til den til-baketrukne stilling i hjelpesylinderen 47. Den bakre ende av stempelet 51 bærer en sylindrisk plugg eller tapp 74 (fig. 3). Den bakre vegg av sylinderen 47 har en boring 75 som er tilpasset til å oppta pluggen 74 med hvilken den hydrauliske ledning 56 står i forbindelse. Den bakre vegg har også en innsnevret, L-formet passasje 76 som utgjør den eneste forbindelse mellom sylinderens indre og boringen 75 når pluggen 74 opptas i boringen. En skrue 77 som er innskrudd i sylinderveggen, styrer det effektive tverrsnittsareal av passasjen 76. Pluggen 74, boringen 75 og passasjen 76 danner således en lang strupeventil. Delene er dimensjonert slik at pluggen først kommer inn i boringen når åpningsporten 39 når et fininnstillingsområde hvor den understøt-tes på de portunderstøttende hevarmer 6 0 og dens åpning 73

nærmer seg eller ligger delvis under munnstykket 13. Fininnstillingsområdet for en åpningsport strekker seg i det minste fra en stilling av porten' hvor munnstykket er delvis åpent, slik som vist på fig. 3, til en stilling hvor munnstykket er helt åpent. Inntil pluggen kommer inn i boringen, strømmer hydraulisk fluidum fritt ut fra hjelpesylinderen, slik at delene beveges hurtig inntil at porten når fininnstillingsområdet. Så snart pluggen 74 kommer inn i boringen, kan hydraulisk fluidum slippe ut fra hjelpesylinderen bare via den innsnevrede passasje 76, hvoretter delene beveges sakte og under nøyaktig kontroll i den ene eller den andre retning til hvilken som helst ønsket utstøpingsstil-ling i fininnstillingsområdet.

Mens utstøpingsoperasjonen finner sted, understøtter

de øvre skinnesegmenter 30 og 31 blindporten 38 i dennes fjer-nings- eller bortf øringsstilling, og de portunderstøttende hevarmer 60 understøtter åpningsporten 39 slik som allerede angitt. Dersom man ønsker å fjerne blindporten og erstatte den med en annen, tilføres luft under trykk til den fremre ende av hjelpe-

sylinderen 47 via ledningen 57. Stempelet 52 drives til en mer tilbaketrukket stilling hvoretter blindporten kan fjernes sideveis gjennom rommet mellom flenssegmentene 30 og 31, og en annen port kan innsettes i stedet. Dersom man ønsker å stoppe tapp-ingen, tilføres hydraulisk fluidum til den bakre ende av hjelpesylinderen 47, og således skyves blindporten 38 fra sin bortføringsstilling tilbake og inn under åpningen 43, først sakte inntil at pluggen 74 kommer klar av boringen 75, og deretter hurtig. Dersom man ønsker å skifte åpningsporter, fjernes først blindporten ved hjelp av den allerede beskrevne metode, og deretter tilføres luft til den fremre ende av hovedsylinderen 4 6 via ledningen 55, slik at stempelet 48 og støtblokken 50 drives til en tilbaketrukket stilling. En ny åpningsport innføres til klarstillingen og deretter drives sylinderen 46 slik at en ny port skyves til fininnstillingsområdet og de portunderstøt-tende hevarmer 60, idet den gamle åpningsport forskyves til sin bortføringsstilling. Alternativt kan hydraulisk fluidum til-føres til den bakre ende av hjelpesylinderen 47, slik at blindporten drives tilbake inn under munnstykket og den gamle åpningsport føres tilbake til klarstillingen fra hvilken den fjernes i sideretningen. Deretter kan en ny åpningsport innføres til klarstillingen og forløpet kan fortsette slik som opprinne-lig beskrevet.

Fig. 6 er et diagram som viser sammenhengen mellom strømningshastigheten og støpehodet eller nivået i et støpekar med portåpningen 73 i en innledende strupestilling (kurve A)

ved begynnelsen av fininnstillingsområdet, og med portåpningen i helt åpen stilling (kurve B). I dette tilfelle er den innledende strupestilling den stilling hvor portåpningens 73 omkrets ligger på sentrum av åpningen 42 i topplaten 41, dvs. det effektive areal av åpningen er ca. 40 % av arealet i helt åpen stilling. I diagrammet representerer abscisseaksen strømningshastig-heten og ordinataksen representerer støpekarnivået. I hvert tilfelle er strømningshastigheten direkte proporsjonal med nivået. Med en gitt størrelse på åpningen og en gitt innledende strupestilling.kan det tilveiebringes et forhold eller en til-stand hvor som helst mellom linjene A og B i diagrammet.

Fig. 7 viser et forenklet diagram av de hydrauliske og pneumatiske kretser som inngår i styremekanismen ifølge oppfinnelsen. Den hydrauliske krets omfatter en tank 80 som inneholder hydraulisk fluidum. En mateledning 81 går fra tanken til en pumpe 82 og derfra til en innløpsport til en fireveis ventil 83. En returledning 84 går fra ventilens utløpsport tilbake til tanken. De for an omtalte hydrauliske ledninger 54 og 56 går fra denne ventil til hoved- og hjelpesylindrene 46 hhv. 47. Den pneumatiske krets omfatter en trykklufttank 85. En mateledning 86 går fra tanken 85 til en innløpsport til en annen fireveis ventil 87 som har et utløp 88. De foran omtalte ledninger 55 og 57 for trykkluft går fra sistnevnte ventil til hoved- og hjelpesylindrene 46 hhv. 47. Fig.7viser ventilene 83 og 87

i disses nøytralstillinger. Når man ønsker å tilføre hydraulisk fluidum til sylinderen 46 eller 47, forskyves det bevegelige element i ventilen 83 mot venstre hhv. mot høyre. Likeledes forskyves det bevegelige element i ventilen 87 for å tilføre luft til den ene eller den andre sylinder. Kretsen kan omfatte forskjellige raffinementer (ikke vist), såsom filtre, varrae-legemer og akkumulatorer.

Claims (5)

1. Innretning for styring av uttapping av smelte fra en beholder med bunntappingsåpning ved hjelp av blokkerende og åpnende portplater som er innrettet til ved hjelp av en drivanordning å forskyves på en på en ramme anbrakt, portunderstøt-tende anordning til en operativ stilling under tappeåpningen og til en lagringsstilling ved siden av tappeåpningen,karakterisert vedat drivanordningen består av en hoveddrivanordning (46) og en hjelpedrivanordning (47) som er understøttet av rammen (21), hvilke anordninger (46, 47) er anbrakt på motsatte ender av den portunderstøttende anordning (24, 25, 60), idet hjelpedrivanordningen (47) er forsynt med en anordning (74 - 77) for bremsing av bevegelseshastigheten og for presi-sjons justering av portplatenes (38, 39) stilling i forhold til tappeåpningen (43^107).

2. Innretning ifølge krav 1,karakterisertved at hoveddrivanordningen (46) er konstruert som hurtigvirk-ende drivanordning og hjelpedrivanordningen (47) er konstruert som langsomtvirkende drivanordning.

3. Innretning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat drivanordningene (4 6, 47) består av arbeidssylindre som drives av et trykkmedium.

4. Innretning ifølge krav 3,karakterisertved at de to arbeidssylindre er operativt forbundet med hverandre via trykkledninger (54 - 57) og ventiler (83, 87).

5. Innretning ifølge krav 4,karakterisertved at arbeidssylinderen (47) som tjener som langsomtvirkende drivanordning, er forsynt med en blokkeringsventil (76, 77) som er aktiverbar så snart en portplate (38, 39) når sin operative stilling.