NO744205L - - Google Patents

Description

Tømmes.luse for flytende metall

Denne oppfinnelse vedrører utstøpning av metaller, f.eks. stål.

Ved f.eks. en fremgangsmåte for kontinuerlig utstøpning av stål reguleres strømmen av smeltet metall fra en støpeøse eller fylletrakt med bunntømming ved hjelp av en sleideventil, i hvilken en sleideport med en dyse er innrettet til å gli i kontakt med en stasjonær munningsplate. Eksempler på slike ventiler er beskrevet i U.K. patentene 1 093 478 og 1 2 74 013 og i U.K. patentsøknadene 25545/72 og 39618/72. I det følgende henvises til beskrivelsene i disse patentskrifter som vedrører konstruksjoner, i hvilke sleidepor-tener lineært resiprokerbar. I en annen utførelse kan sleideporten være roterbar, som f.eks. beskrevet i U.S. patent 3 340 644.

Når f.eks. aluminiumtettet stål utstøpes fra en øse eller fylletrakt gjennom en sleideventil, er ujevn tømming og blokkering av sleideportdysen tilbøyelig til å oppstå på grunn av tilstedeværen-de deoxyderingsprodukter. Tilsvarende problemer kan også oppstå i forbindelse med følgende ståltyper: a) Deoxyderte silicium- og/eller manganstål som er behandlet med aluminium med henblikk på kornforfining. b) Stål som inneholder følgende legerings- eller kornfor-finingselementer: Titan, vanadium, krom og zirkonium. Dessuten stål inneholdende sjeldne jordmetalltilsetninger, såsom cerium og lanthan og oxyder av disse. c) Ikke-tettet stål, f.eks. med 0,15 vekt% carbon. Disse utstøpes vanlig ved relativt lave temperaturer og får således til-bøyelighet til å størkne.

Ytterligere belysning av disse problemer finnes i U.K. pa-tentsøknad 50157/73 og det henvises til beskrivelsen i denne.

Dessuten kan som eksempel nevnes at ved helling av stål i en fylletrakt vil metallet vanligvis først nå et innløpsområde ovenfor en utløpsdyse i trakten, som kan ha et forlenget utstøpningsrør. Dette metall er tilbøyelig til å avkjøles pg størkne i innløpsområ-det med blokkering som resultat.

Det er et formål med oppfinnelsen å gi anvisning på en for-bedret sleideventil med hvilken de nevnte problemer reduseres»

Oppfinnelsen tilveiebringer en sleideventilkonstruksjon innrettet til bruk ved utstøpning av metaller og omfattende et sleideportelement som ved glidende bevegelse åpner og lukker en munning i konstruksjonen og utgjøres av et ildfast legeme med en dyse som flukter med munningen i portens åpningsstilling og er forskjøvet fra munningen i portens lukkestilling, hvilken dyse har en sideveggdel av permeabelt, ildfast materiale for innstrømning av gass i dysen tilført fra et innløp anordnet i porten.

Sideveggdelen kan f.eks. være en hylse fremstilt av det nevnte permeable, ildfaste materiale og understøtte i en ringformet komponent av ildfast materiale. Hylsen forløper f.eks. minst gjennom 50% av dyselengden (f.eks. i det vesentlige over hele lengden),

og således at den tilførte gass er til stede i konstruksjonens mun-ningsområde .

Den indre diameter av dysen er f.eks. 25-120 mm eller 38-120 ram.

Gassen kan være inaktiv, såsom argon eller nitrogen, aktiv,

såsom oxygen eller et brennstoff som propan.

Når inaktiv gass benyttes, f.eks. ved utstøpning av aluminiumtettet stål, antas den å virke ved spyling av deoxyderingsproduk-tene for således å redusere risikoen for ujevn strømning eller blokkering av sleideportdysen.

Skulle det virkelig oppstå blokkering, f.eks. ved helling av stål i en fylletrakt eller i andre egnede tilfelle av dyseblokke-ring, kan oxygen tilføres gjennom den permeable sideveggdel for å ut-løse blokkeringen.

Det vil forstås at en sleideventil ifølge oppfinnelsen og-så kan anvendes i ethvert annet passende tilfelle hvor det ønskes å tilføre en gass til sleideportdysen.

Oppfinnelsen omfatter dessuten en sleideventilkonstruksjon innrettet til bruk ved utstøpning av stål og omfattende et sleideportelement som ved lineær glidende bevegelse åpner og lukker en munning i konst3ruk.sgQ.rxen £or utstrømning a,y og utgjøres ay et iidf^st legeme med en dyse som flukter med munningen i portens åpningsstilling og er forskjøvet fra munningen i portens lukkestilling, hvilken dyse har en sideveggdel av permeabelt, ildfast materiale for innstrøm-ning av gass i dysen tilført fra et innløp anordnet i porten.

Oppfinnelsen vedrører videre et sleideportelement innrettet til bruk i en sleideventilkonstruksjon ifølge oppfinnelsen.

Ytterligere tilveiebringer oppfinnelsen et sleideportelement innrettet til bruk ved utstøpning av stål og for ved glidende bevegelse å åpne og lukke en munning for gjennomstrømning av stål når elementet er i bruk. Dette element omfatter et ildfast legeme innlagret i en tynnvegget stålmantel, i hvilket en dyse er anordnet med en sideveggdel av permeabelt ildfast materiale, og et innløp innrettet for tilføring av gass for passasje gjennom den permeable sideveggdel inn i dysen.

Oppfinnelsen omfatter også et metallutstøpningsanlegg med

en sleideventilkonstruksjon ifølge oppfinnelsen.

Oppfinnelsen gir dessuten anvisning på et stålutstøpnings-anlegg med en bunnutløpsbeholder og en sleideventilkonstruksjon innrettet til å regulere strømmen av stål fra beholderen og omfattende en stasjonær munningsplate med en åpning for gjennomstrømning av stål, og et sleideportelement som presset av fjærer i tetningsanlegg mot munningsplaten er anordnet for ved lineær glidende bevegelse å åpne og lukke denne og utgjøres'av et ildfast legeme med en dyse som flukter med munningen i portens åpningsstilling og er forskjøvet fra munningen i portens lukkestilling, hvilken dyse har en sideveggdel av permeabelt, ildfast materiale for innstrømning av gass i dysen tilført fra et innløp anordnet i porten, og forbundet med en gassfor-syning.

Oppfinnelsen omfatter videre en fremgangsmåte for levering av gass til en dyse i et sleideportelement, hvilken dyse, innrettet for utstrømning av metall, tilføres gass gjennom en permeabel sideveggdel .

Oppfinnelsen gir også anvisning på metallutstøpningsmeto-der, og på en fremgangsmåte for .utstøpning av aluminiumtettet stål gjennom en dyse i et sleideportelement, i hvilket argon tilføres dysen via en permeabel sideveggdel uten vesentlig å strupe stålstrøm-ningen i dysen.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 er et snittriss som viser en utførelsesform for en sleideventilkonstruksjon ifølge oppfinnelsen, fig. 2 er et perspek-tivriss som viser et sleideportelement i ventilen på fig. 1, fig. 3

er et aksialsnitt i dette element i større målestokk, og fig. 4 det samme for en annen utførelse.

Sleideventilen på fig. 1 er innrettet til bruk ved utstøp-ning av stål, f. eks. aluminiumtettet stål, for å regulex_e utløp av detté, til en kokille (ikke vist), eller en fylletrakt for et kontinuerlig støpeanlegg, fra en støpeøse 10 med bunntømning som omfatter en ytre metallmantel 11 og en ildfast foring 13. En munnstykkekon-struksjon 12 er montert i øsen 10 og omfatter et ildfast rør 14 un-derstøttet i ildfaste blokker 16,18 og i en ytre ildfast munnstykk-del 19 montert i en metallbæreplate 20 som er festet på mantelen 11. En stasjonær munningsplate 22 av ildfast materiale er festet under platen 20 med en åpning 24 i .flukt med røret 14.

Sleideventilen omfatter dessuten en rammekonstruksjon 26 demonterbart festet på platen 20 ved hjelp av en kneleddmekanisme (detaljert beskrevet i U.K. patentsøknad 25545/72), og en sleideport-slede 28 er montert i rammen 2 6 for horisontal, lineær glidende bevegelse. Denne bevegelse utføres ved hjelp av en hydraulisk stempel-sylindermekanisme 29 montert i en konsoll 30 på rammen 26. En ildfast sleideport 32 er understøttet i sleden 28 forsynt med et dyse-rør 34 som strekker seg nedover fra platen 22. Røret 34 er under-støttet i øvre og nedre ildfaste ringelementer 36,38. Den nedre si-de 40 av platen 22 danner oppstrømssete for porten 32.

Det vil forstås at porten 32 er bevegelig mellom en lukkestilling (fig. 1), i hvilken røret 34 er forskjøvet fra åpningen 24, og en åpnestilling (ikke vist) med røret 34 i flukt med denne, slik at smeltet stål får fritt utløp fra øsen 10 til en kokille eller en fylletrakt gjennom røret 14, åpningen 24 og røret 34.

Porten 32 presses i tetningsanlegg mot platen 22 av et flertall skruefjærelementer 42 med mellomrom omkring røret 34. Hvert element 42 virker mellom sleden 28 og porten 32. Ytterligere detal-jer vedrørende elementene 4 2 er beskrevet i den nevnte søknad 25545/72.

Mekanismen 29 omfatter en sylinder 316 som tilføres hydraulisk fluidum via ledninger 362. Et stempel 363 i sylinderen 316 er festet på en hul stempelstang 365, som forløper gjennom et beskyt- telsesrør 364 fiksert i konsollen 30 og er forbundet med sleden 28.

Platen 22 passer inn i en utsparing 20 og har et midtre ringformet spor dimensjonert for å oppta en ringflens 30B på delen 19.

Platen 22 har to rette parallelle sidekanter forbundet av halvsirkulære endepartier, som beskrevet i U.K. patentsøknad 39618/72, og består av et ildfast legeme 309 med en tynnvegget stålmantel 310 (f.eks. med en tykkelse på 2,5-3,0 mm). Legemet 309 er festet i mantelen 310 ved hjelp av en varmeherdbar sement.

Porten 32, omfattende røret 34 og elementene 36,38, har en øvre del med rette parallelle sidekanter og halvsirkulære endepartier (fig. 2), svarende til platen 22, og en nedre sirkelsylindrisk del. Dette ildfaste legeme er omgitt av en tynn stålmantel 370, f.eks.

med samme veggtykkelse som mantelen 310, slik at den øvre overflate av elementet 36 og den nedre ende av elementet 38 er fri. Legemet er festet i mantelen 370 på samme måte som legemet 309 i mantelen 310.

Røret 34 består av et meget erosjonsbestandig, permeabelt ildfast materiale som tilveiebringer en gjennomtrengelig sidevegg 437. Veggtykkelsen av røret 34 kan være f.eks. 10-25 mm. Elementet 38 er fremstilt av et permeabelt ildfast materiale med lav gjennomtrengelighet. Elementet 36 er av et slipebestandig materiale svarende til platen 22, med hvilken det er i glidekontakt.

Materialet i røret 34 kan være zirkoniumoxyd eller zirko-niumsilikat. Materialet i elementet 38 kan være en chamotte med lavt innhold av aluminiumoxyd, f.eks. ca. 40%, som eventuelt er behandlet med et karbonholdig impregneringsmiddel, f.eks. tjære, bek eller kolloidal grafitt. Materialet i elementet 36 kan være en chamotte med stort, innhold av aluminiumoxyd, f. eks. 85-95 vekt%.

De glidende anleggsflater på elementet 36 og platen 22 sli-pes og poleres for å tilveiebringe de krevede tetningsegenskaper.

Det sees av fig. 2 at porten 32 i planriss vil være symme-trisk omkring hhv. lengde- og breddeaksen, slik at porten kan rever-seres for å utjevne virkningene av erosjon.

Porten 32 omfatter en metallfitting 440 for gassinnløp festet i den nedre del av elementet 38 som for en del strekker seg mellom fittingen og røret 34. Fittingen 44 0 er innvendig gjenget for å oppta en komplementær, utvendig gjenget gassinnløpsnippel 442 som er forbundet med en forsyning av inaktiv gass via en slange 444. Porten

32 er av en tetning 44 6 lukket mot utslipping av gass ved den nedre

ende av elementet 38 og røret 34. Fittingen 440, nippelen 442 og slangen 444 er plassert ovenfor et varmeskjold (ikke vist) for be-skyttelse mot ekstrem hete.

Når aluminiumtettet stål under utstøpning strømmer gjennom røret 34, føres inaktiv gass, f.eks. argon, inn i dette gjennom veggen 437 via slangen 444, nippelen 442 og fittingen 440 og ved diffusjon gjennom elementet 38 og materialet i røret 34 som angitt med pi-ler på fig. 3. Gassgjennomstrømningshastigheten og -trykket er slik at strømmen av stål gjennom røret 34 ikke strupes vesentlig.

Eksempelvis kan gasstrømningshastigheten gjennom slangen 444 ved omgivelsestemperaturen være ca. 0,14-1,7 m 3/min. ved ca. ,1,4-3,5 kg/cm 2 manometertrykk, f.eks. 0,3 m 3 /min. ved 1,5 kg/cm 2.

Den inaktive gass danner tilsynelatende en separerende film mellom veggen 437 og det stål som utstøpes gjennom røret 34, hvilket letter et jevnt utløp og reduserer risikoen for blokkering ved virk-ningen av deoxyderingsproduktér. Det er ønskelig å ha den inaktive

gass innført helt opp mot platen 22.

Uten å være bundet av teori, antas det at tilføringen av inaktiv gass gjennom røret 34 virker på to måter for å redusere opp-hopning av aluminiumoxyd ved utstøpning av aluminiumtettet stål: a) Den inaktive gass virker generelt som et middel til hindring av luftinntrengning som ville forårsake oxydering av aluminium i stålet til aluminiumoxyd med påfølgende utfelling av dette på ildfaste deler, b) den inaktive gass tilveiebringer et nesten stasjonært grensesjikt på de indre overflater av røret 34 beskyttende disse mot

det stål som ellers selv antas å ville skape et nesten stasjonært grensesjikt, fra hvilket aluminiumoxydutfelling lett vil finne sted.

I ethvert tilfelle av metallblokkering, hvor det er hen-siktsmessig, tilføres oxygen gjennom den permeable sidevegg i røret 34 for å gjensmelte metallet og utløse blokkeringen.

Hvis det ildfaste materiale i elementet 38 er behandlet med et karbonholdig irnpregneringsmiddel, vil det forstås at dette reduserer permeabiliteten, og gasstilføringsanordningen modifiseres da slik at den blir uavhengig av diffusjon gjennom dette element, f. eks. ved å innrette passende gasspassasjer som står i forbindelse med røret 34 gjennom elementet 38.

I en modifikasjon, (fig. 4) av sleideporten 32 har elementet 36 samme form og dimensjoner som en tilsvarende ildfast del av platen 22, og i dette tilfelle sees det at' en øvre endedel av røret 34 avslutter ved en nedre overflate av elementet 36 istedenfor å strekke seg gjennom dette.

I en annen modifikasjon (ikke vist) kan elementet 38 være forsynt med en porøs innsats som står i forbindelse med fittingen 440, slik at ikke hele materialet i elementet er av spesiell permeabel ildfast karakter.

I U.K. patentsøknad 50157/73 beskrives sleideventilkonstruksjoner som lett kan modifiseres til utførelsesformer for oppfinnelsen. I hver av disse strekker et rør svarende til røret 34 seg nedover fra et øvre område av en sleideport i mer enn 50% av dyselengden, men stopper kort fra den nedre ende av porten.

I U.K. patentsøknad 9447/74 beskrives en utskiftbar dysespiss, og i en utførelsesform for oppfinnelsen blir sideveggdelen av permeabelt ildfast materiale og gassinnløpet anordnet i en dysespiss som ellers er i henhold til denne søknad hvis fulle beskrivelse det henvises til her.

I U.K. patentsøknad 2130/74 beskrives sleideventilkonstruksjoner som lett kan modifiseres til utførelsesformer for oppfinnelsen, og det henvises da også til hele denne søknads beskrivelse.

Selv om ovenstående beskrivelse går ut fra beholdere med bunntømning, vil det forstås at sleideventilkonstruksjoner ifølge oppfinnelsen også kan anvendes i forbindelse med sidetømningsbehol-dere.

Claims (7)

1. Sleideportelement innrettet til bruk ved utstøpning av metall og ved glidebevegelse å åpne og lukke en munning for gjennom-strømning av metallet, hvilket element omfatter et ildfast legeme med en utløpsdyse, karakterisert ved at dysen (34) har en sideveggdel (437) av permeabelt, ildfast materiale og et innløp (440)- anordnet for tilføring av gass som passerer gjennom den permeable sideveggdel inn i dysen.

2. Element ifølge krav 1, karakterisert ved at sideveggdelen utgjøres av en hylse (34) av permeabelt, ildfast materiale understøttet i en ringformet, ildfast komponent (38), hvilken hylse forløper gjennom minst 50% av dyselengden på en slik måte at gassen tilføres i området ved den nevnte munning (24).

3. Element ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at hylsen (34) er fremstilt av et meget erosjonsbestandig, permeabelt, ildfast materiale og den ringformede komponent (38) av et ildfast materiale med lav gjennomtrengelighet.

4. Element ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at hylsen (34) er fremstilt av et meget erosjonsbestandig, permeabelt, ildfast materiale og den ringformede komponent (38) av et ildfast materiale med lav gjennomtrengelighet, og at det nevnte innløp (440) er beliggende inne i det sistnevnte materiale.

5. Element ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at det ildfaste materiale i komponenten (38) er behandlet med et karbonholdig impregneringsmiddel (f.eks. bek).

6. Element ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at det permeable, ildfaste materiale i sideveggdelen (437) omfatter sirkoniumoxyd eller zirkoniurnsilikat.

7. Fremgangsmåte for levering av gass til en dyse plassert i et sleideportelement og innrettet til gjennomstrømning av stål, f. eks. aluminiumtettet stål, karakterisert ved at gassen, f.eks. argon eller oxygen, tilføres gjennom en permeabel sideveggdel av dysen.