Przedmiotem wynalazku jest krystalizator do ciaglego odlewania wlewków.Z brytyjskiego opisu patentowego nr 822 578 jest znany krystalizator do ciaglego odlewania wlew¬ ków, w 'którym sa wykorzystywane cienkie, plyto¬ we ksztaltki grafitowe, utwierdzone na brzegu górnym i dolnym do cienkich, podlozowych plyt miedzianych. W opisie tym stwierdza sie, ze na .skutek róznicy temperatury na wskros zarówno grafitu jak i miedzi, grafit i miedz ulegaja od¬ ksztalceniu, sprzyjajacemu powstaniu bardzo dob¬ rego styku cieplnego miedzy ksztaltkami grafito¬ wymi a plytami miedzianymi.Niestety jednak grafit pelznie w wysokiej tem¬ peraturze tak silnie, ze w eksploatacji moze dojsc do relaksacji naprezen wystepujacych pomiedzy grafitem a miedzia i do oddalenia sie miedzi, wy¬ starczajacego do krytycznego zwiekszenia sie opor¬ nosci cieplnej na przejsciu grafit/miedz. Jedna z najpowazniejszych trudnosci w zastosowaniu krystalizatorów wylozonych grafitem jest wyste¬ powanie szczelin powietrznych pomiedzy miedzia a grafitem. W temperaturze 500°C powietrze ma 7500 razy wieksza opornosc cieplna niz miedz, a to oznacza, ze szczelina powietrzna o szerokosci 0,025 mm jest równowazna warstwie miedzi o grubosci 19 cm.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wymie¬ nionych wad, zas zadaniem wynalazku jest opraco¬ wanie konstrukcji krystalizatora do ciaglego odle¬ wania wlewków, w którym wielkosc szczeliny po¬ wietrznej pomiedzy miedzia i grafitem bylaby zmniejszona do minimum i stala podczas calego okresu jego eksploatacji.Krystalizator wedlug wynalazku zawiera korpus wykonany z metalu o duzej przewodnosci cieplnej, majacy uklad chlodzenia oraz wneke zaopatrzona w w/kladzinowe ksztaltki grafitowe.Istote wynalazku stanowi to, ze ograniczajace wneke krystalizatora wykladzinowe ksztaltki gra¬ fitowe sa polaczone z korpusem za pomoca wielu zespolów dociskowych, utrzymujacych wykladzino¬ we ksztaltki grafitowe w sprezystym docisku do korpusu, na calej powierzchni kazdej z tych wy¬ kladzinowych ksztaltelk grafitowych.Wymienione zespoly dociskowe moga miec do¬ wolna konstrukcje, wazne jednakze jest aby wy¬ wieraly staly w czasie i sprezysty docisk ksztaltek grafitowych do powierzchni korpusu.Korzystnie, kazdy z zespolów dociskowych za¬ wiera lacznik, np. w postaci sruby, umieszczony w otworze wykonanym w korpusie, którego jeden gwintowany koniec jest wkrecony w slepy, gwin¬ towany otwór, wykonany w -wykladzinowej ksztalt¬ ce grafitowej od strony jej powierzchni przylegaja¬ cej do korpusu, zas drugi jego koniec jest podpar¬ ty sprezyna, korzystnie sprezyna srubowa, wzgle¬ dem korpusu krystalizatora.Wneka krystalizatora od strony wlotu stopione- 113 331113 331 go metalu ma pole przekroju poprzecznego wieksze niz od strony wyjscia wlewka.Osiaga sie to w korzystny sposób przez to, ze wykladzinowe ksztaltki grafitowe maja zmienna grubosc, mierzona w kierunku pokrywajacym sie z kierunkiem przesuwania sie wlewka, tak, ze ich grubosc od strony wlotu stopionego metalu jest (mniejsza niz na przeciwleglym koncu krystaliza¬ tora.W przypadku krystalizatora, którego wneka jest prostokatna w przekroju poprzecznym, wykladzi¬ nowe ksztaltki grafitowe sa do siebie docisniete swymi czolami, za pomoca dodatkowych zespolów dociskowych. Wykladzinowe ksztaltki grafitowe, ograniczajace wneke krystalizatora o prostokat¬ nym przekroju poprzecznym, maja postac plyto¬ wych wykladzinowych ksztaltek grafitowych oraz naroznikowych wykladzinowych ksztaltek grafito¬ wych w przekroju, poprzecznym zblizonych do ksztaltu litery „L" o zaokraglonym narozu we¬ wnetrznym.W korzystnym wykonaniu krystalizatora, utwo¬ rzone pomiedzy jego korpusem a wykladzinowymi ksztaltkami grafitowymi szczeliny sa polaczone z kanalami, wykonanymi w korpusie, którymi jest doprowadzany czysty gaz, korzystnie wodór lub hel.Ponadto, w wykonanych w korpusie kanalach chlodzacych znajduja sie prety, o polu przekroju poprzecznego mniejszym od pola przekroju po¬ przecznego tych kanalów.Sprezysty docisk wykladzinowych ksztaltek gra¬ fitowych do korpusu krystalizatora, realizowany za pomoca zespolów dociskowych, powinien wyno¬ sic 6,89X10* Pa do 34,4X10* Pa, a korzystnie 10,34X'10« Pa do 24;1X10* Pa.Zalecane jest stosowanie takiej liczby zespolów dociskowych, ile miesci sie nie zagrazajac uszko¬ dzeniem ksztaltek grafitowych i korpusu krysta¬ lizatora. Praktycznie, zespoly dociskowe sa roz¬ mieszczone wzgledem siebie w odleglosci 5 do 10 cm.Przedmiot wynalazku zostanie dokladnie objas¬ niony na przykladach wykonania, pokazanych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia krystaliza¬ tór do ciaglego odlewania wlewków o przekroju prostokatnym, w perspektywicznym widoku i w przekroju poprzecznym, fig. 2 — fragment krystali¬ zatora z fig. 1 w schematycznym przekroju wzdluz¬ nym, ze szczególowym pokazaniem konstrukcji zes¬ polu dociskowego, fig. 3 — odmienne wykonanie zespolu dociskowego w przekroju osiowym, zas fig. 4 przedstawia zespól dociskowy w przekroju osiowym, przeznaczony do dociskania czól wykla¬ dzinowych ksztaltek grafitowych.Zgodnie z figura 1 krystalizatór jest zlozony z korpusu 1, wykonanego z miedzi oraz z wykla¬ dzinowych ksztaltek grafitowych 3^-8, przylegaja¬ cych do wewnetrznej powierzchni korpusu 1 i og¬ raniczajacych wneke 2 krystalizatora. Korpus 1 jest zaopatrzony w wiele kanalów chlodzacych 9, przez które podczas' eksploatacji krystalizatora tloczy sie wode w celu odprowadzania ciepla z korpusu.Powierzcltnia wneki 2 w korpusie 1 jest wylozo¬ na dwoma rodzajami wykladzinowych ksztaltek grafitowych, a mianowicie plytowymi wykladzino¬ wymi ksztaltkami grafitowymi 3, 6 oraz narozniko¬ wymi wykladzinowymi ksztaltkami grafitowymi 4, 5, 7 i 8, majacymi w przekroju poprzecznym 5 ksztalt zblizony do litery „L". Korpus 1 krystali¬ zatora moze stanowic jednolity element, wykonany z miedzi, albo tez moze byc zestawiony z kilku elementów, polaczonych ze soba za pomoca srub.Zgodnie z figura 2 w korpusie 1 znajduje sie 10 wiele kanalów 10, 11, którymi przeplywa woda chlodzaca korpus, doprowadzana do nich z przewo¬ du rozgaleznego 12. Woda wyplywajaca z tych ka¬ nalów przez szczeline 13, zgodnie z kierunkiem za¬ znaczonym strzalka 14, jest natryskiwana na po- 15 wierzchnie wlewka 26, wysuwajacego sie z . kry¬ stalizatora.W wykladzinowej ksztaltce grafitowej 15 znaj¬ duje sie szereg gwintowanych, slepych otworów 16, w które wkrecone sa, zaopatrzone w gwint, 20 konce srub 17. Sruby te przechodza przez odpo¬ wiednio rozmieszczone otwory 18, wykonane w kor¬ pusie 1 oraz sa zaopatrzone na swym drugim kon¬ cu w nakretki 19. Pomiedzy nakretka 19 a zew¬ netrzna powierzchnia korpusu 1 znajduje sie spre- 25 zyna srubowa 20, zapewniajaca docisk wykladzino¬ wej ksztaltki grafitowej 15 do wewnetrznej po¬ wierzchni korpusu 1 krystalizatora. Sruba 17 wraz ze sprezyna srubowa 20 tworzy zespól dociskowy.Zgodnie z fig. 3 zewnetrznie skierowany koniec 30 otworu 18 zakonczony jest otworem 21 o powiek¬ szonej srednicy i zaopatrzonym w gwint. W ten gwintowany otwór 21 jest wkrecona zaslepka 22, której powierzchnia czolowa jest uszczelniona wzgledem otworu 18 za pomoca pierscienia uszczel- 35 niajacego 23. To szczelne polaczenie zaslepki z ot¬ worem 18 ogranicza utlenianie sie wykladzinowych ksztaltek grafitowych. Latwo zauwazyc, ze ponie¬ waz wykladzinowe ksztaltki grafitowe sa w trakcie eksploatacji poddawane dzialaniu wysokich tem- 40 peratur, to jesliby nie przedsiebrac srodków ogra¬ niczajacych utlenianie sie tych ksztaltek w zakre¬ sie wykonanych w nich gwintowanych otworów 16, to sruby 17 ulegalyby rozlaczeniu wzgledem ksztal¬ tek, które przestalyby byc dociskane do wewnetrz- 45 nej powierzchni; korpusu 1 krystalizatora.Jak to widac na figurze 2, gdzie przedstawiono polówke krystalizatora z odlewanym wlewkiem, z zaznaczeniem srodkowej, linii 24, przebiegajacej przez krystalizatór, ciekly metal, w tym przypad- 50 ku miedz, jest podawany w sposób ciagly przewo¬ dem 25 do krystalizatora, przy czym po»dczas odle¬ wania pozostaje on zawsze w stanie cieklym w strefie 26 ponad linia przerywana 27, oznaczaja¬ ca poczatek krzepniecia wlewka. 55 Krystalizatór w trakcie odlewania jest prze¬ mieszczany ruchem posuwisto-zwrotnym w kierun¬ ku pionowym, w celu zmniejszenia oporów tarcia pomiedzy powierzchniami wykladzinowych ksztal¬ tek grafitowych a juz zakrzepnieta czescia 28 60 Wlewka. Ciagle wykonywany przez krystalizatór ruch posuwisto-zwrotny powoduje ponadto nada¬ nie wlewkowi gladkiej, pozbawionej jakichkolwiek defektów, powierzchni.Ponadto, podczas odlewania," w szczeliny pomie- 65 dzy zewnetrznymi powierzchniami wykladzinowych113 331 ksztaltek a wewnetrzna powierzchnia korpusu 1 krystaiizatora, jest w sposób ciagly tloczony hel.Hel jest doprowadzany do tej szczeliny przez ka¬ naly 32 wykonane w korpusie 1, które przy zew¬ netrznej powierzchni korpusu sa polaczone z otwo- 5 rem gwintowanym 31, przeznaczonym do wkreca¬ nia krócca przewodu doprowadzajacego hel.Stwierdzono* ze doprowadzony do tej. szczeliny hel powoduje wyparcie z niej powietrza, przez co zwieksza sie zdecydowanie* przewodnictwo cieplne 10 krystaiizatora. Dzieki temu sprawnosc chlodzenia krystaiizatora zwieksza sie o okolo 16%. Oznacza to, ze w krystalizatorze tym mozna odlewac o 16% wiecej metalu w jednostce czasu, a zatem zdol¬ nosc produkcyjna kryistalizatora znacznie wzrasta. u Jak to widac na figurze 4 w kazdym narozu krystaiizatora, gdzie umieszczona jest naroznikowa wykladzinowa ksztaltka grafitowa 35, o ksztalcie zblizonym do litery „L" w przekroju poprzecznym, znajduja sie zespoly dociskowe o innym wykonaniu 20 niz opisane powyzej. NaffimniJmiwa wykladzinowa ksztaltka grafitowa 35 jest zaopatrzona od swej wewnetrznej strony w zaokraglenie 33, co oznacza, ze wlewek po zakrzepnieciu ma równiez zaokraglo¬ ne naroza. Jest to szczególnie wazne przy ciaglym 2$ odlewaniu. W praktyce bowiem przyjelo sie chlo¬ dzenie woda odlewanego wlewka, która przed wprowadzeniem tego wlewka do nastepnego urza¬ dzenia, sluzacego do jego obróbki, musiala byc zgarnieta z powierzchni tego wilewka.W przypadku odlewania ciaglego niezbedne jest w tym celu zastosowanie uszczelki zgarniajacej wode i uniemozliwiajacej przeplyw wody wzdluz dlugosci wlewka. W praktyce okazalo sie byc bar¬ dzo trudnym stosowanie takiej uszczelki, jezeli wlewek ma ostre krawedzie wzdluzne. W szczegól¬ nosci, jezeli naroza wlewka sa formowane przez dwie plytowe wykladzinowe ksztaltki grafitowe, usytuowane pod katem prostym wzgledem siebie, to na naroznikach wlewka tworza sie male zalewfci metalu wnikajace w szczelnie pomiedzy ksztaltka¬ mi grafitowymi, zamieniajace sie po* zakrzepnieciu metalu w ostrze, bardzo szybko niszczace uszczelke zgarniajaca.Zgodnie z figura 4 do krótszego ramienia naroz¬ nikowej wykladzinowej ksztaltki grafitowej 35 do¬ lega podkladka stalowa 36, dociskana do tego ra¬ mienia za pomoca trzpienia 34, podpartego na spre¬ zynie srubowej 37, której drugi koniec opiera sie o czolo sruby 38, wkreconej w gwintowany otwór 39, wykonany w korpusie krystaiizatora.Jak pokazano na figurze 1 w kanalach 9, przez które przeplywa woda odbierajaca cieplo od kry¬ staiizatora, znajduja sie prety 40. Stwierdzone zo¬ stalo, ze zastosowanie kanalów bez pretów 40 po¬ woduje mniej sprawne przejmowanie ciepla przez wode. Zdolnosc wody do przejmowania ciepla jest zalezna nie tylko od predkosci jej przeplywu, lecz równiez od wielkosci kanalów, przez które ona przeplywa. Zamiast duzej liczby kanalów o malym przekroju, które moga ulegac zanieczyszczeniu, a zatem wymagajacych filtrowania, korzystniej jest stosowac kanaly o duzym polu przekroju lecz wraz z pretami ^stanowiacymi ich wypelnienie i zmniej¬ szajacymi spadek cisnieniawody. 65 30 35 50 55 60 Zalety krystaiizatora wedlug wynalazku sa wie¬ lorakie. Poniewaz krystalizator jest zasadniczo jed¬ nolitym korpusem, zatem jest wytrzymaly i odpor¬ ny na Uderzenia zdarzajace sie w odlewni. Ponad¬ to, poniewaz krystajizator jest masywny, jest za¬ tem i odporny na odksztalcenia, jakie maja miej¬ sce w przypadku nagrzania, w zwiazku z tym ka¬ naly chlodzace moga byc usytuowane blisko wykla¬ dzinowych ksztaltek grafitowych. Zwieksza to znacznie zdolnosc chlodzaca krystaiizatora. Gdyby woda omywala korpus krystaiizatora od. zewnatrz, cieplo mialoby do pokonania odleglosc wieksza o kilka, centymetrów, zanim by zostalo przeje^ przez chlodziwo. Sprawnosc cieplna krystaiizatora w takim przypadku bylaby o wiele mniejsza, po¬ dobnie jak jej zdolnosc produkcyjna. Gd^by kor¬ pus krystaiizatora, chlodzony , od zewnatrz,, mial mniejsza grubosc scianek, to nie bylby odporny na wypaczenie sie ani na uszkodzenie mechaniczne.Z kolei, jezeli korpus krystaiizatora bylby wyposar zony w elementy do mocowania wykladzinowych: ksztaltek grafitowych "tylko w poblizu ich górnej i dolnej czesci koncowej, to istnialaby obawa, ze zwiekszy sie szczelina powietrzna, tworzaca sie po¬ miedzy korpusem a wykladzinowymi ksztaltkami grafitowymi, co mogloby powaznie zwiekszyc CPór przewodzenia ciepla przez krystalizator. Jak to bylo wspomniane, przewodnosc cieplna miedzi jest Okolo 7500 razy wieksza niz powietrza. Tak wiec szczelina powietrzna o szerokosci 0,01 mm jest równowazna pod tym wzgledem^ warstwie mjedzi o grubosci 75 mm. Nawet w przypadku wprowa¬ dzenia helu pomiedzy korpus krystaiizatora a wy¬ kladzinowe ksztaltki grafitowe obecnosc szczeliny pomiedzy nimi stanowi o krytycznym obnizeniu sie przewodnosci cieplnej krystaiizatora, czyniac go mniej sprawnym w eksploatacji.Ze wzgledu na uklad czesci skladowych raz wy¬ tworzony korpus krystaiizatora powinien wytrzy¬ mywac wieloletnia eksifloatacje, natomiast wykla¬ dzinowe ksztaltki grafitowe wytwarza sie latwo, latwo sie instaluje i wymienia w razie potrzeby.Dalszym zagadnieniem jest dosc duza podatnosc grafitu na pelzanie w wysokiej temperaturze. Otóz sprezyny zespolów dociskowych przyciagaja wykla<- dzinowe ksztaltki grafitowe stanowiac o ich nawet scislejszym doleganiu do korpusu krystaiizatora podczas eksploatacji krystaiizatora. Opór cieplny krystaiizatora maleje wiec wraz z czasem jego eksploatacji. W ukladzie, w którym ksztaltki gra¬ fitowe sa przytrzymywane tylko u góry, zas u dolu (maja one sklonnosc do miejscowego oddalania sie od korpusu krystaiizatora, nastepuje malende ciepl¬ nej przewodnosci krystaiizatora. Latwo zauwazyc, ize istotne znaczenie ma tu sprezystosc zespolów dociskowych, mocujacych ksztaltki grafitowe w zetknieciu z korpusem.Mozna wiec uznac, ze krystalizator wedlug wy¬ nalazku jest zaopatrzony w srodki umozliwiajace korzystne potraktowanie barier przewodnictwa cieplnego, które jak wiadomo, silnie oddzialywuja na wydajnosc krystaiizatora do odlewania ciaglego.Po pierwsze wprowadzenie ruchu posuwisto-zwrot- nego umozliwia przezwyciezenie trudnosci wywo¬ lywanych zmianami: objetosciowymi wlewka, po-113 331 8 [wstajacymi (podczas jego krzepniecia. Poniewaz, podczas czesci ruchu posuwisto-zwrotnego krysta¬ lizator jest popychany ku górze, zwezajaca sie jego czesc ma sklonnosc do scislejszego (dolegania do ze¬ stalajacego sie metalu, zwiekszajac przejmowanie 5 ciepla. Sprezystosc zespolów dociskowych utrzy¬ mujacych styk ^miedzy wykladzinowymi ksztaltka¬ mi grafitowymi a korpusem krystalizatora sprzyja zmniejszaniu sie szczeliny powietrznej miedzy kor- |usem a ksztaltkami grafitowymi. 10 Uklad ten umozliwia ponadto stosowanie wy¬ kladzinowych ksztaltek grafitowych o malej gru¬ bosci, <5o oznacza spadek oporu cieplnego w tej stfcefie krystalizatora do minimum. Choc w krysta- Jciatorze wykorzystuje sie stosunkowo grube scia- ^ ny korpusu, to dzieki zaopatrzeniu korpusu w ka¬ naly chlodzace, gruibosc miedzi, na wskros której ma byc przewodzone cieplo, ulega zmniejszeniu.Przejmowanie ciepla z miedzi przez wode popra¬ wia równiez zastosowanie pretów wypelnieniowych 20 w kanalach chlodzacych, znajdujacych sie w kor¬ pusie krystailizatora.Jak widac z tego krystalizator wedlug wynalaz¬ ku jest szczególnie przydatny do ciaglego odlewa¬ nia metalu, takiego jak miedz, w sposób ekono- 25 miczny i z duza wydajnoscia.Zastrzezen i a patentowe 30 ¦1. Krystalizator do ciaglego odlewania wlewków, zawieraljacy korpus wykonany z metalu o duzej przewodnosci cieplnej, majacy uklald chlodzenia oraz wneke krystalizatora, zaopatrzona w wykla¬ dzinowe ksztaltki grafitowe, znamienny tym, ze 35 ograniczajace wneke (2) wykladzinowe ksztaltki grafitowe (3—8, 15, 35) sa polaczone z korpusem (1) za pomoca wielu zespolów dociskowych, utrzymu¬ jacych wykladzinowe ksztaltki grafitowe w spre¬ zystym docisku do korpusu, na calej powierzchni ^ kazdej z tych wykladzinowych ksztaltek grafito¬ wych. 2. Krystalizator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ize kazdy z zespolów dociskowych zawiera lacznik, korzystnie w postaci sruby (17), umieszczony w otworze (18) wykonanym w korpusie (1), którego •jeden gwintowany koniec jest wkrecony w slepy, gwintowany otwór {16), wykonany w wykladzino¬ wej ksztaltce grafitowej od strony jej powierzchni przylegajacej do korpusu, zas drugi jego koniec jest podparty sprezyna, korzystnie sprezyna sru¬ bowa (20), wzgledem korpusu (1) krystalizatora. 3. Krystalizator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wnaka (2) od strony wlotu stopionego metalu ma pole przekroju poprzecznego wieksze niz od strony wyjscia wlewka. 4. Krystalizator wedulg zastrz. 1, znamienny tym, ze wykladzinowe ksztaltki grafitowe (3—8, 15, 35) maja zmienna grubosc mierzona w kierunku po¬ krywajacym sie z kierunkiem przesuwania sie wlewka, tak, ze ich grubosc od strony wlotu sto¬ pionego metalu jest mniejsza niz na przeciwleglym koncu krystalizatora. 5. Krystalizator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wykladzinowe ksztaltki grafitowe (3—8, 15, 35) ograniczajace wneke (2), prostokatna w przekroju poprzecznym, sa do siebie docisniete swymi czola¬ mi za pomoca dodatkowych zesrpolów dociskowych (34, 37, 38). 6. Krystalizator wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze naroznikowe wykladzinowe ksztaltki grafitowe (35) maja, w przekrojm poprzecznym ksztalt litery ,,L" o zaokraglonyim narozu wewnetrznym. , r 7. Krystalizator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze utworzone pomiedzy korpusem (1) a wykladzi¬ nowymi ksztaltkami grafitowymi (3—8) szczeliny sa polaczone z kanalami (32), wykonanymi w kor¬ pusie (1), którymi jest doprowadzany czysty gaz,, korzystnie wodór lub hel. 8. Krystalizator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w wykonanych w korpusie (1) kanalach chlo¬ dzacych (9) znajduja sie prety (40), o polu prze¬ kroju poprzecznego mniejszym od pola przekroju poprzecznego tych kanalów.113 331 FIG. 2 FIG. 3 FIG. 4 PL PL PL PL