PL117348B1

PL117348B1 - Apparatus for uniformly metering molten metal during its continuous vertical casting in the presence of electromagnetic fieldlla pri nepreryvnom vertikal'nom lit'e metalla v ehlektromagnitnom pole

Info

Publication number: PL117348B1
Application number: PL1978211918A
Authority: PL
Original assignee: Alusuisse
Priority date: 1977-12-19
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1981-07-31
Also published as: BE872839A; IT7831022A0; YU285078A; IT1101219B; JPS5489929A; DE2851392A1; NO153557C; NO784247L; SU961548A3; GB2010712A; HU176025B; FR2411657A1; FR2411657B1; SE7812454L; CH624029A5; NO153557B; PL211918A1; SE440864B; AT360689B; ZA787098B

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do równomiernego dozowania cieklego metalu przy pionowym ciaglym odlewaniu metali w polu ele¬ ktromagnetycznym.Po wprowadzeniu pionowego ciaglego odlewa¬ nia metali niezelaznych w polu elektromagne¬ tycznym wysokiej czestotliwosci zauwazono, ze podczas tworzenia sie odlewu ma miejsce inten¬ sywny ruch metalu w cieklej czesci odlewanego wlewka, który spowodowany jest silami elektro¬ magnetycznymi w cieklym metalu. Prady ciekle¬ go metalu przebiegaja w obszarze pola magne¬ tycznego poziomo do srodka tego cieklego meta¬ lu, nastepnie pionowo do góry, opuszczajac pole magnetyczne, az na powierzchnie cieklej czesci odlewanego wlewka, a z kolei od srodka ku obwodowi zewnetrznemu, skad wreszcie opadaja pionowo, wchodzac ponownie w pole magnetycz¬ ne, w wyniku czego tworzy sie zawirowanie w kierunku pionowym. Ta szczególna sytuacja zmu¬ sza do stosowania specjalnych urzadzen do rów¬ nomiernego dozowania cieklego metalu przy wprowadzeniu go do krystalizatora.Znane urzadzenie do ^równoimienniegio dozowa¬ nia cieklego metalu zlozone jest z plywajacego dozownika z umocowanym w srodku stozkiem i otworami rozmieszcznymi równomiernie na scianach bocznych. Dozownik ten jest umieszczo¬ ny na powierzchni górnej cieklego metalu. Me¬ tal wydobywajacy sie z leja na stozek dozownika 10 15 20 25 30 rozplywa sie po jegp- dnie i splywa przez otwory w scianach bocznych do induktora. Stozek istnie¬ jacy w plywajacym dozowniku umozliwia w pewnym stopniu jego ustawienie pod lejem spu¬ stowym kadzi. Jezeli poziom cieklego metalu znacznie sie podnosi, stozek przymyka lej spu¬ stowy kadzi wykonujac w ten sposób regulacje do prowadzenia metalu (opisy patentowe RFN nr. nr. 1508 906, 1960 707, 2 025 488, 2 054 267, 2 060 637, 2 127 978).Urzadzenie wedlug stanu techniki posiada sze¬ reg istotnych wad, polegajacych na tym, ze do¬ tychczasowa konstrukcja dozownika nie uwzgled¬ nia tworzenie sie wirów w cieklym metalu. Lek- Iko pochylone ku górze sciany boczne dozownika zwiazane sa ze skosnie skierowanymi w dól do cieklej czesci tworzonego wlewka otworami wy¬ lotowymi. Doplywajacy metal natrafia wiec pod katem okolo 50° na wzrastajace srodkowe rozga¬ lezienie pionowego wiru w cieklej czesci tworzo¬ nego wlewka. Powoduje to daleko idace jego za¬ klócenie i prowadzi do niejednorodnosci struk¬ tury wlewka oraz do nierównosci ksztaltu jego powierzchni bocznych.Dalsza wada swobodnie plywajacego na po¬ wierzchni cieklego metalu znanego dozownika jest fakt, ze pochodzace z ukladu rozlewniczego (kadz odlewnicza, otwór wylewowy, zatyczka) tlenki, które dostaja sie do cieklego metalu, nie sa zatrzymywane na dnie dozownika, lecz przez 117 348117 348 3 4 otwory w jego scianach bocznych przedostaja sie bez przeszkód do cieklej czesci tworzonego wlew¬ ka i ze wzgledu na ich mniejsza gestosc oraz konwekcje elektromagnetyczna wyplywaja na po¬ wierzchnie cieklego metalu, która przy odlewa¬ niu w polu elektromagnetycznym zastyga jak wiadomo bezdotykowo. Wybraki spowodowane obecnoscia tlenków we wlewku prowadza do znacznych strat ekonomicznych przy odlewaniu aluminium o wysokiej jakosci.Ponadto plywajacy dozownik, wedlug stanu techniki, nie zapewnia równomiernego dozowania cieklego metalu w plaszczyznie poziomej. Ponie¬ waz dozownik posiada pojedyncze otwory roz¬ mieszczone na jego scianach bocznych strumien mefi^^Iy^aiacy do krystalizatora elektromag¬ netycznego jest bardzp niejednorodny. Jest on najkorzystniejszy w |tych czesciach przekroju cieklego* wlewka^ Jtfófe sasiaduja z otworami, a znacznie 'slabszy -w * czesciach polozonych pomie¬ dzy dwoma^asiedHimi otworami. Prowadzi to do powstawania wirów pomiedzy warstwami o sil¬ nym i slabym przeplywie doprowadzonego meta¬ lu. Powoduje to z kolei niepozadane niejednorod¬ nosci odlewu i moze prowadzic do nierównosci jego powierzchni bocznych.Dotychczasowe urzadzenia do równomiernego dozowania cieklego metalu nie mozna uznac za zadowalajjace, poniewaz dozownik nie -posiada sztywnego prowadzenia podczas ruchu w kierun¬ ku pionowym. Nieuniknione wahania predkosci odlewania powoduja pewien ruch powierzchnio¬ wy cieklego metalu. Prowadzi to czesto do zmia¬ ny polozenia dozownika wzgledem wylewu kadzi w kierunku osiowym tak, ze stozkowe odsadzenie plywajacego dozownika zbacza z obszaru wylewu kadzi, i przestaje spelniac role zawieradla.Celem wynalazku jest skonstruowanie urzadze¬ nia do równomiernego dozowania cieklego meta¬ lu przy pionowym odlewaniu ciaglym w polu elektromagnetycznym, które uwzgledni szczegól¬ ne zjawiska magnetohydrodynamiczne wystepuja¬ ce w tej metodzie. Urzadzenie takie bedzie mog¬ lo zapewnic w czasie dozowania cieklego metalu to ze ruch tego metalu w cieklej czesci wlewka nie bedzie odbywal sie w kierunku przeciwnym do kierunku odlewania lecz tylko w plaszczyznie poziomej i bedzie zapobiegal przedostawaniu sie tlenków i innych zanieczyszczen od odlewu.Postawiony cel zostal osiagniety przez to, ze urzadzenie wedlug wynalazku posiada plywak, który jest umieszczony ponad dozownikiem i jest z tym dozownikiem sztywno polaczony za pomo¬ ca zeber dystansowych, przy czym plywak wraz z dozownikiem jest zawieszony luzno w kierun¬ ku pionowym na dzwigarze za pomoca swoich uch, haków i czopów. Plywak jest otwartym ku górze pierscieniem o przekroju poprzecznym w ksztalcie zblizonym do litery U, a skierowane ku górze sciany boczne dozownika sa nachylone do jego podstawy pod katem od 25 do 45°. Dozow¬ nik jest polaczony z plywakiem za pomoca co najmniej czterech zeber dystansowych, usytuowa¬ nych w róznych odstepach na górnej krawedzi dozownika.Haki posiadaja poosiowe wzdluzne wyciecia do przykrecania ich za pomoca srub do dzwigara i do zmiany ich polozenia w kierunku pionowym.Dzwigar posiada w swej srodkowej czesci prze- 5 giecie w kierunku ku dolowi.Rzut poziomy dozownika posiada powierzchnie równa od 40 do 90% powierzchni przekroju po¬ przecznego odlewanego wlewka.Ciekly metal moze byc tylko wtedy wprowa¬ dzany stycznie do pionowego wiru cieklej czesci wlewka, gdy dozownik jest calkowicie zanurzony w cieklym metalu, a jego sciany boczne sa ko¬ rzystnie nachylone pod niewielkim katem do po¬ ziomu tak, aby przeplyw cieklego metalu naste¬ powal w kierunku górnej powierzchni cieklej czesci wlewka i aby mógl byc regulowany. Zew¬ netrzna krawedz dozownika powinna przy tym znajdowac sie na wysokosci wewnetrznej krawe¬ dzi dolnej korpusu plywaka.Dziieki (temu, ze korpus plywaka ma ksztalt pierscienia, dziala on wtedy jednoczesnie jako oslona przed tlenkami i przeciwdziala wydosta¬ niu sie tlenków i innych zanieczyszczen poza ograniczony obszar dozownika. Dla tego celu ko¬ rzystne jest aby warstwa tlenków byla skupiona na ograniczonym obszarze. Dlatego dazyc nale¬ zy aby plywak byl mozliwie duzy, tak, zeby wlas¬ ciwy przebieg ustawiania tlenków odbywal sie w miare mozliwosci na brzegu cieklej czesci wlewka. Inna zaleta tego rozwiazania jest dopro¬ wadzenie cieklego metalu stosunkowo daleko od wznoszacego sie w góre odgalezienia wiru, po¬ wstalego na drodze magnetohydrodynamicznej.Dozownik oraz korpus plywaka sa polaczone jedynie w kilku miejscach cienkimi zebrami, przez co zewnetrzna krawedz dozownika i dolna krawedz korpusu plywaka tworza prawie ciagla szczeline, przez która ciekly metal moze dosta¬ wac sie do krystalizatora. Rozwiazanie to za¬ pewnia znacznie równomierniejsze doprowadze¬ nie metalu niz w przypadku kadzi odlewniczej posiadajacej do tego ceki tylko pojedyncze, nie¬ liczne otwory na scianach bocznych. Zakotwicze¬ nie urzadzenia dozujacego na konstrukcji nosnej zapewnia niezawodne ustawienie srodka odsadze¬ nia i korpusu plywaka podczas calego okresu trwania procesu. Umozliwia ono ponadto osta¬ teczne dokladne ustawienie poziomu cieklego metalu w krystalizatorze elektromagnetycznym równiez podczas odlewania. Dzieki temu statycz¬ ne cisnienie metalu w miejscu przejscia fazy cieklej w faze stala zmienia sie nieznacznie i wywarty jest wplyw na równowage pomiedzy cisnieniem elektromagnetycznym i metalo-statycz- nym. W efekcie tego otrzymuje sie jednorodna strukture wlewka i gladka jego powierzchnie, bez zadnych bruzd.Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie do równomiernego dozowania cieklego metalu w przekroju poosio¬ wym, fig. 2 — urzadzenie dozujace z fig. 1 w widoku z góry i fig. 3 — urzadzenie dozujace wraz z konstrukcja nosna, na której jest ono zawieszone w widoku z boku. 15 23 25 30 C5 40 45 50 55 60s 117 348 6 Prizedlstawiione ma rysunku urzadzenie 1 zlozone jest z plywaka 2 oraz dozownika 4, polaczonych jze isoba pojedynczymi zebrami 3. Plywak 2 za¬ wieszony jest za pomoca dwóch uch 6 na kon¬ strukcji nosnej i jest polaczony za pomoca kilku, np. czterech dystansowych zeber 3 z dozowni¬ kiem 4. Dozownik wykonany jest jako grubo- icienny odlew lub z blachy stalowej albo z po¬ dobnego materialu i moze byc pokryty lakierem do wlewnic. W srodku dozownika 4 znajduje sie odsadzenie 5, którego ksztalt zalezny jest od ksztaltu dozownika. Ciekly metal wyplywa przez wylew 12 kadzi odlewniczej 11, trafia na odsa¬ dzenie- 5, jest rozdzielany i wyplywa przez szcze¬ line utworzona przez górna krawedz dozownika 4 i dolna krawedz korpusu plywaka 2 poziomo równomiernie we wszystkie strony. Strumien do¬ prowadzanego cieklego metalu natrafia przy tym stycznie na strumien wywolany cisnieniem ele¬ ktromagnetycznym i laczy sie z nim bez wiek¬ szych zaklócen.Odpowiednio do przekroju poprzecznego odle¬ wanych wlewków, dozownik 4 i jego odsadzenie 5 moga posiadac ksztalt okragly. Dla osiagnie¬ cia poziomego' wyplywu metalu okazalo sie celo¬ wo wykonywanie scian bocznych dozownika 4 pochylonych do jego podstawy pod katem 25— 45°. Ze wzgledu na symetrie, urzadzenie rozdzie¬ lajace jest przymocowane do konstrukcji nosnej w co najmniej dwóch miejscach, lezacych prze¬ ciwlegle do siebie, przy czym ucha 6 posiadaja odpowiedni otwór do przyjecia czopów. 13.Korpus plywaka 2 wytwarzany jest z materia¬ lu niehigroskopijnego i posiadajacego dostateczne wlasnosci mechaniczne, umozliwajace wykonanie skomplikowanego ksztaltu geometrycznego z do¬ stateczna dokladnoscia. Zalozenia te spelnia np. spiekany dwutlenek krzemu Si02. Korpus plywa¬ ka 2 musi posiadac jednoczesnie dobra zdolnosc plywania i musi byc wykonany z niemetalu, aby nie wprowadzac dodatkowych tlenków do ciekle¬ go metalu. Jezeli material korpusu plywaka po¬ siada wieksza gestosc niz wynosi gestosc ciekle¬ go metalu (przy. aluminium wiecej niz 2,4 g/cm*) zdolnosc plywania moze byc osiagnieta np. przez wykonanie korpusu plywaka z przekrojem w ksztalcie litery U. Ksztalt korpusu plywaka po¬ winien mniej lub wiecej byc dopasowany do prze¬ kroju poprzecznego odlewanych wlewków, wiec w przypadku wlewków okraglych powinien byc kolowym pierscieniem.Cale urzadzenie zakotwiczone jest na konstruk¬ cji nosnej, pozwalajacej na wspólsrodkowe usta¬ wienie dozownika w plaszczyznie poziomej i za¬ pewniajacej jego swobodne poruszanie sie w kierunku pionowym ponad zadanym najnizszym poziomem. Zapewnione jest przez to wlasciwe ustawienie strumienia cieklego metalu wzgledem krystalizatora elektromagnetycznego przez caly czas procesu odlewania. Poniewaz w tym czasie •cisnienie metalostatyczne moze w pewnych gra¬ nicach sie zmieniac w miejscu przejscia z fazy cieklej w faze stala, mozna w ten sposób wywie¬ rac wplyw na równowage pomiedzy cisnieniem ellektpomalgnetycznym i metalotetatycznym Pe = Fm.Ostateczna dokladna regulacja poziomu metalu w czasie procesu odlewania pozwala, np. przy stalym natezeniu pola magnetycznego, zmieniac nieco przekrój poprzeczny odlewanych wlewków lub utrzymywac w pewnych granicach staly prze¬ krój poprzeczny równiez przy zaklóceniach pola magnetycznego. W ten sposób wyeliminowane moga byc bruzdy i wadliwe wymiary odlewanych wlewków.Regulowana konstrukcja nosna moze miec po¬ stac przedstawiona na fig. 3. Zlozona jest ona z wygietego dzwigara 8 i podnosników 9, 10, osa¬ dzonych z kolei na powierzchni górnej krystali- zatora elektromagnetycznego luib na ramie urza¬ dzenia do odlewania. Doprowadzenie metalu od¬ bywa sie za pomoca kadzi odlewniczej 11, napel¬ nianej cieklym metalem za pomoca nieprzedsta- wionego koryta, przy czym kadz 11 posiada co najmniej jeden wylew 12 i wspólpracuje z do¬ zownikiem 4 regulujacym doplyw metalu przez zamykanie wylewu 12, gdy poziom cieklego me¬ talu w krystalizatorze osiagnie zalozony poziom najwyzszy. Ucha 6 plywaka spoczywaja na ha¬ kach 14, które polaczone sa srubami 15 z prze¬ gietym dzwigarem 8. Ucha 6 plywaka dopasowa¬ ne sa z kolei do czopów prowadzacych 13, umoz- liwajacych pionowe przesuwanie plywaka 2 po¬ nad ustalonym poziomem najnizszym, zaleznie od poziomu cieklego metalu. Haki 14 moga byc usta¬ wione na zadanej wysokosci za pomoca wyciec 16 i srub 15.W przykladzie wykonania (fig. 3) urzadzenie doprowadzajace i dozujace moze byc wspólnie (przedigtawiione w poziomie zapomoca podnosników 9, 10, których konstrukcja i sposób dzialania jest znany. Do tego celu sluzyc moze obrót tarcz mi- mosrodowych, spowodowany uruchomieniem dzwigni 18, przez co opuszczona lub podnoszona jest podpora 14 dzwigara 8. Dokladna regulacja urzadzenia doprowadzajacego i dozujacego musi oczywiscie nastepowac jednakowo ze wszystkich stron. Do (tego celu sluzy nie przedstawione szcze¬ gólowo urzadzenie ustalajace, które wspólpracuje z szeregiem otworów tworzacych rodzaj podzial- ki. Po osiagnieciu wymaganego polozenia, dzwig¬ nia 18 zostaje zwolniona i ustalona w odpowied¬ nim otworze. * Zamiast zastosowania urzadzenia do regulacji poziomu przedstawionych na fig. 3 urzadzenie dozujace moze byc zakotwiczone na wielu sru¬ bach podporowych, dla których dane jest poloze¬ nie poziomu zerowego i skok gwintu. Dokladna regulacja poziomu cieklego metalu podczas odle¬ wania uzyskiwana jest w tym urzadzeniu po¬ przez odpowiednie obracanie srub podporowych.Korzystne jest zaistosowanie srub o skoku rów¬ nym kilku milimetrów.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do równomiernego dozowania cieklego metalu przy pionowym ciaglym odlewa¬ niu metali w polu elektromagnetycznym, sklada¬ jace sie z kadzi odlewniczej, posiadajacej wylew w swoim dnie oraz z dozownika umieszczonego 10 15 10 25 30 SI 40 45 50 55117 348 pod kadzia wewnatrz krystalizatora elektroma¬ gnetycznego, do którego dozowany jest ciekly me¬ tal, przy czym dozownik posiada na srodku swo¬ jego dina odsadzenie w postaci scietego stozka do zamykania i otwierania wylewu kadzi odlewni¬ czej i porusza sie w kierunku pionowym w za¬ leznosci od zmiany poziomu cieklego metalu w induktorze, znamienne tym, ze posiada plywak (2), który jest umieszczony ponad dozownikiem (4) i jest z tym dozownikiem (4) sztywno pola¬ czony za pomoca zeber dystansowych <3), przy czym plywak (2) wraz z dozownikiem (4) jest za¬ wieszony luzno w kierunku pionowym na dzwi¬ garze (8) za pomoca swoich uch (6), haków (14) i czopów {13). 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze plywak (2) jest otwartym ku górze pierscie¬ niem, o przekroju poprzecznym w ksztalcie zbli¬ zonym do litery U. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze skierowane ku górze sciany boczne dozownika (4) sa nachylone do jego podstawy pod katem od 1 8 lt 15 25° do 45°. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze dozownik (4) jest polaczony z plywakiem (2) za pomoca co najwyzej czterech zeber dystanso¬ wych (3), usytuowanych w jednakowych odste¬ pach na górnej krawedzi dozownika (4). 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze haki (14) posiadaja poosiowe wzdluzne wycie¬ cie (16) do przykrecania ich za pomoca srub (15) do dzwigara (8) i do zmiany ich polozenia w kierunku pionowym. 6. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze dzwigar (8) jest wsparty oboma swoimi kon¬ cami poprzez podpory (17) na podnosnikach (9, 10) i jest ruchomy w kierunku pionowym. 7. Urzadzenie wedlug zasitrz. 1 albo 6, znamien¬ ne tym, ze dzwigar (18) posiada w swej srodko¬ wej czesci przegiecie w kierunku ku dolowi. 8. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze rzut pionowy dozownika (4) posiada powierz¬ chnie równa od 40 do 90% powierzchni poprzecz¬ nego przekroju odlewanego wlewka. 18 Fig. 3 4 f.PZGraf. Koszalin A-782 105 A-4 Cena 100 zl PL PL PL

Claims

1.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do równomiernego dozowania cieklego metalu przy pionowym ciaglym odlewa¬ niu metali w polu elektromagnetycznym, sklada¬ jace sie z kadzi odlewniczej, posiadajacej wylew w swoim dnie oraz z dozownika umieszczonego 10 15 10 25 30 SI 40 45 50 55117 348 pod kadzia wewnatrz krystalizatora elektroma¬ gnetycznego, do którego dozowany jest ciekly me¬ tal, przy czym dozownik posiada na srodku swo¬ jego dina odsadzenie w postaci scietego stozka do zamykania i otwierania wylewu kadzi odlewni¬ czej i porusza sie w kierunku pionowym w za¬ leznosci od zmiany poziomu cieklego metalu w induktorze, znamienne tym, ze posiada plywak (2), który jest umieszczony ponad dozownikiem (4) i jest z tym dozownikiem (4) sztywno pola¬ czony za pomoca zeber dystansowych <3), przy czym plywak (2) wraz z dozownikiem (4) jest za¬ wieszony luzno w kierunku pionowym na dzwi¬ garze (8) za pomoca swoich uch (6), haków (14) i czopów {13).

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze plywak (2) jest otwartym ku górze pierscie¬ niem, o przekroju poprzecznym w ksztalcie zbli¬ zonym do litery U.

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze skierowane ku górze sciany boczne dozownika (4) sa nachylone do jego podstawy pod katem od 1 8 lt 15 25° do 45°.

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze dozownik (4) jest polaczony z plywakiem (2) za pomoca co najwyzej czterech zeber dystanso¬ wych (3), usytuowanych w jednakowych odste¬ pach na górnej krawedzi dozownika (4).

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze haki (14) posiadaja poosiowe wzdluzne wycie¬ cie (16) do przykrecania ich za pomoca srub (15) do dzwigara (8) i do zmiany ich polozenia w kierunku pionowym.

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze dzwigar (8) jest wsparty oboma swoimi kon¬ cami poprzez podpory (17) na podnosnikach (9, 10) i jest ruchomy w kierunku pionowym.

7. Urzadzenie wedlug zasitrz. 1 albo 6, znamien¬ ne tym, ze dzwigar (18) posiada w swej srodko¬ wej czesci przegiecie w kierunku ku dolowi.

8. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze rzut pionowy dozownika (4) posiada powierz¬ chnie równa od 40 do 90% powierzchni poprzecz¬ nego przekroju odlewanego wlewka. 18 Fig. 3 4 f. PZGraf. Koszalin A-782 105 A-4 Cena 100 zl PL PL PL