PL180531B1

PL180531B1 - Sposób odlewania tasm metalowych, zwlaszcza stalowych oraz urzadzenie do odlewania tasm metalowych, zwlaszcza stalowych PL PL PL PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL180531B1
Application number: PL96313657A
Authority: PL
Inventors: Luc Vendeville; Pierre Delassus; Gerard Raisson; Jeanmichel Damasse
Original assignee: Thyssen Stahl Ag; Usinor Sa
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1996-04-05
Publication date: 2001-02-28
Also published as: US5787967A; CZ289395B6; SK282371B6; PL313657A1; JPH08281388A; FR2732627A1; TR199600294A2; CN1147432A; EP0736350A1; ZA962428B; AU698709B2; FR2732627B1; UA43352C2; EP0736350B1; CN1066364C; ATE205760T1; ES2160782T3; SK43396A3; AU5034096A; PT736350E

Abstract

1 . Sposób odlewania tasm metalowych, zwlaszcza stalowych, w którym doprowadza sie do zakrzepniecia tasmy przez wprowa- dzenie cieklego metalu pomiedzy dwa cylindry o osiach poziomych obracajace sie w przeciwnych kierunkach, chlodzone przez w e- wnetrzna cyrkulacje cieczy chlodzacej, tworzace pomiedzy soba przestrzen odlewnicza, i których powierzchnie zewnetrzne sa chro- powate, a nastepnie wdmuchuje sie do przestrzeni odlewniczej okreslona ilosc gazu lub mieszaniny gazów przez pokrywe oslaniajaca przestrzen odlewnicza, znam ienny tym , ze dokonuje sie regulacji wypuklosci cylindrów, przez sterowanie temperatura przy powierzchni styku pomiedzy dwoma cylindrami (1, 1') i cieklym metalem (2), zmieniajac ilosc i/lub rodzaj wdmuchiwanego gazu lub sklad mieszaniny gazów, co najmniej w poblizu powierz- chni kazdego cylindra przed strefa zetkniecia z cieklym metalem. 3 U rzadzenie do odlew ania tasm m etalow ych, zw laszcza stalowych, zaw ierajace dw a cylin d ry o osiach poziom ych, obra- cajace sie w przeciwnych kierunkach, chlodzone przez wewnetrzna cyrkulacje cieczy chlodzacej, tworzace miedzy soba przestrzen odlewnicza, zawierajaca ciekly metal, i których powierz- chnie zewnetrzne sa chropowate, zespól do wdmuchiwania gazu lub mieszaniny gazów przez pokrywe oslaniajaca przestrzen odlew- nicza oraz elementy do zm iany ilosci i/lub rodzaju wdmuchiwanego gazu lub skladu mieszaniny gazów, co najmniej w poblizu powierz- chni kazdego cylindra przed strefa zetkniecia z cieklym metalem, znam ienny tym , ze zawiera czujniki (2 5 ,2 5 ') do pomiaru i proce- sor (26) do obliczania wypuklosci cylindrów ( 1, 1 ') w przestrzeni odlewniczej lub wielkosci reprezentatywnej tej wypuklosci cylindrów (1, 1') w przestrzeni odlewniczej oslonietej od góry pokrywa (10) PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób odlewania taśm metalowych, zwłaszcza stalowych oraz urządzenie do odlewania taśm metalowych, zwłaszcza stalowych. Wynalazek dotyczy odlewania wyrobów metalowych o niewielkiej grubości otrzymanych bezpośrednio z ciekłego metalu, a w szczególności taśm cienkich, zwłaszcza stalowych, przez zakrzepnięcie ciekłego metalu pomiędzy dwoma cylindrami usytuowanymi w pobliżu siebie, o osiach poziomych, obracanymi w kierunkach przeciwnych i chłodzonych od wewnątrz.

W urządzeniach do odlewania cienkich taśm stalowych pomiędzy dwoma cylindrami obracającymi się w przeciwnych kierunkach profil grubości taśmy zależy w znacznej mierze od kształtu, który przyjmują powierzchnie zewnętrzne cylindrów w przestrzeni odlewniczej. W idealnych warunkach ten profil taśmy powinien być prostokątny lub nieco wypukły, aby zapewnić dobre prowadzenie etapu walcowania na zimno i zadowalającąjednorodność wyrobu finalnego. W tym celu, tworzące każdego cylindra powinny pozostawać prostoliniowe lub nieco wklęsłe, zwłaszcza na wysokości szyjki, to jest strefy przestrzeni odlewniczej, w której cylindry sąnajbardziej zbliżone do siebie. W praktyce sytuacja taka nie występuje ze względu na naprężenia cieplne, którym poddane sa cylindry. Zatem cylinder, który będąc zimny miałby tworzącą dokładnie prostoliniową, to pod wpływem rozszerzalności jego powierzchnia zewnętrzna stałaby się wypukła. Profil grubości zakrzepniętej taśmy, który jest dokładnym odtworzeniem przekroju przestrzeni odlewniczej na poziomie szyjki uzyskałby kształt, którego grubość zwiększałaby się znacznie i stopniowo od środka do brzegów taśmy. Zjawisko takie byłoby szkodliwe dla prawidłowego prowadzenia walcowania na zimno taśmy i dla jakości wyrobów, które byłyby z niej wykonane.

Z tego powodu uwzględnia się zjawisko rozszerzalności cieplnej cylindrów nadając powierzchni zewnętrznej każdego cylindra kształt nieco wklęsły wykazujący w środku cylindra „wypukłość”, to jest różnicę promieni w stosunku do brzegów cylindra.

Wielkość optymalna tej wypukłości dla zimnego cylindra zmienia się zależnie od jego wymiarów i może wynosić, na przykład, około 0,5 mm. W ten sposób podczas rozszerzania się cylindra zmniejsza się jego wypukłość, a kształt cylindra w przestrzeni odlewniczej ma tendencję do zbliżania się do kształtu prostoliniowego. Wielkość tej wypukłości podczas odlewania zależy od materiału cylindrów i od sposobu chłodzenia dzwona, który stanowi obwód cylindra, od geometrii tego dzwona, jak i od sposobu jego mocowania na rdzeniu cylindra, co może powodować większą lub mniejszą rozszerzalność dzwona. Ta wielkość zależy także od warunków pracy urządzenia mogących się zmieniać w poszczególnych operacjach odlewania, takich jak wysokość słupa ciekłego metalu znajdującego się w przestrzeni odlewniczej i wielkość strumienia ciepła wydostającego się z metalu przez elementy chłodzące cylindra.

Byłoby istotne zatem dysponowanie elementami dającymi operatorowi obsługującemu urządzenie odlewnicze możliwość oddziaływania w pewnej mierze, na wypukłość cylindrów tak, aby otrzymać stałą wypukłość optymalną, niezależnie od warunków odlewania i od ich zmian. Taka możliwość pozwoliłaby na uniknięcie konieczności stosowania oddzielnych par cylindrów, z których każda miałaby różne wupukłości początkowe, dla każdego gatunku stali, która ma być odlewana w optymalnych warunkach odlewania.

Działanie elementów do regulacji tej wypukłości mogłoby polegać na modulowaniu strumienia ciepła wydobywającego się z metalu poprzez modyfikację natężenia przepływu wody chłodzącej, która krąży wewnątrz dzwona każdego, cylindra. W rzeczywistości, zmiany wielkości wypukłości, które mogłyby zostać uzyskane jedynie przy pomocy tych elementów byłyby minimalne, rzędu kilku setnych milimetra. Jest to spowodowane tym, że natężenie przepływy wody może być zmieniane tylko w małych proporcjach w stosunku do dopuszczalnego natężenia maksymalnego w obawie przed zbyt znacznym pogorszeniem warunków, w których dokonuje się

180 531 przeniesienia ciepła pomiędzy dzwonem i wodą. Nie byłoby zatem już możliwe regulowanie w sposób zadowalający, warunków krzepnięcia metalu.

Celem wynalazku jest zapewnienie operatorowi elementów umożliwiających regulację, z wystarczającą dokładnością, wypukłości cylindrów podczas procesu odlewania.

Zgodnie z wynalazkiem, sposób odlewania taśm metalowych, zwłaszcza stalowych, w którym doprowadza się do zakrzepnięcia taśmy przez wprowadzenie ciekłego metalu pomiędzy dwa cylindry o osiach poziomych obracające się w przeciwnych kierunkach, chłodzone przez wewnętrzną cyrkulację cieczy chłodzącej, tworzące między sobą przestrzeń odlewniczą, i których powierzchnie zewnętrzne i chropowate, a następnie wdmuchuje się do przestrzeni odlewniczej określoną ilość gazu lub mieszaniny gazów przez pokrywę osłaniającą przestrzeń odlewniczą, charakteryzuje się tym, że dokonuje się regulacji wypukłości cylindrów, przez sterowanie temperaturą przy powierzchni styku pomiędzy dwoma cylindrami i ciekłym metalem, zmieniając ilość i/lub rodzaj wdmuchiwanego gazu lub skład mieszaniny gazów, co najmniej w pobliżu powierzchni każdego cylindra przed strefą zetknięcia z ciekłym metalem.

Korzystnie, regulację wypukłości cylindra dokonuje się przez dodatkowe oddziaływanie na natężenie przepływu cieczy chłodzącej cylindrów.

Natomiast urządzenie do odlewania taśm metalowych, zwłaszcza stalowych, zawierające dwa cylindry o osiach poziomych, obracające się w przeciwnych kierunkach, chłodzone przez wewnętrzną cyrkulację cieczy chłodzącej, tworzące między sobą przestrzeń odlewniczą, zawierającąciekły metal, i których powierzchnie zewnętrzne są chropowate, zespół do wdmuchiwania gazu lub mieszaniny gazów przez pokrywę osłaniającą przestrzeń odlewniczą oraz elementy do zmiany ilości i/lub rodzaju wdmuchiwanego gazu, lub składu mieszaniny gazów, co najmniej w pobliżu powierzchni każdego cylindra przed strefą zetknięcia z ciekłym metalem, charakteryzuje się tym, że zawiera czujniki do pomiaru i procesor do obliczania wypukłości cylindrów w przestrzeni odlewniczej lub wielkości reprezentatywnej tej wypukłości cylindrów w przestrzeni odlewniczej osłoniętej od góry pokrywą.

Korzystnie, czujniki do pomiaru i procesor do obliczania wypukłości cylindrów w przestrzeni odlewniczej stanowią zespół automatycznej regulacji zaworów połączonych odpowiednio ze zbiornikami zawierającymi gaz oraz zaworów umieszczonych odpowiednio w przewody, które połączone sąz jednej strony z komorą mieszania i z drugiej strony z otworami bloków pokrywy.

Korzystnie, pokrywa zawiera dwa bloki, których każda powierzchnia dolna, oddzielona jest przestrzenią od powierzchni zewnętrznej cylindrów, a bloki usytuowane wzdłuż całej szerokości cylindrów, oraz otwory, przez które przedostaje się gaz lub mieszanina gazów o regulowanej ilości i/lub o zmienianym rodzaju i/lub składzie do wnętrza tej przestrzeni.

Korzystnie, mieszaniną gazów jest mieszanina azotu i argonu.

Korzystnie, czujniki do pomiaru wypukłości cylindrów zawierają co najmniej jeden zespół czujników pomiarowych kształtu położony wzdłuż tworzącej jednego z cylindrów.

Korzystnie, procesor do obliczania wypukłości cylindrów zawiera zespół do pomiaru strumienia ciepła przechodzącego przez cylindry.

Korzystnie, wielkością reprezentatywną wypukłości cylindrów jest profil grubości taśmy wzdłuż jej szerokości.

Korzystnie, urządzenie zawiera czujniki temperatury do pomiaru zmiany temperatury taśmy na jej szerokości oraz czujniki pomiarowe do bezpośredniego pomiaru profilu grubości taśmy na jej szerokości.

Tak więc wynalazek polega na regulowaniu ilości i/lub składu gazu znajdującego się bezpośrednio w pobliżu powierzchni każdego cylindra tuż przed tym zanim zetknie się on z meniskiem ciekłego metalu, bądź obydwu tych parametrów, w celu ustalenia prawidłowej wielkości wypukłości cylindrów. W rzeczywistości wówczas, gdy cylindry odlewnicze nie są gładkie lecz mają powierzchnię chropowatą, ilość i skład gazu znajdującego się w częściach wklęsłych powierzchni cylindra ma bezpośredni wpływ na współczynnik przenikania ciepła między metalem i cylindrem. Zatem powierzchnia wklęsła zmienia przepływ ciepła wydobywający się z me

180 531 talu, od którego zależy rozszerzalność cieplna cylindra, a więc i jego wypukłość. Zmiana wypukłości cylindrów może być dokonana podczas odlewania w zależności od szczególnych warunków panujących w danej chwili.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym figura przedstawia urządzenie do odlewania taśm metalowych pomiędzy dwoma cylindrami, według wynalazku, pokazane w sposób schematyczny, w przekroju poprzecznym.

Jak zaznaczono powyżej, rozszerzalność cieplna cylindrów jest szczególnie zależna od strumienia ciepła, które pobierają one z metalu znajdującego się w przestrzeni odlewniczej. Doświadczenia twórców wynalazku wykazały, że strumień chwilowy ciepła φ pobierany przez jeden cylinder z jednej części metalu, z którym się właśnie styka, wyrażony w MW/m² można zapisać w postaci:

φι = A · t,'⁰·³⁵ gdzie t, - jest czasem, który upłynął od chwili, gdy część metalu zaczęła stykać się z cylindrem na poziomie menisku, to jest w obszarze, w którym styka się cylinder i powierzchnia swobodna ciekłego metalu znajdującego się w przestrzeni odlewniczej. Fakt, że strumień φ, zmniejsza się wówczas, gdy czas t, wzrasta tłumaczy się pogorszeniem jakości przeniesienia ciepła, w miarę jak obniża się temperatura metalu. Wielkość A jest współczynnikiem przeniesienia ciepła wyrażonym w MW/m² · S⁰·³’, którego wielkość zależy od warunków panujących pomiędzy powierzchniami metalu i cylindra.

Jak zaznaczono wyżej, wielkość współczynnika A zależy od warunków występujących na powierzchni styku metal-cylinder. Stwierdzono także, że powierzchnia dzwona dokładnie gładka i mająca jednakową przewodność cieplną mogłaby powodować wady taśmy podczas odlewania. Istotnie, wpływ skurczu naskórka taśmy podczas jej chłodzenia przeciwstawia się siłom przylegania tego naskórka do dzwona. To przeciwstawianie się siłom przylegania jest źródłem naprężeń wewnątrz naskórka, które mogą powodować powstawanie mikropęknięć powierzchniowych. Aby zapobiec tym problemom korzystnie stosuje się cylindry, których dzwono ma pewną chropowatość, to jest powierzchnie płaskie położone na przemian z powierzchniami wgłębionymi, rozmieszczone regularnie lub przypadkowo.

Na powierzchniach płaskich i na powierzchniach wgłębionych naskórek metalowy'przylega zwykle do dzwona i może być szybko chłodzony. Szerokość powierzchni wgłębionych obliczona jest natomiast tak, aby metal podczas krzepnięcia wypełniał je tylko częściowo, i aby pod wpływem sił napięć powierzchniowych nie dochodził do samego dna tych wgłębień.

Co najmniej na wprost części środkowych tych wgłębień, metal nie styka się więc bezpośrednio z powierzchnią chłodzoną. Tworzy się w ten sposób na naskórku, na wprost wgłębień, szereg stref mających niewielkie wgłębienie, których krzepnięcie i chłodzenie są mniej zaawansowane niż na pozostałej części naskórka. Te strefy stanowią pewną rezerwę metalu, który jest w pewnej mierze sprężysty i może pochłaniać bez pęknięć, naprężenia powierzchniowe związane ze skurczem naskórka. Aby otrzymać zadowalający stan powierzchni odlewanej taśmy, można utworzyć wiele różnych typów rowków na dzwonach cylindrów, takich jak wzajemnie skrzyżowane rowki w przekroju o kształcie litery V. Ostatnio proponuje się wykonanie na dzwonie kanalików o kształcie, w przybliżeniu, kołowym lub owalnym, nie stykających się wzajemnie, mających średnicę od 0,1 do 0,2 mm i głębokość od 5 do 100 pm.

Przed zetknięciem z ciekłym metalem, powierzchnie z wgłębieniami są wypełniane gazem, który stanowi warstwę graniczną atmosfery otaczającej obracający się cylinder. Wówczas, gdy powierzchnie te zetkną się z meniskiem i są wówczas pokryte naskórkiem krzepnącego metalu, gaz, który wypełnia wgłębiania powierzchni, zostanie w nich uwięziony. Za pośrednictwem tego gazu, chłodzone ścianki wgłębień, które nie stykają się z naskórkiem, będą brały udział w pobieraniu strumienia cieplnego z metalu. Obliczona wielkość współczynnika A uwzględnia wpływ chropowatości dzwona na całkowite przeniesienie ciepła pomiędzy metalem i cylindrem.

Mówiąc bardziej ogólnie, unika się wystawienia powierzchni ciekłej stali na działanie atmosfery otoczenia, w przeciwnym razie następowałoby zanieczyszczenie metalu z powodu tworzenia się wtrąceń tlenkowych. To tworzenie się wtrąceń tlenkowych powodowałoby ponadto

180 531 zużycie składników najłatwiej utleniających się, znajdujących się w stali. W celu izolowania powierzchni od powietrza, przestrzeń odlewniczą pokrywa się najczęściej pokrywą.

Pod tę pokrywę wprowadza się gaz całkowicie obojętny, względem powierzchni ciekłej stali, na przykład, argon, lub gaz dający się częściowo rozpuszczać w ciekłym metalu takim jak, na przykład, azot w przypadku, w którym odlewa się stal nierdzewną, w której niska zawartość azotu nie jest zbytnio szkodliwa, lub mieszaniny takich gazów. Aby uniknąć problemów zużycia zarówno cylindrów jak i pokrywy, ta ostatnia na ogół nie spoczywa na cylindrach, ale jest podparta w niewielkiej odległości od ich powierzchni, na przykład, kilku milimetrów. Niedogodnością takiego rozwiązania jest to, że cylindry porywają, poprzez wgłębiania na swojej powierzchni, warstwę granicznąpowietrza, której utlenialność jest niekorzystna dla jakości metalu, który się z nią styka na poziomie menisku i poniżej.

W niektórych przypadkach unika się tego problemu poprzez wdmuchnięcie argonu i/lub azotu, bezpośrednio w pobliżu powierzchni cylindrów, tam gdzie powierzchnia ta jest otoczona pokrywą. Wdmuchnięcie takie następuje przy wydatku regulowanym, który musi być wystarczający, aby spowodować rozpuszczenie warstwy granicznej powietrza tak, aby straciła ona swoją skłonność do utleniania.

Z powodu różnić istniejących między właściwościami zarówno fizycznymi jak i chemicznymi, wszystkie gazy i mieszaniny gazów stosowane do ochrony ciekłego metalu, nie mają tego samego wpływu na przeniesienie ciepła pomiędzy metalem i cylindrem. Obserwuje się zatem, że to przeniesienie ciepła nie jest skuteczne wówczas, gdy używa się azotu jako gazu zobojętniającego, a nie argonu. Rzeczywistym wyjaśnienie tego zjawiska jest to, że argon jest praktycznie nierozpuszczalny w stali i pozostaje w całości wewnątrz wgłębień powierzchniowych. Tworzy więc on stale poduszkę gazowąpomiędzy dnem wgłębień naskórkiem metalowym, która przeszkadza znacznemu wpłynięciu metalu w te wgłębiania. Natomiast azot uwięziony we wgłębieniach jest w mniejszej lub większej części, zależnie od gatunku odlewanej stali, pochłaniany przez metal wówczas, gdy metal ten nie uległ całkowitemu zakrzepnięciu. Ogólnie mówiąc, ilość gazu znajdującego się we wgłębieniach jest również funkcją wydatku wdmuchiwanego gazu, w szczególności bezpośrednio w pobliżu cylindrów. Przy jednakowym wydatku wdmuchiwanego gazu ilość pozostającego gazu znajdującego się w każdym wgłębieniu powierzchni, jest więc mniejsza w przypadku stosowania azotu niż w przypadku stosowania argonu. Zatem, azot nie może szkodzić w tym stopniu co argon przy wpłynięciu metalu we wgłębienia, i stąd znajduje się on w warunkach krzepnięcia zbliżonych do warunków dla cylindra gładkiego. Inaczej mówiąc, jeśli argon stanowi zasadniczą, gazową warstwę graniczną porywaną przez cylindry aż do menisku, współczynnik A przeniesienia ciepła pomiędzy cylindrem i naskórkiem metalu podczas krzepnięcia, jest mniejszy niż w przypadku, w którym warstwa graniczna utworzona jest przez azot. Także w przypadku, w którym stosuje się mieszaninę tych dwóch gazów, obserwuje się zmniejszenie współczynnika A wówczas, gdy wzrasta zawartość procentowa argonu w mieszaninie wdmuchiwanej w pobliżu powierzchni cylindrów, przed meniskiem, począwszy od wartości A_o, którą przyjmuje współczynnik A w przypadku azotu czystego.

A = A_o - K (% Ar)

Doświadczenie wykazało, że w przypadku różnych austenitycznych stali nierdzewnych i dla danej chropowatości cylindrów, współczynnik A_o może zmieniać się, na przykład, od 4,2 do 4,8 a K jest rzędu 0,025 w zakresie zawartości argonu mniejszych lub równych 30%. Poza tągranicą, notuje się niewielkie zmniejszenie wpływu zawartości argonu na wielkość współczynnika A. W przypadku ferrytycznych stali nierdzewnych wpływ zawartości argonu na współczynnik A jest mniejszy i staje się stosunkowo mały w przypadku stali węglowych.

Te stwierdzenia są odzwierciedleniem różnic rozpuszczalności azotu w tych różnych gatunkach stali tak, że im więcej azotu znajduje się w stali tym bardziej następuje jego częściowe lub całkowite zastępowanie w gazie zobojętniającym przez gaz nierozpuszczalny zmieniający warunki na granicy faz gaz-metal. Oznacza to, że przykład sposobu według wynalazku, w którym reguluje się wypukłość cylindrów zmieniając rodzaj gazu zobojętniającego lub skład mieszaniny gazów zobojętniających znajduje zastosowanie korzystnie przy odlewaniu stali nierdzewnych,

180 531 zwłaszcza austenitycznych. Przykład, w którym regulacja wypukłości jest otrzymana jedynie przez zmianę wydatku wdmuchiwanego gazu, odnosi się w szczególności do stali węglowych. Jest oczywiste, że możliwa jest również jednoczesna modyfikacja obu parametrów, to znaczy wydatku i składu.

Operator może określić doświadczalnie wielkość strumienia cieplnego przechodzącego przez cylinder, i stąd obliczyć wielkość współczynnika A, znając prędkość odlewania. Mając wielkość współczynnika, A, dzięki dotychczasowym doświadczeniom lub procesom symulacyjnym, dla każdego rodzaju chropowatości cylindrów i dla każdego gatunku stali, wyznacza się wypukłość cylindra, która byłaby do osiągnięcia jeśli cylinder miałby na zimno, tworzącą dokładnie prostoliniową. Operator wyznacza wreszcie korekcję kształtu, który jest korzystny dla konstrukcji danego cylindra tak, aby w co najmniej większości rzeczywistych warunków doświadczalnych, było możliwe otrzymanie cylindrów, których tworzące przyjmowałoby, w stanie cylindrów na gorąco, kształt prostoliniowy lub kształt nieco wklęsły, wyłącznie poprzez modyfikację składu i/lub wydatku strumienia gazu zobojętniającego, zgodnie z wynalazkiem. W celu modyfikacji rodzaju gazu zobojętniającego, operator ma możliwość stosowania bądź czystego azotu, bądź czystego argonu, aby móc dla danego wydatku gazu i danych warunków odlewania, mieć wybór pomiędzy dwiema wypukłościami cylindrów. Ale oczywiście korzystne jest też oferowanie możliwości stosowania mieszaniny tych dwóch gazów lub wszystkich innych właściwych gazów, w odpowiednich proporcjach zmienianych dowolnie, zależnie od potrzeb regulacji wypukłości tak, aby dokonanie regulacji odbyło się możliwie jak najdokładniej.

Przykład urządzenia umożliwiającego stosowanie wynalazku, zostanie omówiony poniżej w nawiązaniu do załączonego rysunku.

Znane urządzenie do odlewania zawiera dwa, usytuowane w pobliżu siebie, cylindry 1,1', energicznie chłodzone od wewnątrz, i obracane w kierunkach przeciwnych wokół swoich poziomych osi, za pomocą elementów, które nie zostały pokazane, oraz elementy do doprowadzania ciekłej stali 2 do przestrzeni odlewniczej określonej przez powierzchnie zewnętrzne 3 i 3' cylindrów 1, l'uszczelnione z boku przez dwie płytki ogniotrwałe, z których jedna płytka 4jestprzedstawiona na rysunku. Te elementy do doprowadzenia, zawierają wylew kadziowy 5 połączony z rozdzielaczem, który nie jest pokazany, a którego dolny koniec zanurzony jest pod powierzchnią 6 ciekłej stali 2, która tworzy przestrzeń odlewniczą. Ciekła stal 2 zaczyna krzepnąć na zewnętrznych powierzchniach 3,3' cylindrów 1,1', tworząc tam naskórki 7,7', w których połączenie na poziomie szyjki 8, to jest w strefie, w której rozstaw cylindrów 1, 1' jest najmniejszy, powoduje powstawanie taśmy 9 o grubości kilku milimetrów, w sposób ciągły. Zasłonięcie przestrzeni odlewniczej jest zapewnione pokrywą 10, przez którą przechodzi wylew kadziowy 5, i która spoczywa na dwóch blokach 11, 11' usytuowanych wzdłuż całej szerokości cylindrów 1,1'.

Powierzchnie dolne 12, 12'bloków 11, 11'mają krzywizny odpowiadające krzywiznom powierzchni zewnętrznych 3,3' cylindrów 1, T, i tworzą razem z nimi, podczas pracy urządzenia, przestrzeń 13,13'o szerokości e równej kilku milimetrów. Wdmuchiwanie gazu obojętnego jest zapewnione najpierw przez przewód 14 przechodzący przez pokrywę 10 imający wylot powyżej powierzchni 6 ciekłej stali 2 występującej w przestrzeni odlewniczej. Przewód 14 połączony jest ze zbiornikiem 15 gazu zawierającym, na przykład azot lub argon, i którego wydatek i ciśnienie wydmuchowe regulowane są zaworem 16.

Ponadto, aby stosować sposób według wynalazku, wdmuchiwanie gazu o regulowanym wydatku i składzie dokonywane jest przez bloki 11,11'. Zbiornik 17 azotu, zaopatrzony w zawór 18, i zbiornik 19 argonu, zaopatrzony w zawór 20, połączone są z komorą mieszania 21. Począwszy od tej komory mieszanina 21, która zasilana jest gazem lub· ogólniej mieszanką gazów zgodnie z wynalazkiem, tworzy się warstwa graniczna porywana przez powierzchnie zewnętrzne cylindrów 1, T, aż do ich stref zetknięcia z powierzchniąó, ciekłej stali tworzącej menisk. W tym celu, przewód 22 zaopatrzony w zawór 23 połączonyjestzkomorąmieszania21, i doprowadza część mieszaniny gazów, która tam się znajduje, do bloku 11, którego otwór 24 lub wiele otworów usytowanych obok siebie, lub też element porowaty, rozdziela tę mieszaninę w sposób możliwie jednolity w przestrzeni 13 utworzonej przez powierzchnię dolną 12 bloku 11, i powie

180 531 rzchnię zewnętrzną 3 cylindra 1. Zawór 23 umożliwia regulację wydatku i ciśnienia mieszaniny gazów. Urządzenie symetryczne zawierające przewód 22' zaopatrzony w zawór 23' doprowadza również mieszaninę gazów do bloku 11', a następnie przez otwór 24' do przestrzeni 13' rozdzielającej blok 11' i cylinder T.

W innym przykładzie wykonania można także przewidzieć dla każdego bloku 11, 11' urządzenia doprowadzające gaz, całkowicie niezależnie od siebie tak, aby można było regulować oddzielnie składy mieszaniny gazów znajdujących się w przestrzeniach 13, 13', a zatem i wypukłość każdego z cylindrów 1,1'. Tak więc można ewentaualnie uwzględnić różnicę warunków chłodzenia każdego z cylindrów 1, T. Ponadto, można także gaz doprowadzany pod pokrywę 10, pobrać z komory mieszania 21, i zapewnić mu ten sam skład, który ma mieszanina gazów przed utworzeniem warstwy rozgraniczającej powierzchnie cylindrów 1, Γ.

W jeszcze innym przykładzie wykonania urządzenia według wynalazku można wykonać we wnętrzu każdego bloku, drugi otwór lub inny równoważny kanał, podobny do otworu 24,24', mający wyloty u dołu bloku 11, 11' w przestrzeni 13,13' przemieszczającej się z powierzchnią 3, 3' cylindra 1, 1'. Drugi otwór kieruje gaz, który jest podawany na zewnątrz przestrzeni 13, 13', podczas gdy otwór 24,24' kieruje gaz do przestrzeni odlewania, a więc w kierunku przemieszczania się powierzchni 3,3'cylindra 1,1'. Otrzymuje się zatem lepszą szczelność powierzchni 13,13' względem otoczenia regulując dokładniej skład warstwy granicznej, co sprawia, że regulacja wypukłości cylindrów 1, 1' staje się łatwiejsza.

Podobnie gaz lub mieszanina gazów doprowadzanych do przestrzeni 13, 13' rozdzielających bloki 11,11' i cylindry 1, Γ może znajdować się nie tylko w stanie gazowym, jak to zasugerowano powyżej, ale także w stanie ciekłym. Można również przewidzieć podgrzewanie takiej mieszaniny, regulując jej temperaturę.

Jest oczywiste, że zespół do zobojętniania, który został opisany, nie jest jedynym przykładem wykonania wynalazku, i że inne urządzenia umożliwiające regulację składu gazu znajdującego się powyżej przestrzeni odlewniczej, zwłaszcza gazowej warstwy granicznej porywanej przez powierzchnię zewnętrzną każdego cylindra aż do menisku, mogą być również odpowiednie.

Aby ustalić wypukłość cylindrów podczas odlewania sposobem według wynalazku, operator lub automat, który jest odpowiedzialny za działanie urządzenia odlewniczego musi mieć pewną ilość informacji, aby zapewnić, że skład i wydatek gazu zobojętniającego doprowadzi skutecznie do uzyskania żądanej wypukłości, a więc odpowiedniej jakości produktu. W tym celu, zbiera się stale dane dotyczące wydatku wody chłodzącej i zmian temperatury pomiędzy wejściem i wyjściem cylindra, umożliwiające obliczenie strumienia cieplnego przechodzącego przez cylinder, oraz przeprowadza się obliczenia, w krótkich odstępach czasu, oraz oblicza się wypukłość wynikającą z modeli matematycznych i/lub możliwych do przewidzenia wzorców. Innym sposobem postępowania]est stały pomiar wypukłości cylindrów w strefie położonej możliwie najbliższej przestrzeni odlewniczej, obliczanie na tej podstawie wielkości wypukłości w tych strefach styku, i w rezultacie regulacja składu gazu zobojętniającego. Ten pomiar wypukłości może być dokonany, na przykład, za pomocą zespołu bezstykowych czujników pomiarowych kształtu, takich jak czujniki pojemnościowe lub czujniki laserowe rozmieszczone co najmniej na tworzącej jednego z cylindrów, a korzystnie dwa zespoły czujników z których każdy umieszczony jest na jednym cylindrze. Na rysunku przedstawiono takie czujniki 25,25' połączone z procesorem 26. Procesor 26 otrzymuje również wymienione powyżej informacje, które pozwalają mu obliczyć strumienie cieplne przechodzące przez cylindry 1, 1' i w rezultacie steruje otwarciem odpowiednich zaworów 18, 20, aby wyregulować natężenie przepływu i skład mieszaniny gazowej do wielkości, które powodują uzyskanie optymalnej wypukłość cylindrów 1,1'. Pomiar temperatury taśmy wzdłuż jej szerokości, dokonany na wyjściu cylindrów, może również dać wskazówki co najmniej jakościowe dotyczące wypukłości nadanej cylindrom, gdyż różnica temperatury pomiędzy środkiem taśmy i strefami bliskimi krawędzi, jest wskaźnikiem zmian grubości taśmy. Wreszcie, za cylindrami można zainstalować zespół do bezpośredniego pomiaru profilu grubości taśmy, i jej zmian wzdłuż szerokości tej taśmy, taki, jak czujniki promieni X, dzięki którym będzie można zaobserwować bezpośrednio skutki wypukłości cylindrów na ta

180 531 śmie, i jeśli okaże się konieczne można skorygować wypukłość cylindrów sposobem według wynalazku.

Można także rozważać stosowanie sposobu według wynalazku do ustalenia wypukłości za pomocą natężenia przepływu wody chłodzącej cylindry. Jak zauważono poprzednio, trudno jest otrzymać za pomocą tego ostatniego sposobu, znaczne zmiany wielkości wypukłości. Ale sposób ten może być stosowany w celu ostatecznego uzupełnienia, jako dokładniejsza regulacja, wielkości wypukłości ustalonej wstępnie przez wpływ na wydatek i/lub skład gazu zobojętniającego.

Oczywiście wynalazek nie jest ograniczony do odlewania taśm stalowych i może być stosowany do odlewania innych materiałów metalowych.

180 531

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób odlewania taśm metalowych, zwłaszcza stalowych, w którym doprowadza się do zakrzepnięcia taśmy przez wprowadzenie ciekłego metalu pomiędzy dwa cylindry o osiach poziomych obracające się w przeciwnych kierunkach, chłodzone przez wewnętrzną cyrkulację cieczy chłodzącej, tworzące pomiędzy sobąprzestrzeń odlewniczą i których powierzchnie zewnętrzne są chropowate, a następnie wdmuchuje się do przestrzeni odlewniczej określoną ilość gazu lub mieszaniny gazów przez pokrywę osłaniającąprzestrzeń odlewniczą znamienny tym, że dokonuje się regulacji wypukłości cylindrów, przez sterowanie temperaturą przy powierzchni styku pomiędzy dwoma cylindrami (1, 1) i ciekłym metalem (2), zmieniając ilość i/lub rodzaj wdmuchiwanego gazu lub skład mieszaniny gazów, co najmniej w pobliżu powierzchni każdego cylindra przed strefą zetknięcia z ciekłym metalem.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że regulację wypukłości cylindra (1, 1) dokonuje się przez dodatkowe oddziaływanie na natężenie przepływu cieczy chłodzącej cylindrów.
3. Urządzenie do odlewania taśm metalowych, zwłaszcza stalowych, zawierające dwa cylindry o osiach poziomych, obracające się w przeciwnych kierunkach, chłodzone przez wewnętrzną cyrkulację cieczy chłodzącej, tworzące między sobąprzestrzeń odlewniczą zawierającą ciekły metal, i których powierzchnie zewnętrzne są chropowate, zespół do wdmuchiwania gazu lub mieszaniny gazów przez pokrywę osłaniającą przestrzeń odlewniczą oraz elementy do zmiany ilości i/lub rodzaju wdmuchiwanego gazu lub składu mieszaniny gazów, co najmniej w pobliżu powierzchni każdego cylindra przed strefą zetknięcia z ciekłym metalem, znamienny tym, że zawiera czujniki (25, 25) do pomiaru i procesor (26) do obliczania wypukłości cylindrów (1, 1') w przestrzeni odlewniczej lub wielkości reprezentatywnej tej wypukłości cylindrów (1,1) w przestrzeni odlewniczej osłoniętej od góry pokrywą (10).
4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że czujniki (25,25) do pomiaru i procesor (26) do obliczania wypukłości cylindrów (1,1) w przestrzeni odlewniczej stanowią zespół automatycznej regulacji zaworów (18,20) połączonych odpowiednio ze zbiornikami (17,19) zawierającymi gaz oraz zaworów (23, 23) umieszczonych odpowiednio w przewodach (22, 22), które połączone sąz jednej strony z komorą mieszania (21) i z drugiej strony z otworami (24,24) bloków (11,11).
5. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że pokrywa (10) zawiera dwa bloki (11,11), których każda powierzchnia dolna (12,12), oddzielona jest przestrzenią (13,13), od powierzchni zewnętrznej (3,3) cylindrów (1,1), abloki (11,11) usytuowane są wzdłuż całej szerokości cylindrów (1, 1), oraz otwory (24, 24), przez które przedostaje się gaz lub mieszanina gazów o regulowanej ilości i/lub o zmienianym rodzaju i/lub składzie do wnętrza tej przestrzeni.
6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że mieszaniną gazów jest mieszanina azotu i argonu.
7. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że czujniki (25, 25) do pomiaru wypukłości cylindrów (1,1) zawierają co najmniej jeden zespół czujników pomiarowych kształtu położony wzdłuż tworzącej jednego z cylindrów.
8. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że procesor (26) do obliczania wypukłości cylindrów (1,1) zawiera zespół do pomiaru strumienia ciepła przechodzącego przez cylindry (1,1).
9. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że wielkością reprezentatywną wypukłości cylindrów (1, 1) jest profil grubości taśmy (9) wzdłuż jej szerokości.
10. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że ponadto zawiera czujniki temperatury do pomiaru zmiany temperatury taśmy (9) na jej szerokości.

180 531
11. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że ponadto zawiera czujniki pomiarowe do bezpośredniego pomiaru profilu grubości taśmy (9) na jej szerokości.

* * *