PL181510B1 - W alec odlew niczy dla instalacji do cia g leg o odlewania metali PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Walec odlewniczy dla instalacji do ciaglego odlewania metali na jednym albo pomiedzy dwoma takimi walcami, zawie- rajacy piaste i skorupe, które sa ustawione wspólosiowo, oraz dwa kolnierze podtrzy- mujace i promieniowo srodkujace skorupe na piascie, znamienny tym, ze kazdy kolnierz (5,6) zawiera czesc (51, 61) w ksztalcie stoz- ka scietego, wspólpracujaca z odpowiednia powierzchnia otworu (34, 35) w ksztalcie stozka scietego w skorupie (3), przy czym po- wierzchnia stozka scietego znajduje sie w re- jonie (A), w którym zmiany srednicy wewnetrznej skorupy (3), spowodowane od- ksztalceniami zwiazanymi z rozszerzeniem cieplnym, sa zasadniczo zerowe. F I G . 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest walec odlewniczy dla instalacji do ciągłego odlewania metali, a zwłaszcza stali, na jednym albo pomiędzy dwoma takimi walcami, a w szczególności ukształtowanie walca instalacji do ciągłego odlewania według wspomnianej powyżej techniki.

Wiadomo, że określona technika odlewania, powszechnie nazywana odlewaniem ciągłym dwuwalcowym, została rozwinięta w celu otrzymywania produktów metalowych o małej grubości, na przykład cienkich taśm o grubości kilku milimetrów, zwłaszcza wykonanych ze stali, bezpośrednio poprzez odlewanie stopionego metalu. Technika ta zawiera wlewanie stopionego metalu do przestrzeni odlewniczej utworzonej pomiędzy dwoma chłodzonymi walcami, posiadającymi równoległe osie, i dwoma ścianami bocznymi zamykającymi, nazywanymi zaporami bocznymi, ogólnie znajdującymi się przy przednich powierzchniach końcowych walców. Metal przy zetknięciu się ze ścianami walców krzepnie i, poprzez obracanie tych walców w przeciwnych kierunkach, uzyskiwana jest przynajmniej częściowo zestalona taśma metalowa, której grubość jest zasadniczo równa odległości oddzielającej dwa walce. Technika ta umożliwia uzyskanie cienkich taśm metalowych, zwłaszcza wykonanych ze stali, bezpośrednio ze stopionego metalu.

Mała grubość tych taśm umożliwia następnie ich bezpośrednie zwinięcie poprzez zwijanie na zimno.

Jest jeszcze jedna znana technika odlewania, przeznaczona do uzyskiwania jeszcze cieńszych produktów, zgodnie z którą ciekły metal, wylewany na powierzchnię pojedynczego obracającego się walca, krzepnie całkowicie przy zetknięciu się z walcem, w celu wytworzenia ciągłej taśmy metalowej.

Walce stosowane do realizacji typu technik odlewania sąogólnie chłodzone wewnętrzne i zawierają piastę i skorupę, które są umieszczone współosiowo, środki do łączenia skorupy z piastą osiowo i obrotowo, oraz środki do podtrzymywania i środkowania skorupy na piaście.

Walce tego typu sąopisane, na przykład, w opisie patentowym FR-A-2,711,561. Walec zawiera piastę, podtrzymującą skorupę wykonaną z materiału o dużej przewodności cieplnej, na przykład ze stopu miedzi. Skorupa zawiera kanały cyrkulacyjne dla chłodziwa, które sązorientowane równolegle do osi walca.

Skorupa jest ustawiana osiowo na piaście za pomocą występu piasty ustawionego na jednym poziomie z osiowo centralnąpłaszczyzną walca, na którymjest utrzymywany pnzyllegająco odpowiedni występ, wykonany na wewnętrznej powierzchni skorupy. Skorupa jest środkowana przez kołnierze, których powierzchnia zewnętrzna jest stożkowa i współpracuje ze stożkowymi otworami wykonanymi na krawędziach skorupy. Dwa kołnierze mogą się przesuwać osiowo na piaście, przy czym powracają one do siebie nawzajem za pomocą sprężystych środków powracających. Tak więc wyśrodkowanie na skorupie jest zapewnione i utrzymywane, kiedy skorupa odkształca się pod działaniem rozszerzeń spowodowanych podgrzewaniem podczas odlewania. Ponadto, zewnętrzne obszary krawędzi zewnętrznych otworów stożkowych w skorupie posiadają podcięcie tak, aby były nakładane stopniowo na powierzchnię stożkową kołnierzy, kiedy krawędzie skorupy odkształcają się pod działaniem różnicy rozszerzenia powierzchni zewnętrznej skorupy względem jej zimniejszej powierzchni wewnętrznej, przy czym to nie obejmuje obszarów powierzchni stożkowych, początkowo stykających się, kołnierzy i, odpowiednio, skorupy, przemieszczających się od siebie nawzajem.

Ukształtowanie to jest korzystne tylko wtedy, kiedy krawędzie skorupy mają małą grubość i kiedy jest więc konieczne zapewnienie największego możliwego obszaru kontaktu na jednym poziomie ze stożkowym obszarem podtrzymującym pomiędzy kołnierzem i skorupą.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie walca odlewniczego, w którym skorupa posiada względnie dużą grubość na krawędziach.

Walec odlewniczy dla instalacji do ciągłego odlewania metali na jednym albo pomiędzy dwoma takimi walcami, zawierający piastę i skorupę, które są ustawione współosiowe, oraz dwa kołnierze podtrzymujące i promieniowo środkujące skorupę na piaście, według wynalazku charakteryzuje się tym, że każdy kołnierz zawiera cześć w kształcie stożka ściętego, współpracującą z odpowiedniąpowierzchnią otworu w kształcie stożka ściętego w skorupie, przy czym powierzchnia stożka ściętego znajduje się w rejonie, w którym zmiany średnicy wewnętrznej skorupy, spowodowane odkształceniami związanymi z rozszerzeniem cieplnym, sązasadniczo zerowe.

Korzystnie walec zawiera środki sprężyste do przemieszczania dwóch kołnierzy w kierunku do siebie nawzajem.

Korzystnie walec zawiera środki do osiowego opierania skorupy na piaście, które to środki znajdująsię na płaszczyźnie, która jest zasadniczo osiowo centralna względem walca, oraz środki dociskające wywierające siłę osiową na środki oporowe.

181 510

Korzystnie powierzchnia wewnętrzna skorupy zawiera przynajmniej jeden otwór cylindryczny, sąsiadujący i współosiowy z każdą powierzchnią otworu, w kształcie stożka ściętego każdy kołnierz zawiera część cylindryczną, umieszczonąw tym otworze, a kanały dostarczające chłodziwo dla skorupy, są wykonane w kołnierzu i w skorupie 3, na poziomie wspomnianej części cylindrycznej.

Korzystnie otwór cylindryczny jest usytuowany pomiędzy powierzchnią stożka ściętego i krawędzią skorupy.

Korzystnie otwór cylindryczny jest skierowany w kierunku do środka walca względem powierzchni otworu w kształcie stożka ściętego.

Korzystnie otwory cylindryczne i odpowiednie cylindryczne części kołnierzy są wykonane po każdej stronie każdej części stożkowej.

Korzystnie skorupa zawiera dwie warstwy współosiowe wykonane z różnych materiałów.

Korzystnie kanały chłodzące są usytuowane w warstwie zewnętrznej skorupy.

Korzystnie każdy kołnierz jest wykonany zasadniczo z materiału posiadającego współczynnik rozszerzenia zasadniczo równy współczynnikowi materiału piasty.

Korzystnie cześć w kształcie stożka ściętego każdego kołnierza zawiera, przynajmniej na powierzchni, materiał, ułatwiający przesuwanie.

Tego typu skorupa o grubych krawędziach jest mniej podatna na odkształcenia, a zwłaszcza odkształcenia miejscowe. Ponadto, skorupa cienko-krawędziowa, środkowana i podtrzymywana jedynie przez stożkowe, końcowe obszary podtrzymujące, koniecznie musi posiadać osiową część centralną, która jest o wiele grubsza niż jej krawędzie. W przeciwieństwie do tego, gruba skorupa może utrzymywać w przybliżeniu stałą grubość na jej całej długości. Kształt jej przekroju na płaszczyźnie promieniowej jest całkowicie ciągły na jej całej długości, to znaczy że posiada on jedynie niewielkie odchylenia grubości od jednej krawędzi do drugiej, i dlatego nieuniknione odkształcenia, którym podlega ona podczas odlewania pozostająjednolite na całej jej długości.

Inną zaletą stosowania grubych skorup jestto, że, poprzez ich grubość, mogą one zawierać kilka warstw różnych materiałów. Na przykład, materiał warstwy zewnętrznej, stykającej się z metalem, który jest odlewany, może być szczególnie odpowiedni do zapewnienia gwałtownego kropnięcia metalu, który jest odlewany na jej styku, a materiał warstwy wewnętrznej będzie bardziej odpowiedni do zapewnienia, że cała skorupa jest mechanicznie wytrzymała.

Rozwiązanie według wynalazku więc zapewnia, że tego typu skorupa i piasta sąwspółśrodkowe zarówno kiedy są gorące jak i kiedy są zimne i, pomimo nieuniknionych odkształceń spowodowanych rozszerzeniami, uzyskanie taśmy metalowej o wysokiej jakości i idealnej jednolitości pod względem grubości i profilu wzdłużnego. Ponadto rozwiązanie według wynalazku ułatwia wytwarzanie skorupy i zapewnia lepsze uszczelnienia obwodów chłodniczych na styku pomiędzy kołnierzami i skorupą.

Promieniowe środkowanie skorupy na kołnierzach jest więc zapewnione przez rejony podtrzymujące o kształcie stożka ściętego. Ponieważ te drugie znajdują się w rejonie, gdzie zmiany średnicy wewnętrznej skorupy spowodowane odkształceniami związanymi z rozszerzaniem są zasadniczo zerowe, środkowanie jest więc zawsze zapewniane przez te same rejony styku skorupy/klołnierza, które pozostają w przybliżeniu w nieruchomym położeniu, nawetjeśli skorupajest odkształcona cieplnie, i które określają położenia odniesienia dla skorupy, które są takie same kiedyjest ona zimna i kiedy jest ona gorąca. Ponadto, ponieważ środkowanie kołnierzy na piaście jest zapewnione w inny sposób i nie mogą na nie wpłynąć odkształcenia termiczne, ponieważ ma ono miejsce w rejonie cylindra, w którym temperatura jest zasadniczo stała, powoduje to zapewnienie na stałe współśrodkowości skorupy względem wału walca, bez względu na zmiany temperatury skorupy.

Osiowe ustawienie punktów, w których zmiany średnicy wewnętrznej skorupy, spowodowane odkształceniami związanymi z rozszerzaniem, są zasadniczo zerowe, może być określone przy zastosowaniu modeli obliczeniowych albo w sposób doświadczalny. Tak więc w rzeczywistości możliwe jest określenie odkształcenia skorupy jako funkcji parametrów konstrukcyjnych i ro181510 boczych walca. Zostanie zauważone, że pierwszym efektem podgrzewania skorupy jest rozszerzenie termiczne, prowadzące do zwiększenia średnicy skorupy. Jeśli temperatura gorącej skorupy jest jednolita, to rozszerzenie promieniowe będzie faktycznie jedynym obserwowanym efektem, przy czysto osiowym rozszerzeniu. Jednak w rzeczywistości, podczas odlewania, warstwa powierzchni zewnętrznej skorupy, w kontakcie z którą odlewanyjest metal, jest podgrzewana o wiele bardziej niż wnętrze skorupy, które pozostaje w niskiej temperaturze z powodu intensywnego chłodzenia wewnętrznego, któremu jest poddane. Powoduje to różnicę rozszerzenia, która powoduje wydłużenie, w kierunku osiowym, warstwy zewnętrznej skorupy, które jest większe niż wydłużenie warstwy wewnętrznej Różnica rozszerzenia prowadzi więc do odkształcenia giętnego skorupy, które dąży do zbliżenia krawędzi skorupy do osi walca. Dla równoważnych warunków wymiany ciepła, odkształcenie to jest współmiernie mniejsze wraz ze zwiększaniem grubości skorupy pod kanałami chłodzącymi, ponieważ te grube zimne części zapobiegają odkształceniu rejonu znajdującego się powyżej kanałów. Dla grubej skorupy odkształcenie to ma taki skutek, że średnica wewnętrzna skorupy na jej krawędziach staje się mniejsza niż jej średnica kiedy jest zimna, a tworząca powierzchni wewnętrznej skorupy w ten sposób odkształconej przecina linię tworzącej zimnej.

Tak więc można zauważyć, że istnieje punkt, albo mały obszar, w którym zmiany średnicy skorupy, wynikające z połączenia efektów rozszerzenia promieniowego i różnicowego rozszerzenia osiowego, są zasadniczo zerowe, z ugięciem kompensującym wzrost średnicy, i w którym przekrój, w rezultacie, także pozostaje rzeczywiście kołowy. Bardziej szczególną rzeczą w tym rejonie jest to, że powierzchnia stożka ściętego, opierająca się na odpowiadających częściach kołnierzy o kształcie stożka ściętego, jest wykonana w otworze w skorupie.

Odległość pomiędzy tymi rejonami o zasadniczo stałej średnicy, które znajdująsię na każdej stronie skorupy (w kierunku osiowym), może się jednak nieco zmieniać pomiędzy stanem zimnym i gorącym skorupy, z powodu całkowitego rozszerzenia skorupy w kierunku osiowym. Z tego powodu kołnierze sąkorzystnie tak montowane, że mogą one się przesuwać na piaście, a walec zawiera środki sprężyste do przemieszczania dwóch kołnierzy w kierunku siebie nawzajem.

W korzystnym układzie, przeznaczonym do zapewnienia osiowego ustawienia skorupy na piaście, jednocześnie umożliwiającym kołnierzom niewielkie przemieszczenie osiowe, walec zawiera środki do osiowego opierania skorupy na piaście, które to środki znajdują się na płaszczyźnie, którajest zasadniczo osiowo centralna względem walca, oraz środki ciśnieniowe do wywierania siły osiowej na wspomniane środki przylegające, jednocześnie pozostawiające skorupie możliwość rozszerzenia promieniowego bez zmieniania jej ustawienia osiowego określonego przez wspomniany występ oporowy.

W korzystnym układzie, powierzchnia wewnętrzna skorupy zawiera przynajmniej jeden otwór cylindryczny, sąsiadujący i współosiowy z każdą powierzchnią stożka ściętego, każdy kołnierz zawiera cześć cylindryczną umieszczoną w tym otworze, a kanały dostarczające chłodziwo skorupy sąwykonane w kołnierzu i w skorupie, najednym poziomie ze wspomnianą częścią cylindryczną.

Wspomniany otwór cylindryczny może być wykonany pomiędzy powierzchnią stożka ściętego i krawędzią skorupy. W tym przypadku, w stanie zimnym, dostarczony jest luz promieniowy, pomiędzy otworem cylindrycznym i odpowiednią cylindryczną częścią kołnierzy, w celu umożliwienia zmniejszenia średnicy krawędzi skorupy, w stanie gorącym, jak wyjaśniono powyżej. Odkształcalne łączniki tworzą uszczelnienie pomiędzy kanałami w kołnierzach i kanałami w skorupie.

Według innego układu, wspomniany otwór może być wykonany także dalej w kierunku środka walca, to znaczy po przeciwnej stronie powierzchni stożka ściętego niż w układzie poprzednim.

Według jeszcze jednego układu, otwory cylindryczne i odpowiadające im części cylindryczne kołnierzy tego typu mogą być wykonane po każdej stronie stożkowego obszaru podtrzymującego, z luzem promieniowym, na zewnątrz części stożkowej, która jest przytrzymywana.

Ten luz umożliwia, z jednej strony, nie dodawanie skorupie naprężeń obręczowych, a z drugiej

181 510 strony umożliwia modyfikację wypukłości, to znaczy wypukłości termicznej, poprzez działanie na chłodzenie albo warunki wymiany ciepła pomiędzy odlewaną stalą i skorupami.

Bez względu na postać wykonania wybraną spośród trzech powyższych układów, zaletąwynikającąz umieszczenia wspomnianych kanałów najednym poziomie z otworami cylindrycznymi i cylindrycznymi częściami kołnierzy jest to, że uszczelnienie pomiędzy kołnierzami i skorupą może być osiągnięte łatwiej i pewniej niż jeśliby te kanały znajdowały się, jak we wspomnianym już opisie FR-A-2,711,561, na jednym poziomie ze stożkową powierzchnią podtrzymującą.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia półprzekrój promieniowy walca według wynalazku, fig. 2-widok krawędzi walca dla alternatywnego przykładu wykonania, fig. 3-schematycznie odkształcenia związane z rozszerzeniem skorupy.

Walec odlewniczy z fig. 1 zawiera wał 1 połączony z obrotowym mechanizmem napędowym (nie pokazanym), piastę 2 połączoną sztywno z wałem 1, na przykład poprzez nabijanie i/lub klinowanie, i obrabianąpo zamontowaniu jej na wale, współosiowo z nim, skorupę 3, która jest współosiowa z piastą 2, i która stanowi usuwalny i wymienny element walca, środki do osiowego łączenia skorupy z piastą, zawierające osiowe środki oporowe 4, oraz dwa kołnierze 5, 6, które podtrzymują i środkują skorupę 3 na piaście 2.

Obrotowe połączenie skorupy 3 z piastą 2 jest zapewnione, z jednej strony przez kołnierze

5,6 i ich środki montażowe, a z drugiej strony przez osiowe środki oporowe 4 i środki do wywierania na to oparcie nacisku.

Skorupa 3 zawiera dwie warstwy współosiowe zewnętrzną 37 i wewnętrzną 38 wykonane z różnych materiałów, przy czym warstwa zewnętrzna 37 jest wykonana z materiału o wysokiej przewodności cieplnej, na przykład z miedzi albo stopu miedzi, a warstwa wewnętrzna 38 jest wykonana z materiału o większej wytrzymałości mechanicznej, na przykład ze stali nierdzewnej SUS 304. Blisko powierzchni zewnętrznej 31, skorupa 3 zawiera kanały chłodzące 32, które są połączone na ich końcach z kanałami zasilającymi i powrotnymi wody chłodzącej 7, 8.

Piasta 2 zawiera cześć centralną21, której średnica jest większa niż średnicajej osiowych części końcowych 22, 23. Cześć centralna 21 piasty 2 zawiera występ 24, znajdujący się na zasadniczo centralnej płaszczyźnie P walca, prostopadłej do jego osi.

We wnętrzu, skorupa 3 zawiera odpowiadający występ 33, który z tego powodu także znajduje się na płaszczyźnie P.

Środkowanie skorupy 3 na piaście 2, w kierunku osi, jest zapewnione przez występ 33 skorupy 3, opierający się na występie 24 piasty 2, który dokładnie określa ustawienie skorupy 3 względem piasty 2, a więc i względem całej instalacji odlewniczej. Symetria położenia skorupy 3 względem płaszczyzny P środkowej walca jest zapewniona i utrzymywana nawetjeśli skorupa 3 podczas odlewania rozszerza się osiowo, ponieważ osiowe przemieszczenia krawędzi skorupy 3, które są spowodowane tym rozszerzeniem, przebiegają symetrycznie względem wspomnianej środkowej płaszczyzny P.

Osiowe ustawienie punktów, w których zmiany średnicy wewnętrznej skorupy 3, spowodowane odkształceniami związanymi z rozszerzaniem, są zasadniczo zerowe, może być określone przy zastosowaniu modeli obliczeniowych albo w sposób doświadczalny. Tak więc w rzeczywistości możliwe jest określenie odkształcenia skorupy 3 jako funkcji parametrów konstrukcyjnych i roboczych walca. To odkształcenie skorupy 3 jest przedstawione, w sposób celowo wyolbrzymiony, na fig. 3.

Figura 3 przedstawia schematycznie i częściowo skorupę 3 w przekroju przez płaszczyznę promieniową walca. Linia kropkowa przedstawia kształt skorupy 3 zimnej, przy czym odnośnik 31' oznacza powierzchnię zewnętrzną skorupy 3, a odnośnik 31 jej powierzchnię wewnętrzną której tworząca, w imię uproszczenia rysunku, jest tutaj przedstawiona linią prostą. Linia ciągła przedstawia skorupę 3 gorącą, odkształconą pod działaniem rozszerzeń tesrmicznych. Zostanie zauważone, że pierwszym efektem podgrzewania skorupy 3 jest rozszerzenie termiczne, prowadzące do zwiększenia średnicy skorupy 3, które jest przedstawione strzałką. F,. Jeśli temperatura gorącej skorupy 3 jest jednolita, to rozszerzenie promieniowe będzie faktycznie jedynym

181 510 obserwowanym efektem, przy czysto osiowym rozszerzeniu. Jednak w rzeczywistości, podczas odlewania, warstwa powierzchni zewnętrznej 31' skorupy 3, w kontakcie z którą odlewany jest metal, jest podgrzewana o wiele bardziej niż wnętrze skorupy 3, które pozostaje w niskiej temperaturze z powodu intensywnego chłodzenia wewnętrznego, któremu jest poddane. Powoduje to różnicę rozszerzenia, która powoduje wydłużenie, w kierunku osiowym, warstwy zewnętrznej 31' skorupy 3, które jest większe niż wydłużenie warstwy wewnętrznej 31. Różnica rozszerzenia prowadzi więc do odkształcenia giętnego skorupy 3, przedstawionego na fig. 3 strzałką F, które dąży do zwiększenia krawędzi skorupy 3 do osi walca. Dla równoważnych warunków wymiany ciepła, odkształcenie to jest współmiernie mniejsze wraz ze zwiększaniem grubości skorupy 3 pod kanałami chłodzącymi 32, ponieważ te grubej zimne części zapobiegają odkształceniu rejonu znajdującego się powyżej kanałów 32. Dla grubej skorupy 3 odkształcenie to ma taki skutek, że średnica wewnętrzna skorupy 3 najej krawędziach staje się mniejsza niżjej średnica kiedy jest zimna, a tworząca powierzchni wewnętrznej skorupy 3 w ten sposób odkształconej przecina linię tworzącej zimnej w punkcie A.

Tak więc można zauważyć, że istnieje punkt, albo mały obszar, w którym zmiany średnicy skorupy 3, wynikające z połączenia efektów rozszerzenia promieniowego i różnicowego rozszerzenia osiowego, są zasadniczo zerowe, z ugięciem kompensującym wzrost średnicy, i w którym przekrój, w rezultacie, także pozostaje rzeczywiście kołowy. Bardziej szczególną rzeczą w tym rejonie jest to, że, według wynalazku, powierzchnia stożka ściętego, opierająca się na odpowiadaj ących częściach kołnierzy o kształcie stożka ściętego, j est wykonana w otworze w skorupie 3.

Odległość pomiędzy tymi rejonami o zasadniczo stałej średnicy, które znajdują się na każdej stronie skorupy 3 (w kierunku osiowym), może sięjednak nieco zmieniać pomiędzy stanem zimnym i gorącym skorupy 3, z powodu całkowitego rozszerzenia skorup;/ w kierunku osiowym. Z tego powodu kołnierze sąkorzystnie tak montowane, że mogąone się przesuwać na piaście 2, a walec zawiera środki sprężyste do przemieszczania dwóch kołnierzy w kierunku do siebie nawzajem.

Z powodu wspomnianego promieniowego rozszerzenia skorupy 3 podczas odlewania, jej średnica wewnętrzna w jej części centralnej wzrasta, co wyjaśniono w odniesieniu do fig. 3, i promieniowe wyśrodkowanie skorupy 3 nie może z tego powodu być zapewnione przez cześć centralną 21 piasty 2, która pozostaje zimna, której średnica w rzeczywistości zupełnie się nie zmienia, i która, po złożeniu i w stanie zimnym, posiada luz średnicowy względem skorupy 3.

To wyśrodkowanie promieniowe jest zapewniane przez dwa kołnierze 5, 6, które są wyśrodkowane na częściach końcowych 22,23 piasty 21 mogą się nieco na nich przesuwać, zasadniczo bez luzu. Każdy kołnierz 5, 6 zawiera cześć 51, 61 o kształcie stożka ściętego, która współpracuje z powierzchnią 34, 35 otworu, która także posiada kształt stożka ściętego o tej samej stożkowości, wykonanego wewnątrz skorupy 3 w rejonie, dla którego zmiany średnicy wewnętrznej spowodowane odkształceniami związanymi z rozszerzeniem, jak wyjaśniono powyżej, są zasadniczo zerowe.

Kołnierze 5,6 sąpociągane w kierunku siebie nawzajem przez środki sprężyste służące do przemieszczania ich w kierunku do siebie nawzajem, które działają wzdłuż osiowego kierunku walca w celu dociskania części 51, 61 o kształcie stożka ściętego kołnierzy 5,6 do otworów 34, 35 o kształcie stożka ściętego w skorupie 3 tak, aby je wyśrodkować i podtrzymywać. Należy zauważyć, że środkowanie promieniowe skorupy 3 na piaście 2 jest zapewniane tylko przez stożkowe rejony podtrzymujące skorupy/kołnierza, co umożliwia utrzymanie tego wyśrodkowania nawet kiedy centralna cześć gorącej skorupy 3 przemreszcza się od piasty 2 pod działaniem wypukłości związanej z rozszerzeniem cieplnym, jak zaznaczono powyżej.

Środki sprężyste służące do przemieszczania kołnierzy 5, 6 w kierunku siebie nawzajem mogą zawierać środki do pociągania kołnierzy 5,6 w kierunku części centralnej 21 piasty 2, które działają niezależnie na każdy kołnierz 5, 6.

Korzystnie, jak pokazano na fig. 1, te środki do przemieszczania kołnierzy 5,6 w kierunku do siebie nawzajem zawierająśrodki do sprężystego łączenia kołnierzy 5,6 ze sobą, które zawierają system rozmieszczonych obwodowo prętów 71, które łączą kołnierze 5, 6, jednocześnie przechodząc swobodnie przez otwory wywiercone' w części centralnej 21 piasty 2. Te pręty 71

181 510 przechodząprzez odpowiednie otwory w kołnierzach 5,6 i posiadająna swoich końcach nakrętki regulacyjne 73.

Elementy sprężyste, na przykład podkładki sprężyste 74, są umieszczone pomiędzy nakrętką 73 i kołnierzem 6 tak, aby wywierać na kołnierze 5, 6 siłę rozciągającą w kierunku siebie nawzajem, jednocześnie pozwalając im na przemieszczanie się od siebie. Siła rozciągająca jest regulowana za pomocą nakrętek 73 w taki sposób, aby przykładać kołnierze 5,6 do otworów stożkowych w skorupie 3 z siłą, która jest wystarczająca do wytrzymania nacisku metalu na walec, któremu walce podlegają podczas odlewania, bez uruchamiania ryzyka związanego z tą siłą, z powodu stożkowości rejonów podtrzymujących, powodującego, że kołnierze 5, 6 zostanąrozdzielone, a skorupa 3 przemieści się w kierunku osi walca. Siła rozciągającajest także regulowana w taki sposób, aby zapobiec obrotowemu przesuwaniu się, jednocześnie umożliwiając niewielkie przesuwanie się wzdłuż kierunku osiowego, gdyż, w stanie gorącym, odległość pomiędzy otworami stożkowymi zmienia się z powodu osiowego i promieniowego rozszerzania skorupy 3.

Środkowanie kołnierzy 5,6 na osiowych częściach końcowych 22,23 piasty 2 jest zapewnione przez żywicę ślizgową wstrzykniętą do rejonów 26 wytworzonych w tym celu pomiędzy kołnierzami 5, 6 i piastą 2, albo przez inne środki, takie jak podpory toczne albo łącznik olejowy, umożliwiające zminimalizowanie luzu pomiędzy piastą2 i kołnierzem 5,6, na przykład do wielkości 0,05 mm na średnicy, jednocześnie utrzymując wysokąjakość osiowego przesuwania kołnierzy 5, 6 na piaście 2, w celu uniknięcia przywierania i kolejnych zakłóceń ruchu kołnierzy 5, 6.

W celu przesłania momentu obrotowego napędu obrotowego pomiędzy piastą 2 i kołnierzami 5, 6, można zastosować znany typ obrotowego systemu łączącego (nie pokazanego), na przykład kliny albo inne obrotowe środki łącznikowe, które zapewniają ciągłe przekazywanie momentu obrotowego, jednocześnie pozwalając na swobodny ruch postępowy w kierunku osiowym. Przekazywanie napędowego momentu obrotowego z piasty 2 do skorupy 3 jest więc zapewnione przez ten system łączący pomiędzy piastą 2 i kołnierzami 5,6 oraz przez tarcie pomiędzy kołnierzami 5, 6 i skorupą 3.

Przekazywanie momentu obrotowego przez środki wspomniane powyżej jest korzystnie uzupełniane przez napędzanie cierne pomiędzy występem piasty 24 i występem skorupy 33. W tym celu walec zawiera środki ciśnieniowe do dociskania występu 33 skorupy 3 do występu 24 piasty 2. Środki te obejmują płytę sprężystą 80, która jest umocowana na piaście 2, i wywieranie nacisku na skorupę 3 przez jedną albo więcej rozporek 81. Rozporka 81 może być ciągłym pierścieniem umieszczonym pomiędzy skorupą 3 i częścią centralną 21 piasty 2, albo alternatywnie może być podzielona na odcinki i w ten sposób tworzona przez kilka niezależnych części rozpierających w postaci płytek umieszczonych we wzdłużnych rowkach wykonanych na styku pomiędzy skorupą i piastą. Ten pierścień albo te części rozpierające są dociskane do drugiego występu 36 skorupy 3, wykonanego w sąsiewdztwie przeciwległego występu 33. Układy te umożliwiająnadanie skorupie 3 ogólnie ciągłego kształtu o jednolitym przekroju na jej całej szerokości, który umożliwia zminimalizowanie jej odkształceń cieplnych poprzez sprawienie, że są one symetryczne względem płaszczyzny centralnej P.

Kąt stożkowości stożkowych rejonów podtrzymujących jest wystarczająco duży, aby uniknąć ryzyka zakleszczenia się kołnierzy 5, 6 w skorupie 3. Ponadto, długość stykających się powierzchni stożkowych jest mała, tak, że różnica średnicy wewnętrznej skorupy 3 po obu stronach każdej powierzchni otworu 34, 35 w kształcie stożka ściętego jest także mała, i dlatego grubość skorupy 3 zmienia się na jej całej szerokości jedynie trochę. Długość stykających się powierzchni stożkowych jest jednak wystarczająca dla zapewnienia rejonu styku, który jest wystarczający do wytrzymania sił nacisku metalu na walec wytwarzanych przez metal, który jest odlewny.

Umiejscowienie powierzchni otworu 34, 35 w kształcie stożka ściętego w kierunku osiowym jest określone doświadczalnie i/lub za pomocą modelu obliczeniowego, który umożliwia, w sposób zrozumiały sam przez się, określenie odkształcenia gorącej skorupy 3 jako funkcji jej geometrii, właściwości materiału albo materiałów, które ją tworzą, oraz parametrów, takich jak

181 510 wielkość przepływu wody w kanałach chłodzących 32, współczynnik wymiany ciepła, itd. Możliwe jest wtedy określenie punktu albo rejonuprofilu powierzchni wewnętrznej skorupy 3, w którym rozszerzenia promieniowe kompensują odkształcenia giętne.

Przykładowo, dla całkowitej wielkości strumienia wody w kanałach skorupy 3 wynoszącej 400 m³/h, skorupy 3 posiadającej szerokość 1300 mm i przy średnim uzyskanym strumieniu cieplnym 8 MW/m², punkt ten jest obliczony w odległości 560 mm od centralnej płaszczyzny walca.

Położenie stożkowych rejonów podtrzymujących, które jest w ten sposób określone, może być skorygowane w celu uwzględnienia innych sił wywieranych na skorupę 3 i jej środki podtrzymujące i środkujące, przy czym będzie wtedy wynikało z kompromisu pomiędzy celami takimi jak zminimalizowanie ruchów kołnierzy 5, 6 względem skorupy 3, które jest osiągnięte poprzez umieszczenie tych rejonów podtrzymujących tak blisko, jak tojest możliwe, rejonu, w którym odkształcenie wypukłe (wygięcie przekroju promieniowego) skorupy 3 kompensuje jej rozszerzenie promieniowe, zminimalizowane odkształcenia skorupy 3 pod działaniem sił osiowych wywieranych na nią przez kołnierze 5, 6, stabilność położenia kołnierzy 5, 6 pod działaniem sił wywieranych podczas odlewania na skorupę 3 przez produkt, który jest odlewany, przy czym wspomniane siły są ponownie przesyłane do kołnierzy 5,6 przez wspomniane stożkowe rejony podtrzymujące, a stabilność ta jest osiągnięta poprzez regulację kąta stożkowości tak, że wektor działania skorupy 3 na kołnierze przechodzi pomiędzy rejonami podtrzymującymi 26 dla każdego kołnierza 5, 6 na piaście 2.

W przykładzie przedstawionym na fig. 1, każdy kołnierz 5,6 zawiera, po stronie części 51,61 o kształcie stożka ściętego o większej średnicy, cześć cylindryczną 52,62, która znajduje się w otworze cylindrycznym 39,40 wykonanym w skorupie 3 pomiędzy powierzchnią otworu 34,35 w kształcie stożka ściętego i krawędziami skorupy 3. Luz promieniowy, w stanie zimnym o wielkości 0,6 do 0,8 mm, jest wytworzony pomiędzy wspomnianymi częściami cylindrycznymi kołnierzy 5, 6 i odpowiednimi otworami skorupy 3, w celu umożliwienia wyjaśnionego powyżej zmniejszenia średnicy krawędzi skorupy 3 gorącej.

Kanały zasilające 7 i powrotne 8 wody chłodzącej, sąotwarte na powierzchni wewnętrznej skorupy 3 do otworu cylindrycznego, gdzie komumkująsię one z odpowiednimi kanałami 53,54, które sąwykonane w kołnierzach 5, 6 i same komunikująsię z kanałami głównymi 27,28, wykonanymi w piaście 2. Łączniki 55 uszczelniają te kanały na styku pomiędzy cylindryczną częścią kołnierza i odpowiednim cylindrycznym otworem w skorupie 3.

W alternatywnym przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 2, cześć cylindryczna 52' kołnierza 5 i odpowiedni otwór cylindryczny 39 w skorupie 3, gdzie przechodzą kanał 7,8,53,54, znajdują się na drugiej stronie rejonu podtrzymującego o kształcie stożka ściętego, to znaczy na jego stronie o mniejszej średnicy. W rejonie znajdującym się pomiędzy stożkowym rejonem podtrzymującym i krawędzią skorupy 3, ta druga zawiera także otwór cylindryczny, który przyjmuje drugą cześć cylindryczną 55 kołnierza, z minimalnym luzem pozwalającym na wyjaśnione powyżej odkształcenie skorupy 3, chociaż luz ten może być w tym przykładzie wykonania większy.

Bez względu na przykład wykonania, komunikacja odpowiednich kanałów skorupy 3 i kołnierza 5, 6 na cylindrycznym styku ułatwia odpowiednią obróbkę i umożliwia zapewnienie lepszego uszczelnienia na tym styku.

Kołnierze 5,6 sąkorzystnie wykonane z materiału, który posiada współczynnik rozszerzenia równy albo bliski współczynnikowi materiału piasty 2, co zapewnia wyśrodkowanie kołnierzy 5,6 na piaście 2, nawet jeśli te części są wystawione na zmiany temperatury, które, nawetjeśli pozostają małe, są w praktyce nieuniknione.

Z drugiej strony, część kołnierza 5, 6 o kształcie stożka ściętego będzie wykonana, albo będzie zawierać warstwę pokrywającą, wykonaną z materiału o niskim współczynniku tarcia, w celu ułatwienia przesuwania się jej po powierzchni stożka ściętego skorupy 3, przy względnych mikroprzemieszczeniach, które mogą wystąpić pomiędzy tymi powierzchniami.

181 510

181 510

181 510

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Walec odlewniczy dla instalacji do ciągłego odlewania metali na jednym albo pomiędzy dwoma takimi walcami, zawierający piastę i skorupę, które są ustawione współosiowo, oraz dwa kołnierze podtrzymujące i promieniowo środkujące skorupę na piaście, znamienny tym, że każdy kołnierz (5, 6) zawiera cześć (51,61) w kształcie stożka ściętego, współpracującą z odpowiednią powierzchnią otworu (34,35) w kształcie stożka ściętego w skorupie (3), przy czym powierzchnia stożka ściętego znajduje się w rejonie (A), w którym zmiany średnicy wewnętrznej skorupy (3), spowodowane odkształceniami związanymi z rozszerzeniem cieplnym, są zasadniczo zerowe.
2. 2. Walec według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera środki sprężyste (71,74) do przemieszczania dwóch kołnierzy (5, 6) w kierunku do siebie nawzajem.
3. 3. Walec według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera on środki (24,33) do osiowego opierania skorupy (3) na piaście (2), które to środki znajdująsię na płaszczyźnie, która jest zasadniczo osiowo centralna względem walca, oraz środki dociskające (80, 81) wywierające siłę osiową na środki oporowe.
4. 4. Walec według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnia wewnętrzna skorupy (3) zawiera przynajmniej jeden otwór cylindryczny (39, 40, 39% sąsiadujący i współosiowy z każdą powierzchnią otworu (34,35), w kształcie stożka ściętego każdy kołnierz (5,6) zawiera cześć cylindryczną (52, 62,62% umieszczonąw tym otworze, a kanały dostarczające chłodziwo (7,8; 53, 54) dla skorupy, są wykonane w kołnierzu i w skorupie (3), na poziomie wspomnianej części cylindrycznej.
5. 5. Walec według zastrz. 4, znamienny tym, że otwór cylindryczny (39,40) jest usytuowany pomiędzy powierzchnią stożka ściętego (34, 35) i krawędzią skorupy (3).
6. 6. Walec według zastrz. 4, znamienny tym, że otwór cylindryczny (39% jest skierowany w kierunku do środka walca względem powierzchni otworu (34) w kształcie stożka ściętego.
7. 7. Walec według zastrz. 4, znamienny tym, że otwory cylindryczne i odpowiednie cylindryczne części kołnierzy (5, 6) są wykonane po każdej stronie każdej części stożkowej.
8. 8. Walec według zastrz. 1, znamienny tym, że skorupa (3) zawiera dwie warstwy współosiowe (37, 38) wykonane z różnych materiałów.
9. 9. Walec według zastrz. 8, znamienny tym, że kanały chłodzące (32) sąusytuowane w warstwie zewnętrznej (37) skorupy (3).
10. 10. Walec według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy kołnierz (5,6) j est wykonany zasadniczo z materiału posiadającego współczynnik rozszerzenia zasadniczo równy współczynnikowi materiału piasty (2).
11. 11. Walec według zastrz 1 albo 10, znamienny tym, że cześć (51, 61) w kształcie stożka ściętego każdego kołnierza (5, 6) zawiera, przynajmniej na powierzchni, materiał, ułatwiający przesuwanie.