PL182099B1 - Urzadzenie do odlewania ciaglego wyrobów metalowych wyposazone w wylew kadziowy PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do odlewania ciaglego wy- robów metalowych wyposazonych w wylew kadziowy, zawierajace krystalizator bez dna, ze sciankami wydajnie chlodzonymi wewnetrznie ograniczajacymi przestrzen odlew nicza oraz wylew kadziowy, z materialu ogniotrwalego do wprowadzania cieklego metalu do krystalizato- ra, zawierajacy czesc w prowadzajaca której koniec górny polaczony je st za pomoca pier- scieni mocujacych z wylotem rurowym zbior- nika wypelnionego cieklym metalem, a koniec dolny polaczony jest z czescia dolna wylewu kadziowego majacego otwory do rozprowadza- nia cieklego metalu w przestrzeni odlewniczej utworzonej przez krystalizator, znamienne tym, ze czesc dolna wylewu kadziowego (3, 39, 50) zawiera w swojej strefie górnej co najmniej jeden otwór (17, 17') zorientowany zasadniczo zgodnie z kierunkiem ustawienia palnika (32, 32') i usytuowany bezposrednio ponizej polozenia tego palnika. Fig. 1a PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do odlewania ciągłego wyrobów metalowych wyposażone w wylew kadziowy, zwłaszcza do odlewania ciągłego ze stali.

W szczególności, przedmiotem wynalazku jest urządzenie do odlewania ciągłego wyrobów metalowych mające wylew kadziowy w postaci rury z materiału ogniotrwałego, która połączona jest górnym końcem ze zbiornikiem ciekłego metalu, a której dolny koniec zanurzony jest w kąpieli ciekłego metalu zawartej w krystalizatorze, w którym zaczyna się krzepnięcie wyrobu metalowego. Pierwszym zadaniem wylewu kadziowego jest ochrona przed utlenianiem atmosferycznym strumienia ciekłego metalu na drodze jego przepływu między

182 099 tym zbiornikiem i krystalizatorem. Wylew kadziowy umożliwia, również dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu swojej części dolnej, korzystne ukierunkowanie przepływów ciekłego metalu w krystalizatorze tak, aby krzepnięcie wyrobu następowało w możliwie najlepszych warunkach.

Odlewanie może mieć miejsce w krystalizatorze przed nadaniem wyrobowi przekroju o kształcie prostokątnym o znacznej długości, który zwykle określa się jako wyrób płaski. Ten przypadek występuje w odlewnictwie wówczas, gdy odlewa się stal w postaci kęsisk płaskich, to jest wyrobów mających szerokość od około 1 do 2 m i grubość na ogół rzędu 20 cm, która to grubość może osiągnąć tylko kilka centymetrów w niektórych urządzeniach zwanych maszynami do odlewania cienkich kęsisk płaskich. W tych rozwiązaniach krystalizator utworzony jest ze ścianek stałych z miedzi lub ze stopu miedzi, intensywnie chłodzonych na powierzchni, która nie styka się z metalem. Przeprowadzano próby także na urządzeniu umożliwiającym otrzymanie, bezpośrednio przez krzepnięcie ciekłego metalu, taśm stalowych o grubości kilku milimetrów; W tym celu stosowano krystalizator, w którym przestrzeń odlewnicza była ograniczona od strony jej dużych boków przez parę cylindrów chłodzonych wewnętrznie, o równoległych osiach poziomych, obracających się dokoła swoich osi w kierunkach przeciwnych, a od strony małych boków przez płyty zamykające zwane powierzchniami bocznymi z materiału ogniotrwałego, dociskane do końców cylindrów, które mogą być również zastąpione przez chłodzone taśmy bez końca.

Aby nadać korzystną orientację przepływom ciekłego metalu w krystalizatorze, końcowej części dolnej wylewu kadziowego nadaje się niekiedy podłużny kształt złożony, równoległy do dużych boków przestrzeni odlewniczej. Taki wylew zajmuje wtedy znaczną część tej przestrzeni, zwłaszcza w przypadku odlewania cienkich wyrobów między cylindrami.

Wylew kadziowy zawiera również znaczną ilość materiału ogniotrwałego, który musi być wstępnie podgrzany przed odlewaniem ze względu na ryzyko krzepnięcia ciekłego metalu wewnątrz i wokół wylewu kadziowego na początku procesu odlewania. Ryzyko to występuje zwłaszcza wówczas, gdy wylew kadziowy zaopatrzony jest wewnątrz w przegrody miejscowo zwężające przekrój, powodując, że ciekły metal traci swoją energię przepływu i przez to stabilizuje swój dalszy przepływ. Ze względów bezpieczeństwa, aby uniknąć krzepnięcia ciekłego metalu podczas odlewania, jeśli temperatura metalu w rozdzielaczu stanie się bardzo niska, zwłaszcza w ostatniej fazie odlewania, prowadzi się często odlewanie metalu w temperaturze wyższej od temperatury, która byłaby pożądana ze względów metalurgicznych, aby otrzymać wyrób o lepszej jakości. Można również prowadzić podgrzewanie ciekłego metalu znajdującego się w rozdzielaczu, aby otrzymać stałą temperaturę tego metalu podczas całego procesu odlewania, za pomocą urządzenia indukcyjnego lub palnika plazmowego. Jednak takie urządzenia są kosztowne ze względu na montaż i obsługę podczas użytkowania, gdyż komplikują konstrukcję urządzenia odlewniczego i zużywają dużo energii. W wylewie kadziowym można również umieścić elementy nagrzewające w postaci oporników elektrycznych, które mogą działać tylko podczas samej fazy odlewania, ale takie rozwiązanie komplikuje szczególnie konstrukcję i eksploatację wylewu kadziowego, jak to omówiono w opisie patentowym JP 1-228649.

Celem wynalazku jest wykonanie urządzenia odlewniczego zawierającego wylew kadziowy, które umożliwiałoby w szerokim zakresie eliminację omówionych problemów cieplnych bez nadmiernego komplikowania konstrukcji takiego urządzenia i obsługi samego wylewu kadziowego.

Zgodnie z wynalazkiem, urządzenie do odlewania ciągłego wyrobów metalowych zawierające krystalizator bez dna, ze ściankami wydajnie chłodzonymi wewnętrznie ograniczającymi przestrzeń odlewniczą, oraz wylew kadziowy, z materiału ogniotrwałego do wprowadzania ciekłego metalu do krystalizatora, zawierający część wprowadzającą, której koniec górny połączony jest za pomocą pierścieni mocujących z wylotem rurowym zbiornika wypełnionego ciekłym metalem, a koniec dolny połączony jest z częścią dolną wylewu kadziowego mającego otwory do rozprowadzania ciekłego metalu w przestrzeni odlewniczej utworzonej przez krystalizator charakteryzuje się tym, że część dolna wylewu kadziowego zawiera w swojej strefie górnej co najmniej jeden otwór zorientowany zasadniczo zgodnie z kierunkiem ustawienia palnika i usytuowany bezpośrednio poniżej położenia tego palnika..

182 099

Korzystnie, część dolna wylewu kadziowego zawiera dwa otwory, a wylew kadziowy w przestrzeni wewnętrznej tej części dolnej posiada przegrodę usytuowaną pod częścią wprowadzającą i rozdzielającą tę przestrzeń na dwa przedziały, z których każdy położony jest pod jednym z otworów.

Korzystnie, wylew kadziowy nad przestrzenią odlewniczą zaopatrzony jest w osłonę posiadającą co najmniej jeden otwór, przez który przechodzi palnik zorientowany w kierunku otworów wylewu kadziowego.

Korzystnie, do osłony wylewu kadziowego przymocowane są kołnierze mocujące palniki w otworach tej osłony.

Korzystnie, osłona przymocowana jest poprzez pierścień górny i kołnierz części wprowadzającej wylewu kadziowego do wylotu rurowego zbiornika z ciekłym metalem.

Korzystnie, przez osłonę wylewu kadziowego przechodzą przewody, których górny koniec połączony jest z otoczeniem, a dolny koniec usytuowany jest nad otworami tego wylewu.

Korzystnie, wylew kadziowy w swej części wprowadzającej zawiera wkładkę mającą otwór o średnicy mniejszej niż średnica części wprowadzającej tego wylewu, przy czym wkładka usytuowana jest w środku części wprowadzającej wylewu kadziowego lub w jednym z jej końców.

Korzystnie, część dolna wylewu kadziowego otoczona jest koszem mającym otwory wylotowe łączące, przy przepływie ciekłego metalu, pierwszą część wylewu kadziowego z przestrzenią odlewniczą krystalizatora.

Zaletą proponowanego urządzenia jest zatem wyposażenie go w wylew kadziowy, który posiada co najmniej jeden otwór umożliwiający zamontowanie w nim palnika, mogącego podgrzewać wnętrze tego wylewu. Jednak w przypadku, gdy celowe jest wykorzystanie w wylewie kadziowym wielu takich palników, to w wylewie można wykonać odpowiadającą im ilość otworów. Palniki mogą być wykorzystywane, jeśli zachodzi taka potrzeba, zarówno przed jak i w czasie procesu odlewania, natomiast otwory podczas odlewania muszą być stale utrzymane powyżej poziomu ciekłego metalu, ponieważ mogą one być użyte także do wprowadzania do ciekłego metalu dodatkowych pierwiastków w małych ilościach, z wykorzystaniem, w razie potrzeby, palników, aby móc skompensować straty cieplne wywołane przez wprowadzenie takich dodatków. Ponadto, przez wykonane otwory na początku odlewania można także wprowadzić do metalu proszek egzotermiczny ułatwiający zapoczątkowanie odlewania lub topienia szkodliwych zakrzepnięć. Aby skutecznie wykorzystywać wylew kadziowy tego typu stosuje się osłonę, aby przez otwory te nie mogło przechodzić powietrze, i aby nie doprowadzać do zanieczyszczenia ciekłego metalu wewnątrz wylewu kadziowego. Stąd też zaleca się zamykanie co najmniej części dolnej wylewu kadziowego osłoną, która zapewnia również ochronę środowiska otaczającego krystalizator. Wynalazek jest szczególnie przydatny w przypadku, w którym wylew kadziowy ma w swojej części dolnej rozszerzony kształt podłużny, a jego część dolna zorientowana jest równolegle do dużych boków tego krystalizatora.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1a przedstawia pierwszy przykład wykonania wylewu kadziowego urządzenia do odlewania ciągłego kęsisk płaskich, według wynalazku, wraz z krystalizatorem, w przekroju wzdłuż linii 1a-1a oznaczonej na fig. 1b, fig. 1b przedstawia wylew kadziowy urządzenia do odlewania ciągłego, według wynalazku, z fig. 1a, w przekroju wzdłuż linii Ib-Ib oznaczonej na fig. 1a, fig. 2a przedstawia drugi przykład wykonania wylewu kadziowego urządzenia do odlewania ciągłego cienkich taśm między dwoma cylindrami, według wynalazku, wraz z krystalizatorem, w przekroju wzdłuż linii IIa-IIa oznaczonej na fig. 2b, fig. 2b przedstawia wylew kadziowy urządzenia do odlewania ciągłego, według wynalazku, z fig. 2a, w przekroju wzdłuż linii IIb-IIb oznaczonej na fig. 2a. fig. 3a przedstawia inny przykład wylewu kadziowego urządzenia do odlewania ciągłego cienkich taśm między dwoma cylindrami, według wynalazku, wraz z krystalizatorem, w przekroju wzdłuż linii IIIa-IIIa oznaczonej na fig. 3b, a fig. 3b przedstawia wylew kadziowy urządzenia do odlewania ciągłego, według wynalazku, z fig. 3a, w przekroju wzdłuż linii IIIb-IIIb oznaczonej na fig. 3a.

182 099

Przykład wykonania przedstawiony na fig. 1a i 1b dotyczy odlewania ciągłego klasycznych, stalowych kęsisk płaskich o grubości rzędu 20 cm i szerokości od około 0,6 do 3 m. Urządzenie do odlewania zawiera zbiornik ciekłego metalu, zwany rozdzielaczem, który nie został pokazany na rysunku. Ciekła stal wypływa z rozdzielacza, z wydatkiem regulowanym przez operatora, przez otwór usytuowany w dnie tego rozdzielacza. Otwór ten przedłużony jest przez wylot rurowy 1 z materiału ogniotrwałego, takiego jak grafitowy tlenek glinowy, którego przestrzeń wewnętrzna 2 jest cylindryczna, i z którym połączony jest wylew kadziowy 3. Wylew kadziowy 3 jest z materiału ogniotrwałego podobnego do tego, z którego wykonany jest wylot rurowy 1, lub z materiału innego, którego właściwości uwzględniają naprężenia wykonawcze wylewu kadziowego 3 lub warunki fizykochemiczne panujące w krystalizatorze. W przedstawionym przykładzie wykonania wylew kadziowy 3 zawiera dwie części tworzące jeden element.

Pierwsza część jest częścią wprowadzającą 4 o kształcie zasadniczo cylindrycznym o średnicy d, której wewnętrzna przestrzeń cylindryczna 5 jest przedłużeniem przestrzeni wewnętrznej 2 wylotu rurowego 1, o średnicy równej lub korzystnie nieco większej tak, aby przy wystąpieniu ewentualnie niewielkiej niewspółosiowości tych dwóch przestrzeni przepływ metalu odbywał się bez zakłóceń. Połączenie pomiędzy wylotem rurowym 1 i częścią wprowadzającą 4 wylewu kadziowego 3 powinno być tak szczelne jak to jest możliwe, aby uniknąć tworzenia się strumienia zasysającego z atmosfery otoczenia do wnętrza wylewu kadziowego. W przedstawionym przykładzie wykonania, połączenie takie dokonane jest przez przymocowanie do siebie obu tych części za pomocą elementów mocujących, nie przedstawionych na rysunku, łączących pierścień górny 6 i pierścień dolny 7, przy czym pierścienie te osadzone są na kołnierzach 8, 9 usytuowanych odpowiednio na końcu dolnym wylotu rurowego 1 i na końcu górnym części wprowadzającej 4.

Druga część wylewu kadziowego 3, zwana częścią dolną, ma za zadanie zbierać ciekłą stal wypływającą z części wprowadzającej 4 i rozdzielać ją w przestrzeni odlewniczej utworzonej przez krystalizator 10. Krystalizator 10, taki jaki przedstawiono na fig. 1a, 1b, przystosowany do odlewania płaskich kęsisk stalowych o klasycznych gabarytach, zwykle zawiera dwa duże boki 11, 11' i dwa małe boki 12, 12', utworzone przez ścianki z miedzi lub ze stopu miedzi wydajnie chłodzone wewnętrznie, od których zaczyna się krzepnięcie ciekłego metalu. Krystalizator 10 nadaje przestrzeni odlewniczej 13 prostokątny przekrój poprzeczny, stały na całej jej wysokości. Poniżej części wprowadzającej 4 wylew kadziowy 3 zachowuje grubość e równą średnicy zewnętrznej d części wprowadzającej 4, lub nieco różniącą się od niej. W widoku pionowego przekroju wzdłużnego, część dolna wylewu kadziowego 3 ma kształt wielokątny. Po zamontowaniu wylewu kadziowego 3 jego dno 14 jest zasadniczo poziome, a ścianki boczne 15, 15', 15, 15' są zasadniczo pionowe i połączone są z dolnym końcem części wprowadzającej 4 przez nachylone ścianki 16, 16'.

Zgodnie z wynalazkiem, nachylone ścianki 16, 16' posiadają otwory 17, 17'. Cel wykonania otworów 17, 17' w nachylonych ściankach wylewu kadziowego 3 będzie wyjaśniony w dalszej części opisu, ale w zasadzie nie spełniają one żadnego zadania przy wprowadzaniu ciekłego metalu do przestrzeni odlewniczej 13. Wprowadzanie ciekłego metalu zwykle zapewnione jest przez szereg innych otworów wykonanych w dnie 14 jak i w ściankach bocznych 15, 15', 15, 15' wylewu kadziowego 3, i usytuowanych tak, że w warunkach normalnego odlewania znajdują się zawsze poniżej poziomu 18 powierzchni ciekłego metalu w krystalizatorze.

Pierwszy szereg otworów wylotowych 19, 19' usytuowany jest na ściankach bocznych 15, 15', które umieszczone są na wprost dużych boków 11, 11' krystalizatora 10. Wytwarzają one strumienie, które powinny zasilać przede wszystkim menisk, to jest strefę zetknięcia powierzchni ciekłego metalu i krystalizatora 10, doprowadzając do niego ilość ciepła niezbędną do zabezpieczania przed zakłóceniami wynikającymi z krzepnięcia ciekłego metalu jak i przed topieniem się zasypki, zwykle nakładanej na tę powierzchnię. W tym celu, otwory wylotowe 19, 19' rozmieszczone są na całej szerokości ścianek bocznych 15, 15', i mogą być albo zorientowane poziomo albo nachylone tak, aby kierować ciekły metal, który przez nie przechodzi, w kierunku powstałego menisku. Drugi szereg otworów wylotowych 20, 20'

182 099 usytuowany jest na ściankach bocznych 15, 15', które usytuowane są na wprost małych boków 12, 12' krystalizatora 10. Na ogól, w każdej ściance bocznej 15, 15' wykonany jest jeden otwór wylotowy ze względu na małą szerokość tej ścianki. Otwory te spełniają to samo zadanie co otwory wylotowe 19, 19' z pierwszego szeregu. Rozmieszczenie, wymiary i orientacja otworów wylotowych drugiego szeregu powinny ponadto być tak zaprojektowane, aby nie kierowały do kątów krystalizatora 10 takiej ilości gorącego metalu, która mogłaby ułatwić częściowe przetapianie naskórka skrzepniętego metalu utworzonego na poziomie tych kątów. Taka kruchość naskórka, jeśli doprowadziłaby do jego pęknięcia, mogłaby powodować znaczne zakłócenia w procesie odlewania. Z kolei trzeci szereg otworów wylotowych 21 usytuowany jest w dnie 14 wylewu kadziowego 3 tak, aby zasilać gorącym metalem część dolną przestrzeni odlewniczej 13.

W przedstawionym przykładzie wykonania, otwory wylotowe 21 zorientowane są pionowo, ale jeśli okazałoby się to celowe, otwory te mogą być wykonane również ukośnie. Otwory wylotowe w dnie wylewu kadziowego można również wykonać w kilku szeregach rozmieszczonych z obydwu stron środkowej płaszczyzny wzdłużnej Ia-Ia.

W przedstawionym przykładzie wykonania, wylew kadziowy 3 korzystnie może zawierać także wkładkę 22 umieszczoną w gnieździe 23 wykonanym wewnątrz części wprowadzającej 4, która zapewnia miejscowe zwężenie przestrzeni cylindrycznej 5 części wprowadzającej 4. Takie zwężenie ma na celu zmniejszenie, w części, energii ciekłego metalu, co prowadzi do lepszego wypełnienia całej przestrzeni wewnętrznej wylewu kadziowego 3 i wszystkich otworów wylotowych 19, 19', 20, 20', 21. Przepływy ciekłego metalu przez wylew kadziowy 3 następują z większą regularnością, co jest korzystne dla jakości odlewanego metalu. Wkładka 22 może mieć, jak przedstawiono na rysunku, kształt elementu rurowego o średnicy mniejszej niż średnica części wprowadzającej 4, ale można też jej nadać inną postać, na przykład, stosu perforowanych płytek. Wkładka 22 może być także umieszczona na wlocie lub wylocie części wprowadzającej 4. Ponadto, w celu zapewnienia większej regularności przepływów, w dnie 14 wylewu kadziowego 3 pod częścią wprowadzającą 4 wykonana jest przegroda 24, która usytuowana jest pionowo i przeznaczona jest do rozbicia oraz do rozdzielania na dwa strumienie strugi ciekłego metalu wpływającego do części dolnej wylewu kadziowego 3. Przegroda 24 dzieli więc przestrzeń wewnętrzną części dolnej wylewu kadziowego 3 na dwa przedziały tak, że nad każdym z nich usytuowany jest ukośnie położony otwór 17, 17'.

Urządzenie posiada ponadto zespół zapewniający ochronę przestrzeni wokół krystalizatora 10 przed otaczającą atmosferą. Zastosowanie takiego zespołu nie jest konieczne w urządzeniu klasycznym do odlewania kęsisk płaskich, gdyż w takim przypadku ciekła stal chroniona jest przed atmosferą przez wylew kadziowy całkowicie zamknięty, i przez zasypkę. Natomiast otwory 17, 17' wylewu kadziowego 3 według wynalazku powodują wystawienie przestrzeni wewnętrznej wylewu kadziowego 3 na działanie atmosfery otoczenia, i dlatego jest szczególnie ważne utrzymanie tej atmosfery w stanie obojętnym, aby uniknąć utleniania metalu. W tym celu, w przedstawionym przykładzie wykonania, obrzeże 25 krystalizatora 10 zawiera na całym swoim obwodzie kołnierz 26 podpierający koryto 27 zawierające materiał uszczelniający taki jak piasek 28.

Ponadto osłona 29 przymocowana do pierścienia górnego 6, a więc do rozdzielacza, ogranicza przestrzeń nad krystalizatorem 10, a jej część dolna utworzona jest przez pionowy brzeg 30 umieszczony w piasku 28 wypełniającym koryto 27, które pełni funkcję złącza uszczelniającego umożliwiającego niewielkie przesunięcia pionowe osłony 29. Przesunięcie to może więc towarzyszyć ruchom wznosząco-opadającym rozdzielacza i wylewu kadziowego 3, dzięki czemu można regulować głębokość zanurzenia wylewu kadziowego 3 w ciekłej stali, a bez czego utrzymanie atmosfery otoczenia krystalizatora 10 w stanie obojętnym nie byłoby możliwe. Przesunięcie pionowe jest także zgodne z pionowymi ruchami drgającymi, które na ogół nadawane są krystalizatorowi. Taki sposób zapewnienia szczelności jest znany i oczywiście nie tylko tu jest możliwy do wykorzystania. Do zalet takiego rozwiązania można zaliczyć to, że strefa połączenia wylotu rurowego 1 rozdzielacza i części wprowadzającej 4 wylewu kadziowego 3 znajduje się pod osłoną 29, przez co zapewnione jest zminimalizowanie skutków ewentualnego braku szczelności takiego połączenia.

182 099

Zgodnie z wynalazkiem, osłona 29 ma dwa otwory 31, 31', których wymiary i rozmieszczenie umożliwia umieszczenie w nich dwóch palników 32, 32' skierowanych w stronę otworów 17, 17' wykonanych w wylewie kadziowym 3. Palniki mają więc możliwość podgrzewania ciekłego metalu wówczas, gdy znajduje się on wewnątrz wylewu kadziowego 3, przy czym każdy palnik ogrzewa połowę takiego wylewu kadziowego. Możliwe jest również zastosowanie tylko jednego palnika 32, 32', ale jest oczywiste, że równomierność ogrzewania będzie lepsza jeśli zamontowane zostaną dwa palniki, zwłaszcza jeśli wylew kadziowy zawierać będzie przegrodę 24, która fizycznie rozdziela, na dwa przedziały, przestrzeń wewnętrzną części dolnej wylewu kadziowego 3. Każdy z tych palników zawiera wlot 33, 33' gazu palnego i wlot 34, 34' gazu podtrzymującego palenie. Gazem podtrzymującym palenie może być tlen lub korzystnie powietrze, gdyż wadliwa regulacja wydatku gazu podtrzymującego palenie, powodująca niezupełne jego wykorzystanie, zmniejszałaby utlenianie zarówno metalu jak i materiałów ogniotrwałych. Możliwe jest również zastosowanie, na przykład, palników plazmowych. Każdy z palników 32, 32' zaopatrzony jest w kołnierz 35, 35', który umożliwia zatkanie, w sposób szczelny, otworu 31, 31' osłony 29, przez który te palniki przechodzą. W tym celu kołnierz 35, 35' przymocowany jest do osłony 29 za pomocą elementów mocujących, nie pokazanych na rysunku. Istnieje także możliwość stosowania palników 32, 32' tylko w fazie wstępnego ogrzewania wylewu kadziowego 3, podczas której palniki te dokonują wstępnego i szczególnie skutecznego ogrzewania wnętrza wylewu kadziowego 3.

Podczas odlewania palniki można pozostawić na miejscu, wykorzystując je ewentualnie do wdmuchiwania gazu obojętnego pod osłonę 29 powyżej przestrzeni odlewniczej, albo też palniki te można usunąć lub zastąpić je przez szczelne pokrywy izolujące przestrzeń odlewniczą od powietrza z zewnątrz. Kojarząc palniki 32, 32' z innymi palnikami ogrzewającymi z zewnątrz część dolną wylewu kadziowego 3, można w sposób odpowiedni ogrzać wstępnie zespół wylewu kadziowego 3 włącznie z jego przestrzenią wewnętrzną. Po tym wstępnym ogrzewaniu, przemieszcza się zespół rozdzielacz-wylew kadziowy 3-osłona 29 ponad krystalizator 10, po czym reguluje się wysokość położenia rozdzielacza tak, aby nadać wylewowi kadziowemu 3 zanurzenie nominalne w krystalizatorze 10, a następnie rozpoczyna się proces odlewania. Możliwe jest także złożone ukształtowanie tej przestrzeni wewnętrznej, umieszczając w niej elementy ogniotrwałe takie jak przegroda 24, o kształtach umożliwiających polepszenie zdolności hydrodynamicznych ciekłego metalu, zanim te elementy nie spowodują nadmiernych strat ciepła na początku odlewania, które to straty mogłyby prowadzić do krzepnięcia metalu wewnątrz wylewu kadziowego 3.

W przypadku częściowego lub całkowitego zatkania otworów wylotowych 19, 20, 20', 21, które powoduje niedostateczny wydatek metalu mogącego przepływać przez wylew kadziowy 3, i jeśll zespół zabezpieczający przed atmosfera oltozcr^ia urnożllwia wystarczające przesunięcie pionowe wylewu kadziowego 3, to wylew ten może być ewentualnie zanurzony głębiej w kcystalizatorze 10 tak, że otwory 17, 17 zostaną co najmniej częściowo zanurzone w ciekłym metalu i także spowodują zasilanie krysaalizatsra tym metalem. Można zatem kontynuować odlewanie nawet w warunkach gorszych niż w warunkach normalnych.

Takie rozwiązanie stosuje się również do odlewania cienkich kęsisk płaskich, których grubość na wyjściu z kcysarlizatsra wynosi, na przykład, od 5 do 7 cm. W urządzeniach do odlewania takich wyrobów, kcystalizaaor ma bądź płaskie powierzchnie równoległe występujące parami, bądź powierzchnie zbieżne - w kierunku wylotu wlewnicy, albo też powierzchnie mieszane płaskie i wklęsłe. W tych wszystkich przypadkach wylew kadziowy 3 skonstruowany jest zgodnie z zarysem poziomym przestrzeni odlewniczej 13.

Na fig. 2a i 2b przedstawiono inny przykład wykonania urządzenia do odlewania ciągłego taśm cienkich o grubości rzędu kilku milimetrów wówczas, gdy odlewanie to jest przeprowadzone między dwoma, wydajnie chłodzonymi, cylindrami. Wspólne elementy podobne w kształcie i spełniające tę samą funkcję w tym przykładzie wykonania jak i na fig. 1a, 1b oznaczone są tymi samymi odnośnikami liczbowymi. Przestrzeń odlewnicza 13 kcysaalizatora utworzona jest, w znany sposób, przez dwa cylindry 36, 36' usytuowana blisko siebie, o osiach poziomych, obracające się w kierunkach przeciwnych dokoła swoich osi . Są one wydajnie chłodzone wewnętrznie tak, aby krzepnięcie odlewanego wyrobu zaczynało się na

182 099 ich powierzchniach zewnętrznych tworząc skrzepnięte naskórki, które łączą się w szyjkę 37, to jest w miejscu, w którym cylindry usytuowane są najbliżej siebie tworząc odlewaną taśmę. Ciekły metal, taki jak stal, ograniczony jest z obu stron tej przestrzeni odlewniczej przez dwie powierzchnie boczne 38, 38' wykonane z materiału ogniotrwałego, dociśnięte do czół 40, 40' cylindrów 36, 36'.

Wylew kadziowy 39 urządzenia do odlewania ciągłego, według wynalazku, przedstawiony na fig. 2a i 2b, różni się od wylewu kadziowego przedstawionego na fig. 1a i 1b w następujących punktach, które powodują że nadaje się on do stosowania przy odlewaniu między cylindrami: część dolna wylewu kadziowego zamiast mieć grubość e w przybliżeniu stałą zmniejsza się stopniowo od góry w kierunku do dołu, przyjmując kształt przestrzeni odlewniczej 13, zaś poszczególne otwory wykonane w części dolnej wylewu kadziowego do wprowadzania ciekłego metalu do przestrzeni odlewniczej rozmieszczone są nieco inaczej, przy czym przedstawione rozmieszczenie otworów nie jest przykładem ograniczającym rozwiązanie według wynalazku..

Pierwszy szereg otworów wylotowych 41, 41 usytuowany jest na ściankach bocznych 15, 15' wylewu kadziowego 39, znajdujących się na wprost cylindrów 36, 36'. Otwory te rozmieszczone są w miarę możliwości na całej szerokości wylewu kadziowego 39. W szczególności, jak przedstawiono, jeśli otwory te skierowane są ku górze, to zasilają one zwłaszcza strefę pierwszego zetknięcia ciekłego metalu i cylindra, w pobliżu której się znajdują i doprowadzają do tej strefy ilość ciepła niezbędną do uniknięcia powstania szkodliwego krzepnięcia metalu. Drugi szereg otworów wylotowych 42, 42' usytuowany jest na ściankach bocznych 15, 15' wylewu kadziowego 39, które rozmieszczone są na wprost powierzchni bocznych 38, 38' ograniczających przestrzeń odlewniczą 13. Otwory te mogą również kierować przepływy ciekłego metalu ku górze. Korzystnie, otwory wylotowe 42, 42' także zasilają ciekłym metalem przede wszystkim naroża przestrzeni odlewniczej 13 utworzone przez krawędzie cylindrów 36, 36' i powierzchni bocznych 38, 38', gdyż strefy te mają tendencję do obniżania swojej temperatury przed pozostałą częścią przestrzeni odlewniczej 13. Chłodzenie to może powodować wiele ujemnych skutków takich jak, na przykład, wnikanie cząstek stałych w przestrzeń znajdującą się pomiędzy cylindrem i powierzchnią boczną. Inne otwory wylotowe 43,43', 44,44', 45,45', 46. 46' usytuowane są w ściankach bocznych 15,15' i/lub w dnie 14 wylewu kadziowego 39, i kierują ciekły metal do dolnej części przestrzeni odlewniczej 13, przez otwory 43, 43', 44, 44', 45, 45' w kierunku powierzchni bocznych 38, 38', oraz przez otwory 46, 46' w kierunku szyjki 37. Chociaż podane rozwiązanie jest tylko przykładem nieograniczającym, to ilość, rozmieszczenie i orientacja otworów wylewu kadziowego 39 mogą być różne w zależności od ukształtowania tego wylewu kadziowego jak i samej przestrzeni odlewniczej 13.

Tak jak w poprzednim przykładzie wykonania tak i tu zastosowano osłonę 29 przymocowaną do pierścienia górnego 6, i zaopatrzoną w dwa otwory 31, 31' umożliwiające wprowadzenie do nich dwóch palników 32, 32'. Osłona 29 przykrywa przestrzeń odlewniczą izolując ją od atmosfery i zapewnia podgrzewanie przestrzeni wewnątrz wylewu kadziowego 39 przed i ewentualnie podczas odlewania. W tym rozwiązaniu koryto 27 wypełnione jest piaskiem 28, w którym umieszczone są pionowe brzegi 30 osłony 29, i podparte jest na powierzchniach bocznych 38, 38' za pomocą pionowych wsporników 47, 47'. Pod korytem 27 i nad cyllndrami 36, 36' umieszczone są klocki 48, 48', których powierzchnia dolna dopasowana jest kształtem do powierzchni zewnętrznej cylindrów 36, 36' i położona jest od tej powierzchni zewnętrznej cylindrów najwyżej w odległości kilka milimetrów. Korzystnie, przez klocki 48, 48' wprowadzany jest do wnętrza przestrzeni 49, 49 gaz obojętny, który oddziela te klocki od cylindrów 36, 36', aby utworzyć zaporę gazową dla powietrza przenikającego do przestrzeni otaczającej krystalizator.

Inny przykład wylewu kadziowego 50 według wynalazku, przedstawiony jest na fig. 3a i 3b. Podobnie jak poprzedni wylew kadziowy 39, jest on przystosowany do odlewania cienkich taśm między dwoma cylindrami. Wylew kadziowy 50 połączony jest z zespołem do zobojętniania przestrzeni odlewniczej 13 podobnym do opisanego powyżej i przedstawionym na fig. 2a i 2b. Wylew kadziowy 50 utworzony jest z dwóch oddzielnych części.

182 099

Pierwsza część 51 utworzona jest podobnie jak wylew kadziowy 3 przedstawiony na fig. 1a, 1b, lecz obejmuje kilka modyfikacji. Część wprowadzająca 4 może być krótsza tak, że dno 14 podczas odlewania zanurzone jest tylko na niewielką głębokość w ciekłym metalu, w wyniku czego otwory wylotowe 19, 19', 20, 20' usytuowane w ściankach bocznych 15, 15', 15, 15' znajdują się dokładnie nad dnem 14 tak, że są zanurzone wówczas, gdy powierzchnia ciekłego metalu jest na swoim zwykłym poziomie podczas odlewania. Grubość pierwszej części 51 ponadto zmniejsza się nieco w swojej części końcowej sprawiając, że przestrzeń odlewnicza 13 ulega stopniowemu zmniejszeniu.

Druga część wylewu kadziowego 50 utworzona jest przez kosz 52 otaczający w pewnej odległości część dolną pierwszej części 51 tego wylewu. Kosz 52 zamontowany jest na wspornikach 53, 53' wyciętych w klockach 48, 48'. W swej części dolnej kosz 52 ma również zwężenie dostosowane kształtem do przestrzeni odlewniczej 13, i utrzymane przy prawie stałej odległości każdej ze ścianek zewnętrznych od powierzchni cylindra 36, 36'. Zatem ciekły metal wpływający z pierwszej części 51 wylewu kadziowego 50, zamiast wpływać bezpośrednio do przestrzeni odlewniczej 13, wpływa najpierw do wnętrza kosza 52. Następnie wypływa z niego przez szereg otworów wylotowych wykonanych w dnie 54 i w ściankach bocznych 55, 55', 56, 56'. Otwory wylotowe 57, 57', 58, 58' kierują ciekły metal do powierzchni bocznych 38, 38', otwory wylotowe 59, 59' kierują metal do cylindrów 36, 36', a otwory wylotowe 60, 61, 62, 63, 64, 65 kierują ten ciekły metal do dołu przestrzeni odlewniczej 13. W tym celu w dnie 54 można zastosować otwory wylotowe, z których dwa sąsiednie nadają ciekłemu metalowi kierunki zbieżne tak, że strumienie rozbijają się o siebie. Wynika stąd przepływ dyfuzyjny metalu, który unika uderzeń miejscowych o skrzepnięty naskórek, które prowadziłyby do jego podgrzewania lub ponownego stopienia. Oczywiście, można także zastosować rozwiązanie den 14 wylewów kadziowych 3 i 39, które zostały poprzednio opisane i przedstawione na fig. 1a,1b i 2a, 2b. Powierzchnia ciekłego metalu jest na tym samym poziomie 18, uwzględniając straty, co w przestrzeni wewnętrznej pierwszej części 51 wylewu kadziowego 50, w koszu 52 i w przestrzeni odlewniczej 13.

Zastosowanie kosza 52 ma wiele zalet. Stanowi on dodatkowy pochłaniacz energii, nadając lepszą stabilność przepływom ciekłego metalu w przestrzeni odlewniczej 13, i zmniejszając zmiany poziomu 18 powierzchni, co zmierza do polepszenia jakości odlewanych wyrobów. Ponadto, kosz 52 umożliwia zatrzymanie większej części wtrąceń niemetalicznych i różnych zanieczyszczeń znajdujących się w ciekłym metalu, wypływających poza rozdzielacz. Można zatem odlewać wyroby o lepszej czystości. Ale kosz 52 jaki byłby stosowany w typowym wylewie kadziowym, pogarszałby wstępne ogrzewanie wylewu kadziowego ponieważ powodowałby niedostępność z zewnątrz, po montażu, dna 14 pierwszej części 51 wylewu kadziowego, którą on otacza. Ze względu na zwiększenie całkowitej masy materiału ogniotrwałego, które pociąga za sobą celowość stosowania kosza 52, odpowiednie prowadzenie takiego wstępnego ogrzewania znacznie by się jeszcze polepszyło. Skojarzenie kosza 52 z wylewem kadziowym 50, według wynalazku, umożliwia rozwiązanie takiego problemu. W rzeczywistości, obecność otworów 17, 17' daje dostęp do dna 14 pierwszej części 51, nawet po montażu wylewu kadziowego 50. Ta pierwsza część 51 może być więc ogrzewana palnikami 32, 32' zarówno przed odlewaniem jak i podczas odlewania, jeśli jest to pożądane. W innym rozwiązaniu, kosz można podgrzać na innych elementach urządzenia, a nie na klockach 48, 48', choćby na pierwszej części 51 wylewu kadziowego. Można w szczególności przewidzieć to rozwiązanie wówczas, gdy wylew kadziowy 50 musi być stosowany w urządzeniu do odlewania ciągłego klasycznych kęsisk płaskich.

Inną zaletą wylewów kadziowych 3, 39, 50 według wynalazku jest to, że występowanie otworów 17, 17' umożliwia wprowadzenie elementów dodatkowych w postaci materiałów stałych lub gazowych. To wprowadzenie, jak pokazano na fig. la, może być realizowane dzięki przewodom 66, 66', przechodzącym przez osłonę 29, i których dolny koniec usytuowany jest nad otworami 17, 17'. Przez przewody 66, 66', które poza okresami dodawania materiałów muszą być zatkane lub ewentualnie przeznaczone do wdmuchiwania gazu obojętnego, można wprowadzić materiały stałe w postaci proszku, granulek, drutu lub drutu wielo żyłowego, lub lance o małych średnicach umożliwiające mieszanie ciekłego metalu za pomocą

182 099 gazu. Te same przewody 66, 66', lub inne podobne elementy, mogą służyć również do wprowadzania przyrządów pomiarowych do wnętrza wylewu kadziowego 3 takich, jak środki do pomiaru temperatury ciekłego metalu lub zawartego w nim rozpuszczonego tlenu, lub sondę do pobierania próbek gazu umożliwiających sprawdzanie stanu obojętności atmosfery w wylewie kadziowym 3. Przez przewody 66, 66' można również wprowadzić elementy do pobierania próbek ciekłego metalu, takie jak próżniowe rurki szklane. Opisane i przedstawione typy wylewów kadziowych, mogą być zatem również wyposażone w takie przewody 66, 66', lub w równoważne im urządzenia funkcjonalnie. Aby zapewnić dobre rozmieszczenie tych elementów dodatkowych wewnątrz wylewu kadziowego 3, 39, 50 korzystne jest zastosowanie dwóch przewodów 66, 66' zamiast jednego, zwłaszcza w przypadku, gdy wylew kadziowy posiada przegrodę 24. W ten sposób możliwe staje się stosowanie mikrododatków pierwiastków stopowych w końcowym etapie wytwarzania, zapewniając lepszą jednorodność tych dodatków w krystalizatorze.

Ponadto, możliwość podgrzania metalu podczas odlewania, dzięki palnikom 32, 32', w tym samym miejscu, w którym wprowadzone są te dodatki, umożliwia skuteczne kompensowanie ich ewentualnego wpływu endotermicznego na ciekły metal. Jak wiadomo, mikrododatki mają na celu zwłaszcza dokładne ustalenie składu metalu, polepszenie warunków krzepnięcia ciekłego metalu, ulepszenie składu i rozmieszczenia wtrąceń niemetalowych.

Inną zaletą wylewów kadziowych 3, 39, 50 według wynalazku jest to, że otwory 17, 17' ułatwiają wykonanie tych wylewów w postaci pojedynczego elementu, przez zagęszczanie izostatyczne na gorąco materiału ogniotrwałego, z którego są one, i to zwłaszcza wówczas, gdy pożądane jest nadanie im złożonego kształtu wewnętrznego. To zagęszczanie jest zwykle przeprowadzane wokół rdzenia utworzonego z jednego lub kilku elementów, które powinny dać się wyjąć bez uszkodzenia wylewu kadziowego. Otwory 17, 17' wylewu kadziowego według wynalazku umożliwiają dokładne wyjmowanie kolejnych, różnych elementów składowych tworzących rdzeń. Ale wykonanie zespołu wylewu kadziowego według wynalazku w postaci jednej części nie jest konieczne, i dlatego wylew kadziowy można wykonać z kilku części, które łączy się ze sobą przed umieszczeniem wylewu kadziowego w rozdzielaczu lub w chwili przeprowadzania montażu.

Oczywiście możliwe jest w ramach niniejszego wynalazku wprowadzenie szeregu zmian w zakresie kształtu wylewów kadziowych i ich otoczenia, które zostały powyżej opisane i przedstawione. W szczególności, można stosować inne środki do zapewnienia szczelności wylewu kadziowego i przestrzeni odlewniczej względem atmosfery. Ponadto, w niektórych przypadkach obecność jednego urządzenia podgrzewającego, a więc jednego tylko otworu 17, 17', może być uważana za wystarczającą jeśli ustawienie i wydajność urządzenia oraz ukształtowanie wewnętrzne wylewu kadziowego umożliwiają jednak odpowiednie podgrzewanie całości ciekłego metalu przepływającego przez wylew kadziowy. Można także zwiększyć możliwość wychwytywania wtrąceń umieszczając co najmniej w niektórych otworach wylotowych specjalne filtry takie, jak elementy porowate z materiału ogniotrwałego. Wreszcie, można także nie stosować osłony 29 i elementów z nią związanych oraz wyeliminować mocowanie palników 32, 32' bezpośrednio na części dolnej wylewu kadziowego 3, 39, 50 za pomocą ich kołnierzy 35, 35' o ile będzie pewność, że połączenia kołnierzy 35, 35' i wylewu kadziowego 3, 39, 50 są dokładnie uszczelniane w czasie pracy tego wylewu. Wówczas część dolna wylewu kadziowego 3, 39, 50 powinna być wyposażona w inne elementy umożliwiające mocowanie palników 32, 32'.

Tak jak poprzednio, można ponadto rozważyć sytuację, w której palniki 32, 32' byłyby czynne tylko podczas fazy wstępnego ogrzewania wylewu kadziowego 3, 39, 50, w którym to przypadku, podczas odlewania, mogą one być zastąpione przez pokrywy zamykające otwory 17, 17' albo, aby działały one również podczas samego odlewania. Jeśli celowe jest wprowadzenie mikrododatków do wnętrza wylewu kadziowego, należy zadbać, aby przewody 66, 66' przechodziły przez ściankę wylewu kadziowego 3, 39, 50.

182 099

182 099

182 099 tu

182 099

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do odlewania ciągłego wyrobów metalowych wyposażonych w wylew kadziowy, zawierające krystalizator bez dna, ze ściankami wydajnie chłodzonymi wewnętrznie ograniczającymi przestrzeń odlewniczą, oraz wylew kadziowy, z materiału ogniotrwałego do wprowadzania ciekłego metalu do krystalizatora, zawierający część wprowadzającą której koniec górny połączony jest za pomocą pierścieni mocujących z wylotem rurowym zbiornika wypełnionego ciekłym metalem, a koniec dolny połączony jest z częścią dolną wylewu kadziowego mającego otwory do rozprowadzania ciekłego metalu w przestrzeni odlewniczej utworzonej przez krystalizator, znamienne tym, że część dolna wylewu kadziowego (3, 39, 50) zawiera w swojej strefie górnej co najmniej jeden otwór (17, 17') zorientowany zasadniczo zgodnie z kierunkiem ustawienia palnika (32, 32') i usytuowany bezpośrednio poniżej położenia tego palnika..
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że część dolna wylewu kadziowego (3, 39, 50) zawiera dwa otwory (17, 17'), a wylew kadziowy w przestrzeni wewnętrznej tej części dolnej posiada przegrodę (24) usytuowaną pod częścią wprowadzającą (4) i rozdzielającą tę przestrzeń na dwa przedziały, z których każdy położony jest pod jednym z otworów (17,17').
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że wylew kadziowy (3, 39, 50) nad przestrzenią odlewniczą (13) zaopatrzony jest w osłonę (29) posiadającą co najmniej jeden otwór (31, 31'), przez który przechodzi palnik (32, 32') zorientowany w kierunku otworów (17, 17) wylewu kadziowego (3, 39, 50).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że do osłony (29) wylewu kadziowego (3, 39, 50) przymocowane są kołnierze (35, 35') mocujące palniki (32, 32') w otworach (31, 31') tej osłony.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że osłona (29) przymocowana jest poprzez pierścień górny (6) i kołnierz (8) części wprowadzającej (4) wylewu kadziowego (3, 39, 50) do wylotu rurowego (1) zbiornika z ciekłym metalem.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że przez osłonę (29) wylewu kadziowego (3, 39, 50) przechodzą przewody (66, 66'), których górny koniec połączony jest z otoczeniem, a dolny koniec usytuowany jest nad otworami (17,17') tego wylewu.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że wylew kadziowy (3, 39, 50) w swej części wprowadzającej (4) zawiera wkładkę (22) mającą otwór o średnicy mniejszej niż średnica części wprowadzającej (4) tego wylewu, przy czym wkładka (22) usytuowana jest w środku części wprowadzającej (4) wylewu kadziowego lub w jednym z jej końców.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że część dolna wylewu kadziowego (50) otoczona jest koszem (52) mającym otwory wylotowe (57, 57', 58, 58', 59, 59', 60, 61, 62, 63, 64, 65) łączące, przy przepływie ciekłego metalu, pierwszą część (51) wylewu kadziowego (50) z przestrzenią odlewniczą (13) krystalizatora.