PL185263B1 - Dysza wylewowa - Google Patents

Abstract

1. Dysza wylewowa do prowadzenia strumienia cieklego metalu z wydluzonym kanalem z centralna osia oraz z co najmniej jednym otworem wlotowym i co najmniej jed- nym otworem wylotowym, znamienna tym, ze czesc kanalu ma powiekszony obszar o wie- kszym polu powierzchni przekroju poprze- cznego w poblizu osi centralnej niz w poblizu krawedzi kanalu, w którym to powiekszonym obszarze znajduja sie co najmniej dwie wy- giete fasetki (144a, 144b), z których kazda biegnie od punktu na plaszczyznie (143), któ- ra jest w przyblizeniu równolegla do osi cen- tralnej i j a przecina, ku dolnej krawedzi kanalu. Fig. 24 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest dysza wylewowa.

W technice ciągłego odlewania stali (np. kęsisk płaskich, o grubościach, na przykład, 50 do 60 mm i szerokościach 975 do 1625 mm, stosuje się często wylewową lub zanurzoną dyszę

185 263 wlotową. Dysza wylewowa prowadzi płynną stal podczas jej wpływania do krystalizatora i wprowadza płynny metal do krystalizatora w zanurzeniu.

Dysza wylewowajest zazwyczaj rurąo pojedynczym wlocie najednym końcu orazjednym lub dwóch wylotach znajdujących się na drugim końcu lub w jego pobliżu. Znajdujący się w dyszy wylewowej wewnętrzny kanał pomiędzy obszarem wlotowym a obszarem wylotowym jest często po prostu cylindryczną, osiowo symetryczną sekcją rury.

Typowe wymiary wylotu dyszy wylewowej do szerokości od 25 do 40 mm i długości od 150 do 250 mm. Obszar wylotowy dyszy może być po prostu otwartym końcem rury. W skład dyszy mogą również wchodzić dwa, skierowane przeciwnie otwory wylotowe w jej ściance bocznej, w miejscu, gdzie znajduje się zamknięty koniec rury. Skierowane przeciwnie otwory wylotowe odchylają strumienie stopionej stali pod kątami pozornymi od 10° do 90° względem pionu. Wlot dyszy jest połączony ze źródłem ciekłego metalu. Źródło ciekłego metalu w procesie ciągłego odlewania nazywa się kadzią pośrednią..

Dysza wylewowa ma następujące zadania:

(1) transport ciekłego metalu z kadzi pośredniej do krystalizatora bez dopuszczania dojego styczności z powietrzem;

(2) równomierne rozprowadzanie ciekłego metalu w krystalizatorze w celu uzyskania jednorodnego odprowadzania ciepła i tworzenia się zakrzepłej skorupy; oraz (3) płynne i spokojne doprowadzanie ciekłego metalu do krystalizatora bez nadmiernej turbulencji, zwłaszcza w strefie menisku, w celu umożliwienia dobrego smarowania, oraz minimalizowanie możliwości powstawania wad powierzchni.

Istnieją różne sposoby regulowania natężenia przepływu ciekłego metalu z kadzi pośredniej do dyszy wylewowej. Dwoma spośród nich polegają na regulowaniu natężenia przepływu: (1) za pomocą żerdzi zatyczkowej, oraz (2) zapomocązaworu kadziowego suwakowego. W każdym z tych przypadków dysza musi być dopasowana do żerdzi zatyczkowej kadzi pośredniej lub zaworu zasuwowego kadzi pośredniej, a kanał wewnętrzny dyszy wylewowej w jej obszarze wlotowym jest w przybliżeniu cylindryczny i może mieć promień lub być stożkowy.

Dotychczas, znane dysze odlewnicze realizująwspomniany powyżej pierwszy cel jeżeli są prawidłowo zanurzone w płynnej stali w krystalizatorze i zachowują swoją spójność fizyczną.

Rozwiązanie znane ze stanu techniki przedstawiono na rysunku, na którym pos. 1 przedstawia dyszę w przekrój u osiowym, patrząc ku tyłowi; pos. 1 a - modele przepływu w kry stallizatorze wytwarzane za pomocą dyszy z pos. 1, w przekroju poprzecznym, patrząc ku tyłowi; pos. 1b modele przepływów powierzchniowych wytwarzanych za pomocą dyszy z pos. 1, w przekroju w krzywoliniowej płaszczyźnie menisku; pos. 2 - kolejną dyszę, w przekroju osiowym, patrząc ku tyłowi; pos. 3 - następną dyszę w przekroju osiowym; pos. 4 - dyszę z pos. 3, częściowo w przekroju bocznym; pos. 5 - inną znaną konstrukcję dyszy, wprzekroju osiowym; pos. 6 - dyszę z pos. 5, w rzucie z góry w kierunku pokazanym strzałką A.

Na pos. 2 pokazano dyszę 30 podobną do opisanej w europejskim zgłoszeniu patentowym EP 0403808. Stopiona stal płynie z kadzi pośredniej przez zawór lub żerdź zatyczkowądo sekcji rury 30b z kołowym wlotem. W skład dyszy 30 wchodzi przewód przejściowy 34 z przekroju kołowego na prostokątny. W skład dyszy 30 wchodzi równieżpłaski płytowy rozdzielacz 32 strumienia ciekłego metalu, który kieruje dwa strumienie pod pozornymi kątami, dodatnim i ujemnym, względem pionu. Ponadto w praktyce kąty odchylenia wynoszą tylko plus i minus 45°. Oprócz tego prędkość strumienia ciekłego metalu w otworach wylotowych 46 i 48 nie jest równomierna. W pobliżu rozbiegającej się pod kątem prostym ścianki bocznej 34C sekcji przejściowej 34 prędkość wypływu z otworu 48 jest stosunkowo mała, co obrazuje wektor 627. Maksymalna prędkość strumienia ciekłego metalu na wylocie z otworu 48 występuje bardzo blisko rozdzielacza 32 strumienia ciekłego metalu, a obrazuje ją wektor 622. Wskutek tarcia prędkość przepływu w pobliżu rozdzielacza 32 jest nieco mniejsza, co obrazuje wektor 621. Rezultatem nierównomiernego wypływu z otworu wylotowego 48 jest turbulencja strumienia ciekłego metalu. Ponadto strumień ciekłego metalu wypływający z otworów 46 i 48 ma niską częstotliwość oscylacji w zakresie plus i minus 20° z okresem od 20 do 60 sekund. W otworze 46

185 263 maksymalnąprędkość strumienia ciekłego metalu obrazuje wektor 602, który odpowiada wektorowi 622 z otworu 48. Wektor 602 oscyluje pomiędzy dwiema wartościami skrajnymi, z których jedną obrazuje wektor 602a, przesunięty o 65° od pionu, a drugą wektor 602b przesunięty o 25° od pionu.

Jak pokazano na pos. 1a, strumienie wylotowe z otworów 46 i 48 mają tendencję do tworzenia ze sobą kąta 90° tak, że kiedy strumień ciekłego metalu wylotowy z otworu 46 jest reprezentowany przez wektor 602a, który jest odchylony od pionu o 65°, to strumień ciekłego metalu wylotowy z otworu 48 jest reprezentowany przez wektor 622a, który jest odchylony o 25° od pionu. W jednym położeniu skrajnym oscylacji widocznym na pos. 1 a menisk M1 na lewym końcu krystalizatora 54 jest znacznie uniesiony, natomiast menisk M2 na prawym końcu krystalizatora jest uniesiony tylko lekko. Dla czytelności rysunku zjawisko to wyolbrzymiono. Ogólnie, najniższy poziom menisku występuje w pobliżu dyszy 30. W przypadku wydajności odlewania trzech ton na minutę, w menisku na ogół występująfale stojące o wysokości od 18 do 30 mm. W pokazanym skrajnym przypadku oscylacji, w lewym końcu krystalizatora występuje zgodna z ruchem wskazówek zegara cyrkulacja C1 o dużym natężeniu i małej głębokości, a w prawym końcu krystalizatora pojawia się przeciwna do ruchu wskazówek zegara cyrkulacja C2 o mniejszym natężeniu i większej głębokości.

Jak pokazano na pos. 1 a i pos. 1 b , w sąsiedztwie dyszy 30 znajduje się wybrzuszony obszar B krystalizatora, gdzie forma ma większą szerokość ze względu na obecność dyszy, której ogniotrwałe ścianki majątypowo grubość 19 mm, w przypadku skrajnej oscylacji widocznej na pos. 1a, występuje silny strumień ciekłego metalu powierzchniowy F1 z lewej strony ku prawej w kierunku wybrzuszonego obszaru przed i za dyszą30. Istnieje również słaby strumień ciekłego metalu powierzchniowy F2 z prawej strony ku lewej w kierunku obszaru wybrzuszonego. W menisku, w pobliżu wybrzuszonego obszaru w sąsiedztwie prawej strony dyszy 30 występują nieciągłe wiry powierzchniowe V. Wszystkie te zjawiska, a mianowicie silnie nierównomierny rozkład prędkości w otworach 46 i 48, duże fale stojące w menisku, oscylacje w falach stojących oraz wiry powierzchniowe, powodują porywanie zasypki do wlewnic lub topnika, co pogarsza jakość odlewanej stali. Ponadto występuje niestabilne i nierównomierne formowanie skorupy stalowej, niekorzystny wpływ na smarowanie oraz powstawanie naprężeń w korpusie krystalizatora przy menisku lub wjego pobliżu. Wszystkie te zjawiska intensyfikują się przy wyższych wydajnościach odlewania. Takie znane dotychczas dysze wymagają zmniejszenia wydajności odlewania.

Wracając do pos. 1, w rozwiązaniu rozdzielacz strumienia ciekłego metalu może mieć postać trójkątnego klina 32c o kącie rozwartym, którego krawędź natarcia ma kąt 156°, a boki biegnąpod kątami 12° do poziomu. W rezultacie uzyskuje się pozorne kąty odchylenia plus i minus 78°. Ale znowu, rzeczywiste kąty odchylenia wynoszą w przybliżeniu plus i minus 45°; a dysza ma te same wady co przedtem.

Jak pokazano na pos. 2, dysza 30 jest podobna do dyszy ujawnionej w drugim niemieckim zgłoszeniu patentowym DE 4142447, gdzie utrzymuje się, że pozorne kąty odchylenia wynoszą od 10 do 22°. Strumień ciekłego metalu z rury wlotowej 30b wpływa w główną sekcję przejściową34, w której, jak pokazano, pozorne kąty odchylenia wynosząplus i minus 20°, wyznaczone przez swoje rozbieżne ściany boczne 34c i 34f oraz przez trójkątny rozdzielacz 32 przepływu. W przypadku pominięcia rozdzielacza 32 przepływu, powierzchnię ekwipotencjalną powstającego strumienia ciekłego metalu w pobliżu otworów wylotowych 46 i 48 przedstawiono oznaczając ją numerem identyfikacyjnym 50. Powierzchnia ekwipotencjalna 50 ma zerową krzywiznę w obszarze środkowym w pobliżu osi S rury 30b oraz maksymalną krzywiznę w swoim przekroju ortogonalnym prawym i lewym bokiem 34c i 34f dyszy. Jądro strumienia ciekłego metalu w środku wykazuje pomijalnie małe odchylenie; oraz tylko strumień ciekłego metalu w sąsiedztwie boków wykazuje odchylenie o plus i minus 20°. W przypadku braku rozdzielacza strumienia ciekłego metalu, średnie odchylenia w otworach 46 i 48 mogłyby być mniejsze niż 1/4, a być może 1/5, albo 20% pozornego odchylenia o plus i minus 20°.

185 263

Pomijając na chwilę tarcie o ścianki, 64a jest kombinacją wektora i linii prądu odpowiadającą strumieniowi ciekłego metalu w sąsiedztwie lewej strony 34f dyszy a 66a jest kombinacją wektora i linii prądu odpowiadającą strumieniowi ciekłego metalu w sąsiedztwie prawej strony 34c dyszy. Punkt początkowy i kierunek linii prądu odpowiadająpunktowi początkowemu i kierunkowi wektora; natomiast długość linii prądu odpowiada długości wektora. Oczywiście, linie prądu 64a i 66a znikają w turbulencji pomiędzy płynem w krystalizatorze a płynem wypływającym z dyszy 30. W przypadku wprowadzenia krótkiego rozdzielacza 32 przepływu, rozdzielacz ten działa jak obiekt w kształcie stożka ściętego w przepływie dwuwymiarowym. Kombinacje 64 i 66 wektorów z liniami prądu w sąsiedztwie takiego obiektu mają większą prędkość niż kombinacje 64a i 66a wektorów z liniami prądu. Oczywiście, linie prądu 64 i 66 znikająw nisko ciśnieniowym obszarze martwym za rozdzielaczem 32 strumienia ciekłego metalu. Ten nisko ciśnieniowy obszar martwy wykręca w dół strumień ciekłego metalu w sąsiedztwie rozdzielacza 32. W znanym rozwiązaniu pokazano trójkątny rozdzielacz 32 stanowiący tylko 21% długości głównej sekcji przejściowej 34. Nie wystarcza to do uzyskania gdziekolwiek w pobliżu odchyleń pozornych, które wymagają znacznie dłuższego trójkątnego rozdzielacza z odpowiednim zwiększeniem długości głównej sekcji przejściowej 34. Bez wystarczającego odchylenia bocznego stopiona stal wykazuje tendencję do gwałtownego wpływania do krystalizatora. Zwiększa to amplitudę fali stojącej, nie wskutek zwiększenia wysokości menisku na końcach krystalizatora, ale wskutek zwiększenia wklęsłości menisku w tej części wybrzuszenia przed i za dyszą, gdzie wypływający z niej strumień ciekłego metalu wpada z takiej części wybrzuszenia do płynu i wytwarza podciśnienie.

Znane dotychczas dysze próbują odchylać strumienie za pomocą dodatnich ciśnień pomiędzy strumieniami ciekłego metalu, co osiąga się za pomocą rozdzielacza strumienia ciekłego metalu.

Wskutek przypadkowych zakłóceń w produkcji dysz, braku opóźniania lub rozpraszania strumienia ciekłego metalu przed miejscem jego rozdzielania oraz niskiej częstotliwości oscylacji w strumienia ciekłego metalu wypływających z otworów 46 i 48, centralna linia prądu strumienia ciekłego metalu na ogół nie uderza w wierzchołek trójkątnego rozdzielacza 32 strumienia ciekłego metalu z pos. 2. Zamiast tego, punkt stagnacji na ogół leży z jednej lub z drugiej strony rozdzielacza 32. Na przykład, jeżeli punkt stagnacji znajduje się z lewej strony rozdzielacza 32, to wtedy występuje laminarne rozdzielanie strumienia ciekłego metalu z prawej strony rozdzielacza 32. Powstający podczas tego rozdzielania “pęcherz” zmniejsza odchylenie kątowe strumienia ciekłego metalu z prawej strony rozdzielacza 32 i wprowadza dodatkową turbulencję w strumieniu wypływającym z otworu 48.

Znane dysze nie realizują w pełni wspomnianych powyżej zadań, drugiego i trzeciego. Na przykład, na pos. 3 i pos. 4 pokazano typową konstrukcję znanej dyszy wylewowej z dwoma otworami z zamkniętym końcem. Dysza ta próbuje dzielić strumień ciekłego metalu wylotowy na dwa strumienie przeciwnie skierowane. Pierwszym problemem w dyszach takiego typu jest przyspieszenie przepływu strumienia ciekłego metalu w kanale oraz powstawanie silnych wylotów, które nie wykorzystująw pełni dostępnego pola powierzchni otworów wylotowych. Drugim problemem jest oscylacja strumienia ciekłego metalu ciekłego metalu i niestabilne model przepływu w krystalizatorze wskutek gwałtownych zmian kierunku strumienia ciekłego metalu w dolnym obszarze dyszy. Problemy te uniemożliwiają równomierne rozprowadzanie strumienia ciekłego metalu w krystalizatorze i powodują nadmierną turbulencję.

Na pos. 4 przedstawiono konstrukcję znanej dotychczas dyszy wylewowej z dwoma otworami z ostrym końcem dzielącym strumień ciekłego metalu. Ostry rozdzielacz próbuje poprawić stabilność strumienia ciekłego metalu na wylocie. Konstrukcja ta majednak te same wady co konstrukcja z pos. 2. W obu przypadkach siła bezwładności ciekłego metalu płynącego kanałem ku obszarowi otworu wylotowego dyszy może być tak duża, że nie można go odchylić tak, żeby wypełnił otwory wylotowe bez rozdzielania strumienia ciekłego metalu w ich górnej części. W rezultacie strumienie wylotowe są niestabilne, oscylują i są turbulentne.

Ponadto nie uzyskuje się w tym przypadku pozornych kątów odchylenia. Rzeczywiste kąty odchylenia są znacznie mniejsze. Ponadto, profile strumienia ciekłego metalu w otworach wylotowych są bardzo nierównomierne, a mianowicie prędkości przepływu w górnej części otwo185 263 rów sąmałe, a w sąsiedztwie dolnej części otworów duże. Dysze te wytwarzają stosunkowo dużą falę stojącą w menisku lub na powierzchni stopionej stali, która jest pokryta topnikiem do wlewnic lub zasypka do wlewnic ze względu na smarowanie. Ponadto dysze te wytwarzają oscylacje w fali stojącej, w której menisk w pobliżu jednego końca krystalizatora na przemian unosi się i opada, a menisk w pobliżu drugiego końca krystalizatora na przemian opada i unosi się. Znane dotychczas dysze wytwarzają również nieciągłe wiry powierzchniowe. Rezultatem tych wszystkich zjawisk jest tendencja do wnikania zasypki do wlewnic w korpus stalowego kęsiska, co zmniejszajegojakość. Wynikiem oscylacji fali stojącej jest niestabilna wymiana ciepła w krystalizatorze na menisku lub w jego pobliżu. Zjawisko to wpływa niekorzystnie na równomierność powstawania skorupy stalowej, smarowanie za pomocą zasypki do wlewnic oraz powoduje naprężenia w korpusie krystalizatora. Zjawiska te nasilająsię w miarę wzrostu wydajności odlewania; a w konsekwencji, warunkiem wytwarzania stali o odpowiedniej jakości jest ograniczenie wydajności odlewania.

W opisie nr WO 95/29025, który odpowiada patentowi Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,785,880 ujawniono dyszę do cienkich płyt mającą część wlotową o symetrii zbliżonej do osiowej i część wylotową o symetrii zbliżonej do płaskiej oraz zespół do dzielenia strumienia ciekłego metalu na dwa strumienie odchylone pod pewnymi kątami od pionu. Dysza ma sekcję przejściową ze zbieżnymi ścianami przednimi oraz rozbieżnymi ścianami bocznymi. W zastrzeżeniach zależnych zdefiniowano kąt zbieżności i rozbieżności oraz zwiększenie pola powierzchni przekroju poprzecznego od części wlotowej do części wylotowej. W dodatkowych zastrzeżeniach niezależnych opisano podobną dyszę do cienkich płyt ze środkami do wywierania ciśnienia dodatniego i ujemnego na strumień i sekcjąprzejściowąo przekroju poprzecznym zbliżonym do sześciokąta.

W opisie nr EP 0 482 423 A1 Streubela i innych, mówi się o dyszy do wylewania płynnej stali do formy do cienkich płyt. Dysza ta ma co najmniej jeden otwór wylotowy i cechuje się tym, że ma przegrodę wewnętrzną dzielącąpłynną stal na co najmniej dwa oddzielne strumienie. Ściany tej dyszy zmieniają kierunek przepływu oddzielnych strumieni ku otworowi wylotowemu.

W związku z tym, celem wynalazku jest dostarczenie dyszy wylewowej poprawiającej warunki przepływu związane z wprowadzaniem przez nią ciekłego metalu do krystalizatora.

Innym celem wynalazkujest dostarczenie dyszy wylewowej, w której przepływający strumień metalu jest rozdzielany i lepiej regulowany wskutek wieloetapowego podziału strumienia ciekłego metalu na oddzielne i niezależne strumienie płynące wewnątrz kanału dyszy.

Kolejnym celem wynalazkujest dostarczenie dyszy wylewowej łagodzącej rozdzielanie strumienia ciekłego metalu, a tym samym zmniejszającej turbulencję, stabilizującej strumienie wylotowe oraz umożliwiającej uzyskanie odpowiedniego kąta odchylenia dla niezależnych strumieni.

Celem wynalazkujest również dostarczenie dyszy wylewowej rozpraszającej lub spowalniającej strumień płynącego przez nią ciekłego metalu, a tym samym zmniejszającej siłę bezwładności strumienia ciekłego metalu tak, żeby ustabilizować strumienie wylotowe z dyszy.

Innym celem wynalazkujest dostarczenie dyszy wylewowej, w której odchylanie strumieni następuje częściowo zapomocąpodciśnień działających na ich zewnętrzne części, na przykład dzięki krzywoliniowym sekcjom końcowym, w celu nadania bardziej równomiernego rozkładu prędkościom strumieni w otworach wylotowych.

Kolejnym celem jest dostarczenie dyszy wylewowej z główną sekcją przejściową z kołowego przekroju poprzecznego, w którym strumień ciekłego metalu jest osiowo symetryczny, na wydłużony przekrój poprzeczny o grubości mniejszej niż średnica kołowego przekroju poprzecznego i szerokości większej niż średnica kołowego przekroju poprzecznego, w którym to wydłużonym przekroju poprzecznym strumień ciekłego metalu ma symetrię płaską, o w przybliżeniu równomiernym rozkładzie prędkości w sekcji przejściowej, pomijając tarcie o ścianki.

Następnym celem wynalazkujest dostarczenie dyszy wylewowej o sześciokątnym przekroju poprzecznym głównej sekcji przejściowej w celu zwiększenia w niej skuteczności odchylania strumienia ciekłego metalu.

185 263

Kolejnym celem wynalazku jest dostarczenie dyszy wylewowej o właściwościach wynikających z kształtu dyfuzora na odcinku między rurą wlotową a otworami wylotowymi, w celu zmniejszenia prędkości wypływu strumienia ciekłego metalu z otworów i zmniejszenia turbulencji.

Kolejnym celem wynalazku jest dostarczenie dyszy wylewowej rozpraszającej lub spowalniającej strumień ciekłego metalu w głównej sekcji przejściowej przekroju poprzecznego w celu zmniejszenia prędkości wypływu strumienia ciekłego metalu z otworów i poprawy stabilizacji i równomierności prędkości linii prądu w otworach.

Następnym celem wynalazku jest dostarczenie dyszy wylewowej z rozdzielaczem strumienia ciekłego metalu mającym zaokrągloną krawędź natarcia w celu umożliwienia zmian położenia punktu stagnacji bez rozdzielania strumienia ciekłego metalu.

Kolejnym celem wynalazku jest dostarczenie dyszy wylewowej, która z większą skutecznością wykorzystuje dostępne miejsce w wybrzuszonej lub wypukłej krystalizatorze oraz przyczynia się do polepszenia w niej modelu przepływu.

Jeszcze następnym celem wynalazku jest dostarczenie dyszy wylewowej z kanałem o wielościankowej geometrii wewnętrznej,.która zapewnia większe wewnętrzne pole powierzchni przekroju poprzecznego kanału w pobliżu centralnej osi dyszy wylewowej niż w pobliżu krawędzi.

Kolejnym celem wynalazku jest dostarczenie dyszy wylewowej o szerokim użytecznym zakresie roboczych natężeń przepływu bez pogarszania charakterystyk strumienia ciekłego metalu.

Jeszcze innym celem wynalazku jest dostarczenie dyszy wylewowej z kierownicami dzielącymi strumień ciekłego metalu na strumienie zewnętrzne i strumień ciekłego metalu centralny tak, że efektywny kąt wypływu strumieni zewnętrznych wypływających z górnych otworów wylotowych zmienia się w zależności od natężenia przepływu ciekłego metalu przez dyszę wylewową.

Jeszcze innym celem wynalazku jest dostarczenie dyszy wylewowej z kierownicami dzielącymi strumień ciekłego metalu na strumienie zewnętrzne i strumień ciekłego metalu centralny tak, że efektywny kąt wylotu strumieni zewnętrznych wypływających górnymi otworami wylotowymi zwiększą się w miarę wzrostu natężenia przepływu ciekłego metalu przez dyszę wylewową.

Dysza wylewowa do prowadzenia strumienia ciekłego metalu z wydłużonym kanałem z centralną osią oraz z co najmniej jednym otworem wlotowym i co najmniej jednym otworem wylotowym według wynalazku charakteryzuje się tym, że część kanału ma powiększony obszar o większym polu powierzchni przekroju poprzecznego w pobliżu osi centralnej niż w pobliżu krawędzi kanału, w którym to powiększonym obszarze znajdująsię co najmniej dwie wygięte fasetki, z których każda biegnie od punktu na płaszczyźnie, którajest w przybliżeniu równoległa do osi centralnej i ją przecina, ku dolnej krawędzi kanału.

Korzystnie, w skład dyszy wchodzi rozdzielacz strumienia ciekłego metalu dzielący co najmniej jeden wylot na dwa otwory wylotowe.

Korzystnie, każda wygięta fasetka ma krawędź górną.

Korzystnie, co najmniej dwie z krawędzi górnych sąumieszczone obok siebie i tworząiglicę skierowaną ku temu co najmniej jednemu otworowi wlotowemu.

Korzystnie, wygięte fasetki sąsiadują na krawędzi centralnej.

Korzystnie, centralna krawędź każdej wygiętej fasetki jest umieszczona dalej od podłużnej osi poziomej dyszy wylewowej niż górna krawędź wygiętej fasetki.

Korzystnie, każda górna krawędź jest usytuowana pod kątem w kierunku otworu wylotowego, który to kąt pasuje do kąta wylotowego wylotu otworu wylotowego.

Korzystnie, kąt wylotowy każdego otworu wylotowego jest skierowany w dół względem poziomu i wynosi około 45-80 stopni.

Korzystnie, kąt wylotowy każdego otworu wylotowego jest skierowany w dół względem poziomu i wynosi około 60-70 stopni.

Korzystnie, co najmniej jeden otwór wylotowy ma część górną i część dolną, a ponadto otwór wylotowy jest szerszy w części dolnej niż w górnej.

185 263

Dysza wylewowa do prowadzenia strumienia ciekłego metalu mająca wydłużony kanał z co najmniej jednym otworem wlotowym i co najmniej jednym otworem wylotowym, charakteryzuje się tym, że w pobliżu otworu wylotowego jest umieszczona co najmniej jedna kierownica dzieląca otwór wylotowy na dwa oddzielne kanały, zaś rozdzielacz strumienia ciekłego metalu jest usytuowany w pobliżu otworu wylotowego.

Korzystnie, otwory wylotowe sąpodzielone na dwa kanały zewnętrzne i kanał centralny za pomocą kierownic usytuowanych w pobliżu otworu wylotowego.

Korzystnie, kierownice mają górne powierzchnie i dolne powierzchnie, przy czym górne powierzchnie są ustawione w przeciwległych kierunkach.

Korzystnie, kanał centralny jest podzielony na dwa kanały wewnętrzne za pomocą rozdzielacza ciekłego metalu, który wraz z dolnymi powierzchniami kierownic jest ustawiony w tym samym kierunku, w którym są ustawione dwie powierzchnie górne kierownic.

Korzystnie, przed co najmniej jednym z otworów wylotowych kanał zewnętrzny i kanał wewnętrzny, są ponownie połączone.

Korzystnie, przed co najmniej jednym z otworów wylotowych kanał zewnętrzny i kanał wewnętrzny, są ponownie niepołączone.

Korzystnie, kierownice mają rozbieżne dolne powierzchnie.

Korzystnie, rozdzielacz strumienia ciekłego metalu dzieli kanał na dwa kanały wewnętrzne a ponadto rozdzielacz strumienia ciekłego metali i dolne powierzchnie są ustawione w innym kierunku niż kierunek, w jakim są odchylone dwa kanały zewnętrzne.

Korzystnie, górne powierzchnie kierownic są odchylone pod kątem około 20-90 stopni względem pionu.

Korzystnie, górne powierzchnie kierownic są odchylone pod katem około 30 stopni względem pionu.

Korzystnie, kierownice sąustawione pod kątem 45 stopni względem pionu, zaś dwa kanały wewnętrzne sąustawione pod kątem około 30 stopni względem pionu.

Korzystnie, w wydłużonym kanale znajduje się sekcja rury wlotowej o osiowej symetrii, którajest połączona z rozpraszającąsekcjąprzejściowąo większym polu powierzchni przekroju poprzecznego niż pole powierzchni przekroju poprzecznego rury wlotowej ze zmienną w ciągły sposób symetriądyszy w sekcji przejściowej z osiowej symetrii na symetrię planarną.przy czym z sekcją przejściowąjest połączony co najmniej jeden otwór wylotowy.

Korzystnie, dysza posiada co najmniej dwa otwory wylotowe i dwie kierownice, z których każda jest usytuowana w pobliżu każdej górnej części otworu wylotowego dzieląc kanał na dwa kanały zewnętrzne i na kanał centralny, przy czym koniec kanału zewnętrznego znajduje się w górnej części otworu wylotowego, zaś koniec kanału centralnego znajduje się w rozdzielaczu strumienia, za pomocą którego jest podzielony kanał centralny na co najmniej dwa kanały wewnętrzne z dwoma dolnymi otworami wylotowymi.

Korzystnie, dysza posiada co najmniej jedną ściankę boczną otaczającą kanał, przy czym każdy górny otwór wylotowy znajduje się pomiędzy dolną powierzchnią ścianki bocznej a górną powierzchnią kierownicy; zaś dolna część co najmniej jednej ścianki bocznej oraz górna powierzchnia każdej kierownicy tworzą górny kanał wylotowy połączony z każdym górnym otworem wylotowym, przy czy pole powierzchni przekroju poprzecznego każdego górnego kanału wylotowego jest w przybliżeniu jednakowe na całej jego długości.

Korzystnie, górny otwór wylotowy jest odchylony względem dolnego otworu wylotowego pod kątem co najmniej około 15 stopni.

Korzystnie, górne otwory wylotowe sąustawione pod kątem 0-25 stopni w dół względem poziomu lub pod kątem około 7-10 stopni w dół względem poziomu, zaś dolne otwory wylotowe są odchylone pod kątem 45-80 stopni w dół względem poziomu lub około 60-70 stopni w dół względem poziomu.

Pokazano, że zostały zrealizowane co najmniej niektóre z celów wynalazku. Dzięki rozproszeniu i spowolnieniu prędkości strumienia ciekłego metalu pomiędzy rurą wlotową a otworami wylotowymi zmniejszono prędkość strumienia ciekłego metalu wypływającego otworami,

185 263 bardziej wyrównano rozkład prędkości wzdłuż długości i szerokości otworów oraz zmniejszono oscylacje fali stojącej w krystalizatorze. Odchylenie dwóch skierowanych przeciwnie strumieni zrealizowano w ten sposób, że zastosowano rozdzielacz strumienia ciekłego metalu, który umieszczono pod sekcją przejściową z symetrii osiowej na symetrię planarną. Dzięki rozproszeniu i spowolnieniu strumienia ciekłego metalu w sekcji przejściowej, można uzyskać całkowite odchylenie strumienia ciekłego metalu o około plus i minus 30° od pionu, z równoczesnym dostarczeniem stabilnych, równomiernych pod względem prędkości strumieni wylotowych.

Ponadto odchylenie dwóch przeciwnie skierowanych strumieni można zrealizować częściowo dzięki wytworzeniu podciśnień w zewnętrznych częściach tych strumieni. Podciśnienia te wytwarza się częściowo poprzez zwiększenie kątów rozbieżności ścianek bocznych za główną sekcjąprzejściową. Odchylenie można zapewnić za pomocą sekcji krzywoliniowych, w których promień wewnętrzny stanowi znaczący ułamek promienia zewnętrznego. Odchylenie strumienia ciekłego metalu w obszarze samej głównej sekcji przejściowej można zrealizować za pomocą sekcji przejściowej o sześciokątnym przekroju poprzecznym z odpowiednimi parami ścianek przednich i tylnych, które przecinająsię pod kątami mniejszymi od 180°. Rozdzielacz strumienia ciekłego metalu ma zaokrągloną krawędź natarcia o wystarczającym promieniu krzywizny do uniemożliwienia przemieszczania się punktu stagnacji z powodów wykonawczych lub niewielkich oscylacji strumienia ciekłego metalu wynikających z jego odrywania się na krawędzi natarcia, które ciągną się na znacznej odległości dalej.

Dysze odlewnicze poprawiają zachowanie się strumienia ciekłego metalu związane z wprowadzaniem ciekłego metalu do krystalizatora za pomocądyszy wylewowej. W znanych dotychczas dyszach, duże siły bezwładności ciekłego metalu płynącego kanałem w dyszy powodują odrywanie się strumienia ciekłego metalu w obszarze otworów wylotowych, co wywołuje dużą prędkość oraz niestabilne, turbulentne strugi wylotowe, które nie osiągają swoich pozornych kątów odchylenia.

W przypadku dysz odlewniczych, siła bezwładności jest podzielona i lepiej kontrolowana dzięki wieloetapowemu podziałowi strumienia ciekłego metalu na oddzielne i niezależne strumienie w obszarze kanału dyszy. Dzięki temu łagodzi się odrywanie strumienia ciekłego metalu, a tym samym zmniejsza się turbulencję, stabilizuje strugi wylotowe oraz uzyskuje pożądany kąt odchylenia.

Ponadto dysza wylewowa umożliwia uzyskanie niezależnych kątów odchylenia strumieni zewnętrznych i wewnętrznych. Tego typu dysze odlewnicze nadają się zwłaszcza do procesów odlewania, w których stosuje się krystalizatora o geometrii zamkniętej. W tych przypadkach pożądane jest rozprowadzanie ciekłego metalu w sposób bardziej rozproszony.

Dysza wylewowa wprowadza wielościenną w kształcie fasetek geometrię wewnętrzną, w której kanał dyszy ma większą grubość w strefie linii centralnej dyszy niż przy krawędziach, w wyniku czego powstaje geometria wewnętrzna podobna do widocznej od środka powierzchni oszlifowanego diamentu. W rezultacie w kanale dyszy wylewowej można zaprojektować bardziej otwarty obszar bez zwiększania wymiarów zewnętrznych dyszy wokół wąskich powierzchni krawędzi ścianek bocznych. W rezultacie, dysza zapewnia poprawę spowalniania strumienia ciekłego metalu, rozpraszanie strumienia ciekłego metalu oraz stabilność przepływu w swoim kanale wewnętrznym, co poprawia doprowadzanie ciekłego metalu do krystalizatora spokojny i płynny sposób. Ponadto geometria podobna do widocznej od środka powierzchni oszlifowanego diamentu nadaje się zwłaszcza do krystalizatora o geometrii z wybrzuszeniami lub wypukłościami, która jest grubsza w środku szerszej powierzchni i węższa w wąskich ściankach bocznych, ponieważ taka dysza wylewowa lepiej wykorzystuje dostępną przestrzeń wewnątrz krystalizatora w celu wspomagania w niej prawidłowego modelu przepływu.

Wielootworowa dysza wylewowa poprawia doprowadzanie ciekłego metalu do krystalizatora oraz jego rozprowadzanie w krystalizatorze, co umożliwia poprawę jej parametrów w szerokim zakresie całkowitych natężeń przepływu w dyszy wylewowej. Dzięki prawidłowemu rozdzielaniu ilościowemu strumienia ciekłego metalu pomiędzy górne i dolne otwory wylotowe wielootworowej dyszy wylewowej, oraz dzięki rozdzieleniu kątów wylotowych z górnych i do185 263 lnych otworów o co najmniej około 15°, efektywny kąt wylotowy z górnych otworów wylotowych zmienia się w korzystny sposób w zależności od zwiększania lub zmniejszania natężenia przepływu w dyszy wylewowej. Skutkiem takiej zmiany jest płynny, spokojny menisk w krystalizatorze z prawidłową wymianą ciepła do zasypki do wlewnic przy małych natężeniach przepływu, w połączeniu ze wspomaganiem stabilności menisku przy dużych natężeniach przepływu. Z tego względu, w porównaniu z dyszami znanymi dotychczas, istnieje możliwość uzyskania szerszego zakresu użytecznych roboczych natężeń przepływu bez pogarszania parametrów strumienia ciekłego metalu.

Reasumując cele wynalazku można osiągnąć za pomocą urządzenia do prowadzenia przepływu ciekłego metalu przez dyszę wylewową z wydłużonym kanałem z co najmniej jednym otworem wlotowym, co najmniej jednym górnym otworem wylotowym oraz co najmniej jednym dolnym otworem wylotowym. Kierownica znajduje się w pobliżu górnego otworu wylotowego i dzieli strumień ciekłego metalu ciekłego metalu płynącego kanałem na co najmniej jeden strumień ciekłego metalu zewnętrzny i strumień ciekłego metalu centralny, przy czym strumień ciekłego metalu zewnętrzny płynie górnym otworem wylotowym a strumień ciekłego metalu centralny płynie po kierownicy i ku dolnemu otworowi wylotowemu. Kierownica jest skonstruowana w taki sposób, żeby rozdzielał strumień ciekłego metalu na strumień ciekłego metalu zewnętrzny i strumień ciekłego metalu centralny w taki sposób, aby efektywny kąt wypływu strumienia ciekłego metalu zewnętrznego wypływającego górnym otworem wylotowym zmieniał się w zależności od natężenia przepływu strumienia ciekłego metalu ciekłego metalu przez dyszę wylewową.

Korzystnie, efektywny kąt wypływu strumieni zewnętrznych zwiększa się w miarę wzrostu natężenia przepływu.

W korzystnym przykładzie wykonania, kierownice są skonstruowane w taki sposób, żeby około 15-45%, a najbardziej korzystnie 25-40% całkowitego natężenia przepływu płynu przez dyszę wylewową było kierowane do strumieni zewnętrznych, a około 55-85%, najbardziej korzystnie 60-75% całkowitego natężenia przepływu płynu przez dyszę było kierowane do strumienia ciekłego metalu centralnego.

W korzystnym przykładzie wykonania, kąt wypływu z górnych otworów wylotowych wynosi około 0-25°, a najbardziej korzystnie około 7-10°, w dół od poziomu.

Dysza wylewowa może również mieć oś centralną oraz co najmniej jeden otwór wlotowy i co najmniej jeden otwór wylotowy, przy czym kanał dyszy wylewowej ma część powiększoną, w wyniku czego uzyskuj e się kanał o większym polu powierzchni przekroju poprzecznego w pobliżu osi centralnej niż w pobliżu krawędzi kanału.

W korzystnym przykładzie wykonania, powiększona część ma co najmniej dwie ścianki wyginające, każda biegnąca od miejsca na płaszczyźnie, która jest w przybliżeniu równoległa do i przecina oś centralną, ku dolnej krawędzi kanału. W korzystnym przykładzie wykonania, wygięte ścianki mająkrawędź górnćąi krawędź centralną, oraz co najmniej dwie z krawędzi górnych sąsiadują ze sobą, tworząc iglicę zwróconą w przybliżeniu w kierunku otworu wlotowego. Korzystnie, centralna krawędź każdej wygiętej ścianki jest bardziej odległa od podłużnej poziomej osi dyszy wylewowej niż górna krawędź wygiętej ścianki w poziomym przekroju poprzecznym.

Stwierdzono też, że te i inne cele wynalazku można uzyskać za pomocą urządzenia do prowadzenia strumienia ciekłego metalu przez dyszę wylewową, w której znajduje się wydłużony kanał z otworem wlotowym i co najmniej dwoma otworami wylotowymi. Pierwsza kierownica znajduje się w pobliżu jednego z otworów wylotowych, a druga w pobliżu drugiego otworu wylotowego.

Kierownice te dzielą strumień ciekłego metalu na dwa strumienie zewnętrzne i centralny strumień ciekłego metalu oraz odchylajądwa zewnętrzne strumienie w przeciwnych kierunkach. Rozdzielacz strumienia ciekłego metalu usytuowany za kierownicami dzieli centralny strumień ciekłego metalu na dwa strumienie wewnętrzne i współdziała z kierownicami w odchylaniu dwóch strumieni wewnętrznych w tym samym kierunku, w którym sąodchylone dwa strumienie zewnętrzne.

185 263

Korzystnie, strumienie wewnętrzny i zewnętrzny ponownie łączą się przed lub po ich wypłynięciu co najmniej jednym z otworów wylotowych.

W korzystnym przykładzie wykonania, kierownice odchylają strumienie zewnętrzne o kąt odchylenia w przybliżeniu 20-90° od pionu. Korzystnie, kierownice odchylają strumienie zewnętrzne o kąt w przybliżeniu 30° od pionu.

W korzystnym przykładzie wykonania, kierownice odchylają dwa strumienie wewnętrzne w innym kierunku niż kierunek, w jakim są odchylane dwa strumienie zewnętrzne. Korzystnie, kierownice odchylajądwa strumienie zewnętrzne o kąt w przybliżeniu 45° od pionu oraz odchylają dwa strumienie wewnętrzne o kąt w przybliżeniu 30° od pionu.

Przedmiot wynalazkujest pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 - pierwszy przykład wykonania dyszy wylewowej z sześciokątną, rozbieżną pod małym kątem, mającą kształt dyfuzora główną sekcjąprzejściowąi z umiarkowanie wygiętą końcówką, w przekrojuosiowym, patrząc ku tyłowi wzdłuż linii 1-1 na fig.2; fig. 1a-korzvstny przykład wykonania rozdzielacza strumienia ciekłego metalu z zaokrągloną krawędzią natarcia, w przekroju poprzecznym, pokazany fragmentarycznie, patrząc ku tyłowi; fig. 1b- drugi przykład wykonania dyszy wylewowej ze spowalniającą i mającą kształt dyfuzora główną sekcją przejściową, oraz elementem odchylającym strumienie wylotowe, w przekroju osiowym wzdłuż linii 1b-1b na fig. 2a; fig. 2 - przekrój osiowy patrząc w prawo wzdłuż płaszczymy 2-2 na fig. 1 pierwszego przykładu wykonania dyszy wylewowej z sześciokątną, rozbieżną pod małym kątem, mającą kształt dyfuzora główną sekcją przejściową i z umiarkowanie wygiętą końcówką; fig. 2a - przekrój osiowy wzdłuż linii 2a-2a na fig. 1 b; fig. 3 - przekrój poprzeczny w płaszczyźnie 3-3 na fig. 1 i fig.2, patrząc w dół; fig. 3a - przekrój poprzeczny w płaszczyźnie 3a-3a na fig. 1b i 2a; fig. 4 przekrój poprzeczny w płaszczyźnie 4-4 na fig. 1 i 2, patrząc w dół; fig. 4a - przekrój poprzeczny w płaszczyźnie 4a-4a na fig. 1b i 2a; fig. 5 - przekrój poprzeczny w płaszczyźnie 5-5 na fig. 1 i 2, patrząc w dół; fig. 5a - przekrój poprzeczny w płaszczyźnie 5a-5a na fig. 1b i 2a; fig. 6 - przekrój poprzeczny w płaszczyźnie 6-6 na fig. 1 i 2, patrząc w dół; fig. 6a - przekrój poprzeczny w płaszczyźnie 6-6 na fig. 1 i 2, patrząc w dół; fig. 6b - przekrój poprzeczny płaszczyzną 6-6 na fig. 13 i 14orazfig. 15 i 16, patrząc w dół; fig. 6c-przekrój poprzeczny płaszczyzną 6a-6a na fig. 1bi2a; fig. 7 - drugi przykład wykonania dyszy wylewowej o stałym polu powierzchni sekcji przejściowej z przekroju kołowego na prostokątny, z sześciokątną, rozbieżną pod małym kątem, mającą kształt dyfuzora główną sekcją przejściową i z umiarkowanie wygiętą końcówką, w przekroju osiowym, patrząc ku tyłowi; fig. 8 - dysza z fig. 7, w przekroju osiowym, patrząc w prawo; fig. 9 trzeci przykład wykonania dyszy wylewowej z sekcją przejściową z kołowego przekroju poprzecznego na kwadratowy, z umiarkowanym kształtem dyfuzora z sześciokątną, rozbieżnąpod średnim kątem główną sekcją przejściową o stałym polu powierzchni przepływu i z mało wygiętą końcówką, w przekroju osiowym, patrząc ku tyłowi; fig. 10 - dysza z fig. 9, w przekroju osiowym, patrząc w prawo; fig. 11 - czwarty przykład wykonania dyszy wylewowej z sekcjami przejściowymi z kołowego przekroju poprzecznego na kwadratowy oraz z kwadratowego przekroju poprzecznego na prostokątny o dużym stopniu rozbieżności całkowitej, z sześciokątną, rozbieżna pod dużym kątem główną sekcją przejściową o zmniejszającym się polu powierzchni przepływu i bez wygiętej końcówki, w przekroju osiowym, patrząc ku tyłowi; fig. 12 - dysza z fig. 11, w przekroju osiowym, patrząc wprawo; fig. 13 - piąty przykład wykonania dyszy wylewowej, podobny do przykładu z fig. 1, ale z prostokątną główną sekcją przejściową, w przekroju osiowym, patrząc ku tyłowi; fig. 14-dysza z fig. 13, w przekroju osiowym, patrząc w prawo; fig. 15 - szósty przykład wykonania dyszy wylewowej z prostokątną mającą kształt dyfuzora sekcją przejściowąo małym kacie rozbieżności, małym odchyleniu strumienia ciekłego metalu w głównej sekcji przejściowej, oraz dużym wygięciem końcówki; fig. 16 - dysza z fig. 15, w przekroju osiowym, patrząc w prawo; fig. 17 - przykład wykonania dyszy według wynalazku w przekroju osiowym; fig. 18-prz.ekrój poprzeczny płaszczyzna A-A na fig. 17; fig. 19 - przekrój poprzeczny płaszczyznąB-B na fig. 17; fig. 20 - przykład wykonania dyszy wylewowej z fig. 17, w przekroju osiowym, częściowo z boku; fig. 21 - przykład wykonania dyszy wylewowej z fig. 17, w przekroju osiowym, z boku; fig. 22 - przykład wykonania dyszy wylewowej według wynalazku, w prze185 263 kroju osiowym; fig. 23 - przykład wykonania dyszy wylewowej z fig. 22, w przekroju osiowym, z boku; fig. 24 - przykład wykonania dyszy wylewowej według wynalazku, w przekroju osiowym; fig. 24A - przekrój poprzeczny płaszczyzną A-A na fig. 24;fig. 24B - przekrój poprzeczny płaszczyznąB-B na fig. 24; fig. 24C - przekrój poprzeczny płaszczy zną.C-C na fig. 24; fig. 24D przekrój poprzeczny płaszczyzną D-D na fig. 24; fig. 24EE - otwór wylotowy dyszy wylewowej z fig. 24, częściowo w rzucie z góry, patrząc wzdłuż strzałki EE; fig. 25 - przykład wykonania dyszy wylewowej z fig. 24, w przekroju osiowym, z boku; fig. 26 - przykład wykonania dyszy wylewowej z fig. 24, w przekroju osiowym; fig. 26A - przekrój poprzeczny płaszczyzną A-A na fig. 26; fig. 26B - przekrój poprzeczny płaszczyznąB-B na fig. 26; fig. 26C - przekrój poprzeczny płaszczyznąC-C na fig. 26; fig. 26D - przekrój poprzeczny płaszczyznąD-D na fig. 26; fig. 26E - przekrój poprzeczny płaszczyzną E-E na fig. 26; fig. 27 - przykład wykonania dyszy z fig. 26, w przekroju osiowym, z boku; fig. 28A - przykład wykonania dyszy wylewowej z fig. 26 z widocznymi efektywnymi kątami wypływu strumieni wylotowych przy małym natężeniu przepływu, w przekroju osiowym; fig. 28B - przykład wykonania dyszy wylewowej z fig. 26 z widocznymi efektywnymi kątami wypływu strumieni wylotowych przy średnim natężeniu przepływu, w przekroju osiowym; fig. 28C - przykład wykonania dyszy wylewowej z fig. 26 z widocznymi efektywnymi kątami wypływu strumieni wylotowych przy dużym natężeniu przepływu, w przekroju osiowym; fig. 29 - przykład wykonania dyszy wylewowej według wynalazku, w przekroju osiowym; fig. 29A-przekrój poprzeczny płaszczyzną A-A na fig. 29; fig. 29B - przekrój poprzeczny płaszczyzna B-B na fig. 29; fig. 29C - przekrój poprzeczny płaszczyzną C-C na fig. 29; fig. 29D - przekrój poprzeczny płaszczyznąD-D na fig. 29; fig. 29E - przekrój poprzeczny płaszczyzną E-E na fig. 29; fig. 29QQ - górny otwór wylotowy dyszy wylewowej z fig. 29, częściowo w rzucie głównym, patrząc w kierunku wskazanym strzałkąQQ; fig. 29RR - dolny otwór wylotowy dyszy wylewowej z fig. 29, częściowo w rzucie głównym, patrząc w kierunku wskazanym strzałką RR; fig. 30 - przykład wykonania dyszy z fig. 29, w przekroju osiowym, z boku.

Nafigurach 1b i 2a pokazano dyszę wylewową30. Na górnym końcu dyszy wylewowej 30 znajduje się dysza wlotowa 30a kończąca się sekcją rurową 30b o przekroju kołowym biegnącą w dół. Oś sekcji rurowej 30b uważa się za oś S dyszy wlotowej 30a. Sekcja rurowa 30b kończy się w płaszczyźnie 3a-3a, która, jak można zauważyć na fig. 3a, ma kołowy przekrój poprzeczny. Za sekcją rurową 30b znajduje się główna sekcja przejściowa 34, do której wpływa strumień ciekłego metalu. Główna sekcja przejściowa 34 korzystnie ma cztery ścianki 34a, 34b, 34c, 34d pokazane w płaszczyźnie 4a-4a na fig. 4a. Boczne ścianki 34a i 34b są rozbieżne (odchylone na zewnątrz od pionu) zaś tylna ścianka 34c i przednia ścianka 34d są zbieżne (zbiegają się z bocznymi ściankami 34a i 34b). '

Jak powszechnie wiadomo w tej dziedzinie, główna sekcja przejściowa 34 może mieć dowolny kształt lub pole przekroju poprzecznego o symetrii planarnej, i nie musi być ograniczona do czterech lub sześciu ścianek ani nie musi być ograniczona ustalonymi tu polami powierzchni przekrojów poprzecznych pod warunkiem, że główna sekcja przejściowa 34 zmienia się od, w przybliżeniu, okrągłego pola przekroju poprzecznego do, w przybliżeniu, wydłużonego pola przekroju poprzecznego o symetrii planarnej, patrz fig. 3a, 4a, 5a, 6c.

W przypadku stożkowego dyfuzora dwuwymiarowego zazwyczaj ogranicza się kąt rozwarcia stożka do około 8° w celu uniknięcia niepożądanych strat ciśnienia spowodowanych rozpoczynającym się rozdzielaniem strumienia ciekłego metalu. Odpowiednio, w przypadku jednowymiarowego dyfuzora prostokątnego, w którym jedna para przeciwległych ścianek jest równoległa, druga para przeciwległych ścianek powinna być rozbieżna pod kątem rozwarcia nie większym niż 16°; to jest plus 8° względem osi dla jednej ścianki, i minus 8° względem osi w przypadku ścianki przeciwległej. Na przykład, w mającej kształt dyfuzora głównej sekcj i przejściowej 34 z fig. 11), średnia rozbieżność ścianek przednich wynosi 2,65°, a średnia rozbieżność ścianek bocznych wynosi 5,2°, co odpowiada w przybliżeniu równoważnej zbieżności jednowymiarowej ścianek bocznych 10,4-5,3 = 5,1°, a więc mieści się poniżej limitu 8°.

185 263

Na figurach 4a, 5a i 6c pokazano przekroje poprzeczne głównej sekcji przejściowej 34 poprowadzone w płaszczyznach 4a-4a, 5a-5a i 6c-6c zaznaczonych na fig. 1 b i 2a umieszczonych poniżej płaszczyzny 3a-3a.

Na figurze 4a pokazano przekrój poprzeczny głównej sekcji przejściowej 34 z czterema narożnikami o dużym promieniu krzywizny; na fig. 5a pokazano przekrój poprzeczny głównej sekcji przejściowej 34 z czterema narożnikami o średnim promieniu krzywizny; a na fig. 6c pokazano przekroje poprzeczne głównej sekcji przejściowej 34 z czterema narożnikami o małym promieniu krzywizny.

Poniżej głównej sekcji przejściowej 34 znajduje się rozdzielacz strumienia ciekłego metalu 32 tworząc w ten sposób dwa wyloty 35 i 37. Kąt rozwarcia rozdzielacza strumienia ciekłego metalu 32 jest w przybliżeniu równoważny kątowi rozbieżności ścianek wylotowych 38 i 39.

Pole powierzchni w płaszczyźnie 3a-3a jest większe niż pole powierzchni dwóch skośnie ustawionych wylotów 35 i 37. Strumień ciekłego metalu wypływający wylotami 35 i 37 ma mniejsząprędkość niż strumień ciekłego metalu w kołowej sekcji rurowej 30b. Takie zmniejszenie średniej prędkości strumienia ciekłego metalu zmniejsza turbulencję płynu wypływającego z dyszy wylewowej 30 wchodzącej do krystalizatora.

Całkowite odchylenie strumienia stanowi sumę odchylenia wytwarzanego w głównej sekcji przejściowej 34 oraz odchylenia powstającego w wyniku rozbieżności ścianek wylotowych 38 i 39. Stwierdzono, że całkowity kąt odchylenia około 30° jest prawie optymalny dla ciągłego odlewania cienkich kęsisk stalowych o szerokościach w zakresie od 965 do 1625 mm (38 do 64 cali) i grubościach w zakresie od 50 do 60 mm. Optymalny kąt odchylenia zależy od szerokości kęsiska i w pewnym stopniu od długości, szerokości i głębokości wybrzuszenia B krystalizatora. Przeważnie, wybrzuszenie B może mieć długość 800 do 1100 mm, szerokość 150 do 200 mm i głębokość 700 do 800 mm.

Jak pokazano na fig. 1 i 2, dysza wylewowa 30 ma na swym górnym końcu dyszę wlotową 30a, która jest zakończona okrągłą sekcją rurową 30b o średnicy wewnętrznej 76 mm, biegnąca w dół, jak pokazano na fig. 1 i 2. Oś sekcji rurowej 30b stanowi oś S dyszy wlotowej 30a. Sekcja rurowa 30b kończy się w płaszczyźnie 3-3, która, jak można zobaczyć na fig. 3, ma kołowy przekrój poprzeczny i ma pole powierzchni 4536 mm². Umieszczona za sekcją rurową 30b główna sekcja przejściowa 34 ma korzystnie, sześć ścianek 34a, 34b, 34c, 34d, 34e, 34f. Boczne ścianki 34c i 34f są rozbieżne pod kątem, korzystnie, 10° od pionu. Przednie ścianki 34d i 34e są ustawione pod małym kątem względem siebie, podobnie jak tylne ścianki 34a i 34b. Przednie ścianki 34d i 34e zbiegąjąsię z tylnymi ściankami 34a i 34b, każda pod średnim kątem około 3,8° względem pionu.

W przypadku stożkowego dyfuzora dwuwymiarowego zazwyczaj ogranicza się kąt rozwarcia stożka do około 8° w celu uniknięcia niepożądanych strat ciśnienia w wyniku rozpoczętego dzielenia strumienia ciekłego metalu. Natomiast dla jednowymiarowego prostokątnego dyfuzora, w którym jedna para przeciwległych ścianek jest równoległa, druga para przeciwległych ścianek jest rozbieżna pod kątem rozwarcia nie większym niż 16°, to znaczy plus 8° względem osi w przypadku jednej ścianki i minus 8° względem osi w przypadku ścianki przeciwległej. W mającej kształt dyfuzora głównej sekcji przejściowej 34 z fig. 1, średnia zbieżność ścianki przedniej i tylnej wynosi 3,8°, i daje w rezultacie równoważną rozbieżność jednowymiarowąścianek bocznych w przybliżeniu 10-3,8 = 6,2°, co stanowi mniej niż wartość graniczna 8°.

Na figurach 4,5 i 6 pokazano przekroje poprzeczne poprowadzone w płaszczyźnie 4-4,5-5 i 6-6 na fig. 1 i fig. 2. Płaszczyzny 4-4, 5-5 i 6-6 są umieszczone odpowiednio 100 mm, 200 mm i 351,6 mm poniżej płaszczyzny 3-3. Kąt pomiędzy przednimi ściankami 34e i 34d jest nieco mniejszy niż 180°, podobnie jak kąt pomiędzy tylnymi ściankami 34a i 34b. Na fig. 4 pokazano cztery narożniki o dużym promieniu krzywizny; na fig. 5 pokazano cztery narożniki o średnim promieniu krzywizny; a na fig. 6 cztery narożniki o małym promieniu krzywizny. Na przecięciu tylnych ścianek 34a i 34b można zaznaczyć promień przejściowy, podobnie jak w miejscu przecięcia przednich ścianek 34d i 34e. Długość kanału przepływowego wynosi 111,3 mm na fig. 4;

146,5 mm na fig. 5 i 200 mm na fig. 6.

185 263

W rozwiązaniu, jaki pokazano na fig. 6a, przekrój poprzeczny w płaszczyźnie 6-6 może mieć cztery narożniki o promieniu krzywizny w przybliżeniu zerowym. Przednie ścianki 34e i 34d oraz tylne ścianki 34a i 34b biegną wzdłuż swoich linii przecięcia w dół na odległość o 17,6 mm poniżej płaszczyzny 6-6 do końcówki 32a rozdzielacza strumienia ciekłego metalu 32. Zatem powstają dwa wyloty 35 i 37 ustawione, odpowiednio, pod kątami plus i minus 10° względem poziomu. Przyjmując, że główna sekcja przejściowa 34 ma w płaszczyźnie 6-6 ostre narożniki, jak pokazano na fig. 6a, to każdy ze skośnych wylotów 35,37 mógłby mieć kształt prostokątny, mając długość nachylenia 101,5 mm oraz szerokość 28,4 mm, co daje całkowite pole powierzchni 5776 mm².

Stosunek pola powierzchni w płaszczyźnie 3-3 do pola powierzchni dwóch skośnych wylotów 35 i 37 wynosi Π/4 - 0,785; i strumień ciekłego metalu płynący z wylotów 35 i 37 ma prędkość stanowiącą 78,5% prędkości w kołowej sekcji rurowej 30b. Takie zmniejszenie średniej prędkości przepływu strumienia ciekłego metalu zmniejsza turbulencję występującą w płynie w rezultacie wchodzenia dyszy do krystalizatora. Dalszą część głównej sekcji przejściowej 34 stanowią krzywoliniowe prostokątne sekcje rurowe 38 i 40. Strumień ciekłego metalu wypływa wylotami 35 i 37 głównej sekcji przejściowej 34 i wpływa w odpowiednie krzywoliniowe prostokątne sekcje rurowe 38 i 40. W ten sposób strumień ciekłego metalu płynący główną sekcją przejściową 34 jest rozdzielany na dwa strumienie o większych prędkościach przepływowych w pobliżu bocznych ścianek 34c i 34f i mniejszych prędkościach przepływowych w pobliżu osi S. Powoduje to wygięcie się strumienia ciekłego metalu w dwóch przeciwległych kierunkach w głównej sekcji przejściowej 34 o, w przybliżeniu, plus i minus 10°. Krzywoliniowe prostokątne sekcje rurowe 38 i 40 wyginają strumienie o dalsze 20°. Krzywoliniowe prostokątne sekcj e rurowe 38 i 40 kończą się w miej scu oznaczonym na rysunku przerywanymi liniami 39 i 41. Dalej, w kierunku przepływu strumienia, znajdują się prostoliniowe prostokątne sekcje rurowe 42 i 44, które prawie wyrównują rozkład prędkości powstający w wygiętych sekcjach 38 i 40. Prostoliniowe prostokątne sekcje 42 i 44 mająotwory wylotowe 46 i 48. Korzystnie, wewnętrzne ścianki 38a i 40a odpowiednich krzywoliniowych prostokątnych sekcji rurowych 38 i 40 mają znaczny promień krzywizny, korzystnie, nie mniejszy niż połowa promienia zewnętrznych ścianek 38b i 40b. Wewnętrzne ścianki 38a i 40a mogą mieć promień 100 mm; a zewnętrzne ścianki 38b i 40b mogą mieć promień 201,5 mm. Ścianki 38b i 40b wyznacza rozdzielacz strumienia ciekłego metalu 32, który ma ostrą krawędź natarcia o kącie rozwarcia 20°. Rozdzielacz strumienia ciekłego metalu 32 wyznacza również ścianki 42b i 44b prostoliniowych prostokątnych sekcji rurowych 42 i 44.

Rozumie się samo przez się, że na sąsiednich wewnętrznych ściankach 3 8a i 40a panuje niskie ciśnienie, a tym samym występuje tam duża prędkość przepływu, natomiast na sąsiednich zewnętrznych ściankach 38b i 40b panuje wysokie ciśnienie, a tym samym występuje mała prędkość przepływu. Należy zauważyć, że taki profil prędkości w krzywoliniowych prostokątnych sekcjach rurowych 38 i 40jest absolutnie przeciwny do tego, jaki występował w dyszach znanych ze stanu techniki a pokazanych na fig. 17 i 18. Prostoliniowe prostokątne sekcje rurowe 42 i 44 umożliwiają niskociśnieniowy przepływ ciekłego metalu z dużą prędkością w pobliżu wewnętrznych ścianek 38a i 40a krzywoliniowych prostokątnych sekcji rurowych 38 i 40 na umiarkowanym odcinku wzdłuż ścianek 42a i 44a, na którym jego prędkość spada z równoczesnym wzrostem ciśnienia.

Całkowite odchylenie wynosi plus i minus 30°, z czego 10° powstaje w głównej sekcji przejściowej 34 a 20° w krzywoliniowych prostokątnych sekcjach rurowych 38 i 40. Stwierdzono, że ten całkowity kąt odchylenia jest prawie optymalny dla ciągłego odlewania kęsisk stalowych o szerokościach w zakresie od 965 do 1625 mm (38 do 64 cali). Optymalny kąt odchylenia zależy od szerokości kęsiska i w pewnym stopniu od długości, szerokości i głębokości wybrzuszenia B krystalizatora. Przeważnie, długość wybrzuszenia B może wynosić od 800 do 1100 mm, szerokość od 150 do 200 mm, a głębokość od 700 do 800 mm.

Oczywiście, rozumie się samo przez się, że w przypadku, kiedy przekrój w płaszczyźnie

6-6 jest taki jak pokazano na fig. 6, to sekcje rurowe 38,40,42 i 44 nie mogąbyć dłużej doskonale

185 263 prostokątne, ale mogą takie być tylko w przybliżeniu. Można również zauważyć, jak pokazano na fig. 6, boczne ścianki 34c i 34f mogą mieć kształt półkolisty (bez odcinka prostoliniowego).

W celu poprawy czytelności figur miejsce przecięcia tylnych ścianek 34a i 34b pokazano bardzo wyraźnie. Na fig. 2 numerami identyfikacyjnymi 340b i 340d przedstawiono przecięcie bocznej ścianki 34c z odpowiednimi przednimi i tylnymi ściankami 34b i 34d, przyjmując kwadratowe narożniki, jak na fig. 6.

Ze względu jednak na zaokrąglenie czterech narożników przed, przepływowo, płaszczyzną 6-6, linie 340b i 340d znikają. Ścianki tylne 34a i 34b sąprzeciwnie skręcone względem siebie, przy czym skręcenie to wynosi zero w płaszczyźnie 3-3 oraz jest prawie maksymalne w płaszczyźnie 6-6. W podobny sposób są skręcone ścianki przednie 34d i 34e. Ścianki 38a i 42a oraz ścianki 40a i 44a można uważać za kielichowe przedłużenia odpowiednich ścianek bocznych 34f i 34c głównej sekcji przejściowej 34.

Na figurze 1a pokazano w powiększeniu rozdzielacz 32 strumienia ciekłego metalu z zaokrągloną krawędzią natarcia. Każda z krzywoliniowych ścianek 38b i 40b ma promień zmniejszony o 5 mm, na przykład, z 201,5 mm do 196,5 mm. W wyniku tego, na przykład, powstaje grubość ponad 10 mm, w ramach której formuje się zaokrągloną krawędź natarcia o promieniu krzywizny wystarczającym do uzyskania odpowiedniego zakresu punktów stagnacji bez wytwarzania laminarnego oderwania. Końcówka 32b rozdzielacza 32 może być półeliptyczna z pionową osią mniejszą. Korzystnie, końcówka 32b ma profil lotniczy taki, jak, na przykład, symetryczny profil skrzydłowy NACA 0024 o grubości maksymalnej położonej na 30% długości cięciwy od krawędzi natarcia. Odpowiednio, szerokość wylotów 35 i 37 można zwiększyć o 1,5 mm do 29,9 mm, utrzymując pole powierzchni wylotu 5776 mm².

Na figurach 7 i 8 pokazano górną część kołowej sekcji rurowej 30b dyszy oderwaną. W płaszczyźnie 3-3 przekrój jest okrągły. Płaszczyzna 16-16 znajduje się 50 mm poniżej płaszczyzny 3-3. Przekrój poprzeczny ma tu kształt prostokąta o długości 76 mm i szerokości 59,7 mm, co daje całkowite pole powierzchni ponownie 4536 mm2. Sekcja przejściowa 52 z kołowego na prostokątny przekrój poprzeczny pomiędzy płaszczyznami 3-3 i 16-16 jest stosunkowo krótka ze względu na nie występowanie rozpraszania strumienia ciekłego metalu. Sekcja przejściowa 52 jest połączona z prostokątną rurą 54 o wysokości 25 mm, kończącą się na płaszczyźnie 17-17, w celu stabilizacji przepływu z sekcji przejściowej 52 przed wpłynięciem do mającej kształt dyfuzora głównej sekcji przejściowej 34, która tutaj jest całkowicie prostokątna. Główna sekcja przejściowa 34 ponownie ma wysokość 351,6 mm pomiędzy płaszczyznami 17-17 a 6-6, gdzie przekrój poprzeczny może być sześciokątem foremnym, jak pokazano na fig. 6a. Ścianki boczne 34c i 34f rozbiegają się pod kątem 10° od pionu, a ścianki przednie i ścianki tylne zbiegają się pod kątem średnim, w tym przypadku około 2,6° od pionu. Ekwiwalentny kąt ścianki dyfuzora jednowymiarowego wynosi teraz, w przybliżeniu, 10-2,6 = 7,4°, co nadal jest mniejsze niż powszechnie stosowane maksymalnie 8°. Prostokątną sekcję rurową 54 można w razie potrzeby pominąć, wskutek czego sekcja przejściowa 52 jest bezpośrednio sprzężona z główną sekcją przejściową 34. W płaszczyźnie 6-6 długość ponownie wynosi 200 mm, a szerokość w pobliżu ścianek 34c i 34f wynosi ponownie 28,4 mm. Na osi dysz szerokość jest nieco większa. Przekroje poprzeczne w płaszczyznach 4-4 i 5-5 sąpodobne do pokazanych na fig. 4 i 5, z tym wyjątkiem, że cztery narożniki mająostre zakończenie a nie zaokrąglone. Tylne ścianki 34a i 34b oraz przednie ścianki 34d i 34e przecinająsię wzdłuż linii, które spotykaaąsię w końcówce 32a rozdzielacza 32 strumienia ciekłego metalu w punkcie znajdującym się o 17,6 mm poniżej płaszczyzny 6-6. Ponownie, każdy ze skośnych prostokątnych wylotów 35 i 37 ma długość wzdłuż linii pochyłej

101,5 mm, a szerokość 28,4 mm, w wyniku czego otrzymuje się całkowite pole powierzchni wylotu 5776 mm. Skręcenie przedniej ścianki 34b i tylnej ścianki 34d wyraźnie pokazano na fig. 8.

Na figurach 7 i 8, podobnie jak na fig. 1 i 2, strumienie z wylotów 35 i 37 głównej sekcji przejściowej 34 płyną przez odpowiednie skręcające krzywoliniowe prostokątne sekcje rurowe 38 i 40, gdzie odpowiednie strumienie są odchylane o dodatkowy kąt 20° względem pionu, a następnie przez odpowiednie wyrównujące prostoliniowe prostokątne sekcje rurowe 42 i 44. Strumienie z sekcji 42 i 44 ponownie maa^całkowite odchylenie plus i minus 30° od pionu. Krawędź

185 263 natarcia rozdzielacza 32 strumienia ciekłego metalu ponownie ma kąt rozwartości 20°. Ponownie, korzystne jest, żeby rozdzielacz 32 strumienia ciekłego metalu miał zaokrągloną krawędź natarcia i końcówkę 32b, która jest półeliptyczna lub jest to profil lotniczy, jak na fig. 1a.

Jak pokazano na fig. 9 i 10, pomiędzy płaszczyznami 3-3 a 19-19 znajduje się mająca kształt dyfuzora sekcja przejściowa 56 z przekroju kołowego na kwadratowy. Pole powierzchni w płaszczyźnie 19-19 wynosi 76² = 5 776 mm². Odległość pomiędzy płaszczyznami 3-3 a 19-19 wynosi 75 mm; co odpowiada stożkowemu dyfuzorowi, w którym ścianka tworzy kąt 3,5° z osią a całkowity kąt rozwarcia pomiędzy ściankami wynosi 7,0°. Każda ze ścianek bocznych 34c i 34f sekcji przejściowej 34 jest odchylona pod kątem 20° od pionu, natomiast tylne ścianki 34a-34b oraz przednie ścianki 34d-34e zbiegają się w taki sposób, żeby powstała para prostokątnych otworów wylotowych 35 i 37 położonych pod kątami 20° w stosunku do poziomu. Płaszczyzna 20-20 leży 156,6 mm poniżej płaszczyzny 19-19. W płaszczyźnie tej długość pomiędzy ściankami 34c a 34f wynosi 190 mm. Linie przecięcia ścianek tylnych 34a-34b ze ściankami przednimi 34d-34b biegną34,6 mm poniżej płaszczyzny 20-20 do końcówki 32a rozdzielacza 32. Dwa skośne prostokątne otwory wylotowe 35 i 37 mają długość wzdłuż linii pochyłej 101,1 mm, a szerokość 28,6 mm, w wyniku czego pole powierzchni wylotu wynoszące 5776 iW jest takie same jak pole powierzchni wlotowej sekcji przejściowej w płaszczyźnie 19-19. W sekcji przejściowej 34 w istocie rzeczy nie ma rozpraszania. W wylotach 35 i 37 znajdują się prostokątne sekcje zwrotne 38 i 40, które, w tym przypadku, odchylają każdy ze strumieni tylko o dodatkowy kąt 10°. Krawędź natarcia rozdzielacza 32 przepływu ma kąt rozwarcia 40°. Za sekcjami skręcającymi 38 i 40 znajdują się odpowiednie prostoliniowe sekcje prostokątne 42 i 44.1 znowu, wewnętrzne ścianki 38a i 40a sekcji 38 i 40 mogą mieć promień 100 mm, który stanowi prawie połowę promienia 201,1 zewnętrznych ścianek 38b i 40b. Całkowite odchylenie znowu wynosi plus i minus 30°. Korzystnie, rozdzielacz 32 strumienia ciekłego metalu ma zaokrągloną krawędź natarcia i końcówkę 32b, którą jest półeliptyczna lub jest profilem lotniczym, dzięki zmniej szeniu promieni ścianek 38b i 40b oraz, w razie potrzeby, odpowiedniego zwiększenia szerokości wylotów 35 i 37.

Na figurach 11 i 12 pokazano, że w płaszczyźnie 3-3 przekrój poprzeczny jest znowu okrągły; a w płaszczyźnie 19-19 przekrój ten jest kwadratowy. Pomiędzy płaszczyznami 19-19 jest mająca kształt dyfuzora sekcja przejściowa 56 z przekroju kołowego na kwadratowy. I znowu, odrywaniu się strumienia ciekłego metalu w dyfuzorze 56 zapobiega się dzięki odległości pomiędzy płaszczyznami 3-3 a 19-19 wynoszącej 75 mm. Ponownie pole powierzchni w płaszczyźnie 19-19 wynosi 762 = 5776 mm2. Pomiędzy płaszczyzną 19-19 a płaszczyzną 21-21 jest jednowymiarowy dyfuzor przej ściowy z przekroju kwadratowego na prostokątny. W płaszczyźnie 21-21 długość wynosi (4/TT)76 = 96,8 mm, a szerokość wynosi 76 mm, co daje pole powierzchni 7354 mm2. Wysokość dyfuzora 58 wynosi również 75 mm; a jego ścianki boczne zbiegają się pod kątami 7,5° do pionu. W głównej sekcji przejściowej 34 zbieżność każdej ze ścianek bocznych 34c i 34f wynosi teraz 30° od pionu. W celu zabezpieczenia się przed odrywaniem strumienia ciekłego metalu przy takich dużych kątach, w sekcji przejściowej 34 powstaje korzystny gradient ciśnienia, dzięki czemu pole powierzchni otworów wylotowych 35 i 37 jest mniejsze niż w płaszczyźnie wlotowej 21-21. W płaszczyźnie 22-22, znajdującej się o 67,8 mm poniżej płaszczyzny 21-21, odległość pomiędzy ściankami 34c i 34f wynosi 175 mm. Długość wzdłuż linii pochyłej każdego skośnego otwory wylotowego 35 i 37 wynosi 101,0 mm, a szerokość 28,6 mm, co daje pole powierzchni na wylocie 5776 mm2. Linie przecięcia tylnych ścianek 34a-34b ze ściankami przednimi 34d-34e biegną 50 mm poniżej płaszczyzny 22-22 ku końcówce 32a rozdzielacza 32. W wylotach 35 i 37 sekcji przejściowej 34 znajdują się dwie prostoliniowe prostokątne sekcje 42 i 44. Sekcje 42 i 44 są wyraźnie wydłużone w celu odzyskania strat odchylenia w sekcji przejściowej 34. Nie ma przejściowych sekcji skręcających 38 i 40; oraz odchylenie jest ponownie prawie plus i minus 30°, podobnie jak w przypadku głównej sekcji przejściowej 34. Rozdzielacz 32 strumienia ciekłego metalu jest trójkątnym klinem z krawędzią natarcia o kącie rozwarcia 60°. Korzystnie, rozdzielacz 32 ma zaokrągloną krawędź natarcia i końcówkę 32b o profilu półeliptycznym lub lotniczym, co uzyskano przesuwając ścianki 42a i 42b na zewnątrz,

185 263 a zatem zwiększając długość podstawy rozdzielacza 32. Wzrost ciśnienia w dyfuzorze 58 jest równa, z pominięciem tarcia, spadkowi ciśnienia występującemu w głównej sekcji przejściowej 34. Zwiększając szerokość wylotów 35 i 37, możnajeszcze bardziej zmniejszyć prędkość strumienia ciekłego metalu, osiągając nadal korzystny gradient ciśnienia w sekcji przejściowej 34.

Na figurze 11, pokazano strumień ekwipotencjalny 52 w pobliżu wylotów 35 i 37 głównej sekcji przejściowej 34. Należy zauważyć, że strumień ekwipotencjalny 52 jest skierowany ortogonalnie do ścianek 34c i 34f, a krzywizna w tym przypadku jest równa zeru. W miarę zbliżania się strumienia ekwipotencjalnego 52 do środka sekcji przejściowej 34, krzywizna coraz bardziej rośnie i osiąga swoją wartość maksymalną w środku głównej sekcji przejściowej 34, odpowiadającego osi S. Zatem sześciokątny przekrój poprzeczny głównej sekcji przejściowej zapewnia skręcenie linii prądu wewnątrz samej sekcji przejściowej 34. Sądzi się, że skuteczność średniego odchylenia w sześciokątnej sekcj i przej ściowej wynosi ponad 2/3 a być może 3/4 lub 75% pozornego odchylenia wytwarzanego przez ścianki boczne.

Nafigurach 1-2 oraz na fig. 7-8 strata o 2,5° z 10° w głównej sekcji przejściowej jest prawie całkowicie odzyskiwana w sekcji wygiętej i prostoliniowej. Na fig. 9-10 strata 5° z 20° w głównej sekcji przejściowej jest prawie odzyskiwana w sekcjach wygiętej i prostoliniowej. Na fig. 11-12 strata 7,5° z 30° w głównej sekcji przejściowej jest w większości odzyskiwana w wydłużonych sekcjach prostoliniowych.

Na figurach 13 i 14 pokazano wariant z fig. 1 i 2, gdzie główna sekcja przejściowa 34 ma tylko cztery ścianki, przy czym ścianką tylnąjest 34ab, a ściankąprzednią34ae. Przekrój poprzeczny w płaszczyźnie 6-6 może być w przybliżeniu prostokątny, jak pokazano na fig. 6b. Przekrój poprzeczny może mieć ostre naroża o zerowym promieniu. Ścianki boczne 34c i 34f mogą mieć półkoliste przekroje poprzeczne bez części prostoliniowych, jak pokazano na fig. 17b. Przekroje poprzeczne w płaszczyznach 4-4 i 5-5 są w przybliżeniu takie jak pokazano na fig. 4 i 5, oczywiście z tym wyjątkiem, że tylne ścianki 34a i 34b sąwspółliniowe, podobnie jak przednie ścianki 34e i 34d. Oba wyloty 35 i 37 leżą w płaszczyźnie 6-6. Linia 35a obrazuje skośny wlot do sekcji skręcającej 38; natomiast linia 37a obrazuje skośny wlot do sekcji skręcającej 40. Rozdzielacz 32 strumienia ciekłego metalu ma ostrą krawędź natarcia o kącie rozwarcia 20°. Odchylenia strumienia ciekłego metalu w lewej i prawej części sekcji przejściowej 34 wynoszą w przybliżeniu 20% kątów 10° ścianek bocznych 34c i 34f, albo średnie odchylenia plus i minus 2°. Skośne wloty 35a i 37a ścianek wylotowych 38 i 40 majązapewnić odchylenie strumienia ciekłego metalu o 10° w sekcji przejściowej 34. Sekcje skręcające 38 i 40, jak również następne po nich sekcje prostoliniowe 42 i 44 powodują odzyskiwanie większości strat 8° odchylenia w sekcji przejściowej 34; ale nie należy oczekiwać, że odchylenia z otworów 46 i 48 będą tak duże jak plus i minus 30°. Rozdzielacz 32, korzystnie, ma zaokrągloną krawędź natarcia i końcówkę 32b, która jest półeliptyczna lub jest profilem lotniczym, jak na fig. 1a.

Na figurach 15 i 16 pokazano kolejną dyszę podobną do widocznej na fig. 1 i 2. Sekcja przejściowa 34 również w tym przypadku ma cztery ścianki, przy czym tylną ściankąjest 34ab, a przednią 34de. Przekrój poprzeczny w płaszczyźnie 6-6 może mieć zaokrąglone narożniki, jak pokazano na fig. 6b, albo może być prostokątem z ostrymi narożnikami. Przekroje w płaszczyznach 4-4 i 5-5 sąw przybliżeniu takie, jak pokazano na fig. 4 i 5, z tym wyjątkiem, że tylne ścianki 34a-34b są współliniowe, podobnie jak przednie ścianki 34d-34e. Oba wyloty 35 i 37 leżą w płaszczyźnie 6-6. W tym przykładzie wykonania wynalazku, przyjmuje się, że kąty odchylenia w wylotach 35-37 wynoszą0°. Każda z sekcji skręcających 38 i 40 odchyla swoje odpowiednie strumienie o 30°. W tym przypadku, jeżeli rozdzielacz 32 strumienia ciekłego metalu miałby ostrą krawędź natarcia, to w rzeczywistości powstałoby ostrze o kącie rozwarcia 0°, co byłoby konstrukcją niepraktyczną. W związku z tym, ścianki 38b i 40b mają mniejszy promień tak, że krawędź natarcia rozdzielacza 32 strumienia ciekłego metalu jest zaokrąglona a końcówka 32b jest profilem półeliptycznym, albo, korzystnie, profilem lotniczym. Całkowite odchylenie wynosi plus i minus 30°, i uzyskuje się je wyłącznie za pomocąsekcji skręcających 38 i 40. Otwory wylotowe 46 i 48 prostoliniowych sekcji 42 i 44 znajdują się pod kątem do poziomu wynoszącym poniżej 30°, stanowiącym odchylenie strumienia ciekłego metalu od pionu. Ścianki 42a i 44a są

185 263 znacznie dłuższe niż ścianki 42b i 44b. Ze względu na to, że gradient ciśnienia w sąsiedztwie ścianek 42a i 44a jest niekorzystny, zapewniono większą długość na rozproszenie strumienia ciekłego metalu. Prostoliniowe sekcje 42 i 44 z fig. 15-16 można użyć na fig. 1-2, 7-8, 9-10 i 13-14. Takie prostoliniowe sekcje można również użyć na fig. 11 -12; ale w tym wypadku korzyści nie będą tak duże. Należy zauważyć, że na początkowej jednej trzeciej sekcji skręcających 38 i 40 ścianki 38a i 40a zapewniają mniej pozorne odchylenie niż odpowiednie ścianki boczne 34f i 34c. Jednakże na dalszym odcinku rozchylone ścianki 38a i 40a oraz rozchylone ścianki 42a i 44a dają bardziej pozorne odchylenie niż odpowiednie ścianki boczne 34f i 34c.

W pierwotnej konstrukcji podobnej do widocznej na fig. 13 i 14, którą wykonano i z powodzeniem przebadano, każda ścianka boczna 34c i 34f ma kąt odchylenia 5,2° od pionu; natomiast każda ścianka tylna 34ab i ścianka przednia 34de biegnie zbieżnie pod kątem 2,65° względem pionu. W płaszczyźnie 3-3 przekrój poprzeczny strumienia ciekłego metalu był kołowy o średnicy 76 mm. W płaszczyźnie 4-4, przekrój poprzeczny strumienia ciekłego metalu miał długość

95.5 mm i szerokość 66,5 mm oraz promienie zaokrąglenia czterech narożników o wartościach

28.5 mm. W płaszczyźnie 5-5 przekrój poprzeczny miał długość 115 mm i szerokość 57,5 mm oraz promienie zaokrąglenia narożników 19 mm. W płaszczyźnie 6-6, która znajdowała się o 150 mm, a nie 151,6 mm, poniżej płaszczyzny 5-5, przekrój poprzeczny miał długość 144 mm i szerokość 43,5 mm z promieniami zaokrągleń narożników 5 mm; pole powierzchni przekroju wynosiło 6243 mm². Sekcji skręcających 38 i 40 nie było. Ścianki 42a i 44a prostoliniowych sekcji 40 i 42 przecinały odpowiednie ścianki boczne 34fi 34c w płaszczyźnie 6-6. Ścianki 42 i 44a znowu odchylały się pod kątem 30° od pionu i biegły w dół 95 mm poniżej płaszczyzny 6-6 ku siódmej płaszczyźnie poziomej. Ostra krawędź natarcia trójkątnego rozdzielacza 32 strumienia ciekłego metalu o kącie rozwarcia 60° (jak na fig. 11) znajdowała się w tej siódmej płaszczyźnie. Podstawa rozdzielacza biegła 110 mm poniżej siódmej płaszczyzny. Każdy otwór wylotowy 46 i 48 miało długość wzdłuż linii pochyłej 110 mm. Stwierdzono, że górne części otworów 46 i 48 powinny być zanurzone co najmniej 150 mm poniżej menisku. Przy wydajności odlewania 3,3 tony na minutę w przypadku kęsisk o szerokości 1384 mm, wysokość fal stojących wynosiła tylko 7 do 12 mm; w menisku nie powstawały żadne wiry powierzchniowe; nie obserwowano żadnych oscylacji dla form o szerokościach poniżej 1200 mm; oraz dla form o szerokościach większych niż ta obserwowane oscylacje były minimalne. Sądzi się, że takie minimalne oscylacje w formach o dużych szerokościach mogą wynikać z odrywania się strumienia ciekłego metalu na ściankach 42a i 44a, ze względu na bardzo gwałtowne odchylenia końcówki oraz ze względu na odrywanie się strumienia ciekłego metalu za ostrą krawędzią natarcia rozdzielacza 32 strumienia ciekłego metalu. W tej pierwotnej konstrukcji, ta mająca 2,65° zbieżność przednich i tylnych ścianek 34ab i 34de ciągnęła się dalej w wydłużonych sekcjach prostoliniowych 42 i 44. Zatem sekcje te nie były prostokątami o zaokrąglonych promieniem 5 mm narożnikach, ale były lekko trapezowe, przy czym szerokości górnych części otworów wylotowych 46 i 48 wynosiły 35 mm, a dolnych części otworów wylotowych 46 i 48 24,5 mm. Przyjmujemy, że sekcja lekko trapezowa jest zbliżona do prostokąta.

Na figurach 17-23 pokazano przykłady wykonania wynalazku. Te dysze odlewnicze są podobne do dysz odlewniczych według wynalazku, ale są wyposażone w kierownice 100-106 z zadaniem wieloetapowego rozdzielania strumienia ciekłego metalu na oddzielne strumienie o niezależnych odchyleniach tych strumieni wewnątrz dyszy. Fachowcy z tej dziedziny zdają sobie jednak sprawę z tego, że kierownice nie muszą być używane z dyszami według wynalazku, ale można je używać w dowolnych znanych lub dotychczasowych odlewniczych lub zanurzonych dyszach wlotowych pod warunkiem, że dysz 100-106 używa się do wprowadzenia wieloetapowego rozdzielania strumieni na oddzielne strumienie o niezależnych odchyleniach wewnątrz dyszy.

Na figurach 17-21 pokazano dyszę wylewową 30 według wynalazku, np. dyszę wylewową z sekcją przejściową 34, w której to sekcji istnieje element przejściowy z symetrii osiowej na symetrię planarną tak, że rozprasza lub spowalnia strumień ciekłego metalu, zmniejszając w ten sposób siłę bezwładności strumienia ciekłego metalu wypływającego z dyszy 30. Po przepłynię20

185 263 ciu wzdłuż sekcji przejściowej 34 strumień ciekłego metalu natyka się na kierownice 100, 102 znajdujące się w obszarze lub wewnątrz dyszy 30. Korzystnie, kierownice te powinny być umieszczone w taki sposób, żeby górne krawędzie 101, 103 kierownic, odpowiednio, 100, 102, znajdowały się przed otworami wylotowymi 46,48. Dolne krawędzie 105,107 kierownic, odpowiednio, 100,102, mogą, ale nie muszą, znajdować się przed otworami wylotowymi 46,48, chociaż zaleca się, żeby dolne krawędzie 105,107 znajdowały się przed otworami wylotowymi 46, 48.

Kierownice 100, 102 działają w ten sposób, że wielostopniowo rozpraszają płynny metal płynący dyszą30. Kierownice te najpierw dzielą strumień ciekłego metalu na trzy oddzielne strumienie 108, 110 i 112. Strumienie 108, 112 uważa się za strumienie zewnętrzne, a strumień ciekłego metalu 110 za strumień ciekłego metalu centralny. Kierownice 100,102 mają, odpowiednio, górne powierzchnie 114,116 oraz, odpowiednio, dolne powierzchnie 118,120. Rezultatem działania kierownic 100,102jest niezależne odchylenie dwóch strumieni zewnętrznych 108,112 w przeciwnych kierunkach za pomocą ich górnych powierzchni 114,116. Kierownice 100, 102 powinny być skonstruowane i usytuowane w taki sposób, żeby zapewniały kąt odchylenia około 20-90°, korzystnie 30°, od pionu. Centralny strumień ciekłego metalu 110 jest rozpraszany przez zbiegające się dolne powierzchnie 118,120 kierownic. Następnie strumień ciekłego metalu centralny 110 jest rozdzielany za pomocą rozdzielacza 32 strumienia ciekłego metalu na dwa strumienie wewnętrzne 122,124, które są skierowane w przeciwne strony pod kątami pasującymi do kątów ojakie sąodchylane strumienie zewnętrzne 108,112, np. 20-90°, korzystnie 30° od pionu.

Ponieważ dwa strumienie wewnętrzne 122, 124 sąodchylane w przeciwnych kierunkach pod kątami pasującymi do kątów, ojakie sąodchylane strumienie zewnętrzne H8,112, więc następnie strumienie 108, 112 ponownie łączą się, odpowiednio, ze strumieniem ciekłego metalu 122,124, tj. z pasującymi do nich strumieniem ciekłego metalu w dyszy zanim strumienie stopionego metalu wypłyną z dyszy 30 i wpłyną do krystalizatora.

Zewnętrzne strumienie 108, 112 łączą się z, odpowiednio, wewnętrznymi strumieniami ciekłego metalu 122, 124 wewnątrz dyszy 30 z jeszcze jednego powodu. Tym powodem jest to, że jeżeli dolne krawędzie 105,107 kierownic 100,102 znajdująsię przed otworami wylotowymi 46,48, tj. nie wchodzą całkowicie w otwory wylotowe 46,48, to zewnętrzne strumienie 108,112 nie są już dłużej oddzielone fizycznie od wewnętrznych strumieni 122,124 zanim strumienie' te wypłyną z dyszy 30.

Na figurze 22 i fig. 23 pokazano inny przykład wykonania dyszy wylewowej 30 według wynalazku. W tym przykładzie wykonania górne krawędzie 130, 132, ale nie dolne krawędzie 126, 128, kierownic 104, 106 są usytuowane przed otworami wylotowymi 46, 48. Takie rozwiązanie całkowicie oddziela zewnętrzne strumienie 108,112 oraz wewnętrzne strumienie 122, 124 w obszarze dyszy 30. Ponadto, w tym przykładzie wykonania, kąty odchylenia zewnętrznych strumieni 108,112 oraz wewnętrznych strumieni 122,124 nie pasujądo siebie. W rezultacie zewnętrzne strumienie 1018,112 oraz wewnętrzne strumienie 122,124 nie łączą się ze sobąwobszarze dyszy 30.

Korzystnie, kierownice 104, 106 oraz rozdzielacz 32 strumienia ciekłego metalu są skonstruowane i usytuowane w taki sposób, że zewnętrzne strumienie 108, 112 są odchylane o około 45° od pionu, a wewnętrzne strumienie 122,124 sąodchylane o około 30° od pionu. W zależności od pożądanego rozkładu przepływu w krystalizatorze, ten przykład wykonania umożliwia niezależną regulację kątów odchylenia strumieni zewnętrznych i wewnętrznych.

Na figurach 24 i 25 pokazano inny przykład wykonania wynalazku. Rozwidlona dysza wylewowa 140 ma dwa otwory wylotowe 146, 148 i jest podobna do innych przykładów wykonania dysz według wynalazku. Natomiast dysza wylewowa 140 z fig. 30 i 31 ma geometrię wewnętrzną w postaci fasetki lub podobnej do “widzianej od środka powierzchni oszlifowanego diamentu”, dzięki czemu dysza ma większe pole powierzchni przekroju wewnętrznego na osi centralnej lub osi CL niż na swoich krawędziach.

W pobliżu końca dolnego lub wylotowego sekcji przejściowej 134 dyszy wylewowej 140, biegną dwie skośne sąsiednie krawędzie 142 w dół od środka każdej wewnętrznej szerokiej powierzchni dyszy wylewowej 140 ku górnym częściom otworów wylotowych 146 i 148. Kra185 263 wędzie 142, korzystnie, tworzą iglicę 143 pomiędzy sekcjami B-B a C-C skierowianąw górę ku otworowi wlotowemu 141 oraz zawierają górne krawędzie wewnętrznych wygiętych fasetek 144ai 144b. Te wygięte fasetki 144ai 144b tworzą geometrię wewnętrzną dyszy 140, podobnądo widzianej od środka powierzchni oszlifowanego diamentu. Fasetki te zbiegają się na centralnej krawędzi 143a i rozchodzą od niej stożkowo na zewnątrz ku otworom wylotowym 146, 148.

Korzystnie, górne krawędzie 142 pasują w przybliżeniu do kąta wylotowego otworów wylotowych 146 i 148, wspomagając w ten sposób odchylanie strumienia ciekłego metalu lub wyginanie ciekłego strumienia ciekłego metalu ku kątowi wylotowemu otworów wylotowych 146 i 148. Kąt wylotowy otworów wylotowych 146 i 148 powinien wynosić około 45-80° w dół od poziomu. Korzystnie, kąt wylotowy powinien wynosić około 60° w dół od poziomu.

Dopasowanie górnych krawędzi 142 do kąta wylotowego otworów wylotowych 146 i 148 minimalizuje odrywanie się strumienia ciekłego metalu w górnej części otworów wylotowych oraz minimalizuje odrywanie się strumienia ciekłego metalu od bocznych krawędzi w miarę zbliżania się strumienia ciekłego metalu do otworów wylotowych. Ponadto, jak najbardziej wyraźnie pokazano na fig. 30,30C i 30D, wygięte fasetki 144a i 144b są bardziej odległe od podłużnej osi LA na centralnej krawędzi 143a niż na górnej krawędzi 142 w obszarze tego samego poziomego przekroju poprzecznego. W rezultacie, w pobliżu osi centralnej dyszy wylewowej jest większe wewnętrzne pole powierzchni przekroju poprzecznego niż przy krawędziach.

Jak pokazano na fig. 24EE, rezultatem geometrii wewnętrznej, podobnej do widzianej od środka powierzchni oszlifowanego diamentu, jest większa szerokość otworów wylotowych 146 i 148 w dolnej części otworu niż w górnej, tj. większa szerokość w pobliżu rozdzielacza 149 strumienia ciekłego metalu, o ile taki jest. W rezultacie, układ otworu, podobny do widzianej od środka powierzchni oszlifowanego diamentu, bardziej naturalnie pasuje do rozkładu ciśnienia dynamicznego strumienia ciekłego metalu w obszarze dyszy 140 w pobliżu otworów wylotowych 146 i 148, a tym samym wytwarza bardziej stabilne strumienie wylotowe.

Na figurach 26-28 przedstawiono następny przykład wykonania dyszy wylewowej. Dysza wylewowa 150 z fig. 26-28 jest podobna do innych przykładów wykonania dysz odlewniczych według wynalazku. Jednakże dysza wylewowa 150 jest skonstruowana w taki sposób, że rozdzielała proporcjonalnie wielkość strumienia ciekłego metalu pomiędzy górny i dolny otwór wylotowy, odpowiednio 153 i 155, oraz wytwarzała zmienne efektywne kąty wylotowe górnych strug wylotowych wypływających z górnych otworów wylotowych 153 w zależności od natężenia przepływu ciekłego metalu przez dyszę 150.

Jak pokazano na fig. 26 i 27, dysza wylewowa 150, korzystnie, realizuje wieloetapowe dzielenie strumienia ciekłego metalu, jak opisano powyżej w przykładach wykonania dysz odlewniczych według wynalazku. W skład dyszy wylewowej 150 wchodzą kierownice 156, które, w połączeniu z dolnymi powierzchniami 160a ścianek bocznych 160 oraz górnymi powierzchniami 156a kierownic 156, wyznaczają górne kanały wylotowe 152 biegnące ku górnym otworom wylotowym 153.

W skład dyszy wylewowej 150 może wchodzić opcjonalnie dolny rozdzielacz 158 strumienia ciekłego metalu usytuowany w przybliżeniu wzdłuż centralnej linii CL dyszy wylewowej 150 i za kierownicami 156 w kierunku przepływu przez dyszę. Za pomocą dolnego rozdzielacza 158 strumienia ciekłego metalu, dolne powierzchnie 156b kierownic 156 oraz górne powierzchnie 158a dolnego rozdzielacza 158 strumienia ciekłego metalu wyznaczają następnie dolne kanały wylotowe 154 prowadzące do dolnych otworów wylotowych 155.

Korzystnie, ścianki boczne 160, kierownice 156 oraz rozdzielacz 158 strumienia ciekłego metalu są skonfigurowane w taki sposób, że kąt wylotowy górnych otworów wylotowych odchyla się od kąta wylotowego górnych otworów wylotowych o co najmniej około 15°. Korzystnie, ścianki boczne 160 i kierownice 156 tworzą górne otwory wylotowe 153 o m kącie wylotowym około 0-25°, a najbardziej korzystnie około 7-10° w dół od poziomu. Korzystnie, kierownice 156 oraz dolny rozdzielacz 158 strumienia ciekłego metalu stanowią dolne otwory wylotowe 15 5 o m kącie wylotowym około 45-80°, a najbardziej korzystnie około 60-70°, w dół od poziomu.

185 263

Jeżeli w dyszy wylewowej 150 nie ma rozdzielacza 158 strumienia ciekłego metalu, to mogłaby ona mieć wtedy tylko jeden dolny otwór wylotowy 155, nie pokazane, wyznaczone przez dolne powierzchnie 156b kierownic 156. Dolny otwór wylotowy 155 miałoby wtedy kąt wylotowy około 45-90°.

Na figurach 26-28A, 28B pokazano, że w praktyce kierownice 156 początkowo dzielą strumień ciekłego metalu ciekłego metalu płynący przez kanał 151 na trzy oddzielne strumienie: a mianowicie, dwa strumienie zewnętrzne oraz jeden strumień ciekłego metalu centralny. Oba strumienie zewnętrzne są odchylane przez górne otwory wylotowe 153 ku teoretycznemu kątowi wylotowemu o około 0-25° w dół od poziomu oraz w przeciwnych kierunkach od osi centralnej CL. Te zewnętrzne strumienie wypływąjąz górnych otworów wylotowych 153 do krystalizatora w postaci górnych strug wylotowych.

Równocześnie strumień ciekłego metalu centralny płynie w dół przez kanał 151 i pomiędzy kierownicami 156. Ten centralny strumień ciekłego metalujest dalej rozdzielany przez dolny rozdzielacz 158 strumienia ciekłego metalu na dwa strumienie wewnętrzne, które odchylają się w przeciwnych kierunkach od linii centralnej CL dyszy 150 zgodnie z krzywizną dolnych powierzchni 156b kierownic 156 oraz górnych powierzchni 158a dolnego rozdzielacza 158 strumienia ciekłego metalu.

Krzywizna lub kształt górnych powierzchni 156a kierownic 156 lub kształt samych kierownic 156 powinny być wystarczające do prowadzenia dwóch strumieni zewnętrznych ku teoretycznemu kątowi wypływu z górnych otworów wylotowych 153 około 0-25° od poziomu, chociaż zaleca się około 7-10°. Ponadto, konfiguracja lub kształt ścianek bocznych, dolnych powierzchni 160a oraz kierownic 156 włącznie z krzywizną lub skosem górnych powierzchni 156a powinny być wystarczające do utrzymywania w przybliżeniu stałego pola powierzchni przekroju poprzecznego górnych kanałów wylotowych 152 na odcinku do górnych otworów wylotowych 153.

Krzywizna lub kształt dolnych powierzchni 156b kierownic 156 oraz górnych powierzchni 158a rozdzielacza 158 strumienia ciekłego metalu powinny wystarczać do prowadzenia dwóch strumieni wewnętrznych ku teoretycznemu kątowi wylotowemu dolnych otworów wylotowych 155 o około 45-80° w dół od poziomu, chociaż zaleca się 60-70°. Jest to znaczna różnica w porównaniu z korzystnym kątem wylotowym wynoszącym dla górnych otworów wylotowych 153 około 7-10°.

Z usytuowania krawędzi natarcia 156c kierownic 156 względem przekroju poprzecznego kanału dyszy wylewowej bezpośrednio nad krawędziami natarcia 156c, np. fig. 26E, wynika proporcjonalny podział strumienia ciekłego metalu na strumienie zewnętrznej i strumień ciekłego metalu centralny. Korzystnie, kierownice 156 umieszcza się tak, żeby wytwarzały symetryczny podział strumienia ciekłego metalu (tj. ekwiwalentny przepływ w każdym ze strumieni zewnętrznych płynących przez górne otwory wylotowe 153).

Korzystnie, większączęść całego strumienia ciekłego metalu jest przydzielana do strumienia ciekłego metalu centralnego niż do strumieni zewnętrznych. W szczególności, korzystnie jest skonstruowanie dyszy wylewowej 150 i umieszczenie krawędzi natarcia 156c kierownic 156 względem przekroju poprzecznego kanału dyszy wylewowej bezpośrednio nad krawędzią natarcia 156c tak, żeby około 15-45%, korzystnie 25-40%, całego przepływu przez dyszę wylewową 150 było związane z dwoma strumienia ciekłego metalu zewnętrznymi w górnych otworach wylotowych 153, a pozostałe 55-85%, korzystnie około 60-75%, całego przepływu było związane ze strumieniem centralnym, który wypływa w postaci dwóch strumieni wewnętrznych dolnymi otworami wylotowymi 155 (lub jednym strumieniem centralnym przez dolne otwór wylotowy 155, jeżeli w dyszy wylewowej 150 nie ma dolnego rozdzielacza 158 strumienia ciekłego metalu). Skutkiem podziału przepływu pomiędzy górne i dolne otwory wylotowe 153 i 155wtaki sposób, żeby przez dolne otwory wylotowe 155 płynęła większa część strumienia ciekłego metalu niż przez górne otwory wylotowe 153, jak opisano powyżej, jest również wpływ całkowitego natężenia przepływu na efektywny kąt wylotowy strumienia ciekłego metalu wypływającego górnymi otworami wylotowymi 153.

185 263

Na figurach 28A-28C pokazano zmiany efektywnego kąta wylotowego strug wylotowych przez górne i dolne otwory wylotowe w funkcji natężenia przepływu. Na fig. 28A-28C pokazano efektywne kąty wylotowe strug wylotowych dla,· odpowiednio, małego, średniego i dużego natężenia przepływu przez dyszę wylewową 150. Na przykład, małe natężenie przepływu mogłoby wynosić poniżej lub około 1,5 do 2 ton na minutę, średnie natężenie przepływu około 2-3 ton na minutę, a duże natężenie przepływu około 3 lub więcej ton na minutę.

Przy małych natężeniach przepływu, jak pokazano na fig. 28A, strugi wypływające górnymi otworami wylotowymi 153, obrazowane strzałkami 162, są niezależne od dolnych strug wylotowych, obrazowanych strzałkami 164, i w zasadzie osiągająkąt wypływu z górnych otworów wylotowych 153 (korzystnie, około 7-10° od poziomu).

W miarę wzrostu natężenia przepływu, jak pokazano na fig. 28B i 28C, górne strugi wylotowe 162 są ściągane w dół ku centralnej linii CL dyszy wylewowej 150 w wyniku większego momentu związanego z dolnymi strugami wylotowymi 164 wypływającymi dolnymi otworami wylotowymi 155. Zatem w miarę wzrostu natężenia przepływu zwiększa się efektywny kąt wylotowy górnych strug wylotowych 162 od teoretycznego kąta wylotowego (większy kąt w dół od poziomu). W miarę wzrostu natężenia przepływu również efektywne kąty wylotowe górnych strug wylotowych 162 mniej się różnią od kąta wylotowego dolnych strug wylotowych.

Jak pokazano na fig. 28B i 28C, w miarę wzrostu natężenia przepływu zmieniają się również nieco dolne strugi wylotowe 164 wypływające z dolnych otworów wylotowych 155. Te dolne strugi wylotowe 164 są lekko odciągane do góry od linii centralnej CL dyszy wylewowej 150. Zatem w miarę wzrostu natężenia przepływu lekko zmniejsza się w porównaniu z kątem wylotowym efektywny kąt wylotowy dolnych strug wylotowych 164 (mniejszy kąt w dół od poziomu).

Rozumie się samo przez się, że dla celów wynalazku dokładne wartości małych, średnich i dużych natężeń przepływu nie mają większego znaczenia. Konieczne jest tylko, żeby w miarę wzrostu natężenia przepływu, bez względu na te wartości, efektywny kąt wypływu górnych strug wylotowych zwiększał się w porównaniu z kątem wylotowym (większy kąt w dół od poziomu).

Bardzo korzystny jest zmieniający się efektywny kąt wylotowy górnych strug wylotowych 162 w funkcji natężenia przepływu. Przy małym natężeniu przepływu pożądane jest ze względu na odpowiednie smarowanie równomierne rozprowadzanie wpływającego gorącego ciekłego metalu do obszaru menisku płynu w krystalizatorze w celu wspomagania prawidłowego przepływu ciepła do zasypki do wlewnic. Cel ten realizuje płytki efektywny kąt wypływu górnych strumieni wylotowych 162 przy małym natężeniu przepływu. W odróżnieniu, przy większym natężeniu przepływu, znacznie większa jest energia mieszania doprowadzana przez strumienie wylotowe do krystalizatora. W rezultacie, w zasadzie rośnie potencjalna możliwość nadmiernej turbulencji i/lub zakłócania menisku w płynie w krystalizatorze. Bardziej stromy, albo bardziej skierowany w dół efektywny kąt wylotowy górnych strug wylotowych 162 przy większych natężeniach przepływu skutecznie zmniejsza taką turbulencję lub zakłócanie menisku. W związku z tym, dysza wylewowa 150 z fig. 26-28 intensyfikuje doprowadzanie i prawidłowe rozprowadzanie ciekłego metalu w obszarze krystalizatora w znaczącym przedziale natężeń przepływu przez dyszę wylewową 150.

Na figurach 29 i 30 pokazano inny przykład wykonania wynalazku. Widoczna na fig. 29 i 30 dysza wylewowa 170 łączy w sobie cechy dyszy wylewowej 140 z fig. 24-25 i dyszy wylewowej 150 z fig. 26-28.

Wielościenną w kształcie fasetek, podobną do widzianej od środka powierzchni oszlifowanego diamentu geometrię wewnętrzną dyszy wylewowej 140 z fig. 24-25 wprowadzono do dyszy wylewowej 170 w taki sposób, żeby górne krawędzie 172 wygiętych fasetek 174 pokrywały się z kątem wylotowym z dolnych otworów wylotowych 176, tj. wynosiły około 45-80° w dół od poziomu, chociaż zaleca się około 60-70°. Zatem, wygięte fasetki 174 znajdują się na ogół w sąsiedztwie strumienia ciekłego metalu centralnego, który płynie pomiędzy kierownicami 178. Geometria wewnętrzna, podobna do widzianej od środka powierzchni oszlifowanego diamentu, wspomaga płynne wyginanie i rozdzielanie centralnego strumienia ciekłego metalu w kierunku kątów wylotowych z dolnych otworów wylotowych 176 bez odrywania strumienia

185 263 ciekłego metalu wzdłuż dolnych powierzchni 178a kierownic 178. Jak pokazano na fig. 29RR, korzystnie, dolny otwór wylotowy 176 jest szerszy u dołu niż na górze, tj. szerszy w pobliżu rozdzielacza 180 strumienia ciekłego metalu. Jak pokazano na fig. 29QQ, korzystnie, górny otwór wylotowy 182 jest szerszy na górze niż na dole, tj. najszerszy w pobliżu dolnych powierzchni 184a ścianek bocznych 184.

Ponadto, podobnie jak w dyszy wylewowej 150 z fig. 26-28, korzystnie, przepływ przez dyszę wylewową 170 jest rozdzielany przez kierownice 170 na strumienie przepływowe, które wypływają odpowiednio, górnym i dolnym otworem wylotowym 182 i 176, oraz, korzystnie, przepływ przez dyszę wylewową 170 jest rozdzielany proporcjonalnie w zależności od zmian efektywnego kąta wylotowego strumieni wypływających górnymi otworami wylotowymi w oparciu o natężenia przepływu.

Efektywny kąt wylotowy z górnych otworów wylotowych 182 zmienia się w sposób podobny do tego z dyszy wylewowej 150, jak pokazano na fig. 28 A-28C. Jednakże, w wyniku wielościennej w kształcie fasetek, podobnej do widocznej od środka powierzchni oszlifowanego diamentu swojej geometrii wewnętrznej, dysza wylewowa 170 wytwarza w porównaniu z dyszą wylewową 150, bardziej płynne strugi wylotowe z dolnych otworów wylotowych 176 przy większych natężeniach przepływu z mniej szą zmianą efektywnego kąta wylotowego i bardziej konsekwentną regulacją zmian menisku w wyniku falowania i turbulencji w krystalizatorze.

Ponadto, wielościenna o kształcie fasetek, podobna do widocznej od środka powierzchni oszlifowanego diamentu wewnętrzna geometria dyszy wylewowej 170 przyczynia się do bardziej skutecznego rozdzielania większej części strumienia ciekłego metalu wypływającego z dolnych otworów wylotowych 176 niż z górnych otworów wylotowych 182. Korzystnie, podobna do widocznej od środka powierzchni oszlifowanego diamentu wewnętrzna geometria jest skonfigurowana w taki sposób, żeby około 15-45%, bardziej korzystnie około 25-40%, całego strumienia ciekłego metalu wypływało górnymi otworami wylotowymi 182, natomiast około 55-85%, korzystnie około 60-75%, całego strumienia ciekłego metalu wypływało dolnymi otworami wylotowymi 176, albo pojedynczym otworem wylotowym 176, jeżeli w dyszy wylewowej 170 nie ma rozdzielacza 180 strumienia ciekłego metalu.

Dysza wylewowa z fig. 29 i 30 umożliwia korzystną zmianę efektywnego kąta wylotowego z górnych otworów wylotowych w zależności od natężenia przepływu w sposób podobny do tego jak w dyszy wylewowej z fig. 26-28 oraz, w połączeniu z podobną do widzianej od środka powierzchni oszlifowanego diamentu, wielościenną w kształcie fasetek geometrią wewnętrzną przypominającą dyszę wylewowąz fig. 24-25, dysza z fig. 29 i 30 wytwarza płynne strugi wylotowe z dolnych otworów wylotowych przy dużych natężeniach przepływu z mniejszymi zmianami efektywnego kąta wylotowego oraz bardziej konsekwentną regulację zmian menisku w krystalizatorze.

Rozumie się samo przez się, że są przydatne pewne cechy oraz połączenia drugorzędne i możnaje stosować bez odwoływania się do innych cech drugorzędnych. Uważa się je za objęte zakresem wynalazku oraz zastrzeżeniami. Rozumie się samo przez się, że wynalazek nie ogranicza się do pokazanych tu i opisanych szczegółów.

185 263

POS. 1A

Ml Fi S_x V F2 M2 54 i Z o

POS. 1B

POS. 2

POS. 1

G02

6023¾ ₃₂

52ΐ

Π Vr³²T\

185 263

POS. 5

185 263

Fig. 2

Fig. 1

185 263

Fig. 15

Fig. 16

6c-Ł-

⁴²-^39 324·2!3 ⁴⁴b ⁴⁴ 41 46

Fig. 1A

185 263

Fig. 2A

Fig. 1B

185 263

Fig. 3 ίθ ο

	1 x
34c	34 o
34 f	34C'
34e 1	ę34c

Fig. 4

Fig. 6

185 263

Fig. 3A

/

Fig. 4A

34S

34c

185 263

185 263

Fig. 9

Fig. 10

4Qc

420 ^{32 41}

185 263

Fig. 11 dr,³⁰* J

⁴ 2 5S-^33b| -1\ Ad⁴¹ fc 32 44

Fig. 13

Fig. 12

Fig. 14

185 263

Fig. 18 Fig. 20

185 263

185 263

CLί 140

ΓΤΊ /

A_ _A _0

C_

D_

Fig. 25

Fig. 24C

Wc ,1« _z1*4b

Fig. 24A >146

Fig. 24B

Fig. 24EE <?

LA

Fig. 24D

185 263

Fig. 27

Fig. 26A

Fig. 26B

Fig. 26C £ΞΞΞΞ5)

Fig. 26

Fig. 26E

185 263

Fig. 28B

185 263

Fig. 28C

185 263 ©

Fig. 29A © Fig. 29B ©

Fig. 29C

Fig. 29E

O¹*²

Fig. 29QQ

Fig. 29D •176

Fig. 29RR

185 263

Fig. 30

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 6,00 zł.

Claims (26)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Dysza wylewowa do prowadzenia strumienia ciekłego metalu z wydłużonym kanałem z centralną osią oraz z co najmniej jednym otworem wlotowym i co najmniej jednym otworem wylotowym, znamienna tym, że część kanału ma powiększony obszar o większym polu powierzchni przekroju poprzecznego w pobliżu osi centralnej niż w pobliżu krawędzi kanału, w którym to powiększonym obszarze znajdująsię co najmniej dwie wygięte fasetki (144a, 144b), z których każda biegnie od punktu na płaszczyźnie (143), która jest w przybliżeniu równoległa do osi centralnej i ją przecina, ku dolnej krawędzi kanału.
2. 2. Dysza według zastrz. 1, znamienna tym, że w jej skład wchodzi rozdzielacz strumienia ciekłego metalu (149) dzielący co najmniej jeden wylot na dwa otwory wylotowe (146, 148).
3. 3. Dysza według zastrz. 1, znamienna tym, że każda wygięta fasetka (144a, 144b) ma krawędź górną (142).
4. 4. Dysza według zastrz. 3, znamienna tym, że co najmniej dwie z krawędzi górnych (142) są umieszczone obok siebie i tworząiglicę (143) skierowaną ku temu co najmniej jednemu otworowi wylotowemu (146,148).
5. 5. Dysza według zastrz. 3, znamienna tym, że wygięte fasetki (144a, 144b) sąsiadują na krawędzi centralnej (143 a).
6. 6. Dysza według zastrz. 5, znamienna tym, że centralna krawędź (143a) każdej wygiętej fasetki (144a, 144b) jest umieszczona dalej od podłużnej osi poziomej dyszy wylewowej niż górna krawędź (142) wygiętej fasetki (144a, 144b).
7. 7. Dysza według zastrz. 6, znamienna tym, że każda górna krawędź (142) jest usytuowana pod kątem w kierunku otworu wylotowego (146,148), który to kąt pasuje do kąta wylotowego wylotu otworu wylotowego (146,148).
8. 8. Dysza według zastrz. 7, znamienna tym, że kąt wylotowy każdego otworu wylotowego (146, 148) jest skierowany w dół względem poziomu i wynosi około 45-80 stopni.
9. 9. Dysza według zastrz. 7, znamienna tym, że kąt wylotowy każdego otworu wylotowego (146,148) jest skierowany w dół względem poziomu i wynosi około 60-70 stopni.
10. 10. Dysza według zastrz. 8 albo 9, znamienna tym, że co najmniej jeden otwór wylotowy (146,148) ma część górną i część dolną, a ponadto otwór wylotowy (146,148) jest szerszy w części dolnej niż w górnej.
11. 11. Dysza wylewowa do prowadzenia strumienia ciekłego metalu mająca wydłużony kanał z co najmniej jednym otworem wlotowym i co najmniej jednym otworem wylotowym, znamienna tym, że w pobliżu otworu wylotowego (46,48) jest umieszczona co najmniej jedna kierownica (100,102) dzieląca otwór wylotowy (46,48) na dwa oddzielne kanały (108,122), (112,124), zaś rozdzielacz (32) strumienia ciekłego metalu jest usytuowany w pobliżu otworu wylotowego (46, 48).
12. 12. Dysza według zastrz. 11, znamienna tym, że otwory wylotowe (46,48) sąpodzielone na dwa kanały zewnętrzne (108, 112) i kanał centralny (111) za pomocą kierownic (100, 102) usytuowanych w pobliżu otworu wylotowego (46, 48).
13. 13. Dysza według zastrz. 11, znamienna tym, że kierownice (100,102) majągórne powierzchnie (114,116) i dolne powierzchnie (118,120), przy czym górne powierzchnie (114,116) są ustawione w przeciwległych kierunkach.
14. 14. Dysza według zastrz. 12, znamienna tym, że kanał centralny (111) jest podzielony na dwa kanały wewnętrzne (122, 124) za pomocą rozdzielacza (32) ciekłego metalu, który wraz z dolnymi powierzchniami (118,120) kierownic (100,102) jest ustawiony w tym samym kierunku, w którym są ustawione dwie powierzchnie górne (114,116) kierownic (100, 102).

    185 263
15. 15. Dysza według zastrz. 12, znamienna tym, że przed co najmniej jednym z otworów wylotowych (46,48) kanał zewnętrzny (108,112) i kanał wewnętrzny (122,124), są ponownie połączone. .
16. 16. Dysza według zastrz. 14, znamienna tym, że przed co najmniej jednym z otworów wylotowych (46, 48) kanał zewnętrzny (108,112) i kanał wewnętrzny (122,124), są ponownie niepołączone.
17. 17. Dysza według zastrz. 13, znamienna tym, że kierownice (100,102) mają rozbieżne dolne powierzchnie (118,120).
18. 18. Dysza według zastrz. 11, znamienna tym, że rozdzielacz (32) strumienia ciekłego metalu dzieli kanał na dwa kanały wewnętrzne (122, 124), a ponadto rozdzielacz (32) strumienia ciekłego metali i dolne powierzchnie (118,120) są ustawione w innym kierunku niż kierunek, w jakim są odchylone dwa kanały zewnętrzne (108,112).
19. 19. Dysza według zastrz. 13, znamienna tym, że górne powierzchnie (114,116) kierownic (100,102) są odchylone pod kątem około 20-90 stopni względem pionu.
20. 20. Dysza według zastrz. 19, znamienna tym, że górne powierzchnie (114,116) kierownic (100, 102) są odchylone pod kątem około 30 stopni względem pionu.
21. 21. Dysza według zastrz. 19, znamienna tym, że kierownice (100, 102) są ustawione pod kątem 45 stopni względem pionu, zaś dwa kanały wewnętrzne (122,124) sąustawione pod kątem około 30 stopni względem pionu.
22. 22. Dysza według zastrz. 12, znamienna tym, że w wydłużonym kanale znajduje się sekcja rury wlotowej (151) o osiowej symetrii, która jest połączona z rozpraszającą sekcją przejściową o większym polu powierzchni przekroju poprzecznego niż pole powierzchni przekroju poprzecznego rury wlotowej (151) ze zmienną w ciągły sposób symetrią dyszy w sekcji przejściowej z osiowej symetrii na symetrię planarną, przy czym z sekcją przejściowąjest połączony co najmniej jeden otwór wylotowy (155).
23. 23. Dysza według zastrz. 22, znamienna tym, że posiada co najmniej dwa otwory wylotowe (153) i dwie kierownice (156), z których każdajest usytuowana w pobliżu każdej górnej części otworu wylotowego (153) dzieląc kanał na dwa kanały zewnętrzne (152) i na kanał centralny (154), przy czym koniec kanału zewnętrznego (152) znajduje się w górnej części otworu wylotowego (153), zaś koniec kanału centralnego (154) znajduje się w rozdzielaczu (158) strumienia, za pomocą którego jest podzielony kanał centralny (154) na co najmniej dwa kanały wewnętrzne z dwoma dolnymi otworami wylotowymi (155).
24. 24. Dysza według zastrz. 22, znamienna tym, że posiada co najmniej jedną ściankę boczną (160) otaczającą kanał, przy czym każdy górny otwór wylotowy (153) znajduje się pomiędzy dolnąpowierzclmią(160a) ścianki bocznej (160) a gómąpowierzchnią(156a) kierownicy (156), zaś dolna część co najmniej jednej ścianki bocznej (160) oraz górna powierzchnia każdej kierownicy (156) tworzągórny kanał wylotowy (152) połączony z każdym górnym otworem wylotowym (153), przy czy pole powierzchni przekroju poprzecznego każdego górnego kanału wylotowego (152) jest w przybliżeniu jednakowe na całej jego długości.
25. 25. Dysza według zastrz. 24, znamienna tym, że górny otwór wylotowy (153) jest odchylony względem dolnego otworu wylotowego (155) pod kątem co najmniej około 15 stopni.
26. 26. Dysza według zastrz. 25, znamienna tym, że górne otwory wylotowe (153) sąustawione pod kątem 0-25 stopni w dół względem poziomu lub pod kątem około 7-10 stopni w dół względem poziomu, zaś dolne otwory wylotowe (155) są odchylone pod kątem 45-80 stopni w dół względem poziomu lub około 60-70 stopni w dół względem poziomu.