PL185612B1

PL185612B1 - Układ do transportu ciekłego metalu i sposób ochrony strumienia ciekłego metalu w rynnie spustowej układu do transportu ciekłego metalu

Info

Publication number: PL185612B1
Application number: PL97332961A
Authority: PL
Inventors: Francois-Noel Richard; José Simoes
Original assignee: Vesuvius Crucible Co
Priority date: 1996-10-17
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 2003-06-30
Also published as: EA199900371A1; PT932463E; CN1089043C; CN1233984A; CZ295142B6; TR199901537T2; CA2268185A1; CA2268047C; EA199900370A1; AR008678A1; PL185610B1; CA2268047A1; DE69705233T2; US6450376B1; EP0932463B1; DE946320T1; CZ130299A3; EP0946320B8; CZ130499A3; DK0946320T3

Abstract

1. Uklad do transportu cieklego metalu przez rynne spustowa, okreslona przez uklad zespolów ogniotrwalych, przy czym kazdy z zespolów ogniotrwalych m a co najmniej je d - n a powierzchnie styku, tw orzaca polaczenie z odpow iadajaca pow ierzchnia styku sasiednie- go zespolu i zaw ierajaca kanal oslonowy usy- tuowany wokól rynny spustowej co najmniej czesciowo na poziom ie powierzchni styku oraz ten kanal oslonowy ma wlot, zn am ien n y tym , ze m a srodki do wprow adzania do kanalu oslonowego (40, 18) srodka uszczelniajacego w plynie nosnym. 18. Sposób ochrony strum ienia cieklego m etalu w rynnie spustowej ukladu do trans- portu cieklego metalu, okreslonej przez uklad zespolów ogniotrwalych i kanal oslonowy usytuowany wokól rynny spustowej, znam ien- ny tym , ze do kanalu oslonowego (18, 40) wprow adza sie srodek uszczelniajacy w plynie nosnym. Fig. 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do transportu ciekłego metalu i sposób ochrony strumienia ciekłego metalu w rynnie spustowej układu do transportu ciekłego metalu.

Układ do transportu ciekłego metalu, np. z kadzi do zbiornika, tj. np. innej kadzi lub formy odlewniczej, krystalizatora itp., składa się z zespołów ogniotrwałych umieszczonych między nimi w przedłużeniu otworu spustowego i wyznaczających rynnę spustową, przez którą przepływa ciekły metal, przy czym każdy zespół ogniotrwały należący do rynny spustowej ma co najmniej jedną powierzchnię styku tworzącą połączenie z odpowiadającą powierzchnią sąsiedniego zespołu ogniotrwałego, oraz kanał osłonowy umieszczony wokół rynny spustowej.

Przez określenie zespół ogniotrwały rozumie się element z materiału ogniotrwałego jednego typu lub materiałów ogniotrwałych różnych typów, ewentualnie zawierający inne części składowe, np. powłokę metalową. Przez regulator przepływu rozumie się urządzenie dowolnego typu stosowane w tej dziedzinie techniki, jak np. żerdź zatyczkowa, wylew kadziowy z zamknięciem suwakowym, jak również proste przewężenie.

W układzie tego typu obecność regulatora w rynnie spustowej oznacza, że podczas płynięcia ciekłego metalu występuje spadek ciśnienia. Jeżeli rynna spustowa nie jest doskonale uszczelniona, do jej wnętrza może być zassane powietrze, właśnie w wyniku tego obniżonego ciśnienia. Dzieje się tak szczególnie na powierzchniach styku pomiędzy różnymi zespołami ogniotrwałymi, które tworzą rynnę spustową, a których uszczelnienie jest trudne do zrealizowania i utrzymania. W konsekwencji powietrze jest zasysane do środka, co powoduje pogorszenie jakości metalu.

W celu rozwiązania tego problemu znanym sposobem jest wytworzenie, za pomocą kanału osłonowego, nadciśnienia gazu obojętnego wokół rynny spustowej, na poziomie każdej krytycznej powierzchni styku. Gaz obojętny to gaz, który nie pogarsza jakości spuszczanego metalu. Wśród normalnie stosowanych gazów można znaleźć gazy szlachetne, takie jak argon, lecz także takie gazy jak azot lub dwutlenek węgla.

Według znanego rozwiązania, w co najmniej jednej z powierzchni styku pomiędzy dwoma sąsiednimi zespołami ogniotrwałymi utworzony jest rowek. Rowek ten zasila się

185 612 gazem obojętnym pod ciśnieniem, tworząc pierścieniowy kanał osłonowy umieszczony wokół rynny spustowej. Taka postać znana jest np. z US 455550 lub EP 0048641.

W szczególnym przypadku, gdy kolejne zespoły ogniotrwałe są zdolne przemieszczać się względem siebie, znane jest również zastosowanie kanału osłonowego. Francuskie zgłoszenie patentowe Nr 2227073 opisuje wylew kadziowy z zamknięciem suwakowym, mający dwie płyty, przy czym każda płyta ma otwór, przez który przepływa ciekły metal, a przesuwanie się jednej płyty względem drugiej pozwala na regulowanie przepływu ciekłego metalu. Każda z tych dwóch płyt ma, wzdłuż wspólnej powierzchni styku, rowek w kształcie litery „U”, przy czym te rowki są zwrócone ramionami „U” do siebie tak, że ramiona jednego „U” zachodzą na ramiona drugiego „U” i w ten sposób tworzą zamknięty kanał osłonowy, bez względu na wzajemne położenie dwu płyt.

Według innej znanej konstrukcji zamknięta komora otacza zewnętrzną część powierzchni styku i komorę tę zasila się gazem obojętnym pod ciśnieniem. Taka konstrukcja jest znana np. z Us 4949885.

Przykładowe znane rozwiązania układu do transportu ciekłego metalu zilustrowano na rysunku, pos. I.

Pos. I przedstawia znany układ do transportu ciekłego metalu. Ten znany układ zawiera zbiornik 2. W pokazanym przykładzie zbiornik 2 jest kadzią pośrednią, która ma stalową dolną ściankę 4 pokrytą warstwą 6 materiału ogniotrwałego. W dnie kadzi pośredniej znajduje się otwór spustowy. Otwór ten jest ograniczony końcówką wylotową 8, która zamontowana jest w masie materiału ogniotrwałego i przechodzi przed stalową ściankę denną 4. Układ zawiera także krystalizator 10.

Wewnętrzna końcówka wylotowa 8 kończy się w swej dolnej części w płycie 12. Pod wewnętrzną końcówką wylotową 8 znajduje się rura osłonowa 32, zakończona w swym górnym końcu w płycie 16, która odpowiada płycie 12 wewnętrznej końcówki wylotowej 8. W znany sposób płyty 8 i 12 dociskane są do siebie za pomocą znanych środków, aby uzyskać ich najlepsze możliwe uszczelnienie. Zamknięty kanał osłonowy 18 stanowi pierścieniowy rowek 20 wykonany w powierzchni styku 22 pomiędzy płytą 12 i płytą 16. Rura 24 służąca do dostarczania gazu obojętnego jest podłączona do tego rowka 20. Odnośnikiem 26 oznaczono środki do regulacji przepływu metalu, w tym przypadku żerdź zatyczkowa. Wewnętrzna końcówka wylotowa 8 i rura osłonowa 32 wyznaczają rynnę spustową 28, przez którą metal płynie z zbiornika 2 do zbiornika 10. W pokazanej przykładowej postaci układ ma tylko dwa zespoły ogniotrwałe (wewnętrzną końcówkę wylotową 8 i rurę osłonową 32), lecz może mieć ich więcej, jak np. w przypadku układu wyposażonego w wylew kadziowy z zamknięciem suwakowym mający trzy płyty. Każdy zespół ogniotrwały wyznaczający rynnę spustową 28 ma co najmniej jedną powierzchnię tworzącą powierzchnię styku 22 z odpowiadającą powierzchnią sąsiedniego elementu ogniotrwałego.

Wszystkie te znane układy są stosowane w celu zastąpienia zasysania powietrza zasysaniem gazu obojętnego, co eliminuje problemy wynikające z reakcji chemicznych zachodzących w ciekłym metalu gdy styka się on z powietrzem.

Te znane rozwiązania mają jednak szereg wad. Nie wyeliminowano zasysania gazu do rynny spustowej. Zjawisko to przybiera nawet na sile, ponieważ w kanale osłonowym panuje zwiększone ciśnienie. Jest to wadą szczególnie w przypadku transportu metalu pomiędzy kadzią pośrednią a krystalizatorem.

Gaz wprowadzony do rynny spustowej dostaje się do formy i powoduje w niej perturbacje, takie jak turbulencje, porywanie proszku pokrywającego ścianki oraz uwięzienie proszku w ciekłym metalu. Gaz wciągnięty do formy może ponadto rozpuścić się w metalu, tworząc w efekcie wady w skrzepniętym metalu.

Ponadto dla zmniejszenia prędkości metalu wpływającego do formy, a tym samym zmniejszenia turbulencji w tej formie, wiele rur osłonowych typu dyszy ma przekrój poprzeczny wylotu większy niż przekrój poprzeczny wlotu. Prędkość przepływu ciekłego metalu zmniejsza się wówczas stopniowo. Obecność znaczącej ilości gazu w rurze może przeszkodzić prawidłowemu działaniu tego typu rury: strumień może oddzielić się od ścianek rury i ciekły metal spada do formy w postaci strumienia.

185 612

Jakość powierzchni styku pomiędzy dwoma zespołami ogniotrwałymi może zmieniać się w niejednakowy sposób w trakcie użytkowania rynny spustowej. Mogą pojawiać się wady, a w szczególności w przypadku zespołów ogniotrwałych mogących przemieszczać się względem siebie zużycie powierzchni styku może prowadzić do znaczących przecieków. Wśród układów mających ruchome zespoły ogniotrwałe można znaleźć zawory zasuwowe pełniące rolę regulatorów i urządzenia do wymiany rur osłonowych.

Jedną z możliwości ograniczenia zasysania gazu obojętnego do rynny spustowej jest regulacja przepływu gazu obojętnego doprowadzanego do kanału osłonowego. W tym przypadku, gdy wady uszczelnienia stają się znaczące, może się zdarzyć, że natężenie przepływu gazu obojętnego nie będzie już na tyle duże, aby do rynny spustowej przedostawał się tylko gaz obojętny. W tym przypadku w kanale osłonowym powstaje podciśnienie i powietrze z otoczenia może być wciągnięte do rynny spustowej. Z drugiej zaś strony, gdy uszczelnienie jest dobre, do kanału osłonowego i tak dopływa stały strumień gazu obojętnego, ciśnienie w tym kanale wzrasta i gaz obojętny wnika do rynny spustowej, mimo iż nie jest to rzeczywiście potrzebne.

Inną możliwością jest regulacja ciśnienia gazu obojętnego doprowadzanego do kanału osłonowego. W tym przypadku, gdy wada uszczelnienia staje się znacząca, natężenie przepływu gazu dopływającego do rynny spustowej jest duże, co prowadzi do wspomnianych wyżej wad.

W praktyce, jeżeli natężenie przecieku jest duże, konieczne jest zastosowanie obydwu tych sposobów regulacji na przemian, nawet jeżeli oznacza to pogodzenie się z wciągnięciem pewnej ilości powietrza w miejsce nadmiaru gazu obojętnego. W konsekwencji sterowanie procesem regulacji jest skomplikowane i z konieczności stanowi kompromis pomiędzy dwoma rodzajami wad.

Stosowanym gazem obojętnym jest zwykle argon. Zastosowanie argonu pociąga za sobą wysokie koszty, wziąwszy pod uwagę, że kanał osłonowy musi być zasilany w sposób ciągły i że przecieki mogą być znaczne. Jest to w szczególności prawdziwe, jeżeli kanał osłonowy stanowi zewnętrzna komora, której nie można łatwo uszczelnić i która wymaga wysokiego natężenia przepływu w celu utrzymania nadciśnienia wewnątrz niej. Ta wada ma szczególne znaczenie w zastosowaniach związanych z odlewaniem ciągłym, pomiędzy kadzią a kadzią pośrednią.

Z francuskiego opisu patentowego nr 2529493 znany jest wylew kadziowy z zamknięciem suwakowym, zawierający element do wprowadzania płynu smarującego pomiędzy dwie płyty i przy okazji zabezpieczającego płyty przed działaniem powietrza. W tym celu płyta ruchoma jest wyposażona w zamknięty kanał (bez wylotu) na poziomie styku, przy czym rowek wypełniony jest substancją smarującą taką jak smoła czy pak. Substancję uszczelniającą wprowadza się do rowka pod ciśnieniem atmosferycznym lub też wciska, często z zastosowaniem znacznego ciśnienia. Proponowany sposób smarowania ma tę wadę, że stosuje się jako składniki mieszanin lotne w temperaturze odlewania, palne substancje, których zastosowanie niejednokrotnie prowadzi do wybuchów. Ponadto wymagane są niejednokrotnie duże ciśnienia do wciśnięcia materiału smarującego do rowka, zwłaszcza na zimno. Trudno tez zapewnić równomierny rozkład środka smarującego wzdłuż całego kanału. Ponadto z francuskiego zgłoszenia patentowego nr 2560085 znane są zużywalne elementy ogniotrwałe, które umożliwiają wprowadzenie do istniejącego materiału ogniotrwałego substancji impregnującej, która zatyka pory w materiale ogniotrwałym. Technika ta zapobiega wnikaniu ciekłego metalu w pory materiału ogniotrwałego. Jednakże chociaż sposoby takie mogą w pewnym stopniu poprawić gazoszczelność połączenia między zespołami ogniotrwałymi, w żadnym z powyższych dokumentów nie opisano sposobów zapobiegania przedostawaniu się powietrza do rynny spustowej.

Celem wynalazku było w szczególności opracowanie układu do transportu ciekłego metalu, który nie ma przedstawionych wyżej wad.

Wynalazek dotyczy układu do transportu ciekłego metalu przez rynnę spustową, określoną przez układ zespołów ogniotrwałych, przy czym każdy z zespołów ogniotrwałych ma co najmniej jedną powierzchnię styku, tworzącą połączenie z odpowiadającą powierzchnią styku

185 612 sąsiedniego zespołu i zawierającą kanał osłonowy usytuowany wokół rynny spustowej co najmniej częściowo na poziomie powierzchni styku oraz ten kanał osłonowy ma wlot, charakteryzujący się tym, że ma środki do wprowadzania środka uszczelniającego w płynie nośnym do kanału osłonowego.

Korzystnie, płyn nośny stanowi gaz obojętny.

W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku środki do wprowadzania środka uszczelniającego obejmują nabój zamontowany na rurze połączonej z wlotem kanału osłonowego. Korzystnie środki do wprowadzania środka uszczelniającego obejmują dozownik do wprowadzania do kanału osłonowego ustalonych dawek środka uszczelniającego.

Korzystnie, kanał osłonowy ma wylot, którym mogą się wydostawać materiały. Kanał osłonowy ma pierwszy i drugi koniec, przy czym wlot znajduje się na jednym końcu, a wylot znajduje się na drugim końcu. Ten kanał jest korzystnie ciągły.

W jednym z przykładów wykonania wynalazku środki do utrzymania ciśnienia na wylocie kanału osłonowego są połączone z wylotem nadmiaru środka uszczelniającego z kanału osłonowego. Takie, że środki do utrzymania ciśnienia na wylocie kanału osłonowego, stanowi regulator spadku ciśnienia, zakończony wylotem odgazowującym.

Korzystnie, środek uszczelniający stanowi materiał w postaci pyłu, a w szczególności proszek. Proszek ten stanowią cząstki o różnej wielkości. A ponadto w szczególności proszek jest materiałem topliwym zdolnym do mięknienia i uszczelniania przecieków w kanale osłonowym.

W korzystnej postaci środek uszczelniający jest materiałem nielotnym wybranym spośród soli i metali, ciekłym w temperaturze odlewania. Środek uszczelniający może być materiałem ogniotrwałym, zwłaszcza grafitem.

Kanał osłonowy ma ścianki wewnętrzne, przy czym te ścianki wewnętrzne są zasadniczo pokryte środkiem uszczelniającym.

Zgodny z wynalazkiem sposób ochrony strumienia ciekłego metalu w rynnie spustowej układu do transportu ciekłego metalu, określonej przez układ zespołów ogniotrwałych i kanał osłonowy usytuowany wokół rynny spustowej charakteryzuje się tym, że do kanału osłonowego wprowadza się środek uszczelniający w płynie nośnym.

Korzystnie, środek uszczelniający wprowadza się w postaci drutu topiącego się po jego wprowadzeniu do kanału osłonowego.

Środek uszczelniający można również wprowadzać w postaci co najmniej dwóch substancji nieaktywnych w temperaturze otoczenia, a reagujących ze sobą w temperaturze stosowania.

Środek uszczelniający wprowadza się w sposób ciągły lub okresowy.

Korzystnie, wprowadza się płyn nośny przy stałym ciśnieniu; mierzy się natężenie przepływu wprowadzanego płynu nośnego; wprowadza się środek uszczelniający, gdy wartość tego natężenia przepływu przewyższa ustaloną wartość.

Ponadto, korzystnie, wprowadza się płyn nośny do kanału osłonowego ze stałą szybkością przepływu; mierzy się ciśnienie płynu nośnego w kanale osłonowym; wprowadza się środek uszczelniający, gdy wartość tego ciśnienia spadnie poniżej ustalonej wartości.

W kolejnej korzystnej postaci realizacji sposobu według wynalazku, płyn nośny wprowadza się na wlocie do kanału osłonowego ze stałą szybkością przepływu; określa się wartość natężenia przepływu płynu nośnego na wylocie kanału osłonowego; wartość natężenia przepływu płynu nośnego na wlocie nastawia się tak, by jego natężenie przepływu na wylocie było zawsze dodatnie; określa się różnice pomiędzy natężeniem przepływu płynu nośnego na wlocie i na wylocie; do kanału osłonowego wprowadza się środek uszczelniający, gdy ta różnica przewyższa dopuszczalną granicę.

Natężenie przepływu gazu obojętnego na wylocie kanału osłonowego korzystnie określa się poprzez pomiar różnicy ciśnienia wynikającej z przepływu gazu przez element zapewniający ustalony spadek ciśnienia, podłączony do wylotu kanału osłonowego. Ponieważ spadek ciśnienia w kanale osłonowym jest mały, ciśnienie mierzone na wlocie kanału osłonowego jest praktycznie równe tej różnicy ciśnienia. Sposób ten więc ma zastosowanie, gdy układ do

185 612 transportu ciekłego metalu zawiera, na wylocie kanału osłonowego, środki zdolne do utrzymania ciśnienia, takie jak regulator zapewniający ustalony spadek ciśnienia.

Przez określenie „kanał liniowy i ciągły” rozumie się kanał nierozgałęziony i przebiegający nieprzerwanie, bez przerw i odstępów.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przekroju wzdłuż osi pionowej szczegół układu według wynalazku do transportu ciekłego metalu, włącznie ze środkami do wprowadzania środka uszczelniającego, fig. 2 - w przekroju wzdłuż osi pionowej szczegół tego rodzaju układu według wynalazku, w którym środki do wprowadzania środka uszczelniającego stanowi wybranie wykonane w danym zespole ogniotrwałym, fig. 3 - w przekroju wzdłuż osi pionowej szczegół układu według wynalazku do transportu ciekłego metalu, w którym liniowy kanał osłonowy stanowi rowek mający wlot i wylot, wykonany w zespole ogniotrwałym, fig. 4 - widok podobny do tego z fig. 3, przy czym kanał osłonowy stanowi komora, fig. 5 - schemat blokowy układu według wynalazku oraz jego układów pomocniczych, w tym środki do wprowadzania gazu obojętnego i środka uszczelniającego, fig. 6 - w widoku z góry szczegół układu według wynalazku w postaci zespołu ogniotrwałego, w którym liniowy kanał osłonowy stanowi rowek mający wlot i wylot, fig. 7 i 8 przedstawiają, w widoku z góry i od przodu, dwie płyty wylewu ka-dziowego z zamknięciem suwakowym układu według wynalazku do transportu ciekłego metalu, przy czym wylew kadziowy z zamknięciem suwakowym jest w położeniu całkowicie otwartym, a fig. 9 i 10 - w widoku z góry i od przodu, te same dwie płyty, przy czym wylew kadziowy z zamknięciom suwakowym jest w położeniu całkowicie zamkniętym.

Figura 1 przedstawia szczegółowo część układu według wynalazku do transportu ciekłego metalu. Pokazano końcówkę zbierającą 30 wprowadzoną do rury osłonowej 32, tworzącą rynnę spustową 28. Połączenie pomiędzy dwoma zespołami ogniotrwałymi ma powierzchnię styku 22. Zamknięty kanał osłonowy 18 stanowi pierścieniowy rowek 20 wykonany w powierzchni styku 22 rury osłonowej 32 z końcówką zbierającą 30. Rura 24 służąca do dostarczania gazu obojętnego podłączona jest do tego pierścieniowego rowka 20.

Nabój 33 zawierający środek uszczelniający i dozownik 34 są używane do wprowadzania środka uszczelniającego do rury 24 doprowadzającej gaz obojętny. Tym dozownikiem może być dozownik obrotowy zawierający butlę, którego każdy obrót powoduje wprowadzenie ustalonej ilości środka uszczelniającego do rury 26 doprowadzającej gaz obojętny.

Dozownik 34 może być sterowany ręcznie. Jego działanie można także zautomatyzować. Wprowadzanie może być ciągłe albo okresowe. W tej postaci środek uszczelniający jest przenoszony przez strumień gazu obojętnego, który działa zatem jako nośnik. Środek uszczelniający jest więc wprowadzany do kanału osłonowego 18 i jest porywany przez gaz obojętny do szczelin pomiędzy zespołami ogniotrwałymi 30 i 32. W rezultacie zatyka on te szczeliny, co ma dwie zalety: po pierwsze, natężenie przepływu gazu wciąganego do rynny spustowej 28 i zakłócającego spust ciekłego metalu zmniejsza się; po drugie zmniejsza się zuzycie gazu obojętnego, co jest środkiem ekonomicznym.

W przykładzie pokazanym na fig. 1, środkiem uszczelniającym jest proszek niesiony przez gaz nośny. Korzystnie, proszek ten może składać się z cząstek o różnych wymiarach. Tak więc cząstki grubsze uszczelniają największe nieszczelności, zaś cząstki najdrobniejsze uzupełniają proces uszczelniania, zatykając najmniejsze nieszczelności i szczeliny pomiędzy grubymi cząstkami. Korzystnie stosuje się płaskie cząstki tzn. płatki. Płatki mają takie zalety, że są łatwiej przenoszone przez strumień gazu nośnego i odkształcają się tak, że dopasowują się do kształtu szczelin przeznaczonych do zatkania. Proszek może składać się z grafitu albo innego materiału ogniotrwałego nie pogarszającego jakości metalu.

Wynalazek dotyczy także innych postaci środka uszczelniającego i innych sposobów jego wprowadzania. Sposób wprowadzania może obejmować użycie gazu obojętnego jako płynu nośnego. Środek uszczelniający może być także wprowadzony do kanału osłonowego 18 bez pomocy płynu nośnego. Środek uszczelniający może być cieczą. W szczególności może to być produkt taki jak smar albo olej, który może być wprowadzony w postaci ciekłej albo lepkiej. Takie produkty wytwarzają w wyniku krakowania, produkty stałe zapewniające zamknięcie przecieków oraz produkty lotne, które są odprowadzane. W tym wariancie korzystne jest

185 612 zastosowanie w kanale osłonowym 18 co najmniej jednego otworu wylotowego, aby produkty lotne mogły wydostać się na zewnątrz układu, a nie do rynny spustowej 28. Środek uszczelniający może być również ciałem stałym, takim jak drut metalowy. Taki środek uszczelniający jest stały w temperaturze otoczenia, lecz topi się w temperaturze panującej wewnątrz kanału osłonowego.

Figura 2 ukazuje wariant układu według wynalazku do transportu ciekłego metalu. W tym wariancie nabój 36 zawierający środek uszczelniający umieszczony jest we wnęce płyty 38. Nabój 36 może mieć topliwą obudowę, która stopi się, gdy płyta 38 zacznie pracować w takim urządzeniu jak wylew kadziowy z zamknięciem suwakowym albo zmieniacz rur. Rura 24 doprowadzająca gaz obojętny jest podłączona do górnej części nabój 36 w taki sposób, że gdy topliwa obudowa topi się, środek uszczelniający jest porywany do kanału osłonowego 18. Materiał ogniotrwały tego typu może być łatwo użyty w istniejącym układzie, bez konieczności jego modyfikowania. Wystarczy tylko zamontować płytę ogniotrwałą, taką jak 38, mającą wbudowany nabój 36 zamiast znanej płyty. Pojedyncza dawka środka uszczelniającego będzie wprowadzona w płaszczyźnie powierzchni styku 22 pomiędzy płytami 38 i 16 w celu zamknięcia przecieków istniejących pomiędzy nimi.

W obydwu postaciach pokazanych na fig. 1 i 2, kanał osłonowy 18 jest zamkniętym kanałem pierścieniowym, mającym doprowadzenie gazu obojętnego. Wprowadzenie środka uszczelniającego do tego kanału osłonowego 18 umożliwia poprawę uszczelnienia, a tym samym ochrony ciekłego metalu przez kanał osłonowy 18. Te dwie postacie nie gwarantują jednak, że środek uszczelniający będzie równomiernie rozprowadzany wzdłuż całej długości kanału osłonowego.

Figura 3 ukazuje układ do transportu ciekłego metalu według jednej postaci wynalazku. W postaci tej kanał osłonowy 40 stanowi rowek 42, który nie jest pierścieniowy, lecz liniowy i ma wlot 44 na jednym końcu, połączony z rurą 24 doprowadzającą gaz obojętny oraz wylot 46 na drugim końcu.

Ten otwarty układ kanału osłonowego 40 gwarantuje, że strumień gazu obojętnego rozprowadzi środek uszczelniający w całym kanale osłonowym. Wszędzie w kanale osłonowym 40 prędkość gazu obojętnego jest dostateczna i zapobiega blokowaniu kanału osłonowego 40 przez środek uszczelniający, w szczególności w tych wrażliwych częściach kanału osłonowego jak łuki, w miejscach o zmiennym przekroju poprzecznym i w obszarach wznoszących się.

Wylot 46 zapobiega powstawaniu nadmiernego ciśnienia gazu obojętnego w kanale osłonowym 40. Na wylocie kanału osłonowego 40 można zamontować urządzenie umożliwiające utrzymanie niewielkiego nadciśnienia w tym kanale, umożliwiające nadal ucieczkę nadmiaru środka uszczelniającego. Takim urządzeniem może być np. proste urządzenie zapewniające spadek ciśnienia.

W przykładzie pokazanym na fig. 3, kanał osłonowy ma kształt spiralny. Powstać ta jest szczególnie odpowiednia dla stożkowych powierzchni styku. W pokazanym przykładzie rowek 42, wlot 44 i wylot 46 są wykonane w jednym zespole ogniotrwałym 32, lecz te trzy części składowe mogłyby być wykonane w innym zespole ogniotrwałym 30, w całości lub częściowo, mieszcząc się nadal w zakresie wynalazku.

Figura 4 ukazuje jako szczegół część układu według wynalazku do transportu ciekłego metalu, podobnego do pokazanych na fig. 1 i 3. W odróżnieniu od kanałów osłonowych 40, 18 pokazanych na fig. 1 i 3, kanał osłonowy pokazany na fig. 4 jest komorą 48 utworzoną przez osłonę 50 otaczającą obwód powierzchni styku pomiędzy końcówką zbierającą 30 i rurą osłonową 32. Zgodnie z wynalazkiem środek uszczelniający można wprowadzić do kanału osłonowego 48. Uszczelnienie 52 zapewnia szczelność komory 48. Komorę tę można zasilać gazem obojętnym pod ciśnieniem przez rurę 24 w sposób podobny do wcześniej opisanych. Dzięki temu do rynny spustowej 28 jest wciągane nie powietrze, lecz gaz obojętny zawarty w komorze 48. Komora 48 może być pierścieniowa i zamknięta i może mieć tylko jeden wlot 44. W alternatywnej postaci może mieć ona wylot 46. W tym przypadku komora 48 jest liniowo wydbiżona i ciągła, przy czym wlot 44 znajduje się na jednym końcu, a wylot 46 na drugim.

185 612

Różne sposoby eksploatacji układu według wynalazku oraz jego urządzeń pomocniczych będą obecnie opisane bardziej szczegółowo w odniesieniu do fig. 5, w którym to przypadku do transportu środka uszczelniającego wykorzystuje się gaz obojętny.

Doprowadzenie gazu obojętnego stanowi źródło zasilające, którym może być np. butla, reduktor ciśnienia 54, przepływomierz 56 i regulator 58, który służy do regulacji natężania przepływu albo ciśnienia.

Zgodnie z pierwszą postacią sposobu nastawia się zadaną wartość ciśnienia P_in gazu obojętnego na wlocie 44 kanału osłonowego i mierzy się odpowiadające natężenie przepływu gazu obojętnego wprowadzanego do kanału osłonowego. Manometr 60 wskazuje to ciśnienie. Przepływomierz 56 wskazuje natężenie przepływu. Gdy to natężenie przepływu przekroczy ustaloną wartość, co wskazuje na wciąganie nadmiernej ilości gazu obojętnego do rynny spustowej 28, wprowadza się pewną ilość środka uszczelniającego. Wartość ciśnienia P_m może wynosić około 20 kPa. Ten sposób korzystnie dotyczy układów, w których kanał osłonowy 40, 18 jest zamknięty, względnie w których ten kanał jest otwarty, lecz ma na swym wylocie 46 regulator 61 spadku ciśnienia. W kolejnej postaci, nastawia się zadaną wartość natężenia przepływu gazu obojętnego na wlocie 44 kanału osłonowego 40, 18 i mierzy się odpowiadające ciśnienie gazu obojętnego wprowadzanego do tego kanału. Gdy ciśnienie to spada poniżej ustalonej wartości, wskazując tym samym na nadmierne natężenie przepływu gazu obojętnego wciąganego do rynny spustowej 28, wprowadza się pewną ilość środka uszczelniającego. Ustaloną wartość natężenia przepływu gazu obojętnego dobiera się w taki sposób, że jest ono większe niż maksymalne możliwe natężenie przepływu gazu obojętnego wciąganego do rynny spustowej 28, a zatem że zawsze występuje nadmiar gazu obojętnego. Sposób ten korzystnie dotyczy układów, w których kanał osłonowy 40 jest otwarty i gdy kanał ten ma na swym wylocie 46 regulator 61 spadku ciśnienia. Otwór 46 faktycznie umożliwia odprowadzenie nadmiaru gazu obojętnego i środka uszczelniającego na zewnątrz układu. Otwór ten umożliwia również utrzymanie ciśnienia w kanale osłonowym 40 na niskim poziomie. Tak więc przy zachowaniu pewności, że tylko gaz obojętny może być wciągany do rynny spustowej 28, ilość gazu obojętnego wciąganego do rynny spustowej ulega zmniejszeniu do minimum odpowiadającego stanowi powierzchni styku 22, ponieważ ciśnienie w kanale osłonowym jest obniżone. Zaletą tego sposobu są bardzo proste sterowanie i optymalna sprawność. Wprowadzanie środka uszczelniającego może również być ciągłe, ponieważ nadmiar środka uszczelniającego jest automatycznie porywany na zewnątrz przez wylot 46 wraz z nadmiarem gazu obojętnego. Nie zachodzi ryzyko zablokowania rury gazowej 24 albo kanału osłonowego 40 wskutek nagromadzenia środka uszczelniającego. Inną zaletą sposobu jest to, że ponieważ obwód nie ma martwej strefy, gaz obojętny przepływa wzdłuż całej długości kanału osłonowego 40 z prędkością dostateczną dla zapewnienia, że środek uszczelniający będzie przeniesiony do każdego miejsca, w którym może być potrzebny.

W dalszej korzystnej postaci, sposób jest ulepszeniem poprzedniego sposobu i umożliwia sterowanie wprowadzaniem środka uszczelniającego gdy natężenie przepływu gazu obojętnego wciąganego do rynny spustowej 28 przekracza dopuszczalną granicę. W tym sposobie dodano drugi przepływomierz przy wylocie 46 kanału osłonowego, aby mierzyć nadmiar gazu obojętnego, uciekającego przez ten wylot. Tak więc można poznać wielkość natężenia przepływu gazu obojętnego wciąganego w danej chwili do rynny spustowej 28, obliczając różnicę natężenia przepływu Q_m gazu obojętnego doprowadzanego do kanału osłonowego 40. Korzystnie, przepływomierz tworzą regulator 61 spadku ciśnienia i manometr 60. Natężenie przepływu Qout gazu obojętnego przepływającego przez regulator 61 spadku ciśnienia wytwarza się lekkie nadciśnienie P_in w kanale osłonowym 40, które mierzy manometr 60. Zależność pomiędzy ciśnieniem P_m zmierzonym przez manometr 60 i natężeniem przepływu Qout gazu obojętnego uciekającego przez wylot 62 określa znana zależność empiryczna wyrażona równaniem:

Qout = K*f(P_in) gdzie K jest współczynnikiem kalibracji urządzenia zapewniającego ustalony spadek ciśnienia.

Ponieważ spadek ciśnienia w kanale osłonowym 40 jest mały, ciśnienie P_m zmierzone przez manometr 60 na wlocie do kanału osłonowego 40 jest w przybliżeniu równe ciśnieniu,

185 612 które byłoby zmierzone na wylocie 46 tego kanału. Umieszczając manometr 60 na wlocie 44 do kanału osłonowego unika się trudności związanych z jego przyłączeniem do wylotu, to jest trudności związanych ze środowiskiem w sąsiedztwie rynny spustowej 28 oraz z zanieczyszczaniem manometru przez nadmiar środka uszczelniającego.

Gdy urządzenie zapewniające ustalony spadek ciśnienia ma postać rurki o średnicy od 3 do 4 mm i długości od 1 do 4 m, wytwarza się niewielkie nadciśnienie (od 10 do 30 kPa), które niewiele wpływa na natężenie przecieku. Zaletą tej postaci jest możliwość zdalnego pomiaru natężenia przepływu nadmiaru gazu uciekającego przez wylot kanału osłonowego 40. Inną zaletą tego sposobu jest to, że przepływomierz w tej postaci jest niezwykle prosty i wytrzymały i można go zainstalować bezpośrednio na wylocie zespołu ogniotrwałego, bez względu na trudności związane ze szczególnymi warunkami otoczenia. Nie zachodzi więc konieczność instalowania dodatkowej rurki w celu zamontowania przepływomierza w miejscu chronionym i dostępnym dla operatora.

Ten trzeci sposób umożliwia więc oszacowanie w dowolnym momencie natężenia przecieku gazu obojętnego wciąganego do rynny spustowej 28 i wprowadzenie, ręcznie albo automatycznie, środka uszczelniającego, gdy to natężenie przepływu przekroczy dopuszczalną granicę.

Ciągłe wprowadzanie środka uszczelniającego jest korzystne gdy jakość powierzchni styku może ulec gwałtownemu pogorszeniu w dowolnym momencie. Jest to w szczególności przypadek powierzchni styku pomiędzy płytami 64, 66 zaworu zasuwowego do regulacji strumienia spustowego, które często przemieszczają się i tym samym narażone są na ryzyko powstawania nowych przecieków w dowolnym momencie. Jest to również przypadek powierzchni styku pomiędzy końcówką zbierającą 30 zaworu zasuwowego kadzi i rurą osłonową 32. Ruchy zaworu zasuwowego i wibracje rury 32 spowodowane przepływem ciekłego metalu mogą w dowolnym momencie spowodować pogorszenie jakości powierzchni styku.

Inne zastosowanie wynalazku, opisane niżej, będzie korzystnie stosowane w przypadku powierzchni styku, które pozostają głównie statyczne podczas spustu, lecz mogą okresowo ulegać zmianie. Jest to w szczególności przypadek zmieniaczy rur, co opisano w US 4569528. W takim zmieniaczu rur, rura w swej górnej części ma płytę, która jest mocno dociskana do pozostającej w spoczynku płyty zbiornika np. kadzi. Zużyją rurę wymienia się na nową, zwykle poprzez przesunięcie nowej rury po stacjonarnej płycie górnej. Operacja wymiany rur wpływa zwykle bardzo niekorzystnie na powierzchnię styku 22, podczas gdy zjawisko to zachodzi rzadko w okresie eksploatacji rury, ponieważ wówczas powierzchnia styku 22 pozostaje statyczna. Dla takich zastosowań, korzystny wariant sposobu według wynalazku polega na rozpoczęciu wprowadzania środka uszczelniającego tylko wtedy, gdy wymaga tego stan powierzchni styku 22. Gdy natężenie przecieku wzrasta powyżej ustalonej wartości dopuszczalnej, tzn. gdy ciśnienie zmierzone przez manometr 60 spada poniżej ustalonego progu, włącza się wprowadzanie środka uszczelniającego. Z chwilą gdy natężenie przecieku zmniejszy się do ustalonej wartości, tzn. że ciśnienie na manometrze 60 wzrośnie powyżej wartości progowej, wprowadzanie środka uszczelniającego przerywa się.

Sposób ten można łatwo zautomatyzować, dodając detektor ciśnienia 63 rozpoznający dwie wartości progowe.

Ulepszenie mające zastosowanie do każdej z postaci powyższych sposobów według wynalazku polega na wprowadzeniu dodatkowej linii doprowadzenia gazu obojętnego, składającej się z zaworu 68, ewentualnie sterowanego, regulatora przepływu 70 i przepływomierza 12. Zawór 68 otwiera się równocześnie z włączeniem wprowadzania środka uszczelniającego, aby dostarczyć dodatkowy strumień gazu obojętnego podczas wprowadzania. Zaleta tego sposobu polega na tym, że istnieje możliwość nastawienia natężenia przepływu głównego strumienia gazu obojętnego doprowadzanego przez regulator 58 na względnie niskim poziomie, np. 10 N 1/min, co jest wystarczające podczas normalnego działania urządzenia do odlewania gdy powierzchnia styku 22 jest właściwie uszczelniona oraz istnieje możliwość zastosowania dostatecznie dużego natężenia przepływu gdy powierzchnia styku 22 uległa pogorszeniu, np. po wymianie rury, w celu utrzymania nadmiaru gazu obojętnego, aby zapewnić skuteczny transport środka uszczelniającego i usunąć jego nadmiar przez wylot 46.

185 612

Figura 6 ukazuje w widoku z góry zespół ogniotrwały 74 według wynalazku. Wlot 44 i wylot 46 kanału osłonowego 40, stanowiącego liniowy rowek 42, mają ujścia na obwodzie zespołu ogniotrwałego poprzez otwory wywiercone w masie materiału ogniotrwałego. Ten widok zespołu ogniotrwałego 74 mógłby być np. dolną powierzchnią wewnętrznej końcówki wylotowej, górną powierzchnią rury osłonowej, płytą zmieniacza rur albo, bardziej ogólnie, dowolnym przekrojem rynny spustowej 28.

Figury 7, 8, 9 i 10 ukazują postać urządzenia według wynalazku, złożonego z górnej płyty 64 przewierconej otworem tworzącym rynnę spustową 28, z dolnej płyty 66, również mającej otwór, przy czym płyty te mogą przesuwać się poziomo względem siebie, umożliwiając tym samym regulowanie przepływu ciekłego metalu poprzez zmianę wielkości otworu rynny spustowej 28. Każda z dwóch ₍ płyt ma rowek 76 w kształcie litery „U”. W przeciwieństwie do rowków znanych z dotychczasowego stanu techniki, np. z francuskiego zgłoszenia patentowego FR 74/14636, dwa nakładające się „U” nakładają się tylko jednym ze swych ramion, na części 78 swej długości, która może zmieniać się w zależności od wzajemnego położenia dwóch płyt 64 i 66. Ramiona 80 i 82 nie nakładają się i są połączone, na swych odpowiednich końcach, z wylotem 46 i rurą wlotową 24. W tym układzie istnieje więc ciągły, liniowy kanał osłonowy 40, mający wlot na jednym końcu i wylot na drugim, otaczający rynnę spustową 28. Układ taki umożliwia zastosowanie sposobu regulacji doprowadzenia gazu obojętnego według wynalazku poprzez umieszczenie urządzenia zapewniającego ustalony spadek ciśnienia bądź w obrębie dolnej płyty 66, bądź połączonego z jej zewnętrzną powierzchnią.

Odległość pomiędzy ramionami „U” górnej płyty 64 jest różna od odległości pomiędzy ramionami „U” dolnej płyty 66. Co najmniej jedno z tych „U” jest więc niesymetryczne względem otworu tworzącego rynnę spustową 28.

Postać ta jest szczególnie odpowiednia dla układu znanego jako końcówka z zaworem zasuwowym. Stanowi to ilustrację faktu, że wynalazek może być zastosowany w odniesieniu do szerokiej gamy układów do transportu ciekłego metalu.

185 612

Fig. 2

185 612

Fig. 4

185 612

Fig. 5

Fig. 6

185 612

Fig. 10 K

185 612

Pos. I

185 612

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ do transportu ciekłego metalu przez rynnę spustową, określoną przez układ zespołów ogniotrwałych, przy czym każdy z zespołów ogniotrwałych ma co najmniej jedną powierzchnię styku, tworzącą połączenie z odpowiadającą powierzchnią styku sąsiedniego zespołu i zawierającą kanał osłonowy usytuowany wokół rynny spustowej co najmniej częściowo na poziomie powierzchni styku oraz ten kanał osłonowy ma wlot, znamienny tym, że ma środki do wprowadzania do kanału osłonowego (40,18) środka uszczelniającego w płynie nośnym.
2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że płyn nośny stanowi gaz obojętny.
3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że środki do wprowadzania środka uszczelniającego obejmują nabój (33) zamontowany na rurze (24) połączonej z wlotem (44) kanału osłonowego (4θ, 18).
4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że środki do wprowadzania środka uszczelniającego obejmują dozownik (34) do wprowadzania do kanału osłonowego ustalonych dawek środka uszczelniającego.
5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał osłonowy (40) ma wylot (46) dla środka uszczelniającego.
6. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że kanał osłonowy (18, 40) ma pierwszy i drugi koniec, przy czym wlot (44) znajduje się na jednym końcu, a wylot (46) znajduje się na drugim końcu.
7. Układ według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że kanał osłonowy (40) jest ciągły.
8. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że środki do utrzymania ciśnienia na wylocie (46) kanału osłonowego (40) są połączone z wylotem (46) nadmiaru środka uszczelniającego z kanału osłonowego (40).
9. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że środki do utrzymania ciśnienia na wylocie (46) kanału osłonowego (40), stanowi regulator (61) spadku ciśnienia, zakończony odgazowującym wylotem (62).
10. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że środek uszczelniający stanowi materiał w postaci pyłu.
11. Układ według zastrz. 10, znamienny tym, że materiał w postaci pyłu stanowi proszek.
12. Układ według zastrz. 11, znamienny tym, że proszek stanowią cząstki o różnej wielkości.
13. Układ według zastrz. 11, znamienny tym, że proszek jest materiałem topliwym zdolnym do mięknienia i uszczelniania przecieków w kanale osłonowym (40,18).
14. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że środek uszczelniający jest materiałem nielotnym wybranym spośród soli i metali, ciekłym w temperaturze odlewania.
15. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że środek uszczelniający stanowi materiał ogniotrwały.
16. Układ według zastrz. 15, znamienny tym, że materiał ogniotrwały stanowi grafit.
17. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał osłonowy (18, 40) ma ścianki wewnętrzne, przy czym te ścianki wewnętrzne są zasadniczo pokryte środkiem uszczelniającym.
18. Sposób ochrony strumienia ciekłego metalu w rynnie spustowej układu do transportu ciekłego metalu, określonej przez układ zespołów ogniotrwałych i kanał osłonowy usytuowany wokół rynny spustowej, znamienny tym, że do kanału osłonowego (18, 40) wprowadza się środek uszczelniający w płynie nośnym.
19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że środek uszczelniający wprowadza się w postaci drutu topiącego się po jego wprowadzeniu do kanału osłonowego (40,18).

185 612
20. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że środek uszczelniający wprowadza się w postaci co najmniej dwóch substancji nieaktywnych w temperaturze otoczenia, a reagujących ze sobą w temperaturze stosowania.
21. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że środek uszczelniający wprowadza się w sposób ciągły.
22. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że środek uszczelniający wprowadza się w sposób okresowy.
23. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że wprowadza się płyn nośny przy stałym ciśnieniu; mierzy się natężenie przepływu wprowadzanego płynu nośnego; wprowadza się środek uszczelniający, gdy wartość tego natężenia przepływu przewyższa ustaloną wartość.
24. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że wprowadza się płyn nośny do kanału osłonowego (40, 18) ze stałą szybkością przepływu; mierzy się ciśnienie płynu nośnego w kanale osłonowym; wprowadza się środek uszczelniający, gdy wartość tego ciśnienia spadnie poniżej ustalonej wartości.
25. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że płyn nośny wprowadza się na wlocie (44) do kanału osłonowego (40) ze stałą szybkością przepływu; określa się wartość natężenia przepływu płynu nośnego na wylocie (62) kanału osłonowego; wartość natężenia przepływu płynu nośnego na wlocie nastawia się tak, by jego natężenie przepływu na wylocie było zawsze dodatnie; określa się różnice pomiędzy natężeniem przepływu płynu nośnego na wlocie i na wylocie; do kanału osłonowego (40) wprowadza się środek uszczelniający, gdy ta różnica przewyższa dopuszczalna granicę.