PL187078B1 - Rynna spustowa do odlewania ciągłego - Google Patents

Abstract

1. Rynna spustowa do odlewania ciaglego prowadzaca z kadzi do kadzi posredniej, majaca otwór w dolnym koncu o zasadniczo owalnym przekroju poprzecz- nym i przeznaczona do pracy w stanie zanurzenia w kadzi posredniej, znamienna tym, ze zawiera, w strefie dolnej, pierw- sza czesc (3) o przekroju zasadniczo sta- lym oraz, u góry wzgledem tej pierwszej czesci, druga czesc (4) o przekroju stosun- kowo rozbieznym w kierunku strefy dolnej. F IG 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest rynna spustowa do odlewania ciągłego prowadząca z kadzi do kadzi pośredniej, mającej otwór w dolnym końcu o zasadniczo owalnym przekroju poprzecznym i przeznaczonej do pracy w stanie zanurzenia w kadzi pośredniej.

Znane są liczne typy rynien stosowanych w urządzeniach do odlewania ciągłego, mających za zadanie umożliwić przepływ płynnej stali pomiędzy kadzią do odlewania ciągłego i kadzią pośrednią. Wśród najbardziej rozpowszechnionych można wymienić rynny spustowe proste, rynny spustowe zbieżne, rynny spustowe zwane „dzwonowymi” („Beli Shape”) i rynny spustowe zwane „noga słonia” („Elephant Foot”).

Celem zapewnienia wytrzymałości na agresywne działanie roztopionej stali, te rynny spustowe wykonuje się z materiałów ogniotrwałych o wysokich parametrach. Przepływ roztopionej stali w takiej rynnie spustowej jest zarazem bardzo szczególny i odznacza się zmienną geometrią. Należy przez to zwłaszcza rozumieć, że przepływ ten, który przebiega w sposób nierównomierny, wytwarza często odrywanie się warstwy granicznej, bądź też strefy o prędkości ujemnej, a to przy średniej prędkości ogólnej rzędu metra na sekundę. Wszystko to zależy od licznych parametrów, do których należą: fizycznie ukształtowanie w głowicy rynny

187 078 spustowej (w szczególności obecność wylewu kadziowego suwakowego) i szczegółowa geometria rynny spustowej. Oprócz tego, oddziaływanie dynamiczne strumienia na dno kadzi pośredniej wywołuje wibracje, silniejsze w przypadku, gdy rynna spustowa jest zbieżna. Wibracje te wywołują, naprężenia, które łącząc się z agresywnym oddziaływaniem środowiska, mogą powodować pęknięcie rynny spustowej, zwłaszcza gdy jest ona sztywno zamocowana (bez stopnia swobody odnośnie ruchu obrotowego) na wylewie kadziowym z zamknięciem suwakowym.

Rynnę spustową nie zapewniającą zadowalającego przepływu należy jednak wymienić, co jest operacją wymagającą precyzji i kosztowną z punktu widzenia wydajności. Powoduje to powstanie znacznych trudności praktycznych.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3805877 ujawnia rynnę spustową do zasilania ruchomej formy. Rynna spustowa w obszarze swego dolnego końca ma zwężający się odcinek, przez co unika się powstawania podciśnienia i korków powietrznych, które mogłyby towarzyszyć przepływowi do formy. Celem zastosowania tej rynny spustowej jest zapobieganie powstawaniu pęcherzy i turbulencji w formie.

Rynna spustowa według tego wynalazku rozwiązuje problem zanurzonego otworu odlewniczej rynny spustowej (która jest zupełnie inna).

Francuski opis patentowy nr 1208851 ujawnia wewnętrzny wylew kadziowy mający odcinki zbieżne i rozbieżne. Wewnętrzne wylewy kadziowe są usytuowane w dnie kadzi lub kadzi pośredniej. Wylewy kadziowe nie rozciągają się ponad powierzchnią roztopionego metalu. Gdy strumień roztopionego metalu opuszcza wylewy kadziowe, jest „swobodny”. Te wewnętrzne wylewy są stosowane do „utrzymywania” strumienia przy wylocie wylewu.

Celem wynalazku jest dostarczenie udoskonalonej rynny spustowej do kadzi do odlewania ciągłego, eliminującej w miarę możliwości wspomniane problemy występujące w przypadku znanych konstrukcji. Ponadto, po ustawieniu na miejscu każdej kadzi odlewniczej, musi być możliwość umieszczenia rynny spustowej na wylewie kadziowy z zamknięciem suwakowym, który zamyka otwór spustowy kadzi skierowany w stronę rynny spustowej.

Każda kadź napełniona stalą zawiera pewną ilość masy pospustowej z piasku ogniotrwałego, która znajduje się pomiędzy roztopioną stalą i wylewem, zatykając otwór spustowy usytuowany na dnie kadzi. W chwili otwarcia wylewu ta masa pospustowa musi mieć możliwość wydostania się w całości, przechodząc przez wylew i rynnę spustową i to bez zatykania rynny spustowej, tak aby uniknąć wszelkiego odbicia fali ciśnienia związanego z rozpoczynającym się przepływem stali („blow back”). Rynna spustowa według wynalazku powinna ponadto umożliwić otwarcie wylewu kadziowego, gdy koniec rynny spustowej jest już zanurzony w stali w kadzi pośredniej i to bez ryzyka zatkania.

Istnieje zatem zapotrzebowanie na opracowanie rynny spustowej pozwalającej zapewnić zmniejszenie prędkości wtrysku stali pomiędzy kadzią i kadzią pośrednią, przy równoczesnym zachowaniu zadanego wydatku. Zgłaszający zaobserwował, że można w ten sposób zlikwidować nieustalone oddziaływania dynamiczne wywołane uderzeniem strumienia o dno kadzi pośredniej i tym samym ograniczyć albo nawet zlikwidować wibracje samej rynny spustowej, a dzięki temu także niebezpieczeństwo jej pęknięcia. Oprócz tego sprzyja to również dekantacji (korzystnej) w kadzi pośredniej, modyfikując strukturę przepływu w jego wnętrzu. Kształt rynny spustowej pozwala ponadto uniknąć zablokowania piasku stanowiącego masę pospustową.

Cel wynalazku osiągnięto dzięki rynnie spustowej do kadzi do odlewania ciągłego charakteryzującej się tym, że rynna spustowa według wynalazku zawiera, w strefie dolnej, pierwszą część o przekroju zasadniczo stałym oraz, u góry względem tej pierwszej części, drugą część o przekroju stosunkowo rozbieżnym w kierunku strefy dolnej.

Należy przede wszystkim zauważyć, że ta pierwsza część ma średni kąt wierzchołkowy mniejszy od wartości progowej rzędu 2°. Przykład tego będzie podany w dalszym ciągu opisu.

Co się tyczy drugiej części, jej przekrój jest stosunkowo rozbieżny co oznacza, że ta druga część jest rozbieżna z kątem wierzchołkowym od około 1° do około 20°. Korzystnie ta druga część jest rozbieżna z kątem wierzchołkowym od około 3° do około 14°. Jej wewnętrzny przekrój poprzeczny w części dolnej jest identyczny jak wewnętrzny przekrój poprzeczny u góry drugiej części, co pozwala na utworzenie regularnego kanału.

187 078

Korzystnie pierwsza część ma długość wynoszącą od około jeden do około pięciu razy jej największego wymiaru poprzecznego. Korzystniej pierwsza część ma długość wynoszącą od około dwa do około pięciu razy jej największego wymiaru poprzecznego. Najbardziej korzystnie pierwsza część ma długość wynoszącą od około dwa do około czterech razy jej największego wymiaru poprzecznego.

Co najmniej jedna z tych części pierwszej i drugiej ma przekrój poprzeczny zasadniczo owalny.

Co najmniej jedna z tych części pierwszej i drugiej ma przekrój poprzeczny kołowy.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia szczególną postać realizacji rynny spustowej według wynalazku, w przekroju wzdłużnym, a fig. 2 - koniec rynny spustowej z fig. 1, widziany w kierunku oznaczonym strzałką A.

Wynalazek dotyczący konkretnego kształtu przedstawiono na załączonym rysunku. W konsekwencji rysunek będzie mógł nie tylko służyć do lepszego zrozumienia opisu, lecz także w razie potrzeby do zdefiniowania wynalazku.

Figura 1 przedstawia, w postaci przekroju osiowego, rynnę spustową do kadzi do odlewania ciągłego mającą znany kołnierz przyłączeniowy 1 do kadzi odlewniczej i kanał 2 rynny spustowej, w tym przypadku o zmiennym przekroju kołowym.

Sam kanał 2 rynny spustowej składa się z pierwszej dolnej części 3, o przekroju zasadniczo stałym, od strony kadzi pośredniej i z drugiej części górnej 4, rozbieżnej, od strony kadzi odlewniczej. Części 3 i 4 łączą się w płaszczyźnie 5, w której ich przekroje przynajmniej wewnątrz są identyczne.

W rzeczywistości, w przedstawionym sposobie realizacji, część 3 określona jako mająca przekrój zasadniczo stały, jest tutaj w niewielkim stopniu rozbieżna z kątem wierzchołkowym 2°. Górna część 4 jest rozbieżna z kątem wierzchołkowym 10°.

Również w przedstawionym sposobie realizacji, zarówno część 3 jak część 4 są o zasadniczo stałej rozbieżności, a więc mają kształt stożków ściętych.

Co się tyczy kształtów wewnętrznych, można brać pod uwagę inne możliwości wykonania o zmiennej rozbieżności: np. zamiast tworzącej prostoliniowej stożka ściętego, można brać pod uwagę tworzącą wykładniczą albo bardziej ogólnie dowolną, byle tylko wyznaczała ogólnie kształt rozbieżny.

Oprócz tego ścianki rynny spustowej w części 3 mają korzystnie zasadniczo stałą grubość. Korzystnie, jest tak samo w przypadku części 4. Tym niemniej, zewnętrzny kształt rynny spustowej można zmienić w zależności od potrzeb, bądź też z innych powodów niż związane z przepływem.

Należy ponadto zauważyć, że u góry części 4, przedstawiona rynna spustowa do kadzi do odlewania ciągłego ma inną część 6, sąsiadującą z kołnierzem 1, przy czym część ta, tak jak część 3 ma zasadniczo stały przekrój, a w rzeczywistości jest on również w niewielkim stopniu rozbieżny. Części 4 i 6 łączą się w płaszczyźnie 7, w której dolny przekrój części 6 jest przynajmniej wewnątrz identyczny jak górny przekrój części 4.

I wreszcie kzniecwlotowy tymiy spustowejjesjarszo kdrzystnie stoczono powłoką z blachy, przyjmującą jego kształt.

Część 3 rynny spustowej ma kyreystoCr długość wynoszącą około 3-krotoość swej średnicy dolnej. Natomiast część 4 ma długość będącą funkcją kąta rozbieżności i żądanej średnicy wylotowej.

Rynnę spustową można wykonać w szczególności z tlenku glinu grafitowanego albo z innych materiałów ogniotrwałych używanych w stalowniach.

Zgłaszający zaobserwował, że płynna stal wpływająca do rynny spustowej opuszczają w sposób równomierny z prędkością mniejszą od prędkości na wlocie. Stosunek średnich prędkości przepływu jest równy stosunkowi przekrojów, a w konsekwencji równy kwadratowi stosunku średnic, ponieważ rynna spustowa ma tu przekrój kołowy. Z drugiej zaś strony, z uwagi na kształt rynny spustowej, żadna stała masa w postaci proszku lub granulatu (zwłaszcza masa keskustewa) nie ulegałaby zablokowaniu. Niniejszy wynalazek jest szczególnie interesujący w przypadkach, w których stosuje się wylew kadziowy z zamknięciem suwakowym. Kształt rynny spustowej jest korzystnie dobrany w zależności od charakterystyki

187 078 przepływu na wylocie z tego wylewu kadziowego z zamknięciem suwakowym.

Mimo iż możliwe jest wytwarzanie rynny spustowej w postaci jednolitej poprzez prasowanie izostatyczne, co najmniej w pewnych przypadkach, zgłaszający preferuje obecnie wytwarzanie rynny spustowej w dwóch lub większej liczbie części, montowanych następnie w znany sposób. Co najmniej niektóre z tych części mogą być wytwarzane poprzez prasowanie izostatyczne.

Mimo iż kształty, zwłaszcza wewnętrzne, są ważne, niniejszy wynalazek nie jest ograniczony do opisanego sposobu realizacji, który będzie mógł być zaadaptowany przez specjalistę, w szczególności pod względem wymiarowym.

Tak więc, w opisanym korzystnym przykładzie wykonania wynalazku, pierwsza dolna część jest rozbieżna z kątem wierzchołkowym rzędu 2°. Można jednak brać pod uwagę inny kąt, korzystnie mały, a zwłaszcza równy 0° lub zbliżony, byle tylko średni kąt był mniejszy od progowej wartości 2°.

Bardziej ogólnie, druga górna część jest rozbieżna z kątem wierzchołkowym zawartym pomiędzy około 1° i około 20°, korzystnie pomiędzy około 3° i około 14°, a korzystniej pomiędzy około 6° i około 10°.

Z drugiej strony wynalazek może mieć zastosowanie, gdy w przypadku innego wylewu niż wylew kadziowy z zamknięciem suwakowym.

Uogólniając także wymiary, długość tej pierwszej części wynosi jeden do około pięciu razy jej największego wymiaru poprzecznego, korzystnie około dwa do pięciu razy, a korzystniej około dwa do około czterech razy jej największego wymiaru poprzecznego.

Kształt przekrojów poprzecznych pierwszej i drugiej części rynny spustowej, prostopadle do jej osi, mógłby być dowolny, pod warunkiem dostatecznej ciągłości. Kształt ten jest jednak korzystnie zasadniczo owalny, np. zasadniczo eliptyczny a dokładniej zasadniczo kołowy.

187 078

FIG.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Rynna spustowa do odlewania ciągłego prowadząca z kadzi do kadzi pośredniej, mająca otwór w dolnym końcu o zasadniczo owalnym przekroju poprzecznym i przeznaczona do pracy w stanie zanurzenia w kadzi pośredniej, znamienna tym, że zawiera, w strefie dolnej, pierwszą część (3) o przekroju zasadniczo stałym oraz, u góry względem tej pierwszej części, drugą część (4) o przekroju stosunkowo rozbieżnym w kierunku strefy dolnej.
2. 2. Rynna spustowa według zastrz. 1, znamienna tym, że ta pierwsza cęęść (3) ma średni kąt wierzchołkowy mniejszy od wartości progowej rzędu 2°.
3. 3. Rynna spustowa według zastrz. 1, znamienna tym, że ta druga część (4) jest rozbieżna z kątem wierzchołkowym od około 1° do około 20°.
4. 4. Rynna spustowa według zastrz. 3, znamienna tym, że ta druga część (4) jest rozbieżna z kątem wierzchołkowym od około 3° do około 14°.
5. 5. Rynna spustowa według zastrz. 4, znamienna tym, że ta druga część (4) jest rozbieżna z kątem wierzchołkowym od około 6° do około 10°.
6. 6. Rynna spustowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że ta pierwsza część (3) ma długość wynoszącą od około jeden do około pięciu razy jej największego wymiaru poprzecznego.
7. 7. Rynna spustowa według zastrz. 6, znamienna tym, że ta pierwsza część (3) ma długość wynoszącą od około dwa do około pięciu razy jej największego wymiaru poprzecznego.
8. 8. Rynna spustowa według zastrz. 7, znamienna tym, że ta pierwsza część (3) ma długość wynoszącą od około dwa do około czterech razy jej największego wymiaru poprzecznego.
9. 9. Rynna spustowa według zastrz. 1, albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 7, albo 8, znamienna tym, że co najmniej jedna z tych części pierwszej i drugiej ma przekrój poprzeczny zasadniczo owalny.
10. 10. Rynna spustowa według zastrz. 6, znamienna tym, że co najmniej jedna z tych części pierwszej i drugiej ma przekrój poprzeczny zasadniczo owalny.
11. 11. Rynna spustowa według zastrz. 1, albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 7, albo 8, znamienna tym, że co najmniej jedna z tych części pierwszej i drugiej ma przekrój poprzeczny kołowy.
12. 12. Rynna spustowa według zastrz. 6, znamienna tym, że co najmniej jedna z tych części pierwszej i drugiej ma przekrój poprzeczny kołowy.