PL192100B1 - Forma odlewnicza do wytwarzania elementu chłodzącego - Google Patents

Abstract

1. Forma odlewnicza do wytwarzania ele- mentu chlodzacego przeznaczonego dla pieca metalurgii ogniowej, utworzona z podstawy, plyt sciennych i plyt koncowych, znamienna tym, ze jest wykonana z plyt miedzianych, przy czym przynajmniej czesciowo wyposazona jest w rury studzace (3), i ze jest wylozona od wewnatrz plyta (7) odporna na wysokie temperatury. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest forma odlewnicza do wytwarzania elementu chłodzącego. Wynalazek dotyczy formy odlewniczej do wytwarzania elementu chłodzącego przeznaczonego dla pieca metalurgii ogniowej (reaktora pirometalurgicznego), w której to formie odlewniczej następuje przynajmniej częściowe studzenie i jest ona wyłożona materiałem odpornym na wysokie temperatury.

W procesach technologicznych metalurgii ogniowej wymurówka pieca jest zabezpieczana przez chłodzone wodą elementy chłodzące, żeby wskutek efektu oziębiającego ciepło dochodzące do powierzchni wymurówki było przenoszone za pośrednictwem elementu chłodzącego do wody, co obniża znacznie zużywanie się wykładziny w tym piecu w porównaniu do pieca, w którym nie przewidziano chłodzenia. Obniżanie się zużycia następuje w wyniku schładzania, tak zwanej, samorodnej wykładziny uformowanej z żużla i innych roztopionych faz, które łączą się z ognioodporną powierzchnią wykładziny pieca.

Tradycyjnie elementy chłodzące są wykonywane dwoma sposobami. Po pierwsze, elementy mogą być wyrabiane poprzez odlewanie w formach piaskowych. W tym sposobie rury chłodzące zmateriałów o wysokiej przewodności cieplnej takich jak miedź, są układane w formie wykopanej w piasku, takiej, że wokół rur podczas odlewania następuje tam chłodzenie, albo powietrzne, albo wodne. Element utworzony wokół instalacji rurowej, przeznaczony do uformowania go odlewaniem, jest również wykonywany z materiału o wysokiej przewodności cieplnej, korzystnie z miedzi. Ta metoda wytwarzania została opisana, na przykład, w opisie patentu brytyjskiego GB 1386645. Problemem, który występuje przy tej metodzie, jest nierównomierne połączenie instalacji rurowej, która działa jako kanał przepływowy, z otaczającym materiałem odlewniczym, ponieważ część instalacji rurowej może być całkiem odłączona od elementu uformowanego odlewaniem wokół rur, a część instalacji rurowej może być zupełnie stopiona i przez to uszkodzona. Jeżeli metalowe połączenie nie jest uformowane pomiędzy rurą chłodniczą i innym elementem znajdującym się wokół niej, uformowanym odlewaniem, przenoszenie ciepła nie będzie efektywne. Jeżeli instalacja rurowa stopi się całkowicie, ona nie pozwoli na przepływanie przez nią wody chłodzącej. Właściwości odlewnicze materiału odlewanego mogą być wzmocnione przez, na przykład, domieszkę pewnej ilości fosforu do miedzi, co poprawi formowanie się metalowego połączenia pomiędzy instalacją rurową i materiałem odlewanym, ale w ten sposób właściwości przenoszenia ciepła (przewodność termiczna) odlanej miedzi znacznie pogarszają się już przy niewielkich dodatkach. Korzyści, które mogą wynikać z tego sposobu, to są niskie koszty wytwarzania i brak uzależnienia od wielkości wymiarów.

Stosowano też sposób wytwarzania, gdzie szklana instalacja rurowa, w postaci kanału przepływowego, jest umieszczana w formie do odlewania elementu chłodzącego, przy czym szklane rury są po odlaniu rozbijane, po to żeby wewnątrz odlanego elementu uformował się kanał przepływowy.

Opis patentu amerykańskiego US 4382585 opisuje inny szeroko rozpowszechniony sposób wytwarzania elementów chłodzących, według którego element jest wytwarzany, na przykład, z walcowanej płyty miedzianej, przy czym wykonywanie niezbędnych kanałów odbywa się metodą obróbki skrawaniem. Korzyści, jakie wynikają z tego sposobu, to zwarta mocna struktura i dobre przenoszenie ciepła od elementu chłodzącego do medium chłodzącego takiego jak woda. Wadami są ograniczenia wymiarowe (rozmiar) i wysoki koszt.

Forma odlewnicza do wytwarzania elementu chłodzącego przeznaczonego dla pieca metalurgii ogniowej, utworzona z podstawy, płyt ściennych i płyt końcowych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wykonana jest z płyt miedzianych, przy czym przynajmniej częściowo jest wyposażona w rury studzące. Forma jest od wewnątrz wyłożona płytą odporną na wysokie temperatury.

Korzystnie, forma jest wyłożona płytami grafitowymi.

Płyty odporne na wysokie temperatury są przymocowane do powierzchni formy odlewniczej za pomocą podciśnienia.

Na podstawie formy odlewniczej są umieszczone ukształtowane części, wykonane z grafitu albo z ognioodpornego materiału. Ukształtowane części umieszczone na podstawie formy odlewniczej stanowią bok elementu chłodzącego.

Nowa forma odlewnicza, służąca do wytwarzania elementu chłodzącego przeznaczonego do pieca metalurgii ogniowej, zastępuje poprzednio stosowane odlewanie w formach piaskowych. Forma odlewnicza jest zbudowana z oddzielnych płyt miedzianych o wysokiej przewodności termicznej, które przynajmniej częściowo są chłodzone wodą. Ponieważ sam element chłodzący jest w większości przypadków miedziany, płyty konstrukcyjne formy odlewniczej powinny być odizolowane od miedzi

PL 192 100 B1 odlewanej, i to następuje poprzez wyłożenie wewnętrznej części formy materiałem o wysokiej przewodności termicznej, takim jak płyta grafitowa, żeby części formy same ze sobą się łączyły swymi powierzchniami pod wpływem podciśnienia. Grafit zabezpiecza roztopiony materiał wlewany do formy przed przywieraniem do powierzchni formy. Forma odlewnicza do odlewania elementu chłodzącego jest korzystnie wyposażona w skrzynkę formierską górną, więc odlewanie może być wykonywane w gazie ochronnym. Przed odlewaniem, rury chłodzące niezbędne do utworzenia obiegu wody chłodzącej, które są przewidziane wewnątrz elementu chłodzącego, są umieszczane w formie. Ta instalacja rurowa jest korzystnie wykonana z rury miedziowo-niklowej (Ni-Cu), ponieważ punkt topliwości rury Ni-Cu jest wyższy niż miedzi odlewanej wokół niej, a więc nie występuje ryzyko stopienia się rury podczas odlewania.

Zasadnicze cechy wynalazku staną się oczywiste i wynikają z załączonych zastrzeżeń patentowych.

Konstrukcja formy odlewniczej opisana w opisie tego wynalazku oferuje następujące korzyści:

- Dzięki studzonej formie i wykładzinie grafitowej jest formowany szczelny odlew o strukturze drobnoziarnistej, zwłaszcza przy podstawie formy odlewniczej.

- Konstrukcja układu formy odlewniczej zapewnia, że element chłodzący formuje się z gładką powierzchnią, która nie jest podatna na korodujące warunki występujące przy wytapianiu metalu.

Miedzionikiel używany jako materiał na rury elementu chłodzącego ułatwia dobre przyspawanie instalacji rurowej do faktycznego elementu.

Konstrukcja formy odlewniczej może być dalej rozwijana tak, żeby forma ta mogła być również używana do wytwarzania elementów chłodzących zaprojektowanych do celów specjalnych. Następuje to, na przykład, przez dokładanie do formy odlewniczej części ukształtowanych z grafitu, albo z materiałów ognioodpornych, takich żeby konstrukcja gotowego elementu odpowiednio różniła się od wersji płytowej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ogólny rysunek formy odlewniczej według wynalazku a fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny formy odlewniczej, w której odlewane są elementy chłodzące do celów specjalnych.

Figura 1 przedstawia ogólny rysunek formy odlewniczej 1do odlewania elementu chłodzącego. Forma jest złożona z płyty podstawy formy 2, która jest wyposażona w rury studzące 3. Forma posiada także boczne ściany 4 i 5, i końcowe ściany, z których tylko tylna ściana 6jest pokazana na rysunku. Na rysunku tylko płyta podstawy jest wyposażona w rury studzące ale, jeśli jest to wymagane, ściany boczne i ściany końcowe także mogą być wyposażone w studzenie. Przednia ściana końcowa została na rysunku usunięta z powodów przejrzystości rysunku, mimo że ona zdecydowanie też należy do formy odlewniczej.

Wnętrze formy odlewniczej jest wyłożone płytami grafitowymi 7. Rury chłodzące 8 elementu chłodzącego, które są korzystnie wykonane z miedzioniklu, są podtrzymywane wewnątrz formy odlewniczej. Forma odlewnicza jest także wyposażona w górną skrzynkę formierską (nie pokazana) po to żeby mógł być stosowany gaz ochronny służący do zapobiegania utlenianiu się odlewanego elementu.

Na figurze 2 można zobaczyć, że na podstawie formy odlewniczej mogą być poumieszczane części 9, które są wykonane z grafitu, albo z jakiegoś innego materiału ognioodpornego. Za pomocą tych ukształtowanych części, bok 11 elementu chłodzącego 10, który wejdzie w kontakt z podstawą 2 formy odlewniczej, może być kształtowany tak jak jest to wymagane.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Forma odlewnicza do wytwarzania elementu chłodzącego przeznaczonego dla pieca metalurgii ogniowej, utworzona z podstawy, płyt ściennych i płyt końcowych, znamienna tym, że jest wykonana z płyt miedzianych, przy czym przynajmniej częściowo wyposażona jest w rury studzące (3), i że jest wyłożona od wewnątrz płytą (7) odporną na wysokie temperatury.
2. 2. Forma według zastrz. 1, znamienna tym, że jest wyłożona płytami grafitowymi (7).
3. 3. Forma według zastrz. 1, znamienna tym, że płyty (7) odporne na wysokie temperatury są przymocowane do powierzchni formy odlewniczej (1) za pomocą podciśnienia.
4. 4. Forma według zastrz. 1, znamienna tym, że na podstawie formy odlewniczej (1) są umieszczone ukształtowane części (9), wykonane z grafitu, albo z ognioodpornego materiału.
5. 5. Forma według zastrz. 4, znamienna tym, że ukształtowane części (9), umieszczone na podstawie formy odlewniczej (1) stanowią bok (11) elementu chłodzącego (10).