PL198454B1 - Urządzenie do wtryskiwania gazu do obróbki w roztopiony metal - Google Patents

Abstract

1. Urz adzenie do wtryskiwania gazu do ob- róbki w roztopiony metal zawarty w zbiorniku, umocowane na stale na scianie zbiornika i zawieraj ace co najmniej jedn a dysz e wtrysko- w a zaopatrzon a w otwór ko ncowy, znamienne tym, ze zawiera drazek (14) zamontowany slizgowo wewn atrz dyszy (18) pomi edzy po lo- zeniem spoczynku, w którym jest on umiesz- czony w tylnej cz esci otworu ko ncowego (19) a po lo zeniem, w którym cz esciowo jest umiesz- czony w ca lym otworze ko ncowym (19). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wtryskiwania gazu do obróbki w roztopiony metal stosowane zwłaszcza w metalurgii.

Znana jest obróbka przepływu roztopionego metalu przed jego odlewaniem w postaci produktu metalurgicznego, przy czym roztopiony metal może zawierać zwłaszcza aluminium, stop aluminiowy, magnez lub stop magnezowy. Obróbka roztopionego metalu na ogół ma na celu wyeliminowanie rozpuszczonych gazów, zwłaszcza wodoru, a także rozpuszczonych zanieczyszczeń, takich jak metale alkaliczne i stałe lub ciekłe osady, które mogą szkodzić jakości odlewanych produktów.

Zazwyczaj, ten etap obróbki jest realizowany poprzez wtryskiwanie gazu do obróbki do wnętrza roztopionego metalu zawartego w zbiorniku. Gaz do obróbki może składać się z gazu obojętnego, nierozpuszczalnego w rozpuszczonym metalu, takiego jak argon, lub gazu reagującego takiego jak chlor lub mieszaniny tych gazów.

Obojętny i nierozpuszczalny gaz wchłania rozpuszczony gaz w wyniku rozcieńczania i unosi ze sobą. Reagujący gaz działa z pewnymi rozpuszczonymi zanieczyszczeniami i w ten sposób pobudza ciekłe lub stałe osady, które jak te, już występujące w roztopionym metalu, mogą być usunięte poprzez proces filtracji.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,846,479 znany jest zbiornik do obróbki w linii płynięcia roztopionego metalu, zawierający większość dysz umocowanych na stałe do ściany zbiornika. Część każdej dyszy jest umieszczona wewnątrz zbiornika a druga część dyszy zawiera otwór końcowy, umieszczony wewnątrz zbiornika. Jednakże, otwór końcowy ma bardzo małą średnicę, która może być zablokowana przez roztopiony metal i tlenki metalu.

Czyszczenie tego otworu może być wykonane po zatrzymaniu instalacji i otwarciu zbiornika od środka. Jednakże, jest to działanie pracochłonne, które powoduje stratę czasu i przerwanie procesu obróbki.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do wtryskiwania gaza do obróbki w roztopiony metal, umożliwiającego odblokowanie otworu każdej dyszy nawet w czasie funkcjonowania instalacji.

Urządzenie do wtryskiwania gazu do obróbki w roztopiony metal zawarty w zbiorniku, umocowane na stałe na ścianie zbiornika i zawierające co najmniej jedną dyszę wtryskową zaopatrzoną w otwór końcowy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera drążek zamontowany ślizgowo wewnątrz dyszy pomiędzy położeniem spoczynku, w którym jest on umieszczony w tylnej części otworu końcowego a położeniem, w którym częściowo jest umieszczony w całym otworze końcowym.

Korzystnie, drążek ma część górną przechodzącą przez jeden koniec dyszy przeciwległy do otworu końcowego i zakończoną uchwytem.

Korzystnie, część górna drążka jest wyposażona w sprężynę do utrzymywania drążka w położeniu spoczynku.

Korzystnie, urządzenie do automatycznego sterowania jest przymocowane do górnej części drążka.

Korzystnie, dysza jest umieszczona w centralnym otworze płytki mającej otwory obwodowe.

Korzystnie, przekrój poprzeczny lub średnica drążka obniża się wzdłuż kierunku otworu końcowego dyszy.

W tym względzie, wynalazek dotyczy urządzenia do wtryskiwania gazu do obróbki w roztopiony metal zawarty w zbiorniku, przy czym wspomniane urządzenie, przymocowane na stałe na ścianie zbiornika i zawierające co najmniej jedną dyszę wtryskową zaopatrzoną w otwór końcowy charakteryzuje się tym, że zawiera ruchomy środek umożliwiający regulację od zewnątrz urządzenia do wtryskiwania i pozwalający na odblokowanie wspomnianego otworu końcowego dyszy.

W ten sposób, bez względu na to, czy użyty gaz do obróbki jest gazem obojętnym czy reagującym, możliwe jest kontynuowanie procesu obróbki roztopionego metalu poprzez przebicie i/lub wydalenie osadów zatykających otwór końcowy dyszy, przy pomocy ruchomego środka regulowanego od zewnątrz zbiornika bez szkodliwego wpływu na jakość procesu.

Wspomniany ruchomy środek jest korzystnie przystosowany do przejścia przez otwór końcowy, co umożliwia łatwe odblokowanie otworu.

Według jednego korzystnego przykładu wykonania wynalazku, ruchomy środek obejmuje drążek zamontowany ślizgowo wewnątrz dyszy, przy czym wspomniany drążek jest przystosowany do przejścia od położenia spoczynku, w czasie którego jest on umieszczony w tyle otworu końcowego dyszy, aby umożliwić przejście gazu do obróbki, do położenia w kierunku do przodu, w którym może on odblokować otwór końcowy.

PL 198 454 B1

Według pierwszego wariantu przykładu wykonania, drążek ma część górną, która z jednej strony jest przystosowana, z zachowaniem szczelności, do przejścia przez jeden koniec dyszy przeciwległej do otworu końcowego, a z drugiej jest wyposażony w urządzenie do regulacji ręcznej. Urządzenie to korzystnie zawiera uchwyt.

Korzystnie, urządzenie zawiera element sprężysty zazwyczaj sprężynę, umożliwiającą utrzymanie drążka w położeniu spoczynku.

Według drugiego wariantu wykonania wynalazku urządzenie do automatycznego sterowania jest przymocowane do drążka. Urządzenie do regulacji może być wykonane na przykład za pomocą elementu do regulacji działającego w suwie drążka, takiego jak element pneumatyczny, elektryczny lub elektromechaniczny. Te automatyczne urządzenia mogą być sterowane przez operatora lub oprogramowany system. W przypadku wielu urządzeń jest więc korzystne połączenie jednego lub wielu elementów do regulacji, tak aby doprowadzić do ślizgu różnych drążków.

Korzystnie, dysza zawiera co najmniej jeden środek do prowadzenia drążka. Środek ten może składać się z pierścienia mającego centralny otwór i otwory obwodowe. Drążek następnie przesuwa się ruchem ślizgowym poprzez otwór centralny pierścienia a wstrzyknięty gaz przechodzi przez otwory obwodowe.

Korzystnie, przekrój poprzeczny lub średnica drążka obniża się wzdłuż kierunku otworu końcowego dyszy.

Zbiornik do obróbki strumienia roztopionego metalu (zwany „zbiornikiem do obróbki w linii”) zawiera co najmniej jedno urządzenie do wtryskiwania gazu według wynalazku. W przypadku, kiedy taki zbiornik zawiera wiele urządzeń do wtryskiwania, korzystne jest więc napędzanie tych urządzeń według przesunięcia czasowego przy pomocy automatycznego urządzenia sterującego. Może to być dokonane na przykład za pomocą wała krzywkowego, którego krzywki są umocowane według przesunięcia kątowego.

Roztopionym metalem może być aluminium, stop aluminiowy, magnez lub stop magnezowy.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok w przekroju poprzecznym zbiornika obejmującego wiele urządzeń do wtryskiwania według wynalazku, a fig - 2 przedstawia widok częściowy w przekroju zbiornika według linii II - II z ^fig. 1.

Zbiornik 1 zawiera boczną ścianę 2 i dno 3 umożliwiające wyznaczenie przegrody 4 do obróbki, pokrywę 5, wlew 6 roztopionego metalu, wylew 7 roztopionego metalu i urządzenia do wtryskiwania 8 gazu do obróbki według wynalazku.

Urządzenie do wtryskiwania 8 jest zazwyczaj umocowane na stałe na bocznej ścianie 2 zbiornika 1, która składa się z zespołu warstw 9, 10 i 11, przy czym warstwa 9 zewnętrzna jest wykonana z metalu (a na ogół zwana „skrzynką”) a inne warstwy 10 i 11 są wykonane z materiałów ognioodpornych. Warstwa 10, która może być utworzona z wielu warstw nakładanych, spełnia funkcje izolacji termicznej zbiornika. Warstwa 11 jest dokładniej odporna na działanie roztopionego metalu.

Figura 2 ilustruje dokładniej korzystny przykład wykonania jednego z urządzeń do wtryskiwania 8.

W tym sposobie wykonania, urządzenie do wtryskiwania 8 zawiera drążek 14 metalowy, który może przesuwać się w obudowie rurowej, która jest również użyta dla przyjęcia gazu do obróbki wewnątrz przegrody 4 do obróbki zbiornika 1.

Dokładniej, urządzenie do wtryskiwania 8 rozkłada się z jednej strony na część górną 15 umieszczoną na zewnątrz zbiornika 1, przy czym część górna 15 jest przymocowana na stałe jednym ze swoich końców w wydrążonym elemencie łączącym 16, który łączy się swobodnie z pojemnikiem gazu do obróbki (nie przedstawiono), a z drugiej strony na część dolną 17, obejmującą dyszę 18, umocowaną na stałe w elemencie łączącym 16. Dysza 18 ma otwór końcowy 19 umieszczony wewnątrz przegrody 4 do obróbki zbiornika 1.

Drążek 14 ma pierwszy koniec umieszczony na zewnątrz zbiornika 1 i urządzenia do wtryskiwania 8, z którym jest połączony uchwyt 20, i drugi koniec umieszczony w zbiorniku 1. Oprócz zgrubienia pierścieniowego 21 umocowanego do drążka 14 w sąsiedztwie pierwszego końca, drążek 14 ma średnicę, która zazwyczaj przechodzi w sposób niejednolity w kierunku swojego drugiego końca. Sprężyna 22, wprowadzona przez drugi koniec drążka 14, jest umieszczona wokół drążka 14 i ma średnicę nieco mniejszą od średnicy zgrubienia pierścieniowego 21.

Górna część 15 jest wykonana z korpusu 24 wyraźnie rurowego, mającego górny koniec, centralny kanał i dolny koniec. Średnica centralnego kanału na górnym końcu jest wyraźnie równa średnicy zgrubienia 21 drążka 14. Pierwsza złączka uszczelniająca 25 jest umocowana na stałe

PL 198 454 B1 w korpusie 24, i jest przeznaczona do współpracy ze zgrubieniem 21 kiedy drążek 14 zostanie wprowadzony w centralny kanał. Centralny kanał ma wewnętrzne zgrubienie pierścieniowe 26 w dolnym końcu, którego średnica jest wyraźnie równa średnicy drążka 14. Druga złączka uszczelniająca 27 jest umocowana w zgrubieniu pierścieniowym 26. Złączki uszczelniające 25, 27 są szczególnie korzystne kiedy gaz do obróbki jest reaktywny (reagujący).

Po wprowadzeniu drążka 14, sprężyna 22, która nie ulega naprężeniu, opiera się o zgrubienie pierścieniowe 21 i wewnętrzne zgrubienie pierścieniowe 26. Nakrętka 28, mająca centralny otwór, którego średnica jest wyraźnie równa średnicy drążka 14 a więc mniejsza od średnicy zgrubienia pierścieniowego 21, jest nakręcana wokół górnego końca korpusu 24 aby zapobiec przypadkowemu wyciąganiu drążka 14.

Element łączący 16 jest zaopatrzony w centralny kanał, w którym drążek 14 może poruszać się ruchem ślizgowym i obwodowe wgłębienie, w które może być włożony przewód 29 wychodzący ze zbiornika gazu do obróbki.

W przykładzie wykonania, przedstawionym na rysunku, dysza 18 dolnej części 17 jest wykonana zwłaszcza z metalowej rury 30, mającej z jednej strony jeden koniec umocowany w końcu dolnym elementu łączącego 16, a z drugiej strony drugi koniec, który zaciska wyraźnie rurowy metalowy korpus 31.

Korpus 31 posiada ukosowany koniec, który opiera się o górny koniec, wykonany w kształcie zewnętrznego zgrubienia pierścieniowego 33, dyszy 34 z materiału ogniotrwałego, która ma ponadto dolny koniec kończący się otworem końcowym 19. Dysza 34 jest stabilizowana za pomocą nakrętki 35 nakręcanej do korpusu 31 z otworem centralnym, którego średnica jest wyraźnie równa średnicy dyszy 34. Drugi koniec dyszy 18 zostaje na końcu wprowadzony do korpusu 37 z materiału ogniotrwałego, który ma wgłębienie stożkowe i który jest umocowany do warstwy 11 bocznej ściany 2 zbiornika 1. W stanie spoczynku drugi koniec drążka 14 zostaje umieszczony w tylnej części otworu końcowego 19 dyszy 34.

Urządzenie do wtryskiwania 8 jest utrzymane w stanie umocowanym za pomocą podpory wykonanej z dwóch metalowych drążków 38, 39, z których każdy ma jeden koniec umocowany do rowka metalowej warstwy 9 bocznej ściany 2 zbiornika 1. Płytka 40 zawierająca centralny otwór i dwa otwory obwodowe przesuwa się, a następnie jest mocowana wzdłuż dwóch drążków 38, 39. Urządzenie do wtryskiwania 8 najpierw przesuwa się przez otwór centralny płytki 40, a następnie jest mocowane kiedy zostaje odpowiednio ustawione.

Użyty gaz do obróbki może równie dobrze składać się z gazu obojętnego i nierozpuszczalnego jak argon, jak i gazu reagującego takiego jak chlor lub jeszcze mieszaniny tych gazów.

W czasie działania gaz obróbkowy jest wprowadzany do elementu łączącego 16 i jest doprowadzany poprzez część dolną 17 urządzenia do wtryskiwania 8. Jest on na koniec wyrzucany poprzez otwór końcowy 19 dyszy 34 do przegrody 4 zawierającej roztopiony metal.

Kiedy operator pragnie usunąć zanieczyszczenia, które zaczynają blokować otwór końcowy 19 dyszy 34, operator ten bierze uchwyt 20 i doprowadza do ruchu ślizgowego drążka 14. Pod wpływem takiego przesuwania, drugi koniec drążka 14 przechodzi przez otwór końcowy 19 a więc przebija i/lub wypycha pozostające osady. Kiedy operator uwalnia uchwyt 20, sprężyna 22 rozpręża się pomiędzy zgrubieniem pierścieniowym 21 i wewnętrznym zgrubieniem pierścieniowym 26 a drążek 14 powraca w ten sposób do swojego położenia spoczynku.

Należy zaznaczyć, że drążek 14 zamiast sterowania ręcznego, za pomocą uchwytu 20, może być pobudzany poprzez zautomatyzowane urządzenie sterujące (pneumatyczne, elektromagnetyczne lub inne), co pozwala uniknąć interwencji operatora. Korzyścią jest fakt, że możliwe jest ustawianie zautomatyzowanego urządzenia sterującego w taki sposób, aby różne urządzenia do wtryskiwania 8 działały zgodnie z przesunięciem czasowym.

Roztopiony metal 41 może być obrabiany według procesu obejmującego zazwyczaj:

- ustawienie zbiornika do obróbki 1 zaopatrzonego w co najmniej jedno urządzenie do wtryskiwania 8 według wynalazku,

- doprowadzenie do cyrkulacji roztopionego metalu 41 w celu utworzenie określonego strumienia wspomnianego metalu wewnątrz zbiornika,

- wtryskiwanie gazu do obróbki za pomocą urządzenia do wtryskiwania 8 lub urządzeń do wtryskiwania 8,

- możliwe pobudzanie drążka 14 w celu uwolnienia otworu końcowego 19 dyszy 18 lub każdej dyszy 18.

PL 198 454 Β1

Działanie ustawienia zbiornika do obróbki w linii obejmuje zazwyczaj połączenie zbiornika obróbkowego z co najmniej jednym przewodem 12 zasilającym, i z co najmniej jednym przewodem 13 odprowadzającym roztopiony metal.

Claims (6)

1. Urządzenie do wtryskiwania gazu do obróbki w roztopiony metal zawarty w zbiorniku, umocowane na stałe na ścianie zbiornika i zawierające co najmniej jedną dyszę wtryskową zaopatrzoną w otwór końcowy, znamienne tym, że zawiera drążek (14) zamontowany ślizgowo wewnątrz dyszy (18) pomiędzy położeniem spoczynku, w którym jest on umieszczony w tylnej części otworu końcowego (19) a położeniem, w którym częściowo jest umieszczony w całym otworze końcowym (19).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że drążek (14) ma część górną przechodzącą przez jeden koniec dyszy (18) przeciwległy do otworu końcowego (19) i zakończoną uchwytem (20).

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że część górna drążka (14) jest wyposażona w sprężynę (22) do utrzymywania drążka (14) w położeniu spoczynku.

4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że urządzenie do automatycznego sterowania jest przymocowane do górnej części drążka (14).

5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że dysza (18) jest umieszczona w centralnym otworze płytki (40) mającej otwory obwodowe.

6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przekrój poprzeczny lub średnica drążka (14) obniża się wzdłuż kierunku otworu końcowego (19) dyszy (18).