PL198727B1 - Wylew kadziowy do transportu strumienia ciekłego metalu w kierunku przepływu - Google Patents

Abstract

Wylew kadziowy (100) do transportu stru- mienia ciek lego metalu w kierunku przep lywu, przystosowany do stosowania z ruchomym regu- latorem do sterowania przep lywem ciek lego metalu, przy czym wylew kadziowy (100) ma przelotowy otwór (115) przep lywowy do trans- portu strumienia wyznaczony przez powierzch- ni e wewn etrzn a oraz cz esc wlotow a (120) przy- stosowan a do wspó lpracy z regulatorem i wy- znaczaj ac a stref e regulacyjn a (55) pomi edzy nimi. Wylew kadziowy (100) charakteryzuje si e tym, ze ma modulator (130) ci snienia za stref a regulacyjn a (55), patrz ac w kierunku przep lywu, maj acy sciank e boczn a przebiegaj ac a w kierun- ku przep lywu oraz dno (135) tworz ace z t a sciank a boczn a k at ( F), przy czym k at ( F) jest mniejszy od 135 °. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wylew kadziowy do transportu strumienia ciekłego metalu w kierunku przepływu.

W trakcie realizacji procesu technologicznego ciekłe metale, a w szczególności ciekła stal, płyną z jednego zbiornika, takiego jak kadź pośrednia, do innego zbiornika, takiego jak krystalizator, pod wpływem siły ciężkości. Wylew kadziowy może kierować i zawierać przepływający strumień ciekłego metalu podczas przepływu z jednego zbiornika do drugiego.

Regulowanie natężenia przepływu ciekłego metalu podczas realizacji procesu technologicznego ma zasadnicze znaczenie. W tym celu stosuje się regulator albo sterownik przepływu umożliwiający regulację natężenia przepływu ciekłego metalu. Powszechnie stosowanym regulatorem jest żerdź zatyczkowa, chociaż można zastosować dowolny typ regulatora przepływu, znany fachowcom w tej dziedzinie. Tak więc, typowy proces ciągłego odlewania stali umożliwia przepływ ciekłego metalu z kadzi poś redniej do krystalizatora poprzez wylew kadziowy wykorzystujący żerdź zatyczkową do regulacji przepływu.

Z brytyjskiego opisu patentowego GB 1112819 znany jest zespó ł wylewu i zatyczki stosowany w odlewaniu roztopionego metalu. Wynalazek skupia się na wykonaniu zatyczki z materiał u ogniotrwałego w stanie wysuszonym, lecz niewypalonym.

Europejski opis patentowy nr EP0306751 ujawnia wylew kadziowy o zredukowanej wysokości, którego otwór wypływowy ma oś wzdłużną przebiegającą w kierunku zgodnym ze styczną zakrzywionej osi krystalizatora umieszczonego pod tym wylewem.

Na rysunku pos. I przedstawia w schematycznym przekroju znany układ przepływu ciekłego metalu, zawierający wylew kadziowy do odlewania ciągłego według dotychczasowego stanu techniki, pos. II - część wlotową i część dolną otworu wylewu kadziowego w wylewie kadziowym z pos. I według dotychczasowego stanu techniki w schematycznym przekroju cząstkowym w powiększeniu, pos. III - układ przepływu ciekłego metalu zawierający drugi wylew kadziowy do odlewania ciągłego według dotychczasowego stanu techniki w schematycznym przekroju, pos. IV - wykres ciśnienia ciekłego metalu przepływającego przez wylew w postaci z pos. III, pos. V - alternatywną część wlotową i część dolną otworu wylewu kadziowego, w wylewie kadziowym z pos. I wedł ug dotychczasowego stanu techniki schematycznie w przekroju częściowym, w powiększeniu, pos. VI - układ przepływu ciekłego metalu zawierający wylew kadziowy z pos. V schematycznie i w przekroju, pos. VII - wykres ciśnienia ciekłego metalu przepływającego poprzez wylew w postaci z pos. VI.

Nawiązując do pos. I, w takim typowym procesie ciągłego odlewania stali, kadź pośrednia 15 jest ustawiona bezpośrednio nad krystalizatorem 20, z wylewem kadziowym 25 połączonym z kadzią pośrednią 15. Wylew kadziowy 25 tworzy kanał, poprzez który ciekły metal 10 płynie z kadzi pośredniej 15 do krystalizatora 20. Żerdź zatyczkowa 30 w kadzi pośredniej 15 reguluje natężenie przepływu poprzez wylew kadziowy 25.

Pos. II przedstawia schematycznie i w powiększeniu część wlotową 35 i część dolną 40 otworu 45 wylewu kadziowego 25 z pos. I. Na pos. II część wlotowa 35 rozciąga się pomiędzy punktami 1 i 2. Część dolna 40 rozciąga się pomiędzy punktami 2 i 3. Część wlotowa 35 otworu 45 wylewu kadziowego łączy się, w sposób umożliwiający przepływ, z ciekłym metalem 10 znajdującym się w kadzi pośredniej 15. Część dolna 40 otworu 45 wylewu kadziowego jest częściowo zanurzona w ciekłym metalu 10 w krystalizatorze 20.

Powracając do pos. I można stwierdzić, że w celu regulacji natężenia przepływu ciekłego metalu z kadzi pośredniej 15 do krystalizatora 20, żerdź zatyczkową 30 podnosi się albo opuszcza. Przykładowo, przepływ ciekłego metalu 10 ustaje, gdy żerdź zatyczkową 30 opuści się całkowicie tak, że zatyczka 50 żerdzi zatyczkowej 30 zamyka część wlotową 35 otworu 45 wylewu kadziowego. Gdy żerdź zatyczkową 30 unosi się powyżej całkowicie opuszczonego położenia, ciekły metal może przepływać poprzez wylew kadziowy 25. Natężenie przepływu poprzez wylew kadziowy 25 reguluje się zmianą położenia żerdzi zatyczkowej 30. Gdy żerdź zatyczkową 30 podnosi się, zatyczka 50 żerdzi zatyczkowej 30 oddala się od części wlotowej 35 otworu 45 wylewu kadziowego, co zwiększa otwartą przestrzeń pomiędzy zatyczką 50 żerdzi zatyczkowej i wylewem kadziowym 25, umożliwiając większe natężenie przepływu.

Pos. III przedstawia inny układ przepływu ciekłego metalu z kadzi pośredniej 15 do krystalizatora 20. Układ ten ma strefę regulacyjną 55 usytuowaną pomiędzy zatyczką 50 żerdzi zatyczkowej 30 i częścią wlotową 35 otworu 45 wylewu kadziowego. Strefa regulacyjna 55 jest najwęższą częścią

PL 198 727 B1 otwartego kanału pomiędzy zatyczką 50 żerdzi zatyczkowej 30 i częścią wlotową 35 otworu 45 wylewu kadziowego. Ciekły metal 10 w kadzi pośredniej 15 znajduje się pod ciśnieniem statycznym wywołanym siłą ciężkości. Jeżeli żerdź zatyczkowa 30 nie zamyka dopływu ciekłego metalu 10 do otworu 45 wylewu kadziowego, ciśnienie ciekłego metalu 10 w kadzi pośredniej 15 zmusza ciekły metal 10 do wypływania z kadzi pośredniej 15 i do wylewu kadziowego 25.

Gdy przepływ jest mniejszy od maksymalnego, parametry otwartej przestrzeni strefy regulacyjnej 55 są głównymi czynnikami w regulacji natężenia przepływu do wylewu kadziowego 25 i następnie do krystalizatora 20.

Pos. IV przedstawia graficznie zmiany ciśnienia ciekłego metalu 10 wypływającego z kadzi pośredniej 15 poprzez strefę regulacyjną 55 i do wylewu kadziowego 25. Jak przedstawiono na pos. III, punktem 60 oznaczono ogólnie miejsce w obrębie ciekłego metalu 10 zawartego w kadzi pośredniej 15 przed, patrząc w kierunku przepływu, strefą regulacyjną 55. Punktem 65 oznaczono ogólnie miejsce w obrębie otworu 45 wylewu kadziowego 25 za, patrząc w kierunku przepływu, strefą regulacyjną 55. Jak przedstawiono na pos. IV, ogólną tendencją ciśnienia ciekłego metalu 10 pomiędzy punktami 60 i 65 jest jego gwałtowny spadek na przestrzeni strefy regulacyjnej 55. Ciśnienie w punkcie 60 jest na ogół wyższe niż ciśnienie atmosferyczne. Ciśnienie w punkcie 65 jest na ogół niższe od ciśnienia atmosferycznego, zatem występuje częściowe podciśnienie.

Pos. V przedstawia dwuczęściowy wylew kadziowy mający wkładkę wlotową 70 i główny korpus 75. Część wlotowa 35 otworu 45 rozciąga się od punktów 21 do 22 i dalej do 23, zaś część dolna 40 rozciąga się od punktów 23 do 24.

Pos. VI przedstawia układ przepływu ciekłego metalu z kadzi pośredniej 15 do krystalizatora 20, zawierający wylew kadziowy z pos. V. Pos. VII przedstawia przebieg zmian ciśnienia od punktu 60 do punktu 65 w układzie z pos. VI. Przebieg zmian ciśnienia w układzie z pos. VI jest zasadniczo taki sam jak w przypadku pokazanym na pos. III, łącznie z gwałtownym spadkiem ciśnienia na przestrzeni strefy regulacyjnej 55.

Podsumowując, wylewy kadziowe z pos. I, III, VI powodują gwałtowny spadek ciśnienia na przestrzeni stref regulacyjnych. Ten gwałtowny spadek ciśnienia powoduje, że układ regulacji przepływu staje się nadmiernie czuły. Nadmiernie czuły układ regulacji przepływu powoduje, że operator bez przerwy śledzi zachowanie regulatora albo porusza nim w celu osiągnięcia prawidłowego położenia, tak aby wyregulować wielkość i/lub geometrię strefy regulacyjnej w celu ustabilizowania przepływu z żądanym natężeniem. Poszukiwanie właściwej regulacji przepływu powoduje turbulencje w części wlotowej 35 i na wskroś otworu 45 wylewu kadziowego 25.

Turbulencja wywołana wspomnianym poszukiwaniem, a także częściowym podciśnieniem/niskim ciśnieniem wytworzonym za, patrząc w kierunku przepływu, strefą regulacyjną, przyspiesza erozję wokół strefy regulacyjnej. Przykładowo, istnieje możliwość wystąpienia erozji zatyczki 50 żerdzi zatyczkowej 30 oraz części wlotowej 35 otworu 45 wylewu kadziowego. Najwyższe tempo erozji występuje na ogół bezpośrednio za, patrząc w kierunku przepływu, strefą regulacyjną 55. Erozja w strefie regulacyjnej 55 i wokół niej zwiększa trudnoś ci zwią zane z regulacją natężenia przepł ywu ciekłego metalu. Niepożądane zmiany w istotnej geometrii strefy regulacyjnej 55 w wyniku erozji, prowadzą do nieprzewidywalnych zmian natężenia przepływu, co w ostateczności może doprowadzić do całkowitej awarii układu regulacji przepływu.

Nawiązując ponownie do pos. V stwierdzono, że w celu zmniejszenia erozji i tym samym poprawy regulacji przepływu, w niektórych wylewach kadziowych wkładka wlotowa 70 wykonana jest zwykle z ogniotrwałego materiału odpornego na erozję. Tym niemniej, dodanie wkładki wlotowej 70 do wylewu kadziowego 25 nie wpływa na gwałtowny spadek ciśnienia na przestrzeni strefy regulacyjnej 55, jak przedstawiono na pos. IV i VII. Tym samym regulacja przepływu w powszechnie stosowanych wylewach kadziowych pozostaje nadmiernie czuła na ruchy regulatora, w wyniku wielkości i kształtu wyznaczonej tamże strefy regulacyjnej, powodując, że stabilizacja natężenia przepływu staje się trudna do osiągnięcia.

Zgodnie z powyższym, istnieje zapotrzebowanie na wylew kadziowy, który minimalizuje różnicę ciśnienia na przestrzeni strefy regulacyjnej wylewu kadziowego, zmniejszając tym samym efekt korozji i stabilizują c wielkość i kształ t strefy regulacyjnej, tym samym zmniejszają c niestateczność i zwiększając stabilność przepływu.

Niniejszy wynalazek spełnia opisane wyżej zapotrzebowanie, dostarczając wylew kadziowy o minimalnej róż nicy ciś nienia na przestrzeni strefy regulacyjnej, zmniejszającego oddział ywanie ko4

PL 198 727 B1 rodujące i stabilizującego wielkość i kształt strefy regulacyjnej, zmniejszając tym samym niestateczność i zwiększając stabilność przepływu.

Zgodny z wynalazkiem wylew kadziowy do transportu strumienia ciekłego metalu w kierunku przepływu, przystosowany do stosowania z ruchomym regulatorem do sterowania przepływem ciekłego metalu, przy czym wylew kadziowy ma przelotowy otwór przepływowy do transportu strumienia wyznaczony przez powierzchnię wewnętrzną oraz część wlotową przystosowaną do współpracy z regulatorem i wyznaczają c ą strefę regulacyjną pomię dzy nimi, charakteryzuje się tym, ż e ma modulator ciśnienia za strefą regulacyjną, patrząc w kierunku przepływu, mający ściankę boczną przebiegającą w kierunku przepływu oraz dno tworzące z tą ścianką boczną pewien kąt, przy czym ten kąt jest mniejszy od 135°.

Korzystnie, regulator przemieszczający się w strefie regulacyjnej wylewu kadziowego stanowi żerdź zatyczkową.

Ponadto korzystnie modulator ciśnienia zawiera wkładkę zamontowaną w wylewie kadziowym.

W korzystnej postaci wykonania wynalazku wkł adka wyznacza część wlotową i zawiera co najmniej jedną strefę zwężenia w celu zwężania strumienia za, patrząc w kierunku przepływu, częścią wlotową i modulatorem ciśnienia.

Korzystnie, strefa zwężenia ma określoną długość w kierunku przepływu oraz określoną szerokość w kierunku prostopadłym do kierunku przepływu, przy czym część w postaci modulatora ciśnienia ma określoną długość w kierunku przepływu oraz określoną szerokość w kierunku prostopadłym do kierunku przepływu.

Korzystnie, szerokość części w postaci modulatora podzielona przez szerokość strefy zwężenia stanowi stosunek zwężenia, przy czym długość części w postaci modulatora podzielona przez szerokość części w postaci modulatora stanowi stosunek przestrzeni ciśnienia, a długość strefy zwężenia podzielona przez szerokość strefy zwężenia stanowi względny stosunek długości zwężenia, przy czym stosunki dobiera się w taki sposób, aby zmniejszyć odrywanie się warstwy przyściennej.

Korzystnie, szerokość części w postaci modulatora podzielona przez szerokość strefy zwężenia stanowi stosunek zwężenia większy od około 1,4, albo korzystnie stosunek zwężenia wynosi od około 1,7 do 2,5.

W korzystnej postaci wykonania wynalazku dł ugość części w postaci modulatora podzielona przez szerokość części w postaci modulatora stanowi stosunek przestrzeni ciśnienia większy od około 0,7 i mniejszy od około 8,0, albo korzystnie stosunek przestrzeni ciśnienia wynosi od około 1,0 do 2,5.

Korzystnie, długość strefy zwężenia podzielona przez szerokość strefy zwężenia stanowi względny stosunek długości zwężenia mniejszy od około 6,0, albo stosunek długości zwężenia wynosi od około 0,3 do 1,5.

Korzystnie, kąt pomiędzy ścianką modulatora a dnem wynosi od około 80° do 100°.

Ponadto korzystnie ścianka boczna i dno wyznaczają pomiędzy sobą promień mniejszy od około połowy różnicy pomiędzy szerokością części w postaci modulatora i szerokością strefy zwężenia.

Korzystnie, ten promień jest mniejszy od około jednej czwartej różnicy pomiędzy szerokością części w postaci modulatora i szerokością strefy zwężenia.

Wynalazek zmniejsza gwałtowny spadek ciśnienia na przestrzeni strefy regulacyjnej poprzez modulowanie ciśnienia w wylewie kadziowym za, patrząc w kierunku przepływu, strefą regulacyjną, zmniejsza turbulencje przepływu bezpośrednio za, patrząc w kierunku przepływu, strefą regulacyjną oraz eliminuje nadmierną czułość regulacji przepływu. Wylew kadziowy według wynalazku może zmniejszyć erozję w obszarze strefy regulacyjnej i stabilizować regulację przepływu, co poprawia sterowanie przepływem i kontrolę poziomu stopionego metalu w trakcie odlewania ciągłego.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ przepływu ciekłego metalu zawierający wylew kadziowy do odlewania ciągłego według wynalazku w pierwszej postaci schematycznie i w przekroju, fig. 2 - część wlotową, modulator ciśnienia i część dolną wylewu w postaci z fig. 1 schematycznie i w przekroju częściowym w powiększeniu, fig. 3 - wykres ciśnienia ciekłego metalu przepływającego poprzez wylew w postaci z fig. 1, fig. 4 - 9 - schematycznie alternatywne modulatory ciśnienia dla wylewu w postaci z fig. 1 i 2, fig. 10 układ przepływu ciekłego metalu, zawierający wylew kadziowego do odlewania ciągłego według wynalazku w drugiej postaci schematycznie w przekroju, fig. 11 - część wlotową, modulator ciśnienia i część dolną wylewu w postaci z fig. 10 schematycznie w przekroju częściowym w powiększeniu, fig. 12 - wykres ciśnienia ciekłego metalu przepływającego przez wylew w postaci z fig. 10, zaś fig. 13 - 19 - alternatywne części

PL 198 727 B1 wlotowe i części dolne otworu wylewu kadziowego w wylewie kadziowym do odlewania ciągłego według wynalazku schematycznie i w przekroju.

Figury 1 i 2 przedstawiają wylew kadziowy 100 według wynalazku w pierwszej postaci. Fig. 1 przedstawia układ przepływu ciekłego metalu, z kadzi pośredniej 15 do krystalizatora 20, zawierający wylew kadziowy 100. Fig. 2 przedstawia w powiększeniu wylew kadziowy 100.

Jak pokazano na fig. 2, wylew kadziowy 100 zawiera dwie części składowe: wkładkę wlotową 105 modulatora ciśnienia i główny korpus 110. Wylew kadziowy 100 ma otwór 115, który jest podzielony na trzy części: część wlotową 120, rozciągającą się od punktu 121 do punktu 122; część stanowiącą modulator 130 ciśnienia, rozciągającą się od punktu 122 poprzez punkty 123, 124, 125 do punktu 126; oraz część dolną 140, rozciągającą się od punktu 126 do punktu 127.

Modulator 130 ciśnienia wywołuje gwałtowne, silne zdławienie przepływu. Zdławienie minimalizuje różnicę ciśnienia na przestrzeni strefy regulacyjnej wylewu kadziowego 100, jak to omówiono niżej, zmniejszając oddziaływanie korozyjne tegoż i stabilizując wielkość i kształt strefy regulacyjnej. Zmniejsza to niestateczność i zwiększa stabilność przepływu.

Jak pokazano na fig. 1, wylew kadziowy 100 ma strefę regulacyjną 55, usytuowaną pomiędzy zatyczką 50 żerdzi zatyczkowej 30 i częścią wlotową 120 otworu 115 wylewu kadziowego po przeciwnych stronach zatyczki 50. Fachowiec w tej dziedzinie techniki doceni to, że w miejsce żerdzi zatyczkowej 30 można zastosować dowolny znany regulator przepływu.

Każda strefa regulacyjna 55 jest najwęższą częścią otwartego kanału pomiędzy częścią wlotową 120 otworu 115 wylewu kadziowego i zatyczką 50 żerdzi zatyczkowej. Ogólnie biorąc, każda strefa regulacyjna 55 jest usytuowana ponad częścią w postaci modulatora 130 ciśnienia i jest wyznaczona przez dowolną konstrukcję zdolną do modyfikowania strefy regulacyjnej 55 i regulowania przepływu ciekłego metalu w części w postaci modulatora 130 ciśnienia.

Modulacja ciśnienia w wylewie kadziowym 100 odbywa się przy wykorzystaniu strefy zwężenia. Układ ciekłego metalu z fig. 1 ma strefę zwężenia 150 usytuowaną za, patrząc w kierunku przepływu, strefą regulacyjną 55 wylewu kadziowego 100. Strefa zwężenia 150 jest usytuowana w najwęższej części otworu 115 wylewu kadziowego wyznaczonej wkładką 105 modulatora ciśnienia. Jeżeli żerdź zatyczkowa 30 nie zamyka części wlotowej 120 otworu 115 wylewu kadziowego, otwierając strefę regulacyjną 55 w celu umożliwienia przepływu, ciśnienie ciekłego metalu 10 w kadzi pośredniej 15 wywołane siłą ciężkości powoduje wypływ ciekłego metalu 10 z kadzi pośredniej 15 do wylewu kadziowego 100. Gdy przepływ jest mniejszy od maksymalnego, parametry otwartego obszaru strefy regulacyjnej 55 są głównymi czynnikami w zakresie regulacji natężenia przepływu do wylewu kadziowego 100 i dalej do krystalizatora 20.

Zmiany ciśnienia ciekłego metalu 10, gdy płynie on z kadzi pośredniej 15 poprzez strefę regulacyjną 55 i do części wlotowej 120 wylewu kadziowego 100, a następnie poprzez strefę zwężenia 150 do jego części dolnej 140, przedstawiono schematycznie na fig. 3. Punktem 60 oznaczono ogólnie miejsce w obrębie ciekłego metalu zawartego w kadzi pośredniej 15 przed, patrząc w kierunku przepływu, strefą regulacyjną 55. Punktem 65 oznaczono ogólnie miejsce w obrębie otworu wylewu kadziowego za, patrząc w kierunku przepływu, strefą regulacyjną 55, lecz przed, patrząc w kierunku przepływu, strefą zwężenia 150 w części w postaci modulatora 130 otworu 115 wylewu kadziowego. Punktem 80 oznaczono ogólnie miejsce w obrębie otwartego otworu wylewu kadziowego za, patrząc w kierunku przepływu, strefą zwężenia 150 w części dolnej 140 otworu 115 wylewu kadziowego.

Jak przedstawiono na fig. 3, po niewielkim początkowym spadku ciśnienia na przestrzeni strefy regulacyjnej 55 następuje inny spadek ciśnienia na przestrzeni strefy zwężenia 150. Punkty 60 i 65 na fig. 1, 3, 10 i 12 są analogicznymi do punktów 60 i 65 na pos. III, IV, VI i VII. Porównanie fig. 3 z pos. IV i VII wykazuje, że strefa zwężenia 150 stworzona przez część w postaci modulatora 130 ciśnienia zmniejsza wielkość spadku ciśnienia na przestrzeni strefy regulacyjnej 55. Tym samym ciśnienie w punkcie 65 jest modulowane tak, że spadek ciśnienia na przestrzeni strefy regulacyjnej 55 ulega zmniejszeniu.

Ponadto na fig. 2 pokazano, że modulator 130 ciśnienia wylewu kadziowego 100 ma parametry konstrukcyjne A, B, L1 i L2. Dla uproszczenia, fig. 4 - 9 przedstawiają w postaci schematycznych zarysów różnorodne pochodne konfiguracje, powstałe w wyniku zmiany powyższych parametrów. A jest wielkością strefy zwężenia. B jest wielkością otwartego kanału w części w postaci modulatora 130 ciśnienia otworu, w albo bezpośrednio przed, patrząc w kierunku przepływu, strefą zwężenia. L1 jest długością modulatora przepływu powyżej zwężenia. L2 jest długością strefy zwężenia. Obszar przepływu w obrębie modulatora ciśnienia, który znajduje się przed, patrząc w kierunku przepływu, strefą

PL 198 727 B1 zwężenia, jest przestrzenią pod ciśnieniem. Stosunek zwężenia definiuje się jako B/A. Stosunek przestrzeni ciśnienia definiuje się jako L1/B. Względny stosunek długości zwężenia definiuje się jako L2/A.

Na ciśnienie w punkcie 65 wpływa stosunek zwężenia, stosunek przestrzeni ciśnienia i względny stosunek długości zwężenia modulatora ciśnienia. Aby skutecznie wpływać na ciśnienie w punkcie 65 i je modulować, odrywanie się warstwy przyściennej w przestrzeni pod ciśnieniem musi być zminimalizowane, a to wymaga na ogół, aby stosunek zwężenia (B/A) był większy od około 1,4, aby stosunek przestrzeni ciśnienia (L1/B) był większy od około 0,7 i mniejszy niż 8,0, zaś względny stosunek długości zwężenia (L2/A) był mniejszy od około 6,0.

Figury 4 - 9 przedstawiają także kąt Φ pomiędzy półką zwężenia i znajdującym się przed nią otworem wylewu kadziowego, patrząc w kierunku przepływu. Wielkość kąta Φ może wpływać na stopień zwężenia przepływu i tym samym na skuteczność modulatora ciśnienia. W celu uzyskania możliwego do przyjęcia stopnia, kąt Φ powinien być mniejszy niż około 135°, a korzystnie powinien zawierać się w granicach od około 80° do 100°.

Jeżeli kąt Φ jest zbyt duży albo zbyt mały, modulator ciśnienia ma mniejszą zdolność wywoływania nagłego zwężenia przepływu albo dużego gradientu ciśnienia, a tym samym ma mniejszą zdolność modulowania ciśnienia. Jeżeli modulator ciśnienia jest niezdolny do modulowania ciśnienia wówczas, jak we wcześniej znanych ze stanu techniki wylewach kadziowych, wylew kadziowy nie zmniejszałby różnicy ciśnienia na przestrzeni strefy regulacyjnej wylewu kadziowego. Zmniejszona różnica ciśnienia redukuje zjawiska korozji i stabilizuje wielkość i kształt strefy regulacyjnej, zmniejszając tym samym niestateczność i zwiększając stabilność przepływu.

Przykładowo, jeżeli kąt Φ jest zbyt mały, gdy wylew kadziowy jest zbudowany jak pokazano na fig. 6, gdzie ścianki modulatora ciśnienia przed zwężeniem rozszerzają się w kierunku zwężenia, patrząc w kierunku przepływu, modulacja ciśnienia może na tym ucierpieć, ponieważ w obrębie przestrzeni ciśnienia może wystąpić silne odrywanie się warstwy przyściennej. Odrywanie się warstwy przyściennej w przestrzeni ciśnienia zmniejsza zdolność modulatora ciśnienia do modulowania ciśnienia. Podobnie, jeżeli kąt Φ jest zbyt mały, gdy wylew kadziowy jest skonfigurowany jak na fig. 8, w przestrzeni ciś nienia moż e wystą pić silne odrywanie się warstwy przyś ciennej. Zmniejszanie ką ta Φ zwiększa ryzyko odrywania się warstwy przyściennej.

Figura 9 przedstawia także promień R pomiędzy górną półką zwężenia i leżącym przed nią otworem wylewu kadziowego, patrząc w kierunku przepływu. Również w celu uzyskania możliwej do przyjęcia sprawności i skuteczności, promień R musi być mniejszy niż (B-A)/2, a korzystnie mniejszy niż (B-A)/4.

Strumień ciekłego metalu 10 wpływa do modulatora ciśnienia w pobliżu części wyznaczającej długość L1, która ma ogólną wielkość B taką, że stosunek L1/B zawiera się w granicach od około 0,7 do 0,8, przy czym korzystny zakres obejmuje wartości od około 1,0 do 2,5. Przepływ ulega zwężeniu na półce 135 części w postaci modulatora 130 ciśnienia, przy czym ogólny wymiar B zmniejsza się do wymiaru A. Stosunek B/A powinien być większy od około 1,4, a korzystnie zawiera się w granicach od około 1,7 do 2,5. Jak to omówiono wcześniej, półka wyznacza kąt Φ pomiędzy półką i znajdującym się przed nią otworem modulatora ciśnienia, patrząc w kierunku przepływu. Kąt Φ musi być mniejszy od około 135°, a korzystnie wynosić od około 80° do 100°. Zwężenie modulatora ciśnienia ma długość L2, gdzie stosunek L2/A jest mniejszy od około 6,0, korzystnie zawiera się w granicach od około 0,3 do 0,5.

Figura 10 przedstawia drugi układ przepływu ciekłego metalu, z kadzi pośredniej 15 do krystalizatora 20, zawierający wylew kadziowy 200 według wynalazku w drugiej postaci. Jak przedstawiono na fig. 11, wylew kadziowy 200 ma trzy części składowe: wkładkę wlotową 203, wkładkę 205 modulatora ciśnienia i główny korpus 210. Podobnie jak wylew kadziowy 100, wylew kadziowy 200 ma otwór 215, który jest podzielony na trzy części: część wlotową 220 rozciągającą się od punktu 221 do punktu 223, część 230 w postaci modulatora ciśnienia rozciągającą się od punktu 223 do punktu 227 oraz część dolną 240 rozciągającą się od punktu 227 do punktu 228. Wkładka wlotowa 203 jest oddzielona od wkładki 205 modulatora ciśnienia, ponieważ każda zużywa się w różnym tempie. Wkładkę wlotową 203 i wkładkę 205 modulatora ciśnienia można wymieniać niezależnie w miarę potrzeb.

Modulator 230 ciśnienia, podobnie jak modulator 130 ciśnienia, wywołuje nagły, silny wzrost ciśnienia płynu, co minimalizuje różnicę ciśnienia na przestrzeni strefy regulacyjnej wylewu kadziowego 200 oraz jej korozję i ostatecznie zwiększa stabilność przepływu.

Wynalazek może także przyjmować konfiguracje z fig. 13 - 19, z których wszystkie zawierają wylewy kadziowe 300, 400, 500, 600, 700, 800 i 900 zapewniające modulację ciśnienia jak to opisano

PL 198 727 B1 wyżej. Każdy z wylewów kadziowych 300, 400, 500, 600, 700, 800 i 900 ma trzy części, które odpowiadają trzem częściom z fig. 1 i 10: część wlotową 320, 420, 520, 620, 720, 820 albo 920; część 330, 430, 530, 630, 730, 830 albo 930 w postaci modulatora ciśnienia; oraz część dolną 340, 440, 540, 640, 740, 840 albo 940. Fig. 13 - 16 przedstawiają wylewy z częściami dolnymi do modulacji końcowej, w różnych konfiguracjach do różnych zastosowań. Fig. 17 - 19 przedstawiają wylewy z częściami wlotowymi do modulacji wstępnej, w różnych konfiguracjach do różnych zastosowań. Dopóki modulator ciśnienia jest taki, jak opisano wyżej, różnorodne konfiguracje z modulacją końcową albo wstępną uzyskają korzystne efekty jakie on zapewnia.

Mimo iż wynalazek został opisany w odniesieniu do jego szczególnych postaci, liczne inne zmiany i modyfikacje oraz inne zastosowania staną się oczywiste dla fachowców w tej dziedzinie. Wynalazku nie ogranicza konkretne ujawnienie zawarte w niniejszym dokumencie.

Claims (20)

1. Wylew kadziowy do transportu strumienia ciekł ego metalu w kierunku przepł ywu, przystosowany do stosowania z ruchomym regulatorem do sterowania przepływem ciekłego metalu, przy czym wylew kadziowy ma przelotowy otwór przepływowy do transportu strumienia wyznaczony przez powierzchnię wewnętrzną oraz część wlotową przystosowaną do współpracy z regulatorem i wyznaczają c ą strefę regulacyjną pomię dzy nimi, znamienny tym, ż e ma modulator (130) ciś nienia za strefą regulacyjną (55), patrząc w kierunku przepływu, mający ściankę boczną przebiegającą w kierunku przepływu oraz dno (135) tworzące z tą ścianką boczną kąt (Φ), przy czym kąt (Φ) jest mniejszy od 135°.

2. Wylew kadziowy według zastrz. 1, znamienny tym, że regulator przemieszczający się w strefie regulacyjnej wylewu kadziowego (100) stanowi ż erdź zatyczkową (30).

3. Wylew kadziowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ż e modulator (130) ciśnienia zawiera wkładkę (105) zamontowaną w wylewie kadziowym (100).

4. Wylew kadziowy według zastrz. 3, znamienny tym, że wkładka (105) wyznacza część wlotową (120) i zawiera co najmniej jedną strefę zwężenia (150) w celu zwężania strumienia za, patrząc w kierunku przepł ywu, częścią wlotową (120) i modulatorem (130) ciś nienia.

5. Wylew kadziowy według zastrz. 4, znamienny tym, ż e strefa zwężenia (150) ma długość (L2) w kierunku przepływu oraz szerokość (A) w kierunku prostopadłym do kierunku przepływu, przy czym część w postaci modulatora (130) ciśnienia ma długość (L1) w kierunku przepływu oraz szerokość (B) w kierunku prostopadłym do kierunku przepływu.

6. Wylew kadziowy według zastrz. 5, znamienny tym, ż e szerokość (B) podzielona przez szerokość (A) stanowi stosunek (B/A) zwężenia, przy czym długość (L1) podzielona przez szerokość (B) stanowi stosunek (L1/B) przestrzeni ciśnienia, a długość (L2) podzielona przez szerokość (A) stanowi względny stosunek (L2/A) długości zwężenia, przy czym stosunki dobiera się w taki sposób, aby zmniejszyć odrywanie się warstwy przyściennej.

7. Wylew kadziowy według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że szerokość (B) podzielona przez szerokość (A) stanowi stosunek (B/A) zwężenia większy od około 1,4.

8. Wylew kadziowy według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że szerokość (B) podzielona przez szerokość (A) stanowi stosunek zwężenia (B/A) wynoszący od około 1,7 do 2,5.

9. Wylew kadziowy według zastrz. 7, znamienny tym, że szerokość (B) podzielona przez szerokość (A) stanowi stosunek zwężenia (B/A) wynoszący od około 1,7 do 2,5.

10. Wylew kadziowy według zastrz. 5 albo 6, albo 9, znamienny tym, że długość (L1) podzielona przez szerokość (B) stanowi stosunek (L1/B) przestrzeni ciśnienia większy od około 0,7 i mniejszy od około 8,0.

11. Wylew kadziowy według zastrz. 7, znamienny tym, że długość (L1) podzielona przez szerokość (B) stanowi stosunek (L1/B) przestrzeni ciśnienia większy od około 0,7 i mniejszy od około 8,0.

12. Wylew kadziowy według zastrz. 5 albo 6, albo 9, albo 11, znamienny tym, że długość (L1) podzielona przez szerokość (B) stanowi stosunek (L1/B) przestrzeni ciśnienia wynoszący od około 1,0 do 2,5.

13. Wylew kadziowy według zastrz. 7, znamienny tym, że długość (L1) podzielona przez szerokość (B) stanowi stosunek (L1/B) przestrzeni ciśnienia wynoszący od około 1,0 do 2,5.

PL 198 727 B1

14. Wylew kadziowy według zastrz. 5 albo 6, albo 9, albo 11, albo 13, znamienny tym, że długość (L2) podzielona przez szerokość (A) stanowi względny stosunek (L2/A) długości zwężenia mniejszy od około 6,0.

15. Wylew kadziowy według zastrz. 7, znamienny tym, że długość (L2) podzielona przez szerokość (A) stanowi względny stosunek (L2/A) długości zwężenia mniejszy od około 6,0.

16. Wylew kadziowy według zastrz. 5 albo 6, albo 9, albo 11, albo 13, albo 15, znamienny tym, że długość (L2) podzielona przez szerokość (A) stanowi względny stosunek (L2/A) długości zwężenia wynoszący od około 0,3 do 1,5.

17. Wylew kadziowy według zastrz. 7, znamienny tym, że długość (L2) podzielona przez szerokość (A) stanowi względny stosunek (L2/A) długości zwężenia wynoszący od około 0,3 do 1,5.

18. Wylew kadziowy według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt (Φ) wynosi od około 80° do 100°.

19. Wylew kadziowy według zastrz. 1 albo 18, znamienny tym, że ścianka boczna i dno (135) wyznaczają pomiędzy sobą promień (R) mniejszy od około (B-A)/2.

20. Wylew kadziowy według zastrz. 19, znamienny tym, że promień (R) jest mniejszy od