PL203103B1 - Płyta podstrumieniowa do rozdzielania i rozprowadzania przepływu ciekłego metalu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest płyta podstrumieniowa do rozdzielania i rozprowadzania przepływu ciekłego metalu stanowiąca urządzenie do zmniejszania turbulencji powierzchniowych w kąpieli roztopionego metalu, w szczególności do kontrolowania charakteru przepływu kadziowego strumienia wejściowego w celu zmniejszania turbulencji powierzchniowych w kadzi pośredniej w trakcie odlewania ciągłego.

Podczas procesów odlewniczych roztopiony metal przepływa z pierwszego zbiornika do drugiego zbiornika albo krystalizatora. Przykładowo, powszechną praktyką w ciągłym odlewaniu stali jest przelewanie roztopionego metalu z kadzi do kadzi pośredniej, i z kadzi pośredniej do krystalizatora albo krystalizatorów. Strumień roztopionego metalu zazwyczaj wypływa z wylewu, rury albo osłony przymocowanej do dna kadzi, i wpływa do kadzi pośredniej w postaci skierowanego do dołu, spadającego strumienia. Zazwyczaj metal opuszcza kadź pośrednią w postaci jednego albo większej liczby strumieni wypływających, które wypływają przez wyloty w dnie kadzi pośredniej.

Modelowanie przy użyciu wody jest akceptowanym sposobem symulowania przepływu roztopionego metalu i stosuje się je do badania przepływu strumienia roztopionej stali z kadzi do kadzi pośredniej. Modelowanie przy użyciu wody wykazało, że kadziowy strumień wejściowy jest odchylany od dna kadzi pośredniej w kierunku powierzchni roztopionej stali. Odchylony strumień może kłębić się ku górze i wytwarzać nadmierne turbulencje przy powierzchni roztopionej stali. Bariery konstrukcyjne, takie jak boczne i końcowe ścianki kadzi pośredniej, mogą zwiększać turbulencje. Nadmierna turbulencja może przerywać ochronną powłokę z topnika na powierzchni i wprowadzać cząstki topnika do roztopionej stali. Będące tego wynikiem wystawienie na działanie powietrza może prowadzić do utleniania stali. Cząstki topnika mogą utworzyć wtrącenia w zastygłej stali. Obydwie te okoliczności wpływają negatywnie na produkt finalny.

Płyty podstrumieniowe kadzi pośredniej stosuje się do zabezpieczenia wyłożenia kadzi pośredniej przed erozją powodowaną przez strumień z kadzi, lecz również są stosowane do kontrolowania odchylonego strumienia, turbulencji i przepływu roztopionego metalu w kadzi pośredniej. Płyta podstrumieniowa jest usytuowana na dnie kadzi pośredniej tak, aby przyjmowała strumień wejściowy z kadzi. Płyta podstrumieniowa ma górną powierzchnię, która jest odporna na siłę uderzeniową i erozyjne oddziaływanie strumienia wejściowego roztopionego metalu. W przypadku pojawienia się erozji płyty podstrumieniowej, łatwiej jest wymienić płytę podstrumieniową niż wyłożenie kadzi pośredniej. Górna powierzchnia płyty podstrumieniowej będzie zazwyczaj większa niż przekrój poprzeczny albo średnica strumienia wejściowego tak, aby przystosowywać się do bocznego i pionowego ruchu kadzi pośredniej względem kadzi.

Znaną ze stanu techniki płytę podstrumieniową kadzi pośredniej może po prostu stanowić płaska płyta z materiału ogniotrwałego mająca górną powierzchnię. Płyta podstrumieniowa może być umieszczona na dnie kadzi pośredniej albo w nim zagłębiona. Płyta będzie korzystnie usytuowana poniżej osłony kadziowej tak, że strumień wejściowy uderzy w górną powierzchnię płyty. Często w przypadku takiego układu nawet nie można kontrolować odchylonego strumienia kadziowego.

Ze stanu techniki znane są również płyty podstrumieniowe zaprojektowane do poprawy zachowania się przepływu w kadzi pośredniej przez zmianę kierunku odchylonego strumienia. Znane ze stanu techniki płyty mają kształty, których zadaniem jest zmienianie modelu odchylania strumienia wejściowego i ogólnego zachowania się przepływu w kąpieli w kadzi pośredniej tak, aby zmniejszać rozpryskiwanie i turbulencje w kadzi pośredniej. Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5072916 (Soofi) ujawnia płytę podstrumieniową z falistą górną powierzchnią i falistymi bocznymi ściankami, która zmienia kierunek i spowalnia odbity przepływ, jednocześnie zmniejszając rozpryskiwanie, mieszanie i turbulencje przepływu. Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5358551 (Saylor) ujawnia płytę podstrumieniową z zamkniętą boczną ścianką, całkowicie wokół obrzeża górnej powierzchni płyty, tym samym wyznaczającą płytę podstrumieniową z wewnętrzną przestrzenią. Zamknięta boczna ścianka ma podcięcie, które zawraca przepływ ku górze i do wewnątrz.

Opis Stanów Zjednoczonych Ameryki nr US Re 35685 (Schmidt i inni) ujawnia płytę podstrumieniową obejmującą zewnętrzną boczną ściankę z podciętą powierzchnią, która zmienia kierunek i zawraca przepływ w kierunku strumienia wejściowego. Odmiennie niż w rozwiązaniu Saylora, tę boczną ściankę nie przedstawiono jako zamkniętą, to znaczy, boczna ścianka nie otacza całkowicie

PL 203 103 B1 obrzeża górnej powierzchni. Główna część przepływu wypływa wzdłuż dna kadzi pośredniej w kierunku otworu kadzi pośredniej, i nie jest kierowana ku górze w kierunku powierzchni metalu.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4776570 (Vo Thanh i inni) ujawnia kadziowy przerywacz strumienia, który składa się z zamkniętej skrzynki mającej górną ściankę i boczne ścianki. Górna ścianka ma otwór, w którym jest zamocowany dolny koniec osłony kadziowej tak, że strumień wejściowy wpada do skrzynki. Boczne ścianki mają szereg zwykłych prostoliniowych otworów, pozwalających roztopionemu metalowi na opuszczenie skrzynki w postaci szeregu podstrumieni o małej energii. Na skutek braku górnej ścianki, roztopiony metal nie będzie dążył do wypływania otworami, i będzie prawdopodobnie wypływał górą przerywacza strumienia. Przerywacz strumienia opisano jako powstrzymujący porywanie żużla i pozwalający na lepsze oddzielanie wtrąceń. Odmiennie niż płyta podstrumieniowa, przerywacz strumienia stanowi zamkniętą skrzynkę mającą górną ściankę. Ponadto, przerywacz strumienia jest przymocowany do osłony kadziowej i utrudnia względny boczny ruch pomiędzy kadzią i kadzią pośrednią. Swoboda poruszania się osłony kadziowej względem kadzi pośredniej jest bardzo korzystna, i uważa się ją za istotną w przebiegu operacji odlewania. Zgłaszający zdaje sobie sprawę, że nie można stosować kadziowych przerywaczy strumienia.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5868955 (Traverier) ujawnia płytę podstrumieniową mającą pierwszą strefę do przyjmowania strumienia roztopionego metalu oraz drugą strefę oddzieloną od pierwszej strefy ogniotrwałym zderzakiem. Druga strefa przyjmuje roztopiony metal z pierwszej strefy i wypycha roztopiony metal z jej górnego otworu. Traverier nie ujawnia ani pł yty podstrumieniowej ze sklepieniowo-schodkowymi kanałami w bocznej ściance, ani drugiej strefy, tzn. komory wypływowej, z wylotem innym niż górna powierzchnia.

Europejski opis patentowy nr 0847821 A1 (Ugine Savoie) ujawnia płytę podstrumieniową mającą boczną ściankę i wypukłe dno. Boczna ścianka może mieć wylot, lecz nie ma sklepieniowo-schodkowego kanału. Nie ujawniono wielokrotnych komór.

Znane ze stanu techniki płyty podstrumieniowe nie kontrolują należycie przepływu roztopionego metalu w kadzi pośredniej. Płaskie płyty podstrumieniowe mogą prowadzić do nadmiernych rozprysków powodujących turbulencje powierzchniowe i utlenianie metalu. W rezultacie silnych składowych przepływu skierowanych ku górze w pobliżu ścianek kadzi pośredniej i skierowanego do dołu oporu wokół strumienia wejściowego, może nastąpić porywanie żużla, co może doprowadzić do większego zanieczyszczenia stali i ogólnie gorszej jakości metalu. Kształtowe płyty podstrumieniowe głównie zmieniają kierunek przepływu ku górze, w kierunku górnej powierzchni kadzi pośredniej. Zmiana kierunku przepływu w kierunku powierzchni kąpieli może wzburzyć tę powierzchnię, powodując turbulencje i zanieczyszczenie ciekłego metalu żużlem lub gazem. Również ogólny charakter przepływu ukształtowany w kąpieli w kadzi pośredniej za pomocą znanych ze stanu techniki płyt z zamkniętą boczną ścianką, nie stwarza najlepszych możliwości flotacji niemetalicznej, ani do ograniczania mieszania między związkami metali przy przemianie chemicznej. Znane ze stanu techniki płyty podstrumieniowe z boczną ścianką, która nie jest zamknięta, głównie zmieniają kierunek przepływu na zewnątrz w pobliże dna kadzi pośredniej. Ta zmiana kierunku jest korzystna do zmniejszania zaburzenia powierzchniowego, nie zapewnia jednak najlepszych warunków flotacji niemetalicznej, ani ograniczania mieszania między związkami metali.

Znane ze stanu techniki płyty podstrumieniowe z bocznymi ściankami, bądź też bez nich, nie zmieniają kierunku przepływu w ten sposób, że przepływ podlega rozdzielaniu i rozprowadzaniu w sposób kontrolowany, w kierunkach zarówno ku górze, jak i na zewną trz, zmniejszają c przez to turbulencje powierzchniowe i jednocześnie umożliwiając oddzielanie wtrąceń.

Pos. I przedstawia kadź pośrednią i znaną ze stanu techniki płaską taflową płytę podstrumieniową, w przekroju ukazującym charakter przepływów.

Pos. II przedstawia kadź pośrednią i znaną ze stanu techniki płytę podstrumieniową mającą prostą boczną ściankę, w przekroju ukazującym charakter przepływów.

Pos. III przedstawia kadź pośrednią i znaną ze stanu techniki płytę podstrumieniową mającą zakrzywioną do środka boczną ściankę, w przekroju ukazującym charakter przepływów.

Pos. IV przedstawia kadź pośrednią i znaną ze stanu techniki płytę podstrumieniową mającą częściową wewnętrznie zakrzywioną boczną ściankę, w przekroju ukazującym charakter przepływów.

Pos. I przedstawia w przekroju znaną ze stanu techniki płaską taflową płytę podstrumieniową 2 umieszczoną wewnątrz kadzi pośredniej Γ. Strzałki ilustrują strumień wejściowy 31 wpływający do kadzi pośredniej 11, strumień wypływowy 41 opuszczający kadź pośrednią 11, i pewne inne składowe przepływu roztopionego metalu znajdującego się w przestrzeni 5 kadzi pośredniej 11. Ogólny charak4

PL 203 103 B1 ter przepływu w przestrzeni 5' kadzi pośredniej ma dużą liczbę składowych, gdyż roztopiony metal rozpryskuje się i zajmuje całą przestrzeń 5 kadzi pośredniej. Powierzchnia zderzeniowa 7' płyty podstrumieniowej 2' odchyla przepływ wejściowy 3' na zewnątrz, tworząc odchylony przepływ 6'. Część odchylonego przepływu θ' odwraca kierunek oraz przemieszcza się ku górze i do wewnątrz w kierunku strumienia wejściowego 3', tworząc zawrócony przepływ 8'. Inna część odchylonego przepływu θ' tworzy przepływ 11' skierowany ku górze, który przemieszcza się ku górze przy ściankach 9' kadzi pośredniej 1 w kierunku górnej powierzchni 10' roztopionego metalu. Przepływ 11' skierowany ku górze może spowodować turbulencje powierzchniowe i mieszanie się roztopionego metalu z topnikiem przy górnej powierzchni 10'. Przepływ 12' skierowany do dołu przejawiający się jako strumień wejściowy 3.(, pociąga część otaczającego roztopionego metalu do dołu. Przepływ 12' skierowany do dołu może również wprowadzać topnik z górnej powierzchni 10' do roztopionego metalu. Przepływ przypowierzchniowy 13' może przemieszczać się wzdłuż górnej powierzchni 10' w kierunku wylotu 14' kadzi pośredniej, podczas gdy szybki przepływ 15' podąża krótszą drogą do wylotu 14' kadzi pośredniej, jako że przemieszcza się on w pobliżu dna 16' kadzi pośredniej w kierunku jej wylotu 14'. Szybki przepływ 15' ogranicza możliwość pływania zanieczyszczeń w roztopionym metalu. Płaska taflowa płyta podstrumieniowa 2( przedstawiona na pos. I nie powoduje skutecznego spowolnienia niepożądanych strumieni przepływu, obejmujących szybki przepływ 15', przepływ 11' skierowany ku górze i przepływ 12' skierowany do dołu.

Pos. II przedstawia kadź pośrednią 1' mającą znaną ze stanu techniki płytę podstrumieniową 2 z zamkniętą boczną ścianką 4(. Główna część przepływu wejściowego 3( przemieszcza się w kierunku do dołu, dopóki powierzchnia zderzeniowa 7' płyty podstrumieniowej 2( nie spowoduje przemieszczenia odchylonego przepływu 6( na zewnątrz od płyty podstrumieniowej 2(. Zawrócony przepływ 8(, stanowiący część odchylonego przepływu θ', przemieszcza się ku górze i do wewnątrz w kierunku strumienia wejściowego 3(. Inna część odchylonego przepływu 6( wytwarza przepływ 11' skierowany ku górze, który przemieszcza się kierunku ku górze i na zewnątrz, gdyż opuszcza on wewnętrzną przestrzeń płyty 2(. Inna część odchylonego przepływu 6( tworzy przepływ 9' skierowany ku górze, który opuszcza wewnętrzną przestrzeń płyty podstrumieniowej 2' przeważnie w kierunku do góry. Tak jak na pos. I, przepływ przypowierzchniowy 13' zbliża się do górnej powierzchni 10' roztopionego metalu i przemieszcza się wzdłuż górnej powierzchni 10' w kierunku wylotu 12' kadzi pośredniej 1(. Podobnie pos. III przedstawia znaną ze stanu techniki płytę podstrumieniową 2(. Płyta ta ma zamkniętą zewnętrzną boczną ściankę 4' mającą podciętą powierzchnię 4a(, która jest zwrócona w kierunku odchylonego przepływu 6(. Odchylony przepływ 6( przedstawiono jako zakręcający się ku górze i do wewnątrz. Poza tym charakter przepływu jest podobny do tych z pos. II.

Pos. IV przedstawia kadź pośrednią 1 z inną znaną ze stanu techniki płytą podstrumieniową 2(, w przekroju. Tak jak poprzednio opisano i pokazano na pos. I - III, przepływ wejściowy 3( kontynuuje przemieszczanie się w kierunku do dołu, dopóki powierzchnia zderzeniowa 7( płyty podstrumieniowej 21 nie wytworzy odchylonego przepływu przemieszczającego się na zewnątrz. Boczna ścianka 4( ma podciętą powierzchnię 40(, która odwraca odchylony przepływ do przepływu wejściowego 3(. Znane jest ze stanu techniki, że opuszczający płytę 2' zawrócony przepływ 8( nie przemieszcza się ku górze w kierunku górnej powierzchni 10', lecz raczej przemieszcza się na zewnątrz przez otwarty koniec 4b' płyty podstrumieniowej 2', tam gdzie nie ma bocznej ścianki. Szybki przepływ 15' zazwyczaj pozostaje w pobliżu dna 16' kadzi pośredniej 1(, dopóki nie opuści on kadzi pośredniej 2' wylotem 14'.

Znane ze stanu techniki płyty podstrumieniowe nie wytwarzają idealnego przepływu roztopionego metalu wewnątrz kadzi pośredniej. Przykładowo, na pos. II i III przedstawiono zamkniętą zewnętrzną boczną ściankę. Obydwie płyty kierują przepływ opuszczający wnętrze płyty ogólnie ku górze w kierunku górnej powierzchni kąpieli. Przepływ skierowany ku górze może wzburzyć górną powierzchnię roztopionego metalu w kadzi pośredniej. Wzburzenie powierzchni i wynikające z tego turbulencje mogą spowodować szkodliwe wzajemne oddziaływania pomiędzy roztopionym metalem a żużlem lub gazową atmosferą ponad powierzchnią ciekłego metalu. Te problemy stają się poważniejsze, jeżeli strumień wejściowy nie uderza w środek powierzchni zderzeniowej, w którym to przypadku przepływ skierowany ku górze jest asymetryczny i może mieć większą prędkość. Postacie z pos. I i IV wytwarzają istotną wielkość szybkiego przepływu, która zmniejsza prawdopodobieństwo, że zanieczyszczenia zostaną oddzielone od przepływu zanim wypłyną z kadzi pośredniej.

Przepływ tłokowy jest rodzajem przepływu, który zmniejsza, a najlepiej eliminuje, mieszanie i turbulencje. Przepływ tłokowy pozwala materiałowi na wpływanie do zbiornika i wypływanie z niego w postaci „czopa, przy czym każdy czop pozostaje w zbiorniku przez podobny czas. Przepływ tłokoPL 203 103 B1 wy w kadzi pośredniej odpowiadałby równomiernemu przepływowi z osłony kadziowej do wylotu kadzi pośredniej. Przepływ tłokowy ogranicza przerwanie górnej powierzchni i turbulencje przy niej, i wynikającą z tego możliwość zanieczyszczenia metalu. Przepływ tłokowy kontroluje również szybkie przemieszczanie się przepływu, przez co zwiększa się czas i możliwość oddzielania niemetalicznych zanieczyszczeń od stali przez pływanie. Ponadto, przepływ tłokowy zapewnia pożądane warunki do przemiany chemicznej w kadzi pośredniej przez zmniejszanie rozciągłości kłębiących się wirów, które powodują mieszanie się już znajdującej się cieczy w kąpieli z nową cieczą wpływającą do kąpieli. Przepływ tłokowy byłby korzystny w odlewaniu, gdyż mógłby on zmniejszać turbulencje, a zatem, zmniejszać utlenianie i porywanie żużlu. Znane płyty podstrumieniowe nie wytwarzają przepływu tłokowego w kadzi pośredniej. Strumień wejściowy miesza się z materiałem już znajdującym się w kadzi pośredniej z czego wynika szereg czasów przebywania, co powoduje skrócenie czasu przebywania szybkich przepływów i obszarów stagnacji w kadzi pośredniej. Taki charakter przepływu jest niepożądany i wpływa niekorzystnie na skuteczność oddzielania cząstek niemetalicznych od ciekłego metalu.

Celem wynalazku jest dostarczenie płyty podstrumieniowej, która odchyla strumień wejściowy równolegle do górnej powierzchni zderzeniowej. Następnie płyta rozdziela i rozprowadza ten odchylony przepływ w postaci oddzielnych części, które przemieszczają się w kierunku na zewnątrz od płyty przez szereg kanałów w bocznej ściance, oraz ku górze przez górną powierzchnię. Ponadto pożądane jest aby płyta podstrumieniowa rozdzielała i rozprowadzała odchylony przepływ zarówno w kierunkach ku górze, jak i na zewnątrz tak, aby zmniejszać zaburzenie powierzchniowe kąpieli roztopionego metalu. Istnieje ponadto zapotrzebowanie na płytę podstrumieniową, która pobudza przepływ tłokowy roztopionego metalu w kadzi pośredniej, zwłaszcza przepływ tłokowy odchylonego strumienia od płyty podstrumieniowej do wylotu kadzi pośredniej. Pożądane jest także rozdzielanie przepływu na kierunki skierowane ku górze i na zewnątrz tak, aby zmniejszać wrażliwość przepływu na zaburzenia i asymetrie powodowane przez strumień wejściowy uderzający o powierzchnię zderzeniową poza jej środkiem.

Zgodnie z wynalazkiem płyta podstrumieniowa kadzi pośredniej według wynalazku ma płytę podstawową mającą górną powierzchnię zderzeniową otoczoną boczną ścianką wyznaczającą kanały. Boczna ścianka może być zamknięta, i wraz z płytą podstawową, ograniczy wówczas wewnętrzną przestrzeń z otwartą górną powierzchnią.

Płyta podstrumieniowa jest przystosowana do przyjmowania i odchylania strumienia wejściowego roztopionego metalu na powierzchni zderzeniowej. Płyta podstrumieniowa jest przystosowania do umożliwiania przepływu odchylonego strumienia przez kanały. Przy zamkniętej bocznej ściance przepływ może wydostać się z wewnętrznej przestrzeni jedynie przez otwartą górną powierzchnię i kanały.

Istota wynalazku polega na tym, że płyta podstrumieniowa do rozdzielania i rozprowadzania przepływu ciekłego metalu dla kadzi pośredniej do stosowania w odlewaniu ciągłym obejmująca płytę podstawową mającą powierzchnię zderzeniową przystosowaną do przyjmowania i odchylania strumienia wejściowego roztopionego metalu, przy czym płyta podstawowa ma obrzeże, oraz obejmująca boczną ściankę rozciągającą się ku górze od płyty podstawowej wzdłuż co najmniej części obrzeża i mającą wewnętrzną powierzchnię skierowaną w kierunku powierzchni zderzeniowej, charakteryzuje się tym, że boczna ścianka ma szereg kanałów otoczonych przez sklepieniowo-schodkową strukturę na wewnętrznej powierzchni i przystosowanych do umożliwiania wypływania przez kanały co najmniej części odchylonego strumienia wejściowego.

Korzystnie boczna ścianka całkowicie otacza obrzeże płyty podstawowej i tym samym ogranicza wewnętrzną przestrzeń z otwartą górną powierzchnią.

Zgodnie z wynalazkiem boczna ścianka ma szereg boków, przy czym w każdym boku znajduje się co najmniej jeden kanał, i korzystnie boczna ścianka ma co najmniej sześć boków.

Ponadto korzystnie boczna ścianka ma sklepieniowo-schodkową strukturę obejmującą pierwszą ograniczającą powierzchnię przechodzącą w łuk nad kanałem i drugą ograniczającą powierzchnię tworzącą schodek nad kanałem.

Zgodnie z wynalazkiem co najmniej jedna ścianka typu tamy rozciąga się ku górze od płyty podstawowej i tym samym dzieli wewnętrzną przestrzeń na szereg komór.

Zgodna z wynalazkiem płyta korzystnie ma komorę przyjmującą przystosowaną do przyjmowania strumienia wejściowego, połączoną z utworzeniem przepływu z co najmniej jedną komorą wypływową mającą otwartą górną część i mającą co najmniej jeden kanał.

Płyta korzystnie ma ściankę typu tamy rozciągającą się ku górze od płyty podstawowej na co najmniej jednym filarze, przy czym filar, ścianka i płyta podstawowa wyznaczają kanały pozwalające na przepływ płynu pomiędzy komorami.

PL 203 103 B1

Korzystnie ścianka typu tamy ma górną powierzchnię z obniżeniem na tej górnej powierzchni, która pozwala na przepływ płynu pomiędzy komorami.

Korzystnie co najmniej jedna ścianka typu tamy rozciąga się ku górze od płyty podstawowej.

Ponadto płyta podstrumieniowa do rozdzielania i rozprowadzania przepływu ciekłego metalu dla kadzi pośredniej do stosowania w odlewaniu ciągłym obejmująca płytę podstawową mającą powierzchnię zderzeniową przystosowaną do przyjmowania i odchylania strumienia wejściowego roztopionego metalu, przy czym płyta podstawowa ma obrzeże oraz boczną ściankę mającą wewnętrzną powierzchnię zwróconą w kierunku powierzchni zderzeniowej, przy czym boczna ścianka rozciąga się ku górze od płyty podstawowej i całkowicie otacza obrzeże, ograniczając wewnętrzną przestrzeń z otwartą górną powierzchnią , zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że co najmniej jedna ścianka typu tamy rozciąga się ku górze od płyty podstawowej i dzieli wewnętrzną przestrzeń na komorę przyjmującą i co najmniej jedną komorę wypływową ograniczoną co najmniej częściowo przez boczną ściankę, przy czym boczna ścianka także ogranicza co najmniej jeden kanał na zewnątrz wewnętrznej przestrzeni.

Korzystnie boczna ścianka ma szereg kanałów otoczonych przez sklepieniowo-schodkową strukturę na wewnętrznej powierzchni i przystosowanych do umożliwiania wypływania przez kanały co najmniej części odchylonego strumienia wejściowego.

Korzystnie płyta według wynalazku ma ścianki typu tamy wyznaczające kanały, które pozwalają na przepływ płynu pomiędzy komorą przyjmującą i komorą wypływową.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1a przedstawia płytę podstrumieniową według wynalazku w widoku perspektywicznym, fig. 1b przedstawia płytę podstrumieniową według wynalazku, w przekroju wzdłuż linii A-A, fig. 1c przedstawia płytę podstrumieniową według wynalazku, w alternatywnym przekroju, ukazaną perspektywicznie, fig. 2 przedstawia płytę podstrumieniową według wynalazku wewnątrz kadzi pośredniej, w widoku perspektywicznym, ukazując charakter przepływu, fig. 3 przedstawia płytę podstrumieniową, w przekroju ukazującym charakter przepływu, fig. 4 przedstawia płytę podstrumieniową według wynalazku, w przekroju ukazującym przepływ tłokowy, fig. 5a przedstawia alternatywną postać wynalazku w widoku perspektywicznym, fig. 5b przedstawia przekrój fig. 5a w widoku perspektywicznym, fig. 6a przedstawia inną alternatywną postać wynalazku w widoku perspektywicznym, fig. 6b przedstawia przekrój fig. 6a w widoku perspektywicznym, fig. 7 przedstawia inną alternatywną postać wynalazku, która obejmuje struktury typu tamy, fig. 8a przedstawia postać z fig. 7 w przekroju poprzecznym, fig. 8b przedstawia postać z fig. 7 w przekroju wzdłużnym.

Płytę podstrumieniową według wynalazku przedstawiono na fig. 1a, 1b i 1c, przy czym fig. 1a przedstawia płytę w widoku perspektywicznym, fig. 1b przedstawia przekrój wzdłuż linii A-A, a fig. 1c przedstawia płytę w przekroju w perspektywie od dołu. Płyta 2 obejmuje płytę podstawową 2a mającą górną powierzchnię zderzeniową 3. Powierzchnia zderzeniowa jest co najmniej częściowo otoczona boczną ścianką 4. Boczna ścianka 4 ma wewnętrzną powierzchnię 7 i jest zazwyczaj usytuowana na obrzeżu powierzchni zderzeniowej 3. Boczna ścianka 4 ogranicza szereg kanałów 5. Wewnętrzna powierzchnia 7 wokół kanałów 5 może mieć sklepieniowo-schodkową strukturę 8. Sklepieniowo-schodkowa struktura 8 ma pierwszą ograniczającą powierzchnię 6 tworzącą sklepienie 9. Sklepienie 9 jest utworzone w bocznej ściance albo na niej i ma uniesiony pułap i ścianki. Kanały mogą również mieć trzecią powierzchnię obejmującą co najmniej jedno czoło tworzące schodek 8a w kanałach.

Jedną postać wynalazku stanowi ogólnie ośmiokątna płyta z zamkniętą boczną ścianką mającą osiem boków z jednym sklepieniowo-schodkowym kanałem w każdym boku, przy całkowitej liczbie ośmiu kanałów. Powierzchnie wyznaczające kanały są zazwyczaj prostopadłe do wewnętrznej powierzchni 7. Sklepienie 9 rozciąga się ku górze od powierzchni zderzeniowej 3, i ma wysokość 11 sklepienia oraz rozpiętość 12 sklepienia. Sklepieniowy kanał ma wysokość 13 schodka. W tej postaci każdy kanał ma taką samą wysokość 11 sklepienia, taką samą rozpiętość 12 sklepienia, i taką samą wysokość 13 schodka, aczkolwiek w innych postaciach kanały mogą mieć zróżnicowane wymiary.

Fig. 2 i 3 ilustrują zachowanie się przepływu w kadzi pośredniej 1 ze zgodną z wynalazkiem podstrumieniową płytą 2. Fig. 2 przedstawia zachowanie się przepływu bezpośrednio otaczającego płytę 2. Przepływ 10 skierowany do dołu, który jest wytwarzany przez strumień wejściowy 2 wpływający do kadzi pośredniej, uderza o powierzchnię zderzeniową płyty 5. Unikalna budowa kanałów w bocznej ściance płyty powoduje rozdzielanie przepływu na przepływy 30 ogólnie skierowane ku górze i przepływy 20 ogólnie skierowane na zewnątrz. Przepływy 20 skierowane na zewnątrz są rozprowadzane w postaci szeregu oddzielnych strumieni, które przemieszczają się na zewnątrz przez

PL 203 103 B1 każdy z kanałów. Fig. 3 przedstawia przepływ w całej kadzi pośredniej 1, w której roztopiony metal przemieszcza się w kierunku wylotu 14, kadzi pośredniej. Ponieważ roztopiony metal przemieszcza się w kierunku wylotu 14, w kadzi pośredniej 1 z łatwością kształtuje się przepływ tłokowy. Jak przedstawiono na fig. 4, płyta podstrumieniowa 2 zwiększa rozrastanie się przepływu tłokowego 15 w kadzi pośredniej 1, gdyż płyta podstrumieniowa 2 rozdziela przepływ zarówno w kierunku 70 ku górze, jak i w kierunku 80 na zewnątrz, zapewniając bardziej rozproszony przepływ, który z łatwością kształtuje się w przepływ tłokowy, gdy roztopiony metal przemieszcza się w kierunku wylotu 14. Podział przepływu na skierowany ku górze i na zewnątrz również zmniejsza wzburzenie górnej powierzchni kąpieli, gdyż kierowanie przepływu nie następuje głównie ku górze, lecz zarówno ku górze jak i na zewnątrz, jak też następuje rozdzielanie przepływu na oddzielne strumienie przemieszczające się na zewnątrz przez kanały.

Boczna ścianka 4 zgodnie z wynalazkiem nie musi być zamknięta, ale będzie zawsze miała kanały. Wielkość, liczba i usytuowanie kanałów w bocznej ściance mogą się zmieniać, jak również może się zmieniać ogólny kształt płyty. W zależności od wewnętrznej geometrii płyty podstrumieniowej, kanały mogą być sklepieniowe, bądź też nie. Fig. 5a, 5b i 6a, 6b przedstawiają w widoku perspektywicznym drugą i trzecią postać płyty podstrumieniowej 2 mającą boczne ścianki 4 z kanałami 5 o sklepieniowym kształcie.

W innej postaci, jak przedstawiono na fig. 7 i 8a, 8b, płyta podstrumieniowa 2 ma płytę podstawową 2a, co najmniej jedną boczną ściankę 4 mającą co najmniej jeden kanał 90, i co najmniej jedną wewnętrzną ściankę 4a pełniącą rolę tamy. W zależności od określonych warunków odlewania, boczne ścianki mogą być zamknięte albo otwarte. Kanały 90 mogą mieć sklepieniowy kształt, lecz mogą być również zwykłymi otworami przechodzącymi przez płaską ściankę. Wewnętrzne ścianki 4a wyznaczają szereg komór wewnątrz wewnętrznej przestrzeni płyty podstrumieniowej 2. Każda komora korzystnie ma górny otwór i służy jako moduł do dostarczania przepływu wyjściowego. Komora centralna 50a z górnym otworem działa głównie jako komora zderzeniowa i przyjmująca tak, aby zatrzymywać energię związaną ze strumieniem skierowanym do dołu ze strumienia z osłony kadziowej. Komory wypływowe 50b działają głównie jako moduły dostarczające, które są przeznaczone do ustalonego i równomiernego kształtowania rozprowadzanego przepływu tłokowego.

Płyta podstrumieniowa 2 powinna oddzielać strumień wejściowy od przepływu wyjściowego, zmniejszając przez to ich wzajemne oddziaływanie na siebie i mieszanie się. Oddzielenie strumieni wejściowych i wyjściowych pozwala komorze centralnej pochłaniać energię uderzającego strumienia i wymuszać przepływ przez komory wypływowe 50b. Oddzielenie strumieni pozwala również na ukształtowanie przepływu tłokowego w płycie podstrumieniowej 2.

Ścianki typu tamy powinny rozpraszać energię kinetyczną strumienia wejściowego i spowalniać przepływ do komór wypływowych. Wysokość, kształt i usytuowanie wewnętrznych ścianek typu tamy mogą być dostosowywane do konkretnych warunków odlewania. W szczególności, ścianki powinny być dostosowane do dostarczania przepływu do każdej komory tak, aby uzyskać przepływ tłokowy dla różnych konfiguracji kadzi pośredniej. Te ścianki mogą mieć dowolną dogodną wysokość, i często mają taką samą wysokość co boczne ścianki. Poszczególne ścianki mogą nawet różnić się wysokością, i mogą dochodzić do płyty podstawowej, bądź też nie. Fig. 8a i 8b przedstawiają ścianki 4a typu tamy mające filary 100 dochodzące do płyty podstawowej 2. Ścianki 4a, filary 100 i płyta podstawowa 2a mają kanały 60. Kanały te pozwalają na przepływ płynu pomiędzy komorami, w szczególności przepływ płynu pomiędzy komorą centralną 50a i komorami wypływowymi 50b. Ścianki 4a, z perforacjami czy też bez nich, mogą mieć obniżenia 4b w ich górnej powierzchni 4c, które pozwalają na przepływ płynu pomiędzy komorami. Jest istotne, aby ścianki w dowolnej konfiguracji mogły kontrolować przepływ do komór wypływowych tak, aby przepływ wyjściowy wypłynął przez kanały 90 i górne otwory. W ten sposób pomiędzy płytą podstrumieniową i wylotem kadzi pośredniej może powstać przepływ tłokowy.

Płyta podstrumieniowa według wynalazku kieruje strumień wejściowy z kadzi przez kanały w bocznej ściance i otwartą górną powierzchnię płyty. Płyta podstrumieniowa zatrzymuje i wykorzystuje dużą energię związaną ze strumieniem skierowanym do dołu do zasilania kanałów. Kierowanie do kanałów jest ułatwione przez sklepieniowo-schodkową strukturę otaczającą kanały lub ścianki typu tamy dzielące płytę podstrumieniową na szereg komór. Wypływający przepływ opuszcza płytę podstrumieniową i przemieszcza się w kierunku wylotu kadzi pośredniej z równomiernie rozłożoną, na przestrzeni całej wysokości kadzi pośredniej, prędkością. Korzystnie, płyta podstrumieniowa oddziela

PL 203 103 B1 strumień wejściowy tak, aby zmniejszać wrażliwość przepływu na wzburzenie i asymetrie, gdy uderzający przepływ nie uderza w środek płyty podstrumieniowej.

Płyta podstrumieniowa według wynalazku może być przeznaczona do konkretnych geometrii kadzi pośredniej, włączając w to postacie asymetryczne, takie jak pojedyncze, podwójne i wielokrotne układy do odlewania. Kanały w bocznej ściance i komorach wypływowych mogą być przystosowane do właściwych konfiguracji, spełniając wymagania odnośnie przepływu płynu. Przykładowo, można usunąć boczną ściankę aby dostosować się do umiejscowienia płyty podstrumieniowej w pobliżu końca kadzi pośredniej.

Chociaż wynalazek został opisany w odniesieniu do jego szczególnych postaci, dla fachowców stanie się oczywiste, że można dokonać wielu odmian i modyfikacji oraz innych zastosowań wynalazku. Niniejszy wynalazek nie jest ograniczony przez podane konkretne ujawnienie.

Claims (13)

1. Płyta podstrumieniowa do rozdzielania i rozprowadzania przepływu ciekłego metalu dla kadzi pośredniej do stosowania w odlewaniu ciągłym obejmująca płytę podstawową mającą powierzchnię zderzeniową przystosowaną do przyjmowania i odchylania strumienia wejściowego roztopionego metalu, przy czym płyta podstawowa ma obrzeże, oraz obejmująca boczną ściankę rozciągającą się ku górze od płyty podstawowej wzdłuż co najmniej części obrzeża i mającą wewnętrzną powierzchnię skierowaną w kierunku powierzchni zderzeniowej, znamienna tym, że boczna ścianka (4) ma szereg kanałów (5) otoczonych przez sklepieniowo-schodkową strukturę (8) na wewnętrznej powierzchni i przystosowanych do umożliwiania wypływania przez kanały co najmniej części odchylonego strumienia wejściowego.

2. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że boczna ścianka (4) całkowicie otacza obrzeże płyty podstawowej (2a) i tym samym ogranicza wewnętrzną przestrzeń z otwartą górną powierzchnią.

3. Płyta według zastrz. 2, znamienna tym, że boczna ścianka (4) ma szereg boków, przy czym w każdym boku znajduje się co najmniej jeden kanał (5).

4. Płyta według zastrz. 3, znamienna tym, że boczna ścianka (4) ma co najmniej sześć boków.

5. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że ma sklepieniowo-schodkową strukturę obejmującą pierwszą ograniczającą powierzchnię (6) przechodzącą w łuk nad kanałem i drugą ograniczającą powierzchnię tworzącą schodek (8a) nad kanałem.

6. Płyta według zastrz. 2, znamienna tym, że co najmniej jedna ścianka (4a) typu tamy rozciąga się ku górze od płyty podstawowej (2a) i tym samym dzieli wewnętrzną przestrzeń na szereg komór (50a, 50b).

7. Płyta według zastrz. 6, znamienna tym, że ma komorę przyjmującą (50a) przystosowaną do przyjmowania strumienia wejściowego (10), połączoną z utworzeniem przepływu z co najmniej jedną komorą wypływową (50b) mającą otwartą górną część i mającą co najmniej jeden kanał (90).

8. Płyta według zastrz. 6 albo 7, znamienna tym, że ma ściankę (4a) typu tamy rozciągającą się ku górze od płyty podstawowej (2a) na co najmniej jednym filarze (100), przy czym filar, ścianka i płyta podstawowa wyznaczają kanały (60) pozwalające na przepływ płynu pomiędzy komorami.

9. Płyta według zastrz. 6 albo 7, albo 8, znamienna tym, że ścianka (4a) typu tamy ma górną powierzchnię (4c) z obniżeniem (4b) na tej górnej powierzchni (4c), która pozwala na przepływ płynu pomiędzy komorami.

10. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że co najmniej jedna ścianka (4a) typu tamy rozciąga się ku górze od płyty podstawowej (2a).

11. Płyta podstrumieniowa do rozdzielania i rozprowadzania przepływu ciekłego metalu dla kadzi pośredniej do stosowania w odlewaniu ciągłym obejmująca płytę podstawową mającą powierzchnię zderzeniową przystosowaną do przyjmowania i odchylania strumienia wejściowego roztopionego metalu, przy czym płyta podstawowa ma obrzeże oraz boczną ściankę mającą wewnętrzną powierzchnię zwróconą w kierunku powierzchni zderzeniowej, przy czym boczna ścianka rozciąga się ku górze od płyty podstawowej i całkowicie otacza obrzeże, ograniczając wewnętrzną przestrzeń z otwartą górną powierzchnią, znamienna tym, że co najmniej jedna ścianka (4a) typu tamy rozciąga się ku górze od płyty podstawowej (2a) i dzieli wewnętrzną przestrzeń na komorę przyjmującą (50a) i co najmniej jedną komorę wypływową (50b) ograniczoną co najmniej częściowo przez boczną ściankę (4), przy czym boczna ścianka także ogranicza co najmniej jeden kanał (90) na zewnątrz wewnętrznej przestrzeni.

PL 203 103 B1

12. Płyta według zastrz. 11, znamienna tym, że boczna ścianka (4) ma szereg kanałów (5) otoczonych przez sklepieniowo-schodkową strukturę (8) na wewnętrznej powierzchni i przystosowanych do umożliwiania wypływania przez kanały co najmniej części odchylonego strumienia wejściowego.

13. Płyta według zastrz. 11 albo 12, znamienna tym, że ma ścianki (4a) typu tamy wyznaczające kanały (60), które pozwalają na przepływ płynu pomiędzy komorą przyjmującą (50a) i komorą wypływową (50b).