PL207538B1

PL207538B1 - Wnęka formierska krystalizatora do ciągłego odlewania wlewków kwadratowych i kęsisk kwadratowych

Info

Publication number: PL207538B1
Application number: PL380172A
Authority: PL
Inventors: Adalbert Roehrig; Franz Kawa
Original assignee: Concast Ag
Priority date: 2003-12-27
Filing date: 2004-12-11
Publication date: 2010-12-31
Also published as: AU2004308604A1; PL380172A1; BRPI0418156B1; RU2324569C1; ATE387976T1; AU2004308604B2; CN1909994A; JP2007516839A; DE50309338D1; WO2005063423A1; RU2006127168A; JP4686477B2; CA2548930A1; US20060278363A1; KR100813191B1; ES2302894T3; EG24298A; UA81569C2; EP1547705B1; BRPI0418156A

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wnęka formierska krystalizatora do ciągłego odlewania wlewków kwadratowych i kęsisk kwadratowych oraz profili wstępnych, przy czym linie obwodowe przekroju wnęki formierskiej mają co najmniej w obszarach naroży przekroju wygięte odcinki, zaś ściany wnęki formierskiej są chłodzone.

Podłużne produkty odlewania ciągłego odlewa się przeważnie w krystalizatorach rurowych o przekroju prostokątnym, zwłaszcza zbliżonym do kwadratowego, lub przekroju okrągłym. Pasma kwadratowych wlewków i kęsisk obrabia się następnie w drodze walcowania lub kucia.

Decydujące znaczenie dla wytwarzania produktów odlewania ciągłego o dobrej jakości powierzchni i struktury, zwłaszcza pasm kwadratowych wlewków i kęsisk, ma równomierny transport ciepła wzdłuż linii obwodu przekroju pasma pomiędzy tworzącym się pasmem i ścianą wnęki formierskiej. Znanych jest wiele propozycji, polegających na takim ukształtowaniu geometrii wnęki formierskiej, zwłaszcza w obszarze narożników wnęki, aby pomiędzy tworzącą się skorupą pasma i ścianą krystalizatora nie powstawały szczeliny powietrzne, które powodują ponowne nagrzewanie skorupy pasma względnie nierównomierny transport ciepła wzdłuż linii obwodu przekroju pasma.

Naroża wnęki formierskiej krystalizatorów rurowych są fasetowo zaokrąglone. Im większe są fasetowe zaokrąglenia krystalizatora, tym trudniej osiągnąć równomierne chłodzenie pomiędzy tworzącą się skorupą pasma i ścianami krystalizatora, zwłaszcza na obwodzie wnęki formierskiej. Rozpoczynające się krzepnięcie pasma tuż pod lustrem kąpieli w krystalizatorze biegnie na prostych odcinkach obwodu wnęki inaczej niż w obszarach fasetowych naroży. Przepływ ciepła na prostych i w zasadzie prostych odcinkach jest quasi-jednowymiarowy i odbywa się zgodnie z prawem przenikania ciepła przez płaską ścianę. W przeciwieństwie do tego przepływ ciepła w zaokrąglonych obszarach narożnych jest dwuwymiarowy i odbywa się zgodnie z prawem przenikania ciepła przez ścianę zakrzywioną.

Powstająca skorupa pasma jest z reguły w obszarach naroży początkowo grubsza niż na prostych powierzchniach i zaczyna się wcześniej i silniej kurczyć. Powoduje to, że już po około 2 sekundach skorupa pasma w obszarach naroży odchodzi od ściany krystalizatora i powstaje szczelina powietrzna, która drastycznie pogarsza przenikanie ciepła. To pogorszenie przenikania ciepła nie tylko opóźnia dalszy rozrost skorupy, lecz może nawet doprowadzić do ponownego stopienia już zakrzepłych warstw skorupy. To wahanie - przepływu ciepła - chłodzenia i ponownego nagrzewania - powoduje wady pasma, takie jak wzdłużne pęknięcia powierzchniowe i wewnętrzne na krawędziach względnie w obszarach przykrawędziowych, oraz wady kształtu, takie jak romboidalność, wciągnięcia i inne.

Im większe są fasetowe zaokrąglenia w porównaniu do długości boków przekroju pasma, zwłaszcza jeżeli ich promienie wynoszą 10% i więcej długości boków przekroju wnęki formierskiej, tym częstsze i większe są opisane wady pasma. Jest to przyczyną tego, że promienie fasetowych zaokrągleń są z reguły ograniczone do wymiaru od 5 do 8 mm, chociaż dla następującego potem walcowania korzystne byłyby większe zaokrąglenia na krawędziach pasma.

Z JP-A-53 011124 znany jest krystalizator do cią g ł ego odlewania kwadratowych wlewków z zaokrąglonymi fasetowo narożnikami. W takich krystalizatorach pasmo może ulegać nierównomiernemu chłodzeniu i mogą powstawać pasma o rombowym przekroju i odpowiednich wadach krawędzi, takich jak pęknięcia i inne. Aby uniknąć takich wad pasma, w dokumencie tym zaproponowano wykonanie czworokątnej wnęki krystalizatora z 2 małymi i 2 dużymi fasetowymi zaokrągleniami naroży. Te zróżnicowane promienie naroży fasetowych zaokrągleń mają w sposób celowy doprowadzić do krzepnięcia skorupę pasma o nierównomiernej grubości. Bezpośrednio na wyjściu z krystalizatora opóźnione krzepnięcie w narożach o dużych promieniach ma być kompensowane wzmocnionym chłodzeniem krawędzi w obszarze chłodzenia wtórnego. Środki te mają prowadzić do powstania niespaczonego przekroju pasma.

Z JP-A-60 040647 znany jest krystalizator do cią g ł ego odlewania profilu wstę pnego. Przy ci ą głym odlewaniu profili wstępnych powstają często wzdłużne pęknięcia przy przejściu od środkowego żebra do obu skrajnych kołnierzy. Ta przejściowa część stanowi w krystalizatorze zaokrągloną wypukle część krawędzi, na której pasmo profilu ulega lekkiemu skurczowi przy chłodzeniu środkowego żebra. Aby zapobiec temu skurczowi względnie powstawaniu pęknięć, w dokumencie tym zaproponowano, aby tej wypukłej przejściowej krzywej krystalizatora nadać kształt krzywizny, zwiększającej się w sposób cią g ł y w kierunku ś rodkowego ż ebra.

Z JP-A-11 151555 znany jest inny krystalizator do cią g ł ego odlewania kwadratowych wlewków i kę sisk. Aby także w tym krystalizatorze uniknąć romboidalnego odkształ cenia przekroju pasma i doPL 207 538 B1 datkowo zwiększyć szybkość odlewania, krystalizator zaopatruje się w czterech narożach, w których znajdują się fasetowe zaokrąglenia, w narożne elementy chłodzące. Po stronie zalewowej te narożne elementy chłodzące stanowią kołowe wybrania w ścianie krystalizatora, które zanikają w kierunku ruchu pasma i na wyjściu z krystalizatora ulegają redukcji do zaokrąglenia fasetowego naroża. Stopień krzywizny kołowego wybrania wzrasta w kierunku ruchu pasma aż do wyjścia z krystalizatora. Taki kształt ma zapewniać nieprzerwany styk pomiędzy obszarem naroży skorupy pasma i narożnymi częściami krystalizatora.

Celem wynalazku jest opracowanie wnęki formierskiej dla krystalizatora do ciągłego odlewania o geometrii, która zapewni optymalne warunki dla równomiernej wymiany ciepł a pomię dzy tworzą c ą się skorupą pasma i ścianą krystalizatora wzdłuż linii obwodu przekroju pasma, a co za tym idzie, symetryczny rozkład temperatur w skorupie pasma. Chłodzenie i geometria wnęki formierskiej mają być zoptymalizowane, zwłaszcza wzdłuż obwodu wnęki z wygiętym odcinkiem ściany i przejścia od wygiętych do, w zasadzie prostych, odcinków ściany. Dzięki temu ma zostać osiągnięty lepszy równomierny profil krzepnięcia tworzącej się skorupy pasma przy przechodzeniu przez krystalizator, aby uniknąć naprężeń w skorupie pasma, tworzenia szczelin powietrznych pomiędzy skorupą pasma i ścianą krystalizatora, wciągnięć, romboidalności krawędzi przekroju pasma, pęknięć w skorupie i innych. Ponadto taka wnęka formierska ma umożliwiać osią gnięcie większych szybkości odlewania w porównaniu do stanu techniki oraz charakteryzować się niskimi kosztami wytwarzania.

Według wynalazku zadanie to rozwiązano przez to, że wnęka formierska krystalizatora do ciągłego odlewania wlewków kwadratowych, kęsisk kwadratowych i profili wstępnych, przy czym linie obwodowe przekroju wnęki formierskiej mają w obszarach naroży przekroju wygięte odcinki, zaś ściany wnęki formierskiej są chłodzone, charakteryzuje się tym, że linie obwodowe w wygiętych fasetowo obszarach naroży wnęki formierskiej mają krzywizny, które mają przebiegi wzrastające do maksymalnego stopnia krzywizny i od niego malejące, oraz że zadany maksymalny stopień krzywizny następujących kolejno po sobie, w kierunku ruchu pasma, linii obwodowych obszarów tych samych naroży zmniejsza się co najmniej na części długości krystalizatora.

Korzystnie, linie łukowe odpowiadają funkcji krzywej matematycznej

MlIYl |a| b względnie, jeżeli A = B, funkcji krzywej |X|ⁿ + |Y|ⁿ = |R|ⁿ, zaś wykładnik „n jest większy niż 2 i mniejszy niż 100.

Korzystnie także, przekrój wnęki formierskiej jest zbliżony do prostokątnego, korzystnie zbliżony do kwadratowego, i ma zaokrąglone fasetowo obszary naroży pomiędzy czterema, w zasadzie płaskimi ścianami bocznymi, oraz że łuki fasetowych zaokrągleń w obszarach naroży odpowiadają funkcji krzywej |X|ⁿ + |Y|ⁿ = |R|ⁿ, zaś wartość wykładnika „n leży pomiędzy 2,1 i 10.

Korzystnie również, przekrój wnęki formierskiej jest zbliżony do prostokątnego i składa się z czterech linii ł ukowych, z których każ da tworzy ką t 90°, oraz ż e linie łukowe odpowiadają funkcji matematycznej x|ⁿ |Y|ⁿ zaś wartość wykładnika „n leży pomiędzy 3 i 50, korzystnie 4 i 10.

Korzystnie dalej, przekrój wnęki formierskiej jest zbliżony do kołowego i składa się z linii łukowych, z których każda tworzy kąt pomiędzy 15 i 180°, oraz że linie łukowe odpowiadają funkcji matematycznej |x|ⁿ + |Y|ⁿ = |R|ⁿ, zaś wartość wykładnika „n jest większa niż 2 i mniejsza niż 2,3.

Według wynalazku, przekrój wnęki formierskiej jest zbliżony do kwadratowego i składa się z czterech linii ł ukowych, z których każ da tworzy ką t 90°, oraz ż e linie łukowe odpowiadają funkcji matematycznej |x|ⁿ + |Y|ⁿ = |R|ⁿ, oraz że co najmniej na części długości krystalizatora usytuowany pomiędzy zaokrąglonymi fasetowo obszarami naroży odcinek linii obwodowej sterowane jest odkształcenie skorupy pasma przy przejściu przez krystalizator poprzez wydłużenie odcinka linii łukowych.

Według innej cechy wynalazku, wnęka formierska w kierunku wyjścia z krystalizatora ma zbieżność odlewniczą zgodnie z funkcją matematyczną |x|ⁿ + |Y|ⁿ = |R-t|ⁿ, przy czym t stanowi miarę zbieżności.

PL 207 538 B1

Według dalszej cechy wynalazku, wnęka formierska jest zbliżona do prostokąta, korzystnie zbliżona do kwadratu, i ma zaokrąglone fasetowo obszary naroży z łukami fasetowymi zgodnie z funkcją krzywej |X|ⁿ + |Y|ⁿ = |R|ⁿ, zaś wartość wykładnika „n następujących kolejno po sobie łuków liniowych leży pomiędzy 2,1 i 10, oraz ma pomiędzy łukami fasetowymi wygięte ściany boczne, których stopień krzywizny rozciąga się co najmniej na części długości krystalizatora tak, że skorupa pasma przy przejściu przez część długości ulega odkształceniu plastycznemu.

Korzystnie, wnęka formierska jest przyporządkowana krystalizatorowi rurowemu.

Według kolejnej cechy wynalazku, krystalizator składa się z chłodzonych wodą, miedzianych ścian oraz wraz ze wzrostem stopnia krzywizny odcinków wygiętej linii obwodu wnęki formierskiej, zwłaszcza w obszarach naroży z fasetowymi łukami, wodne chłodzenie miedzianej ściany jest zredukowane.

Wnęka formierska krystalizatora z geometrią wnęki ukształtowaną według wynalazku pozwalają na stworzenie optymalnych warunków dla równomiernej wymiany ciepła wzdłuż linii obwodu przekroju pasma pomiędzy tworzącą się skorupą pasma i ścianą wnęki. Optymalna równomierna wymiana ciepła sprawia, że tworząca się w krystalizatorze skorupa pasma krzepnie z wytworzeniem równomiernej, w odniesieniu do obwodu, struktury krystalicznej bez wad w postaci pę knięć, koncentracji napr ęże ń , romboidalności krawędzi i innych. Ponadto takie wnęki formierskie można definiować za pomocą krzywych będących funkcjami matematycznymi i racjonalnie wytwarzać na sterowanych numerycznie obrabiarkach.

Jeżeli zbieżność wnęki formierskiej jest dobrana do określonego gatunku stali i określonego czasu przebywania pasma tworzącego się wewnątrz wnęki krystalizatora, wówczas w drodze prób odlewniczych można skontrolować równomierny wzrost skorupy względnie równomierne zadane przenikanie ciepła wzdłuż linii obwodu. Aby wyrównać ewentualnie pozostające różnice w zadanym przenikaniu ciepła pomiędzy tworzącą się skorupą pasma i ścianą wnęki formierskiej, można, według wynalazku, ściany wnęki formierskiej o większym stopniu krzywizny chłodzić słabiej, zaś ściany o mniejszym stopniu krzywizny ch łodzić silniej.

W tradycyjnym krystalizatorze proste linie obwodu wnę ki formierskiej łączą się stycznie w punkcie zwanym stycznym z linią kołowego łuku zaokrąglenia naroża. Takie punktowe przejścia i kołowe zaokrąglenia zastąpiono liniami łukowymi o kształcie funkcji krzywej z jednym lub dwoma parametrami podstawy i wykładnikiem, na przykład, superelipsą lub superokręgiem. Ponadto dzięki odpowiedniemu doborowi parametrów podstawy i wykładników funkcji krzywej matematycznej krzywizna następujących kolejno po sobie linii łukowych zmienia się w sposób ciągły lub nieciągły. Zmniejszając względnie zwiększając wykładnik, można dopasować kształty linii łukowych, a zatem geometrię wnęki, do zadanych parametrów odlewania.

Jeżeli styk pomiędzy tworzącą się skorupą pasma i chłodzoną ścianą krystalizatora przy przechodzeniu przez krystalizator nie zostanie przerwany wskutek niekontrolowanego powstania szczeliny powietrznej, wówczas przepływ ciepła zachodzi zgodnie z prawami fizycznymi. Ten idealny stan zakłada, że również geometria wnęki krystalizatora jest zbudowana zgodnie z fizycznymi prawami przepływu ciepła z jednej strony i skurczem skorupy pasma z drugiej, zaś geometria wnęki formierskiej odpowiada zdefiniowanym matematycznie funkcjom krzywych. Zgodnie z innym wykonaniem optymalna, zdefiniowana matematycznie geometria wnęki formierskiej ma miejsce wówczas, gdy łuki linii obwodu wnęki formierskiej mają przebieg zgodny z funkcją krzywej superelipsy

IX! IY1

A B zaś następujące kolejno po sobie linie łukowe mają zmienianą krzywiznę względnie stopień krzywizny poprzez dobór wykładnika „n i parametru podstawy A i B (półosi elipsy).

Aby osiągnąć w zasadzie równomierne zadane przenikanie ciepła wzdłuż linii obwodu, można dodatkowo lekko odkształcić plastycznie skorupę pasma wewnątrz krystalizatora, to znaczy zmusić ją do dopasowania się do geometrii wnęki. Zgodnie z innym wykonaniem zaproponowano, aby linia obwodu składała się z czterech linii łukowych, z których każda tworzy kąt 90°. Następujące kolejno po sobie linie łukowe mają tak dobrane wymiary, że wypukła skorupa pasma po zalewowej stronie krystalizatora, co najmniej na pierwszej części długości krystalizatora, przy przejściu przez krystalizator ulega takiemu odkształceniu, że co najmniej w obszarach środkowych pomiędzy obszarami naroży wypukłość skorupy ulega redukcji lub, innymi słowy, linie łukowe w środkowych obszarach obwodu pasma rozciągają się, względnie zmniejsza się stopień krzywizny 1/R.

PL 207 538 B1

Jeżeli, przykładowo, w zbliżonym do prostokątnego, korzystnie zbliżonym do kwadratowego, przekroju wnęki formierskiej utworzy się fasetowo zaokrąglony obszar naroża pomiędzy czterema, w zasadzie płaskimi, ścianami bocznymi, wówczas zgodnie z nastę pnym wykonaniem stopień krzywizny następujących kolejno po sobie w kierunku ruchu pasma łuków fasetowych jest dobrany zgodnie z funkcją krzywej |X|ⁿ + |Y|ⁿ = |R|ⁿ, zaś wykł adnik „n zmienia się pomię dzy 2,01 i 10.

Jeżeli zbliżony do prostokątnego przekrój wnęki formierskiej składa się w zasadzie z czterech linii łukowych, z których każda obejmuje 1/4 linii obwodu, wówczas zgodnie z innym wykonaniem dobiera się krzywą funkcji

IX! IY1

A B zaś wartość wykładnika „n następujących kolejno po sobie w kierunku ruchu pasma linii obwodowych zmienia się pomiędzy 4 i 50.

W przypadku wnęki formierskiej o przekroju zbliżonym do kwadratowego lub kołowego, w połączeniu z niewielkim plastycznym odkształceniem skorupy pasma, zgodnie z opisaną w EP-PS 0 498 296 metodą zwaną „Convex-Technology, wartość wykładnika „n następujących kolejno po sobie w kierunku ruchu pasma linii obwodowych leży według następnego wykonania pomiędzy 4 i 50 dla przekrojów prostokątnych oraz pomiędzy 2 i 2,5 dla przekrojów okrągłych.

Poza zdefiniowanymi matematycznie, wygiętymi liniami obwodu przekroju wnęki krystalizatora można, celem osiągnięcia w zasadzie równomiernego zadanego przenikania ciepła, uwzględnić także rozmiary chłodzenia wodą miedzianej ściany. Zaproponowano, aby wraz ze wzrostem stopnia krzywizny wygiętej linii obwodu wnęki formierskiej, zwłaszcza w obszarach naroży z fasetowymi łukami, redukować wodne chłodzenie miedzianej ściany.

Krystalizatory do ciągłego odlewania kwadratowych wlewków, kęsisk oraz profili wstępnych są z reguł y wytwarzane ze stosunkowo cienkich rur miedzianych. W przypadku takich krystalizatorów rurowych obróbka mechaniczna może się odbywać jedynie przez otwór zalewowy względnie przez otwór wychodzenia pasma. Oprócz krystalizatorów rurowych o prostej osi wzdłużnej stosuje się na tak zwanych maszynach do ciągłego odlewania łuków krystalizatory rurowe o wygiętej osi wzdłużnej, która dodatkowo utrudnia mechaniczną obróbkę wnęki krystalizatora. Celem osiągnięcia wysokiej dokładności wymiarów zaproponowano, aby wnękę formierską krystalizatora wykonywać za pomocą sterowanej numerycznie obrabiarki do obróbki skrawaniem.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia lewą połowę rury krystalizatora według stanu techniki dla przekroju kwadratowego wlewka, w widoku z góry, fig. 2 - prawą połowę rury krystalizatora według wynalazku dla przekroju kwadratowego wlewka, w widoku z góry, fig. 3 - ukształtowanie naroża rury krystalizatora z fig. 2, w powiększeniu, fig. 4 - ukształtowanie naroża rury krystalizatora o przekroju w kształcie prostokąta o nierównych długościach boków, w powiększeniu, fig. 5 - linie obwodu kwadratowego przekroju wnęki formierskiej, fig. 6 - krystalizator z odkształceniem skorupy pasma (Convex Technology), zaś fig. 7 - linie obwodu dla przekroju w zasadzie okrągłego.

Na fig. 1 przedstawiona jest połowa rury 2 krystalizatora z miedzi. Linia obwodowa 3 wnęki formierskiej 4 stanowi otwór krystalizatora po stronie zalewowej, zaś linia obwodowa 5 otwór krystalizatora po stronie wyjścia pasma. Linia obwodowa 5 jest mniejsza od linii obwodowej 3 o zbieżność wnęki formierskiej 4. Częściowy odcinek 6 linii obwodowych 3 i 5 przekroju wnęki formierskiej ma linię łukową w kształcie fasetowego zaokrąglenia narożna o promieniu, wynoszącym przykładowo 6 mm. Ściany rury 2 krystalizatora, zwane również ścianami wnęki formierskiej, są chłodzone wodą, jak to jest znane w różnych wariantach ze stanu techniki. Stopień krzywizny 1/R linii łukowej 7 na częściowym odcinku 6 po stronie zalewowej jest mniejszy niż stopień krzywizny 1/R linii łukowej 8 na częściowym odcinku po stronie wyjścia pasma.

Na fig. 2 przedstawiona jest połowa rury 12 krystalizatora o liniach obwodowych 13 i 15 wnęki formierskiej 14. Linia obwodowa 13 przekroju wnęki krystalizatora ogranicza wnękę formierską 14 po stronie zalewowej, zaś linia obwodowa 15 ogranicza wnękę formierską 14 po stronie wyjścia pasma. Linie obwodowe 13, 15 względnie ściana wnęki formierskiej są w obszarach naroży wzdłuż odcinków 16 wygięte, zaś wzdłuż odcinków 17 proste. Łuki fasetowych zaokrągleń w obszarach naroży 19, 19' mają tak dobrane wymiary, że z obu stron zajmują co najmniej 10% długości 20 boków przekroju wnęki formierskiej na wyjściu z krystalizatora. W przypadku przekroju o przykładowych wymiarach 120 mm x 120 mm łuk fasetowego zaokrąglenia zajmuje z każdej strony co najmniej 12 mm długości

PL 207 538 B1 boków, korzystnie 18 - 24 mm lub 15 - 20% długości 20 boków. Łukowa linia obwodowa 13 w obszarach naroży 19 jest zdefiniowana funkcją krzywej matematycznej z parametrem podstawy i wykładnikiem, która odbiega od linii kołowej. Na fig. 3 objaśniony jest dokładnie kształt obszaru naroża 19.

Na fig. 3 w obszarze naroża 19 w kierunku ruchu pasma przedstawione są następujące wygięte łukowo linie obwodowe 23 - 23''''. Obszar naroża 19 może mieć stałą szerokość od strony zalewowej do strony wylotowej wzdłuż stożka zalewowego, zaś punkty przejścia od krzywych do prostych mogą być rozmieszczone na linii R - R4 lub na prostej względnie wygiętej linii R1 - R4. Odstępy 25 - 25''' wskazują na stałą zbieżność wnęki formierskiej. Wygięte linie obwodowe 23 - 23'' i proste linie 24 - 24 stanowią krzywe wysokości ściany wnęki formierskiej. Linie łukowe są zdefiniowane przez funkcję krzywej matematycznej |X|ⁿ + |Y|ⁿ = |R|ⁿ, przy czym dobór wykładnika „n określa stopień krzywizny każdej linii łukowej 23 - 23''''. Celem tego doboru jest takie ukształtowanie wnęki formierskiej, aby tworząca się skorupa pasma ulegała równomiernemu chłodzeniu w odniesieniu do obwodu krystalizatora i ustalał się w niej możliwie symetryczny rozkład temperatur.

Zależnie od kształtu przekroju pasma, zadane - równomierne w odniesieniu do obwodu - przenikanie ciepła przy przekrojach zbliżonych do okrągłych można osiągnąć jedynie poprzez geometrię przekroju wnęki formierskiej, zaś w przekrojach wnęki formierskiej zbliżonych do prostokątnych poprzez kombinację geometrii i zróżnicowanego chłodzenia wzdłuż linii obwodu. W niniejszym przykładzie wykładnik funkcji krzywej zmienia się w sposób następujący:

linia łukowa 23 linia łukowa 23' linia łukowa 23'' linia łukowa 23' linia łukowa 23 wykładnik „n 4,0 wykładnik „n 3,5 wykładnik „n 3,0 wykładnik „n 2,5 wykładnik „n 2,0 (łuk kołowy)

Wykładnik zmienia się w tym przykładzie w sposób ciągły pomiędzy 4 i 2. Zależnie od doboru zbieżności wnęki formierskiej można także zastosować skoki nieciągłe. Zmniejszenie wykładnika pomiędzy 4 i 2 powoduje zmniejszenie stopnia krzywizny linii łukowych lub, innymi słowy, linie łukowe rozciągają się aż do wyjścia z krystalizatora. To rozciągnięcie sprawia ponadto, że wzdłuż przekątnej 26 zbieżność wnęki formierskiej jest największa i zmniejsza się w kierunku prostych ścian. Stopień krzywizny wygiętych linii obwodowych 23 - 23''' jest rosnący aż do maksymalnego stopnia krzywizny 30 - 30'''. Stopień krzywizny wzdłuż wygiętych linii obwodowych 23'''' jest stały (łuk kołowy). Na wygiętym odcinku 16 obszarów naroży 19 można w sposób celowy sterować redukcją szczeliny pomiędzy przemieszczającą się przez wnękę formierską skorupą pasma i ścianą wnęki formierskiej względnie odkształceniem skorupy pasma.

Na fig. 4 przedstawione jest ukształtowanie naroży niesymetryczne względem przekątnej 41. Wymiar OB nie jest równy OA. Funkcja krzywej linii łukowych 42 - 42'' wynosi wnjYl·

A BI

Linie łukowe 42 - 42'' mają w tym przykładzie następujące wykładniki:

linia łukowa 42 wykładnik „n = 4,0 linia łukowa 42' wykładnik „n = 3,4 linia łukowa 42'' wykładnik „n = 3,0

Z liniami łukowymi 42 - 42'' łączą się proste odcinki obwodowe 43 - 43''.

Ściana 44 wnęki formierskiej jest wykonana z miedzi. Za pomocą trójkątów 46, 47 o nierównych wzajemnych odstępach na zewnętrznej stronie krystalizatora przedstawiona jest schematycznie różna intensywność chłodzenia. Ciaśniej rozmieszczone trójkąty 46 wskazują na większą intensywność chłodzenia, zaś trójkąty 47 o większych wzajemnych odstępach wskazują na słabszą intensywność chłodzenia.

W przykładzie na fig. 5 z uwagi na przejrzystość rysunku przedstawione są tylko trzy, następujące kolejno po sobie w kierunku ruchu pasma, linie obwodowe 51 - 51'' wnęki formierskiej 50 o kształ cie zbliż onym do kwadratowego.

Każda linia obwodowa składa się z czterech linii łukowych, tworzących kąty 90°. Cztery linie łukowe odpowiadają funkcji matematycznej |X|ⁿ + |Y|ⁿ = |R|ⁿ

PL 207 538 B1

Jeżeli zbieżność odlewania „t przedstawi się również w postaci funkcji matematycznej, wówczas brzmi ona przykładowo |X|ⁿ + |Y|ⁿ = |R-t|ⁿ

W przykł adzie tym przyję to następują ce wartoś ci liczbowe:

Linia łukowa	Wykładnik n	R - t	t
51	4	70	0
51'	5	66,5	3,5
51''	4,5	65	5

Zależnie od doboru wielkości i gradacji wykładników następujących po sobie w kierunku ruchu pasma, można tak ukształtować linię obwodową, aby co najmniej na części długości krystalizatora pomiędzy zaokrąglonymi fasetowo obszarami naroży odkształcenie skorupy pasma przy przejściu przez krystalizator było osiągane poprzez odpowiedni dobór wykładników następujących kolejno po sobie linii łukowych.

W przykładzie na fig. 5 celem osiągnięcia odkształcenia skorupy pasma, zwłaszcza pomiędzy obszarami naroży (Convex Technology) w połowie krystalizatora położonej po stronie zalewowej wykładnik „n obu, następujących kolejno po sobie w kierunku ruchu pasma łuków 51 i 51' zwiększa się przykładowo z 4 do 5. W połowie krystalizatora położonej po stronie wyjścia pasma pomiędzy następującymi kolejno po sobie w kierunku ruchu pasma łukami 51' i 51'' osiąga się, dzięki zmniejszeniu wykładnika przykładowo z 5 na 4,5 równomierne zadane przenikanie ciepła, w zasadzie bez odkształcenia skorupy pasma. Przykład ten pokazuje, że zwiększenie wykładnika w następujących kolejno po sobie w kierunku ruchu pasma liniach łukowych w pierwszej części krystalizatora oraz zmniejszenie wykładnika w drugiej części krystalizatora, to znaczy dopasowanie geometrii wnęki formierskiej, pozwala osiągnąć zadane przenikanie ciepła. Z drugiej strony zadane przenikanie ciepła z odkształceniem skorupy pasma lub bez tego odkształcenia można również osiągnąć poprzez chłodzenie wzdłuż linii obwodowej, zróżnicowane w zależności od geometrii wygiętej linii obwodowej.

Na fig. 6 ukazany jest krystalizator rurowy 62 z miedzi do ciągłego odlewania pasma stali na kwadratowe wlewki lub kęsiska, z wnęką formierską 62. Przekrój wnęki formierskiej 63 jest na wyjściu z krystalizatora kwadratowy, zaś pomiędzy są siednimi bocznymi ścianami 64 - 64''' znajdują się zaokrąglone fasetowo obszary naroży 65 - 65'''. Łuki fasetowych zaokrągleń nie mają kształtu linii kołowej, lecz kształt krzywej odpowiadającej funkcji matematycznej |X|ⁿ + |Y|ⁿ = |R|ⁿ, przy czym wykładnik „n ma wartość pomiędzy 2,0 i 2,5. Po zalewowej stronie krystalizatora kształt krzywej łuku fasetowego 67 ma w tym przykładzie wykładnik n = 2,2, zaś po stronie wyjścia z krystalizatora kształt krzywej łuku fasetowego 68 ma wykładnik n = 2,02, to znaczy kształt krzywej jest po stronie wyjścia pasma bardzo bliski łuku koła. Jeżeli wypukłości nadany zostanie kształt cosinusoidalny, wówczas kształt krzywej łuku fasetowego może mieć wykładnik „n pomiędzy 3-10.

W przykładzie wykonania na fig. 6 boczne ściany 64 -64''' wn ęki formierskiej 63 w górnej części krystalizatora na części długości krystalizatora 62, na przykład 40% - 60% długości krystalizatora, są wklęsłe. Na tej części długości wysokość 66 łuku zmniejsza się w kierunku ruchu pasma. Tworzące się w krystalizatorze pasmo z wypukłą skorupą ulega na części długości ciągłemu lekkiemu odkształceniu aż do chwili, gdy łuku przejdzie w prostą. W drugiej dolnej połowie krystalizatora linie obwodowe 61, 69 wnęki formierskiej 63 są prostoliniowe. W tej części krystalizatora wnęka formierska ma zbieżność, która odpowiada skurczowi przekroju pasma w tej części krystalizatora.

Dobór wykładnika „n w krystalizatorach o wypukłych ścianach bocznych przeprowadza się tak, że przedłużenie cięciwy przy malejącej wysokości łuku nie wywiera szkodliwego nacisku na krzepnącą skorupę pasma w obszarach naroży 65 - 65''', zaś przepływ ciepła w zaokrąglonych obszarach naroży 65 - 65''' dopasowuje się do przenikania ciepła w zasadzie prostych ścian. Dodatkowe dopasowanie przenikania ciepła można osiągnąć poprzez zróżnicowane chłodzenie ścian wnęki formierskiej wzdłuż linii obwodu przekroju wnęki krystalizatora.

Na fig. 7 przedstawione są schematycznie trzy linie obwodowe 71 - 73 dla wnęki formierskiej 70, okrągłej od strony wyjścia z krystalizatora. Linie obwodowe 71 i 72 składają się z czterech linii łukowych, które w tym przykładzie tworzą kąt 90°. Te linie łukowe mają kształt odpowiadający funkcji krzywej matematycznej |X|ⁿ + |Y|ⁿ = |R|ⁿ, zaś wartość wykładnika „n linii łukowych 71 względnie 72 wynosi 2,2 względnie 2,1. Linia obwodowa 73 na wyjściu z krystalizatora jest kołowa. W górnej części

PL 207 538 B1 długości krystalizatora o przekroju wnęki formierskiej zbliżonym do kołowego można, poprzez zwiększenie różnicy wykładników funkcji krzywych pomiędzy liniami łukowymi 71 i 72, określić wymiar odkształcenia plastycznego powstającej skorupy pasma w górnej połowie krystalizatora. Wymiar odkształcenia plastycznego współdecyduje o przenikaniu ciepła pomiędzy skorupą pasma i ścianą krystalizatora.

Wszystkie wnęki formierskie na fig. 1 - 7 są dla uproszczenia zaopatrzone w prostą oś wzdłużną. Krystalizatory dla instalacji do ciągłego odlewania pasm łukowych mają wygiętą oś wzdłużną o promieniu, wynoszą cym z reguł y 4 m i 12 m.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Wnęka formierska krystalizatora do ciągłego odlewania wlewków kwadratowych i kęsisk kwadratowych oraz profili wstępnych, przy czym linie obwodowe przekroju wnęki formierskiej mają w obszarach naroż y przekroju wygię te odcinki, zaś ś ciany wnę ki formierskiej są chł odzone, znamienna tym, że linie obwodowe w wygiętych fasetowo obszarach naroży (19, 19') wnęki formierskiej mają krzywizny, które mają przebiegi wzrastające do maksymalnego stopnia krzywizny (1/R) (30 - 30''') i od niego malejące, oraz że zadany maksymalny stopień krzywizny (30 - 30''') następujących kolejno po sobie w kierunku ruchu pasma linii obwodowych (23 - 23'''') obszarów tych samych naroży (19, 19') zmniejsza się co najmniej na części długości krystalizatora.
2. Wnęka formierska według zastrz. 1, znamienna tym, że linie łukowe (42 - 42'') odpowiadają funkcji krzywej matematycznej

M1IY1

A b względnie, jeżeli A = B, funkcji krzywej |x|ⁿ + |Y|ⁿ = |R|ⁿ, zaś wykładnik „n jest większy niż 2 i mniejszy niż 100.
3. Wnęka formierska według zastrz. 1, znamienna tym, że przekrój wnęki formierskiej jest zbliżony do prostokątnego, korzystnie zbliżony do kwadratowego, i ma zaokrąglone fasetowo obszary naroży (19, 19') pomiędzy czterema, w zasadzie płaskimi ścianami bocznymi, oraz że łuki fasetowych zaokrągleń w obszarach naroży (19, 19') odpowiadają funkcji krzywej |x|ⁿ + |Y|ⁿ = |R|ⁿ, zaś wartość wykładnika „n leży pomiędzy 2,1 i 10.
4. Wnęka formierska według zastrz. 1, znamienna tym, że przekrój wnęki formierskiej jest zbliżony do prostokątnego i składa się z czterech linii łukowych, z których każda tworzy kąt 90°, oraz że linie łukowe odpowiadają funkcji matematycznej x|ⁿ |Y|ⁿΒ^- zaś wartość wykładnika „n leży pomiędzy 3 i 50, korzystnie 4 i 10.
5. Wnęka formierska według zastrz. 1, znamienna tym, że przekrój wnęki formierskiej jest zbliżony do kołowego i składa się z linii łukowych (71 - 73), z których każda tworzy kąt pomiędzy 15 i 180°, oraz że linie łukowe (71, 72) odpowiadają funkcji matematycznej |x|ⁿ + |Y|ⁿ = |R|ⁿ, zaś wartość wykładnika „n jest większa niż 2 i mniejsza niż 2,3.
6. Wnęka formierska według zastrz. 1, znamienna tym, że przekrój wnęki formierskiej jest zbliżony do kwadratowego i składa się z czterech linii łukowych (51 -51''), z których każda tworzy kąt 90°, oraz że linie łukowe (51 - 51'') odpowiadają funkcji matematycznej |x|ⁿ + |Y|ⁿ = |R|ⁿ, oraz że co najmniej na części długości krystalizatora usytuowany pomiędzy zaokrąglonymi fasetowo obszarami naroży odcinek linii obwodowej sterowane jest odkształcenie skorupy pasma przy przejściu przez krystalizator poprzez wydłużenie odcinka linii łukowych (51 - 51'').
7. Wnęka formierska według zastrz. 1, znamienna tym, że wnęka formierska w kierunku wyjścia z krystalizatora ma zbieżność odlewniczą zgodnie z funkcją matematyczną |x|ⁿ + |Y|ⁿ = |R-t|ⁿ, przy czym t stanowi miarę zbieżności.
8. Wnęka formierska według zastrz. 1, znamienna tym, że wnęka formierska (63) jest zbliżona do prostokąta, korzystnie zbliżona do kwadratu, i ma zaokrąglone fasetowo obszary naroży (65 - 65''') z ł ukami fasetowymi (67, 68) zgodnie z funkcją krzywej |x|ⁿ + |Y|ⁿ = |R|ⁿ, zaś wartość wykładnika „n

PL 207 538 B1 następujących kolejno po sobie łuków liniowych leży pomiędzy 2,1 i 10, oraz ma pomiędzy łukami fasetowymi (67) wygięte ściany boczne, których stopień krzywizny rozciąga się co najmniej na części długości krystalizatora tak, że skorupa pasma przy przejściu przez część długości ulega odkształceniu plastycznemu.
9. Wnęka formierska według zastrz. 1, znamienna tym, że wnęka formierska (14) jest przyporządkowana krystalizatorowi rurowemu (12).
10. Wnęka formierska według zastrz. 1, znamienna tym, że krystalizator (12) składa się z chłodzonych wodą, miedzianych ścian oraz że wraz ze wzrostem stopnia krzywizny odcinków wygiętej linii obwodu wnęki formierskiej, zwłaszcza w obszarach naroży (19) z fasetowymi łukami, wodne chłodzenie miedzianej ściany jest zredukowane.