PL214741B1 - Urządzenie do odlewania metali z zespołem uszczelnienia połączenia tygla z krystalizatorem oraz sposób połączenia tygla z krystalizatorem - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do odlewania metali z zespołem uszczelnienia połączenia tygla z krystalizatorem oraz sposób uszczelnienia połączenia tygla z krystalizatorem, znajdujący zastosowanie w wytwarzaniu wyrobów i półwyrobów metalowych w zakładach metalurgicznych. Wytworzone, zgodnie z wynalazkiem wyroby i półwyroby są wykorzystywane do dalszej obróbki lub stanowią gotowy produkt.

Wynalazek stanowi ulepszenie znanych dotychczas rozwiązań wykorzystujących zjawisko wpływania ciekłego metalu do chłodzonej formy - krystalizatora przy równoczesnym usuwaniu z niej odlewu. W znanych rozwiązaniach, z tygla umieszczonego w piecu do specjalnie ukształtowanego krystalizatora wpływa stopiony metal. Krystalizator jest chłodzony chłodnicą. W krystalizatorze na odcinku chłodzonym przez chłodnice następuje zastyganie metalu. Zastygnięty metal jest sukcesywnie wyciągany z krystalizatora. Ma on postać pręta, tulei, płaskownika lub inny zarys i odpowiednie dla potrzeb wymiary. Na miejsce wyciągniętego odlewu napływa nowa porcja stopionego metalu i proces jest powtarzany.

Urządzenia do ciągłego odlewania metali składają się zasadniczo z pieca wyposażonego w tygiel i z krystalizatora. Tygiel i krystalizator są oddzielnymi elementami, łączonymi ze sobą z zachowaniem szczelności. Wymogiem jest aby szczelność była zupełna i niezawodna. W znanych dotychczas rozwiązaniach krystalizator jest dociskany do czoła tygla za pomocą sztywnej, metalowej ramki, przykręcanej do obudowy pieca śrubami. Opisane połączenia często okazują się nieszczelne. Występują wycieki odlewanego materiału.

Wiadomym jest, że wszystkie materiały pod wpływem zmian temperatury zmieniają swoje wymiary. Różne materiały mają różny współczynnik rozszerzalności termicznej co oznacza, że rozgrzanie do tej samej temperatury różnych materiałów spowoduje, że w tych różnych materiałach będą różne zmiany ich wymiarów.

Badania wykazały, że do rozszczelnienia połączenia tygla z krystalizatorem dochodzi w szczególności na skutek rozszerzalności liniowej w kierunku pionowej osi tygla. W wyniku tego procesu następuje przesunięcie tygla, przede wszystkim przesunięcie miejsca łączenia tygla z krystalizatorem względem krystalizatora, mocowanego do obudowy pieca za pomocą śrub. Opisane przesunięcie prowadzi do odchylenia krystalizatora od powierzchni tygla i utworzenie między nimi szczeliny, co w konsekwencji powoduje rozszczelnienie połączenia pomiędzy tyglem a krystalizatorem.

Celem rozwiązania, zgodnie z wynalazkiem jest opracowanie sposobu i urządzenia zapobiegającego rozszczelnianiu połączenia tygla z krystalizatorem w procesie ciągłego odlewania metali. Celem wynalazku jest wyeliminowanie wszystkich dotychczasowych niedogodności związanych z rozszczelnianiem połączenia tygla z krystalizatorem, zachodzących na skutek zmian wymiarów poszczególnych elementów mocujących i podpierających tygiel, pod wpływem zmian temperatury w procesie odlewania metalu.

Urządzenie do odlewania metali, zgodnie z wynalazkiem jest zbudowane z tygla umieszczonego wewnątrz pieca. W ściance tygla jest wykonany otwór z gniazdem, w którym jest osadzony jednym końcem krystalizator. Przeciwny koniec krystalizatora jest wyprowadzony poza piec i umieszczony w chłodnicy. Krystalizator jest ukształtowany w formie wydłużonej bryły o zamkniętym obwodzie z otworem wewnątrz. Otwór krystalizatora jest odpowiednio dobierany do zarysu przekroju i rozmiaru odlewu. Zamocowane do obudowy pieca belki, po obu stronach krystalizatora dociskają krystalizator do gniazda wykonań w tyglu. Wypływający z tygla do krystalizatora płynny metal, w części umieszczonej w chłodnicy, przechodzi ze stanu płynnego w stan stały i jest natychmiast wyciągany. Wyciąganie odlewu odbywa się w sposób ciągły, co pozwala na wykonywanie odlewów w ilości wielokrotnie przekraczającej pojemność formy. Przestrzeń po usuwanym z krystalizatora odlewie jest natychmiast zapełniana płynnym metalem spływającym do krystalizatora z tygla. Tygiel i krystalizator są oddzielnymi elementami, wykonanymi z grafitu i szczelnie ze sobą połączonymi. Warunki eksploatacji wymagają, aby szczelność połączenia tygla z krystalizatorem była idealna i niezawodna,

Badania wykazały, że rozszczelnienie połączenia tygla z krystalizatorem jest powodowane rozszerzaInością liniową w kierunku zgodnym z pionową osią tygla. Na skutek tej rozszerzalności następuje przesuwanie miejsca łączenia tygla z krystalizatorem względem obudowy pieca oraz odchylenie krystalizatora od tygla. W wyniku tego odchylenia, pomiędzy tyglem a krystalizatorem powstaje szczelina, powodująca rozszczelnienie połączenia tych elementów.

PL 214 741 B1

Istota wynalazku w zakresie urządzenia do odlewania metali z zespołem uszczelnienia połączenia tygla z krystalizatorem, polega na tym, że jest ono wyposażone w zespół uszczelnienia a ten zespół stanowią dociskowe obrotowe elementy, dolegające do krystalizatora bezpośrednio lub za pośrednictwem dociskowej ramki i toczące się po jego czołowej powierzchni od strony chłodnicy. Każdorazowe przesunięcie tygla, a w szczególności przesunięcie miejsca wejścia krystalizatora do tygla powoduje ruch krystalizatora, którego koniec po stronie mocowania w tyglu jest dociskany przez obrotowy element. Obrotowe elementy umożliwiają przemieszczanie krystalizatora względem obudowy pieca ale krystalizator względem tygla pozostaje nieruchomy dzięki dociskowym obrotowym elementom dociskającym krystalizator bezpośrednio lub za pośrednictwem dociskowej ramki. Dociskowe obrotowe elementy toczą się po czołowej powierzchni krystalizatora.

Istota wynalazku w zakresie sposobu uszczelnienia połączenia tygla z krystalizatorem, polega na tym, że krystalizator dociska się do tygla za pomocą dociskowych, obrotowych elementów. Dociskowe, obrotowe elementy mają korzystnie postać rolek, łożysk kulek i innych.

Opisana powyżej konstrukcja i sposób postępowania zapobiegają powstawaniu rozszczelnień na złączach, pomiędzy tyglem a krystalizatorem, występujących w procesie ciągłego odlewania metali. Rozwiązanie, według wynalazku umożliwia wytwarzanie przedmiotów metalowych o dowolnym przekroju w sposób ciągły, o dużej wydajności. Jest to metoda znacznie tańsza niż inne, znane dotychczas metody odlewnicze.

Przedmiot wynalazku został objaśniony w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, na którym fig. 1 - pokazuje urządzenie w przekroju poprzecznym A-A, zaś fig. 2 - ilustruje urządzenie w widoku z przodu.

Urządzenie do odlewania metali, zgodnie z wynalazkiem jest zbudowane z tygla 1 umieszczonego wewnątrz pieca 2. W ściance 3 tygla 1 jest wykonany otwór 4, w którym jest zamontowany jednym końcem krystalizator 5. Przeciwny koniec krystalizatora 5 jest wyprowadzony poza piec 2 i umieszczony w chłodnicy 6. Krystalizator 5 jest ukształtowany w formie wydłużonej, obwodowej bryły z otworem 7 wewnątrz. Otwór 7 jest dobrany odpowiednio do przekroju i wielkości odlewu. Krystalizator 5 jest dociskany do tygla 1 za pomocą belek przymocowanych do obudowy 8 pieca 2 poprzez mocujące śruby 9 z nakrętkami 10, rozmieszczone po jego obu stronach. Wpływający z tygla 1 do krystalizatora 5 płynny metal 1 i w części schłodzonej przez chłodnicę 6 przechodzi ze stanu płynnego w stan stały i natychmiast jest wyciągany z krystalizatora 5. Wyciąganie odlewu odbywa się w sposób ciągły. Przestrzeń po usuwanym z krystalizatora 5 płynnym metalu 11 jest natychmiast zapełniana przez płynny metal 11 spływającym z tygla 1. W tyglu 1 od strony mocowania krystalizatora 5 jest wykonane gniazdo 12, w którym jest osadzony krystalizator 5.

Do czoła krystalizatora 5, po stronie mocowania w chłodnicy 6 dolega docinkowa ramka 13 a do niej dolegają dociskowe obrotowe elementy 14. Dociskowe obrotowe elementy 14 mają postać łożyska i są zamontowane do belek 15 dociekających krystalizator 5 do gniazda 12 w tyglu 1. Każdorazowe przesunięcie krystalizatora 5 w kierunku „góra-dół” powoduje toczenie po jego czołowej powierzchni dociskowych obrotowych elementów 14. Krystalizator 5 względem tygla 1 pozostaje nieruchomy.

Opisane urządzenie umożliwia realizację sposobu uszczelnienia połączenia tygla 1 z krystalizatorem 5. Sposób ten polega na tym, że każdorazowe przesunięcie krystalizatora 5 względem obudowy pieca powoduje toczenie czołowej powierzchni krystalizatora 5 po dociskowych obrotowych elementach 14, zapewniając stałe, niezmienne położenie krystalizatora 5 względem tygla 1.

Claims (1)

1. Urządzenie do odlewania metali z zespołem uszczelnienia połączenia tygla z krystalizatorem, zbudowane z tygla umieszczonego wewnątrz pieca, przy czym w tyglu jest wykonany otwór z gniazdem, w którym jednym końcem jest zamontowany krystalizator, a jego drugi koniec jest wyprowadzony poza piec i umieszczony w chłodnicy, ponadto krystalizator jest dociskany do gniazda w tyglu belkami, znamienne tym, że jest wyposażony w zespół uszczelnienia połączenia tygla (1) z krystalizatorem (5) a zespół ten stanowią dociskowe obrotowe elementy (14) dolegające do krystalizatora (14) bezpośrednio i/lub za pośrednictwem dociskowej ramki (13), toczące się po jego czołowej powierzchni.