Uprawniony z patentu: Southwire Company, Carrollton (Stany Zjedno¬ czone Ameryki) Sposób ciaglego odlewania metalu i urzadzenie do wykonywania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób ciaglego od¬ lewania metalu i urzadzenie do wykonywania tego sposobu.Znany jest sposób ciaglego odlewania plynnego metalu przy uzyciu urzadzenia posiadajacego obro¬ towe kolo odlewnicze z wyzlobionym rowkiem na obwodzie zakrywanym tasma, tworzaca w ten spo¬ sób wneke odlewnicza, z patentu nr 3 319 700 z dnia 16 maja 1967 r. Stanów Zjednoczonych Ame¬ ryki pt. „Sposób promieniowego chlodzenia kola odlewniczego" i z patentu nr 3 333 624 Stanów Zjednoczonych Ameryki pt. „Sposób chlodzenia kola odlewniczego".Przy znanych sposobach odlewania plynnego me¬ talu zupelne skrzepniecie metalu ma miejsce we wnece utworzonej przez rowek na obwodzie kola odlewniczego i elastyczna tasme. Tak odlewany metal krzepnie w trzech oddzielnych fazach. Pierw¬ sza faza rozpoczyna sie w momencie wprowadzenia metalu do rowka na obwodzie kola odlewniczego i trwa przez ta czesc procesu odlewania, w której metal pozostaje w kole odlewniczym jako calkowi¬ cie plynny i znajduje sie w pelnym polaczeniu z kolem odlewniczym. Druga faza trwa przez ta czesc procesu odlewniczego, w której ciagle chlodzenie powoduje tworzenie sie skrzepnietej skorupy przy¬ legajacej do kola odlewniczego tak, ze istnieje je¬ szcze pelne polaczenie pomiedzy metalem i kolem odlewniczym. Trzecia faza stanowi te czesc procesu odlewniczego, która zaczyna sie w momencie gdy 2 dalsze chlodzenie i wzrost grubosci skrzepnietej skorupy powoduje kurczenie sie metalu, który za¬ czyna odstawac od kola odlewniczego, tak ze po¬ miedzy metalem a kolem odlewniczym powstaje 6 szczelina.Trzecia faza krzepniecia metalu jest ta czescia procesu ciaglego odlewania, która sprawia najwie¬ cej trudnosci przy prowadzeniu procesu wedlug znanego sposobu, poniewaz szczelina powstala mie- io dzy kolem odlewniczym a czesciowo skrzepnietym metalem znacznie zmniejsza intensywnosc wymiany ciepla pomiedzy metalem a kolem w czasie osta¬ tecznego krzepniecia metalu. Ma to miejsce dlate¬ go, ze cieplo przeplywa od metalu do kola odlew- 15 niczego w trzeciej fazie krzepniecia glównie, na podstawie promieniowania poprzez szczeline wy¬ pelniona powietrzem a czesciowo tylko poprzez przewodnictwo w -miejscach styku metalu z ko¬ lem. 20 Natomiast w pierwszej i drugiej fazie krzepnie¬ cia cieplo od metalu do kola odlewniczego przeply¬ wa przez przewodnictwo ze styku kola z metalem.Oczywiscie, mniej ciepla w jednostce czasu przeply¬ nie na drodze promieniowania niz na drodze prze- 25 wodnictwa przy tej samej róznicy temperatur.Niska intensywnosc wymiany ciepla w trzeciej fazie krzepniecia metalu w kole odlewniczym we¬ dlug znanego sposobu ogranicza predkosc obrotowa kola odlewniczego oraz mozliwa do uzyskania wy- so dajnosci urzadzenia odlewniczego. 82 0563 82 056 4 Predkosc obrotowa kola odlewniczego wedlug znanego sposobu musi byc tak ograniczona, aby w trzeciej faizie krzepniecia metalu czas przebywania metalu w kole odlewniczym byl dostatecznie dlugi do zapewnienia pelnego skrzepniecia metalu wew¬ natrz kola.Próby rozwiazania trudnosci zwiazanych z 'krzep¬ nieciem metalu w trzeciej fazie krzepniecia zostaly rozwiazane tylko czesciowo. Jedno z takich rozwia¬ zan zostalo opisane w patencie nr 3 261 059 Stanów Zjednoczonych Ameryki wydanym dnia 19 lipca 1966 r., pod nazwa „Sposób chlodzenia preta for¬ mowanego w urzadzeniu do ciaglego odlewania me¬ talu o nieograniczonej dlugosci". Rozwiazanie to dotyczy niewielkiego odsuniecia od obwodu kola elastycznej tasmy przykrywajacej obwodowy rowek i wtryskiwania czynnika chlodzacego bezposrednio na metal przez' powstala w ten sposób szczeline.Uzyskane w ten sposób przyspieszenie chlodzenia w trzeciej fazie krzepniecia jest ograniczone z kil¬ ku powodów. Jednym z nich jest falkt ze odlewany metal tracacy kontakt z kolem odlewniczym, nie jest juz wiecej chlodzony na drodze przewodnictwa przez kontakt z wneka. Drugim powodem jest to, ze woda po zetknieciu sie z metalem zamienia sie w pare co stanowi przeszkode na drodze przeplywu ciepla i ogranicza mozliwosc intensywniejszego chlodzenia woda kierowana przez waska szczeline powstala pomiedzy tasma i obwodem kola odlewni¬ czego.Znane sa równiez urzadzenia z patentów nr 3 279 000 i nr 3 319 700 Stanów Zjednoczonych Ame¬ ryki pod nazwa „Urzadzenie do ciaglego odlewania metali".Wada znanych urzadzen do ciaglego odlewania metalu jest powolne chlodzenie przez odplyw cie¬ pla od metalu do wneki poprzez szczeline powsta¬ jaca miedzy metalem a wneka w trzeciej fazie krzepniecia.Celem wynalazku jest usuniecie tych wad.W sposobie, wedlug wynalazku, plynny metal czesciowo krzepnie we wnece utworzonej przez ro¬ wek wyzlobiony na obwodzie obrotowego kola od¬ lewniczego i zakrywajaca go elastyczna tasme. Po powstaniu skorupy skrzepnietego metalu, nastepu¬ je jego kurczenie sie i wtedy powstaje szczelina pomiedzy metalem a wneka, w tym momencie ta¬ sma jest odsuwana od obwodu kola i metal jest chlodzony w celu zakonczenia jego krzepniecia.W wyniku tego, ze w sposobie wedlug wynalazku tasma jest zupelnie odsuwana od rowka na obwo¬ dzie kola odlewniczego, szybkosc chlodzenia natry¬ skiem wodnym nie jest ograniczana warstewka tworzacej sie pary.Sposób zastosowany wedlug wynalazku rozwiazu¬ je problemy zwiazane z chlodzeniem odlewanego metalu, wystepujace w znanych sposobach i urza¬ dzeniach. Rozwiazanie osiagnieto poniewaz w spo¬ sobie wedlug wynalazku metal znajduje sie w row¬ ku, przykryty tasma elastyczna, na obwodzie kola odlewniczego tylko w pierwszej *i drugiej fazie krzepniecia.Nastepnie w czasie calej lub czesci trzeciej fazy krzepniecia tasma elastyczna jest odsuwana od ob¬ wodu kola odslaniajac powierzchnie metalu, który jest bezposrednio chlodzony.Sposób ten pozwala znacznie zwiekszyc szybkosc obrotowa kola odlewniczego a tym samym ciaglego 5 odlewania dzieki temu, ze dzialanie szczeliny po¬ miedzy metalem a kolem odlewniczym zostalo wy¬ eliminowane, a metal moze byc poddany bezposred¬ niemu chlodzeniu.Sposób ciaglego odlewania wedlug wynalazku po¬ lega (równiez na tym, ze roztopiony metal jest wle¬ wany do wneki odlewniczej utworzonej przez ro¬ wek znajdujacy sie na obwodzie kola odlewniczego i ptrzez tasme elastyczna zakrywajaca rowek na cze¬ sci obwodu kola. Odlany metal pozostaje w rowku na obwodzie jeszcze po odsunieciu sie tasmy od obwodu kola gdy czynnik chlodzacy jest natryski¬ wany bezposrednio na odlany metal w celu za¬ konczenia trzeciej fazy krzepniecia. Po zakonczeniu trzeciej fazy krzepniecia metal jest wyciagany z rowka na obwodzie kola odlewniczego i jest kie¬ rowany do walcowni w celu dalszej przeróbki.Sposób wedlug wynalazku rozwiazuje trudnosci zwiazane ze stosowaniem znanych urzadzen do ciaglego odlewania, których wydajnosc jest ogra¬ niczona, a w których metal krystalizuje sie calkowicie w rowku na obwodzie kola odlewnicze¬ go. W sposobie wedlug wynalazku metal odlewany znajduje sie w bezposrednim kontakcie z wneka w czasie trwania pierwszych dwóch faz krzepniecia, podczas których chlodzenie odbywa sie przez prze¬ plyw ciepla od metalu do wneki na drodze prze¬ wodnictwa. W czasie trwania trzeciej fazy krzep¬ niecia, metal jest chlodzony przez przeplyw ciepla od metalu do wneki, a równiez przez czynnik chlo¬ dzacy natryskiwany bezposrednio na odlewany me¬ tal.Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie z obro¬ towego kola odlewniczego, posiadajacego na obwo¬ dzie rowek oraz z elastycznej tasmy bez konca za¬ krywajacej czesc obwodu rowka.Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie tez dodatkowo z instalacji do chlodzenia pozwalajacej na bezposredni natrysk czynnika chlodzacego na odslonieta przez tasme powierzchnie metalu w cza¬ sie trwania trzeciej fazy 'krzepniecia.Urzadzenie odlewnicze wedlug wynalazku zapew¬ nia uzyskiwanie znacznie wiekszej wydajnosci od¬ lewania niz urzadzenia znane.Urzadzenie wedlug wynalazku w przykladzie wy¬ konania zobrazowane jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia znane kolo odlewnicze z poka¬ zaniem trzech faz krzepniecia imatalu, fig. 2 — wi¬ dok z boku kola odlewniczego wedlug wynalazku, fig. 3 — schemat istoty dzialania kola odlewniczego wedlug wynalazku przedstawionego na fig. 2, fig. 4 wykres charakterystyki wymiany ciepla w zna¬ nym kole odlewniczym przedstawionym na fig. 1 oraz w kole odlewniczym wedlug wynalazku przed¬ stawionym na fig. 2.Wedlug fig. 2 przedstawiono kolo odlewnicze 40, na którego czesci obwodu znajduje sie tasma bez konca 41, prowadzona przez trzy rolki prowadzace 42, 44 i 45.Bolka prowadzaca 42 jest umieszczona przy kole odlewniczym 40 w miejscu, w którym ciekly metal 15 20 25 80 85 40 45 50 55 6082 OM 5 * jest wylewany z (kadzi odlewniczej 46 wneki utwo¬ rzonej przez tasme 41 i rowek wyzlobiony na ca¬ lym obwodzie 'kola odlewniczego 40.Rolka prowadzaca 45 jest umieszczona w pobli¬ zu kola odlewniczego 40 w punkcie, w którym jest juz pozadane odsloniecie czesciowo skrzepnietego metalu.Powyzej rofflki prowadzacej 45, w malej odleglo¬ sci od kola odlewniczego 40 znajduje sie kolektor 48 zasilajacy natryski wodne kierujace woda na odlany metalowy pret C, który pozostaje w rowku kola odlewniczego 40 dopóki nie zostanie stamtad wyciagniety i skierowany na swoja nor¬ malna droge przebiegu. Kolektor 48 natrysków wodnych ma ksztalt luku i rozprzestrzenia sie wo¬ kól kola odlewniczego od punktu, w którym tasma 41 jest odsuwana przez rolke prowadzaca 45 od zewnetrznego rowka kola odlewniczego do punktu wyciagniecia z rowka odlanego preta C. Kolektor 48 natrysków wodnych ma za zadanie doprowadzac wode lub inny czynnik chlodzacy bezposrednio na powierzchnie odlewanego preta w momencie gdy odlewany pret zbliza sie do punktu wyciagniecia go z wneki kola odlewniczego 40.Odlany pret po wyciagnieciu go z kola odlew¬ niczego 40 prowadzony jest miedzy rolkami 49 a nastepnie prowadzony jest do klatki walcowniczej lub innego urzadzenia do dalszej przeróbki.W ten sposób, czesciowo skrzepniety odlany pret wychodzacy spod tasmy 41 pozostaje jeszcze we wnece kola odlewniczego gdzie nastepnie bezpo¬ srednio chlodzony jest natryskiem wodnym.Roztopiony metal jest "wprowadzony do wneki z kadzi odlewniczej 46, a nastepnie chlodzony jest posrednio we wnece przez natrysk zewnetrzny na wneke ze znanych natrysków S, jak to przedsta¬ wiono na fig. 2. Podczas przesuwania sie metalu wraz z wneka jest on chlodzony wystarczajace do uzyskania pierwszej fazy krzepniecia metalu, w trakcie której tworzy sie skrzepnieta skorupa na zewnatrz odlewanego preta, podczas gdy wewnatrz metal jeszcze nie jest skrzepniety. Jest to przed¬ stawione najlepiej na fig. 3, na której wneka M oraz krzepnacy pret odlewany z metalu sa poka¬ zane schematycznie.Grubosc skorupy zwieksza sie w drugiej fazie krzepniecia a predkosc obrotu kola odlewniczego jest tak dobrana, aby skorupa otaczajaca plynny srodek byla dostatecznie gruba i aby nie dopuscic do jej przerwania.Jak to przedstawiono na fig. 2 i 3 czesciowo skrzepniety odlewany pret pozostaje we wnece ko¬ la odlewniczego podczas trzeciej fazy krzepniecia.Kiedy elastyczna tasma 41 odchodzi od obwodu ko¬ la odlewniczego, to czesciowo skrzepniety pret jest odsloniety i czynnik chlodzacy jest doprowadzany z natrysków kolektora 48 bezposrednio na zewne¬ trzna powierzchnie odlewanego preta. Czynnik chlodzacy powoduje zakonczenie krzepniecia odle¬ wanego prejta C i skrzepniety pret jest wyciagniety w wneki kola odlewniczego wedlug znanego sposo¬ bu. Odlewany pret C jest kierowany pomiedzy rol¬ ki 49 i nastepnie do walcowni, gdzie poddawany jest dalszej obróbce.Na fig. 1 przedstawiono jak w znanym kole odlewniczym W plynny metal jest wlewany do wneki M\ Natychmiast po wejsciu do wneki Bf metal w pierwszej fazie krzepniecia jest chlodzo¬ ny przez wymiane ciepla miedzy metalem a wne- 5 ka M\ Nastepnie, w drogiej fazie krzepniecia, oto¬ czony jest skrzepnieta skorupa metal chlodzi sie nadal przez bezposredni kontakt z wneka M".Gdy skorupa skrzepnietego metalu jest dostatecz¬ nie gruba, metal odsuwa sie od wneki BT i jego krzepniecie wchodzi w trzecia faze. Szczelina Gv powstala miedzy wneka M' i metalem C bardzo zmniejsza intensywnosc przeplywu ciepla od me¬ talu C do wneki M\ Zjawisko to przedstawiono na wykresie na fig. 4 gdzie intensywnosc prze¬ plywu ciepla do wneki OT w czasie krzepniecia metalu w znanym kole odlewniczym 10' pokazano linia przerywana. Znaczne zmniejszenie intensyw¬ nosci chlodzenia we wnece M* w czasie trwania trzeciej fazy krzepniecia ogranicza maksymalna predkosc obrotowa kola odlewniczego 10' do ta¬ kiej predkosci, która zapewnia calkowite skrzep¬ niecie metalu C w czasie gdy znajduje sie on jeszcze we wnece M' kola odlewniczego 10'.Na fig. 3 przedstawiono schematycznie fazy krzepniecia odlewanego metalu wedlug sposobu bedacego przedmiotem wynalazku.Odlewany pret pozostajacy w kole odlewniczym 40 zostaje odsloniety przez tasme podczas tworze¬ nia sie zewnetrznej skorupy w punkcie, w którym kurczac sie, zaczyna odstawac od wneki M. Punkt ten jest poczatkiem trzeciej fazy krzepniecia me¬ talu, kiedy to metal C posiada jeszcze plynny rdzen jak to przedstawiono na fig. 3 i znajduje sie w miejscu gdzie elastyczna tasma 41 traci kontakt z wneka na obwodzie kola odlewniczego 40.Kazdy konwencjonalny czynnik chlodzacy skie¬ rowany na metal C zapewnia zwiekszenie szybko¬ sci o znacznie wieksza od najszybszej mozliwej do uzyskania w trzeciej fazie krzepniecia przy zasto¬ sowaniu kola odlewniczego 10 przedstawionego na fig. 1.Intensywnosc wymiany ciepla czyli chlodzenie w trzeciej fazie krzepniecia zgodnie z wynalazkiem w porównaniu do znanego sposobu przy chlodze¬ niu we wnece OT jest przedstawiona na fig. 4.Wykres wykonany linia ciagla wskazuje, ze inten¬ sywnosc wymiany ciepla w trzeciej fazie krzepnie¬ cia przy zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku jest znacznie wyzsza od intensywnosci wymiany ciepla przy zastosowaniu znanego kola odlewni¬ czego 10', która przedstawia wykres wykonany linia przerywana. Z powyzszego wynika, ze spo¬ sób wedlug wynalazku wymaga utrzymywania ta¬ kiej predkosci kola odlewniczego, aby metal wcho¬ dzacy pod kolektor natrysków wodnych 48 znaj¬ dowal sie w poczatkowej lub wczesniejszej trze¬ ciej fazie krzepniecia. Wynika z tego tez, ze to wymaganie prowadzi do wiekszej wydajnosci odle- , wania niz w znanym sposobie.Przedstawiony wedlug fig. 2 i 3 czesciowo skrzepniety odlewany pret, nie jest zginany za¬ nim zupelnie nie skrzepnie. Zostaje on wyprosto¬ wany i wyciagniety z kola odlewniczego po calko¬ witym skrzepnieciu. 20 25 30 35 40 45 50 55 607 82 056 8 Zgodnie z wynalazkiem, pret odlewany nie jest wyciagany z kola odlewniczego lub prostowany w tej fazie formowania, w której jego wytrzyma¬ losc jest 'krytyczna ani tez w tej czesci trzeciej fazy krzepniecia, w której dopiero co utworzyla sie skrzepnieta skorupa. Gdy pret jest skrzepniety w calym swoim poprzecznym przekroju, to ma on wyzsza wytrzymalosc, przy wyjsciu z kola odlew¬ niczego a przy tym jest on dostatecznie goracy, i elastyczny do prostowania.W celu unikniecia przetrzymywania odlewanego preta we wnece kola odlewniczego w czasie calej trzeciej fazy krzepniecia, kolektor 48 moze byc wydluzony w góre w 'kierunku drogi przesuwania sie preta, tak aby pret byl natryskiwany woda chlodzaca równiez po jego wyjsciu z wneki kola odlewniczego.W ten sposób mozna zwiekszyc predkosc kola odlewniczego. W takim ukladzie pret bedzie wy¬ jety z wneki kola odlewniczego zanim zupelnie bedzie skrzepniety a przedluzony kolektor 48 be¬ dzie dostarczal czynnika chlodzacego równiez po wyjsciu preta z wneki kola odlewniczego. PL PL