Przedmiotem wynalazku jest sposób ksztaltowania zbieznosci wewnetrznej scianki tulei, w którym do wnetrza tej tulei wprowadza sie roztwór trawiacy, aby stykal sie z wewnetrzna scianka tulei, po czym poziom tego roztworu trawiacego zmienia sie stopniowo wewnatrz tulei, tak, aby najdluzszy czas trawienia zostal osiagniety na poczatku zbieznosci, zapewniajac tym samym najwieksza glebokosc trawienia, zas sukcesywne zmniejszenie glebokosci trawienia uzyskuje sie zmieniajac sukcesywnie poziom roztworu wewnatrz tulei, przy czym poczatek zbieznosci ksztaltuje sie w tym koncu tulei, który przy pionowym jej ustawieniu przed wprowadzeniem roztworu znajduje sie u dolu tulei.Znany jest krystalizator do odlewania ciaglego, przedstawiony w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 618 658 i 3 709 286, który zawiera tuleje bedaca zazwyczaj wkladka miedziana i czlony wypelniajace, zazwyczaj stalowe, przymocowane do zewnetrznej strony wkladki. Ciekly metal odlewany jest ciagle przez krystalizator, podczas gdy woda obiega przez kanaly, uksztaltowane pomiedzy wkladke z czlonami wypelniajacymi dla chlodzenia wkladki i zestalenia naskórka na zewnetrznej stronie odlewu, zanim opusci on krystalizator. Odlew, który na tym etapie posiada cienki zewnetrzny naskórek i ciekly rdzen wytlaczany jest w sposób ciagly z krystalizatora.Wiadomo, jest, ze mozna osiagnac korzysci przez nadawanie ksztaltu stozkowego wewnetrznej powierzchni scianki wkladki. Skurcz odlewu nastepuje w miare jak jego naskórek, ulega zestalaniu, co powoduje, ze naskórek dazy do odstawania od niestozkowych scianek wkladki. Jezeli naskórek oderwie sie zbyt wczesnie od skladki, oderwane powierzchnie odlewu oziebiac sie beda zbyt wolno i powierzchnia odlewu zostanie uszkodzona w postaci pekniec narozy. Preferowany obecnie ksztalt stozka jest odpowiedni tio skurczu odlewu. Jest to stozek krzywoliniowy, w którym maksymalna zaleznosc wystepuje przy wierzcholku wkladki, stopniowo zmniejsza sie do dolu i konczy sie calkowicie nieco powyzej dolnego brzegu wkladki. Zazwyczaj zbieznosc moze byc rzedu2 90 521 od 0,025 do 0,076 mm na 25,4 mm wysokosci wkladki przy jej wierzcholku i stopniowo zanikac do ksztaltu niestozkowatego przy okolo 635 do 889 mm powyzej wierzcholka. Zbieznosc o tak malej wielkosci jest zaledwie widoczna golym okiem. Wkladki o scianach zbieznych przykladowo przedstawione sa w opisach patentowych nr 3 563 298 i nr 3 124 835 Stanów Zjednoczonych Ameryki.Znanym sposobem ksztaltowania stozka na sciance wkladki byla jak dotychczas jedynie mechaniczna obróbka powierzchni wewnetrznych, lub kosztowne wyciskanie przeciwbiezne lub ksztaltowanie matrycowe.Dokladna obróbka scianki o wymaganej malej zbieznosci jest trudna operacja nawet dla wykwalifikowanego tokarza, a i to mozliwe bylo otrzymywanie zbieznosci krzywoliniowej tylko zblizonej do zadanej z szeregiem liniowych odcinków, kazdy o mniejszym nachylaniu do plaszczyzny pionowej niz odcinek powyzej.Natomiast znany jest sposób stosowania roztworu trawiacego do ksztaltowania stozka na sciankach wewnetrznych rury, przykladowo z patentu Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2 762 150 lecz sposoby znane uprzednio nie sa przydatne do celów odlewniczych. Sposób przedstawiony ww/wym. patencie dotyczy zastosowania kola z dysza wirujaca, przez która strumien roztworu trawiacego uderza w powierzchnie wewnetrzna rury. Dla trawienia wewnetrznego, sposób ten jest uzyteczny tylko w odniesieniu do rur o przekroju kolowym, podczas gdy przedmioty, które sa przedmiotem zainteresowania np. wkladki do krystalizatorów, zazwyczaj maja przekrój prostokatny lub kwadratowy. Poza tym znany sposób wymaga przemieszczania ciezkiego przedmiotu obrabianego gdy roztwór uderza w jego powierzchnie i tworzy znaczna ilosc szkodliwych par, gdy roztwór uchodzi z dyszy.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i urzadzenia do ksztaltowania zbieznosci wewnetrznej scianki, tulei, który to sposób i urzadzenia umozliwialyby regulacje obnizania lub podnoszenia poziomu roztworu trawiacego wewnatrz tulei oraz kompensacje wplywu zmian temperatury i stezenia roztworu na przebieg procesu trawienia. Cel wynalazku zostal osiagniety w opisanym na wstepie sposobie przez to, ze roztwór trawiacy wprowadza sie do tulei w sposób ciagly, od jej nizej polozonego konca, a poziom lustra roztworu trawiacego zmienia sie stopniowo przez odprowadzenie roztworu poprzez przelew wewnatrz tulei i przez przesuwanie do góry przelewu podczas ksztaltowania zbieznosci scianki, celem stopniowego wzrostu poziomu lustra roztworu.Operacje ksztaltowania zbieznosci wewnetrznej scianki tulei konczy sie przesuwajac przelew od najwyzszego polozenia do polozenia dolnego, od którego rozpoczela sie operacja.Wedlug korzystnej cechy wynalazku, odprowadzany przelewem roztwór trawiacy miesza sie i wprowadza powtórnie do obiegu poprzez wprowadzenie do niego sprezonego powietrza. Roztwór wprowadza sie do tulei w wielu miejscach, a sprezone powietrze wprowadza sie przed wprowadzeniem roztworu do tulei.W mysl dalszej korzystnej cechy wynalazku, wzrost temperatury roztworu trawiacego i spadek jego stezenia w czasie trwania operacji ksztaltowania zbieznosci kompensuje sie regulowanym przemieszczaniem przelewu ku górze.W przypadku zastosowania sposobu wedlug wynalazku do ksztaltowania zbieznosci, wewnetrznej scianki w miedzianej wkladce krystalizatora do ciaglego odlewania o powierzchni przekroju poprzecznego w postaci prostokata wzglednie kwadratu, wkladke do operacji ksztaltowania ustawia sie w polozeniu odwrotnym do tego, jakie zwykle ma w maszynie odlewniczej.Wreszcie, w mysl jeszcze jednej korzystnej cechy sposobu wedlug wynalazku, jako roztwór trawiacy stosuje sie wodny roztwór tlenku chromu, kwasu siarkowego i kwasu solnego, przy czym w jednym litrze roztworu znajduje sie300 do 800 gramów Cr03,15 do 60 ml H2S04,1 do 30 ml HCI, reszte zas stanowi woda.Cel wynalazku osiagnieto równiez w urzadzeniu do ksztaltowania zbieznosci wewnetrznej scianki tulei, które to urzadzenie ma podstawe podpierajaca tuleje w pozycji pionowej w kanaly dla dostarczenia roztworu trawiacego w celu utworzenia rozlewiska roztworu trawiacego wewnatrz tulei, w przelew umieszczony wewnatrz tulei dla ujscia roztworu trawiacego z wymienionego rozlewiska oraz w mechanizm wyciagowy polaczony z przelewem wyciagajacym go w kierunku pionowym, przez co kolejny poziom scianek powyzej dna wystawiony jest na dzialanie roztworu trawiacego na coraz krótszy czas.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, naktórym fig. 1 przedstawia urzadzenie do ksztaltowania zbieznosci wewnatrz tulei, w rzucie pionowym, w czesciowym przekroju, fig. 2 — urzadzenie z fig. 1 w powiekszeniu w przekroju pionowym, fig. 3— mechanizm wciagajacy, wbudowany w urzadzenie wedlug wynalazku w jeszcze wiekszym powiekszeniu w rzucie pionowym.Jak pokazano na fig. 1 urzadzenie sklada sie ze zbiornika mieszania 10, zbiornika zapasowego 12 i czlonu podstawowego 13, podpartego drugim zbiornikiem. Na czlonie podstawowym 13 umieszczona jest tuleja S, której scianki maja byc wewnatrz stozkowane. W przykladzie odnoszacym sie do wkladki do krystalizatora odwraca sie tuleje od jej polozenia jakie zwykle przyjmuje bedac zamontowana w maszynie odlewniczej. Rura 14, zawierajaca zawór 15 laczy zbiornik 10 ze zbiornikiem 12 za posrednictwem rury 16. Do rury 16 dolaczone90521 3 sa takze rury 17 i 19, miedzy którymi usytuowana jest pompa 18. Rury 16,17 i 18 lacza zbiornik 12 z czlonem podstawowym 13. Odmierzona ilosc roztworu trawiacego, blizej opisanego w dalszej czesci opisu, miesza sie w zbiorniku 10 i przenosi sie do zbiornika 12 przez rury 14 i 16, czlon podstawowy 13, tuleje S i z powrotem do zbiornika. Rura 16 polaczona takze z rura odprowadzajaca 20, zawierajaca zawór 21 prowadzi od strony wlotowej pompy odprowadzajacej22. ¦ , Jak pokazano na figurze 2, czlon postawowy 13 posiada plytke, skierowana ku górze komory 24, w której wnetrzu mocuje sie wchodzaca do wewnatrz przegrode górna 25 i wystajaca na zewnatrz przegrode dolna 26.Tuleja S spoczywa na uszczelce 27, która pokrywa górna powierzchnie czolowa czlonu podstawowego i krawedz przegrody górnej 25. Uszczelka zabezpiecza przed wyciekaniem roztworu trawiacego pod dolna krawedz tulei.Tuleja jest utrzymywana w miejscu przez otaczajaca ja szczelnie dopasowana rame 28 i zaciski 29, znajdujace sie na zewnatrz ramy. Czlon podstawowy posiada pierwszy zespól laczacy wzajemnie poziome kanaly 30, z którymi polaczona jest rura 19. Kanaly te prowadza do szeregu pionowych kanalów 31, rozmieszczonych równomiernie wokól dna komory 24. Dno komory podtrzymuje pierscien 32, który posiada skierowane w góre otwory przelotowe 33, polaczone zposzczególnymi kanalami 31 pod dolna przegroda 26. Czlon podstawowy 13 posiada drugi zespól polaczonych wzajemnie poziomych kanalów 35, które polaczone sa z rurociagiem 36 sprezonego powietrza. Kanaly 35 prowadza do szeregu skierowanych w góre kanalów 37 umieszczonych podobnie wokól dna komory 24. Dno komory podtrzymuje drugi pierscien 38, który otacza pierwszy pierscien i posiada skierowane w góre otwory przelotowe 39, polaczone z poszczególnymi kanalami 37. Otwory przelotowe 39 znajduja sie blizej krawedzi zewnetrznej dna niz otwory przelotowe 33, lecz takze pod dolna przegroda 26. Pierscienie 32 i 38 posiadaja taki sam ksztalt w ogólnym zarysie jak tuleja S, to jest prostokatny lub kwadratowy, w przykladzie prostokatnej lub kwadratowej wkladki formy, lecz oczywiscie sa mniejsze.Srodkowe czesci dna komory 24 i dolnej przegrody 26 sa otwarte i mieszcza w sobie rure przelewowa 44, skladajaca sie z teleskopowych segmentów zewnetrznego 44a, srodkowego 44b i wewnetrznego 44c Górne i dolne konce segmentów rury sa zakonczone kolnierzami 45 i 46 dla podtrzymywania segmentów na dolnej przegrodzie 26 i nawzajem i dla podnoszenia srodkowych i zewnetrznych segmentów gdy segment wewnetrzny jest podnoszony. Uchwyt 47 mocuje sie na górnym koncu tulei 8 (fig. 1). Uchwyt wyposazony jest w zewnetrzne i wewnetrzne kolo linowe 48 i 49. Na czlonie podstawowym 13 usytuowany jest mechanizm wciagajacy 50, opisany szczególowo w dalszej czesci opisu. Line z drutu 51 mocuje sie do górnego konca wewnetrznego segmentu rury 44c Lina z drutu prowadzona jest na kolach linowych 48 i 49 w dól do mechanizmu wciagajacego 50. Mechanizm wciagajacy podnosi najpierw wewnetrzny segment rury 44c, a nastepnie srodkowy i zewnetrzny segment 44b i 44a lub obniza te segmenty.Roztwór trawiacy wprowadza sie do zbiornika 12, zamocowuje sie tuleje S na czlonie podstawowym 13 i przyczepia sie konce liny 51 do wewnetrznego segmentu rury 44c i odpowiednio do mechanizmu wciagajacego 50. Nastepnie doprowadza sie sprezone powietrze rurociagiem 36 i uruchamia pompe 18 dla wywolania krazenia roztworu trawiacego P. Zawory 15 i 21 pozostaja oczywiscie zamkniete. Przy preferowanym trybie postepowania, uruchamia sie mechanizm wciagajacy, celem przemieszczenia rury przelewowej 44 w sposób ciagly do góry z regulowana szybkoscia. Roztwór P wyplywa z kanalów 30 i 31, w czlonie podstawowym 13 przez otworyprzelotowe 33 i plynie wokól przegród 26 i 25 i czesciowo wypelnia tuleje S, gdzie tworzy rozlewisko. Powietrze plynie przez kanaly 35 i 37, przez otwory przelotowe 39 i w ten sposób ciagle miesza roztwór trawiacy. Roztwór ciagle przeplywa przez rure przelewowa 44 z powrotem do zbiornika 12, przez co czesci powierzchni wewnetrznej tulei S, znajdujace sie ponizej poziomu rury przelewowej, wystawione sa na dzialanie mieszanego i ciagle obiegajacego roztworu. Regulacja polozenia rury przelewowej reguluje sie poziom roztworu trawiacego, co z kolei reguluje czas dzialania roztworu i glebokosc trawienia przy kazdym z poziomów.Przy koncu operacji nizszy koniec rury przelewowej usuwa dolna przegrode 26, po czym roztwór scieka z rozlewiska z powrotem do zbiornika 12. Nastepnie mozna otworzyc zawór 21 i uruchomic pompe 22 dla usuniecia zuzytego roztworu. W przypadku, gdy roztwór zaczyna wyciekac z jakiejkolwiek przyczyny przez dno tulei S, oznacza to, ze uszkodzona jest uszczelka 27. Mozna wówczas zatrzymac mechanizm wciagajacy 50 i recznie ciagnac line 51 celem podniesienia rury przelewowej do polozenia w którym jej dolny koniec usunie dolna przegrode. Roztwór scieknie z powrotem do zbiornika, po czym mozna przeprowadzic konieczna naprawe.Pózniej mozna wznowic prace z rura przelewowa w tym samym polozeniu, które zajmowala w momencie przerwania pracy.Roztwór trawiacy P dziala na tuleje S wytrawiajac jej material. Reakcja zachodzaca miedzy roztworem i materialem tulei ma charakter egzotermiczny, po któtef temperatura roztworu ma tendencje do ciaglego wzrastania. Temperatura roztworu jest jedna, z kilku zmiennych, które * oddzialuja \ na przebieg procesu4 90 521 trawienia. Temperature utrzymuje sie w pewnych granicach nie pozwalajac na wzrost temperatury powyzej okreslonej granicy. Zbiornik 12 zawiera wezownice chlodzaca 54, podlaczona do zródla wody oraz przegrode 55, zamocowana pomiedzy wezównica chlodzaca a wylotem. Rura 19 zawiera wskaznik temperatury 56, który ciagle pokazuje temperature roztworu plynacego do kanalu poziomego 30 w czlonie podstawowym 13. Gdy temperatura ta wzrasta do z góry okreslonego poziomu, na przyklad 37,7-43,5° wpuszcza sie wode do wezownicy chlodzacej celem nie dopuszczenia do dalszego znacznego wzrostu temperatury. Przegroda 55 zapewnia staly kontakt roztworu P, z wezownica na drodze do wylotu rury 16.Glebokosc trawienia wewnetrznych powierzchni tulei S, zmienia sie wraz z czasem wystawienia powierzchni na dzialanie roztworu P przy kazdym poziomie. Roztwór najpierw styka sie z wewnetrznymi powierzchniami tulei na dnie i pozostaje z nimi w kontakcie od poczatku do konca operacji ksztaltowania zbieznosci. Poziom roztworu P stopniowo wzrasta w miare podnoszenia rury przelewowej 44 lecz przy kazdym xkolejnych poziomów czas dzialania roztworu jest krótszy i glebokosc trawienia zmniejsza sie. Inna zmienna ma¬ jaca wplyw na przebieg procesu trawienia jest stezenie roztworu trawiacego. Na poczatku operacji, roztwór jest swiezy i posiada maksymalne stezenie, dzieki czemu szybkosc trawienia jest stosunkowo duza. Przy koncu ope¬ racji, roztwór moze posiadac zaledwie okolo 40% poczatkowego stezenia i dzialanie jego jest o wiele wolniejsze Jeszcze inna zmienna jest poziom lustra roztworu P w tulei S. Najlepiej gdy pompa 18 jest pompa odsrodkowa, zamiast pompy wyporowej, a wydatek jej zmniejsza sie, gdy podnosi sie poziom roztworu P. Wszystkie te zmienne kompensuje sie przez regulacje szybkosci wyciagania przelewu 44.Figura 3 przedstawia szczególowo mechanizm wciagajacy 50. Mechanizm zawiera pólke 59, która mocuje sie do czlonu podstawowego 13 i na której ustawia sie silnik napedowy 60 i pare wsporników lozyskowych 61 i 62. Trzpien obrotowy 63 czopuje sie w obydwu tych wspornikach. Silnik 60 polaczony jest z trzpieniem obrotowym za pomoca przekladni skladajacej sie z kól zebatych 64 i 65 dla napedzania trzpienia obrotowego ze stosunkowo mala szybkoscia, na przyklad 1/5 obr/minute. Line 51 przyczepia sie do jednego z konców trzpienia obrotowego, przy wsporniku 61. Trzpien obrotowy posiada spiralny rowek 66, w którym sklada sie lina z drutu gdy trzpien obraca sie.Jak pokazano na figurze 3, srednica trzpienia obrotowego 63 jest rózna na calej jego dlugosci.Zróznicowanie to reguluje szybkosc z jaka rura przelewowa przemieszcza sie do góry i skutkiem tego reguluje szybkosc zmiany poziomu jeziorka roztworu P.Pozwala to na regulacje szybkosci trawienia na kazdym poziomie tulei S. Tak dlugo jak trzpien obraca sie ze stala predkoscia katowa, rura przelewowa porusza sie oczywiscie szybciej gdy lina z drutu nawija sie na czesc trzpienia obrotowego o wiekszej srednicy niz wtedy gdy nawija sie na czesc o mniejszej srednicy.Dla roztworu hipotetycznego, który utrzymuje stala szybkosc trawienia przez caly czas operacji., srednica trzpienia obrotowego bylaby wprost proporcjonalna do stozka, lecz musza byc brane pod uwage inne zmienne omówione uprzednio.Na figurze 3 przedstawiono ksztalt trzpienia obrotowego 63, który uznano jako odpowiedni do ksztaltowania zbieznosci scianek miedzianej wkladki krystalizatora do ciaglego odlewania z preferowanym roztworem trawiacym, który forma posiada kwadratowy przekrój poprzeczny o wewnetrznych wymiarach 190,5X 190,5 mm. Pierwsza strefa a trzpienia obrotowego posiada na lewym jego koncu stosunkowo mala i stopniowo zmniejszajaca sie srednica. Nastepna strefa b posiada szybko zwiekszajaca sie srednice. Trzecia strefa c posiada prawie stala lecz nieznacznie zwiekszajaca sie srednice. Ostatnia strefa d, która zajmuje okolo 40% dlugosci trzpienia, posiada umiarkowanie zwiekszajaca sie srednice. Trzpien osiaga maksymalna srednice na prawym jego koncu. Dokladny kontur trzpienia rózni sie oczywiscie dla róznych tulei i róznych roztworów trawiacych.Gdy lina 51 zaczyna nawijac sie na strefe a trzpienia 63, roztwór jest swiezy i posiada maksymalne stezenie, lecz odtad roztwór styka sie tylko z czescia tulei S która ma miec maksymalny kat stozka (okolo 0,025 do 0,076 mm na 25,4 mm wysokosci wkladki), wymagane jest aby ruch rury przelewowej 44 byl powolny. Gdy lina osiaga strefe b, temperatura roztworu zaczyna wzrastac i kat stozka maleje, lecz stezenie roztworu nie jest jeszcze bardzo slabe. Od tej chwili przyspieszamy predkosc z która rura przelewowa porusza sie do góry. Gdy lina osiaga strefe c, wezownica chlodzacej 54 pracuje celem uniemozliwienia dalszego wzrostu temperatury roztworu, kat stozka zmniejsza sie i roztwór slabnie. Warunki te powoduja ze rura przelewowa porusza sie do góry z prawie stala szybkoscia równa szybkosci z która poruszala sie na koncu strefy b. Ostatecznie gdy lina osiaga strefe d, kat stozka szybko maleje, poziom roztworu w tulei S, wzrasta i roztwór staje sie calkiem slaby.Pomimo to, aby jeszcze bardziej zmniejszyc kat stozka, przyspieszamy szybkosc, z która rura przelewowa porusza sie do góry poprzez te strefe.90 521 5 Roztworem trawiacym moze byc kazda ciecz, która reaguje z materialem tulei S, a nie reaguje z materialem urzadzenia. Roztwór do trawienia wkladki miedzianej korzystnie przygotowuje sie przez rozpuszczenie 19,05 kg Cr03 w 3,785 litrach wody i dodanie bezposrednio przed uzyciem 1,26 litra H2S04 i 0,126 litra HCI. Odchylenie wieksze od okolo 5% tej ilosci moze wymagac zmian w wymiarach trzpienia obrotowego. Dla roztworu tlenku chromu, kwasu siarkowego i kwasu solnego, zakresy powyzszych skladników na litr roztworu wyjsciowego sa w przyblizeniu nastepujace: 300 do 800 gram Cr03 do 60 ml H2S04 1 do 30 ml HCI Alternatywnymi roztworami do trawienia miedzi sa: do 50% HN03 w wodzie, lub do 50% H202 (50% (w H3PO*)85%) Najbardziej typowe roztwory do trawienia miedzi, takie jak te wykorzystujace HCI do NH4OH jako odczynnik trawiacy dzialaja zbyt wolno aby je zastosowac.Z opisu wynika, ze wynalazek umozliwia nadanie dokladnego ksztaltu stozkowego wewnetrznym sciankom tulei za pomoca prostego urzadzenia j latwych operacji.Jest oczywiscie niezbedne skonstruowanie urzadzenia z materialu nie wchodzacego w reakcje z roztworem trawiacym. Praktycznie konstruuje sie zbiorniki, rury iwezownice chlodzaca ze stali nierdzewnej, rure przelewowa z teflonu a czlon podstawowy i przegrody z tworzywa sztucznego takiego jak polipropylen, lecz mozna je zastepowac wieloma odpowiednikami. Mozliwe jest takze stosowanie operacji sposobu w odwrotnej kolejnosci, to jest napelnianie tulei S roztworem do wysokosci, do której ma byc stozkowana i opuszczanie rury przelewowej z regulowana szybkoscia. Oczywiscie kontur trzpienia obrotowego bylby rózny, poniewaz roztwór o maksymalnym stezeniu pozostalby w kontakcie poczatkowo z cala dlugoscia przeznaczona do stozkowania.Sposób i urzadzenie moze byc przystosowane do chemicznej obróbki stozka wewnetrznego w tulejach o kazdym przekroju poprzecznym pod warunkiem, ze gniazdo przeznaczone do umieszczenia w nim tulei jest przystosowane do ksztaltu tulei. PL