RS50264B - Metalurški udarni podmetač - Google Patents

Abstract

Metalurški udarni podmetač(1) za ulivni levak, izrađen od vatrostalnog materijala, sastoji se iz osnove (2) sa udarnom površinom (3) koja je u upotrebi okrenuta na gore ka struji rastopljenog metala koja ulazi u ulivni levak, zida (4) koji se proteže na gore iz osnove barem oko dela periferije udarne površine, jednog ili više delova gornjeg dela zida (4) koji nose jedan ili više prepušta (5) koji se protežu ka unutra preko periferije osnove (2), naznačen time što prepust (5) ili barem jedan od pomenutih prepušta (5) ima barem deo čija je donja površina (8) zakošena ili zakrivljena, s tim da zakrivljenje ili zakošenje leži u pravcu zida (4). Prijava sadrži još 20 zavisnih patentnih zahteva.

Description

Oblast pronalaska

Ovaj pronalazak se odnosi na vatrostalni element u tehnici poznat kao "udarni podmetač" koji se koristi za prihvatanje rastopljenih metala, naročito čelika. Pronalazak se posebno odnosi na udarni podmetač koji se postavlja u ulivni levak u cilju smanjenja turbulencije u toku rastopljenog čelika koji ulazi u ulivni levak. Ovaj pronalazak ima naročitu namenu za kontinualno livenje čelika.

Stanje tehnike

Ulivni levci služe kao rezervoari za pomenuti rastopljeni metal, a posebno za rastopljeni čelik kod komercijalnog procesa kontinualnog livenja čelika. Kod kontinualnog livenja čelika, rastopljeni čelik koji ulazi u ulivni levak je uglavnom visokokvalitetni čelik podvrgnut različitim procesima kojima se prilagođava za određene primene u livenju. Ti procesi se obično sastoje, na primer, od jednog ili više koraka kojima se upravlja količinom različitih elemenata koje čelik sadrži, na primer količinom ugljenika ili nekog drugog legirajućeg elementa, kao i količinom nepoželjnih elemenata kao što je šljaka. Zadržavanje čelika u ulivnom levku pruža mogućnost da se sva šljaka i druge nečistoće izdvoje i isplivaju na površinu gde mogu da se, na primer, apsorbuju u poseban zaštitni sloj koji se nalazi na površini rastopljenog čelika. Prema tome, ulivni levak može da se iskoristi da dalje "pročisti" čelik pre nego što se ulije u livački kalup.

Da bi se optimizovala sposobnost ulivnog levka da kontinualno uliva čist čelik u kalup, veoma je poželjno da se upravlja tokom čelika kroz ulivni levak tako da on bude laminaran. Rastopljeni čelik se obično uliva u levak iz livačkog lonca kroz zastor koji štiti struju rastopljenog čelika od okolne atmosfere. Struja rastopljenog čelika iz livačkog lonca koja ulazi u ulivni levak je obično veoma jaka, što unutar levka stvara velike turbulencije. Svaka neumerena turbulencija u toku rastopljenog čelika kroz ulivni levak stvara veliki broj nepoželjnih efekata kao što su, na primer, sprečavanje šljake da se sakupi i ispliva na površinu; uključivanje u sastav rastopljenog čelika dela zaštitne kore koja se formira ili je namenski postavljena na njegovoj površini; uključivanje gasa u sastav čelika, izazivanje preterane erozije vatrostalne obloge unutrašnjosti ulivnog levka; i stvaranje neravnomernog toka rastopljenog čelika ka livačkom kalupu.

U cilju prevazilaženja ovih problema rađeno je opsežno istraživanje u industriji pri konstruisanju različitih udarnih podmetača u cilju smanjenja turbulencije u ulivnom levku, koja nastaje usled nadolaženja struje rastopljenog čelika, i optimizacije toka rastopljenog čelika unutar ulivnog levka da bi se, što je više moguće, približio idealnom "kanalnom toku". Uopšteno govoreći, pronađeno je da tok rastopljenog čelika kroz ulivni levak može često da se poboljša upotrebom udarnih podmetača koji imaju posebno konstruisane površine sposobne da preusmere ili umire tok rastopljenog čelika.

Udarni podmetači koji su predstavljeni u prethodnom stanju tehnike uglavnom imaju osnovu u koju udara struja rastopljenog metala upravljena na dole, i vertikalni bočni zid ili elemente u vidu vertikanog bočnog zida koji preusmeravaju tok. Oni se proizvode od vatrostalnih materijala koji mogu da podnesu korozione i erozione uticaje struje rastopljenog metala za sve vreme svog radnog veka. Često su u obliku plitkih kutija i imaju, na primer, kvadratne, pravougaone, trapezoidne ili kružne osnove.

Patentna prijava broj WO 96/14951 (Foseco) prikazuje udarni podmetač za ulivni levak koji se sastoji od tela od vatrostalnog materijala sposobnog da izdrži dodir sa rastopljenim čelikom u ulivnom levku. Telo udarnog podmetača sastoji se od osnove koja ima udarnu površinu, spoljnog bočnog zida koji se proteže na gore od udarne osnove i gornju površinu spojenu sa bočnim zidom na kojoj se nalazi otvor. Gornja površina ima unutrašnji kružni deo koji je paralelan udarnoj površini. Između bočnog zida i udarne površine je prav ugao, kao i između bočnog zida i unutrašnjeg kružnog dela gornje površine. Ovaj udarni podmetač omogućava duže zadržavanje rastopljenog čelika u ulivnom levku, što je značajno zbog toga što neželjeni ukijučci imaju dovoljno vremena da isplivaju na površinu čelika i da se uklone.

Patentna prijava broj WO 97/37799 (Foseco) prikazuje udarni podmetač za ulivni levak koji se sastoji od tela od vatrostalnog materijala sposobnog da izdrži dodir sa rastopljenim čelikom u ulivnom levku. Telo udarnog podmetača sastoji se od osnove koja ima udarnu površinu za rastopljeni čelik, spoljnog bočnog zida koji se proteže na gore od udarne površine i bočni zid koji se proteže na gore od udarne osnove i potpuno okuružuje osnovu. Gornja površina je u obliku kružnog tela spojenog sa bočnim zidom, paralelna je sa udarnom površinom i ima otvor u koji se uliva rastopljeni čelik. Donja površina kružnog dela i unutrašnja površina bočnog zida formiraju kružni žleb koji se kontinualno proteže oko i iznad udarne površine. Deo gornje površine je ispod nivoa ostatka gornje površine i žleb ispod njega je manjeg poprečnog preseka od ostatka žleba. Ovaj udarni podmetač je posebno koristan za poboljšavanje karakteristika protoka kod izduženih ulivnih levkova kod kojih se rastopljeni čelik uliva na kraju levka, a jedan ili više otvora za izlivanje se nalaze na suprotnom kraju. Udarni podmetač je postavljen tako da je niži deo krajnjeg zida okrenut ka kraju zida u blizini nailazeće struje rastopljenog metala, tako da čelik koji se odbija od podmetača teče u pravcu ovog zida. Ovo ima efekat primetnog smanjenja površinske turbulencije koja se stvara u levku i poboljšanja linija tokova, što na kraju za rezultat ima proizvodnju čistijeg čelika.

Patentna prijava broj WO 00/74879 (Foseco) prikazuje udarni podmetač za ulivni levak od vatrostalnog materijala. Udarni podmetač sastoji se od osnove, koja ima udarnu površinu koja je u upotrebi okrenuta na gore da bi primila rastopljeni metal koji se sipa na udarni podmetač, i zida koji se proteže na gore od osnove oko barem dela periferije udarne površine. Zid ima prepust koji štrči preko periferne oblasti udarne površine. Prepust ima više izbočina koje još dalje štrče preko udarne površine nego ostali deo prepušta.

Kod prethodnog stanja tehnike, udarni podmetači imaju bočne zidove sa prepustima, tj. perifernu lamelu koja je okrenuta ka središnjem delu. Takvi prepusti imaju donje površine koje leže iznad i paralelne su udarnoj površini osnove udarnog podmetača.

Treba biti svestan da je proces konstruisanja novog udarnog podmetača za ulivni levak koji odgovara prethodno određenim kriterijumima izuzetno kompleksan, pošto pramena jednog aspekta konstrukcije uglavnom izaziva nepredvidive promene u dinamici toka celog sistema sa ulivnim levkom.

Kratak opis pronalaska

Predmet ovog pronalaska je poboljšani udarni podmetač odgovarajući za postavljenje u ulivnom levku u cilju smanjivanja turbulentnog toka ulivenog rastopljenog metala.

Ovaj pronalazak predviđa udarni podmetač za ulivni levak napravljen od vatrostalnog materijala koji ima: osnovu sa udarnom površinom koja je u upotrebi okrenuta na gore ka struji rastopljenog metala koji ulazi u ulivni levak; zid koji se proteže na gore od osnove oko barem dela periferije udarne površine; jedan ili više delova gornjeg dela zida koji imaju jedan ili više prepušta koji se protežu ka unutrašnjem delu preko periferije osnove, naznačen time što prepust ili barem jedan od pomenutih prepušta ima barem deo čija je donja površina zakrivljena ili zakošena, s time da zakrivljenje ili zakošenje leže u pravcu koji je ujedno i podužni pravac zida.

Zakošenje ili zakrivljenje leži u pravcu koji je ujedno i podužni pravac zida. Ovo znači da će u vertikalnom poprečnom preseku napravljenom kroz prepust u ravnima paralelnim ravni susednog zida, linija koja ocrtava donju površinu prepušta biti (1) zakrivljena i/ili (2) prava linija (ili linije) koja je zakošena u odnosu na horizontalnu ravan.

U slučaju da je linija u pomenutom poprečnom preseku zakrivljena, uglovi između tangenti na krivu i horizontalnu ravan su, poželjno je, u opsegu od 0° do 45°. U slučaju daje linija u pomenutom poprečnom preseku kosa prava linija, ugao nagiba u odnosu na horizontalnu ravan je, poželjno je, u opsegu 2° do 45°, na primer 5° do 30°.

Prisustvo pomenutog nagiba ili zakrivljenja može takođe da se utvrdi, na primer, merenjem visine prepušta na većem broju jednakih razmaka duž horizontalne linije koja je na unutrašnjoj ivici zida ili je paralelna sa njom. Te visine će se menjati prema konturama zakrivljenja ili zakošenja.

U slučaju zida koji ne leži u jednoj ravni, ili zida koji je nagnut ka unutrašnjoj ili spoljašnjoj strani, pojam "ravan zida" se odnosi na referentnu ravan koja je vertikalna ravan tangentna na spoljni obim osnove ispod tačke gde treba da se utvrdi prisustvo pomenutog zakošenja ili zakrivljenja.

Donja površina prepušta može, na primer, da bude zakrivljena na gore i/ili na dole u pravcu duž unutrašnjeg obima zida, čime formira delove krova potpuno ili delimično u obliku luka i/ili može da ima jedan ili više pravih zakošenih delova krova. Donja površina prepušta može takođe da ima, pored pomenutih zakrivljenih ili zakošenih delova, jedan ili više horizontalnih delova.

Prosečni gradijent zakošenja ili zakrivljenja površine može da se definiše prema uglu između horizontalne ravni i prave linije koja spaja najniže i najviše tačke pomenute površine. Kod ovog pronalaska poželjno je da pomenuti prosečni gradijent bude u rasponu od 2° do 45°, a najpoželjnije 5° do 20° u odnosu na horizontalnu ravan.

Osnova udarnog podmetača može da bude bilo kog odgovarajućeg oblika, na primer oblika poliedra kao što su, na primer, kvadratni, pravougaoni, trapezoidni. romboidni, heksagonalni, oktagonalni, kružni ili eliptični oblik. Najpoželjniji oblici su kvadratni, pravougaoni i trapezoidni.

Udarna površina osnove je tako prilagođena da primi glavnu silu toka metala koji ulazi u ulivni levak. Ona može da bude, na primer, ravna, konkavna ili konveksna. Sama osnova može, ukoliko se to želi, da bude pričvršćena za osnovu ulivnog levka pomoću bilo kog odgovarajućeg sredstva, na primer vatrostalnog lepka, ili postavljanjem osnove na određeno mesto pomoću odgovarajućih elemenata načinjenih na površini vatrostalne obloge ulivnog levka i donjeg dela udarnog podmetača. Poželjno je da udarni podmetač bude uglavljen u vatrostalnu osnovu ulivnog levka. Ovo može da se postigne, na primer, postavljanjem udarnog podmetača na monolitnu vatrostalnu oblogu ulivnog levka, zatim postavljanjem sloja hladnovezujuće ili toplovezujuće vatrostalne smeše koja bi okružila osnovu i, opciono, deo spoljnog zida udarnog podmetača, i time vezala udarni podmetač za ulivni levak.

Zid koji se uzdiže iz osnove oko barem dela periferije udarne površine je, poželjno je, načinjen od istog materijala kao i osnova i integralan je sa njom. Poželjno je da barem jedan zid koji se uzdiže iz osnove oko barem dela periferije udarne površine ima svoj duplikat, koji mu je jednak kao lik u ogledalu, koji se uzdiže iz osnove na njenom suprotnom perifernom delu.

U slučaju da je udarni podmetač namenjen za takozvani "dvostrani" rad, poželjno je da se zid uzdiže oko cele periferije osnove. Poželjno je da se zid uzdiže pod pravim uglom u odnosu na osnovu. Na taj način pravi periferni deo osnove nosi ravni vertikalni deo zida, dok zakrivljeni deo osnove nosi vertikalni zid koji ima odgovarajući zakrivljeni poprečni presek.

U slučaju kada udarni podmetač ima pravougaonu ili trapezoidnu osnovu i namenjen je takozvanom "jednostranom" radu poželjno je da se zid proteže oko tri strane osnove, dok četvrta strana ili nema uopšte zid ili je on relativno nizak.

Barem jedan ili više delova gornjeg dela zida nose jedan ili više prepušta koji se protežu ka unutrašnjosti preko periferije osnove. Poželjno je daje prepust u obliku unutrašnje periferne lamele koja se proteže iz zida ka unutrašnjosti. Poželjno je da se periferna lamela proteže sa vrha zida.

U slučaju da je udarni podmetač konstruisan prvenstveno za dvostrani rad, prepust, tj. periferna lamela se odgovarajuće proteže duž barem 50%, poželjno barem 75% i najpoželjnije 100% dužine zida. U slučaju daje udarni podmetač konstruisan prvenstveno za jednostrani rad, prepust, tj. periferna lamela se proteže duž 50% - 100%, najpoželjnije 60% do 80% dužine zida.

Ovaj pronalazak zahteva da barem jedan od pomenutih prepušta ima barem deo čija je donja površina zakrivljena ili zakošena, s time da zakrivljenje ili zakošenje leži u podužnom pravcu zida. Prepust koji ima određeno zakrivljenje i/ili zakošenje donje površine se nalazi na barem 20%, poželjno barem 30%, još poželjnije barem 40% i najpoželjnije barem 50% periferije udarnog podmetača.

Dužina kojom se prepust proteže od zida prema centru udarnog podmetača će se u daljem tekstu nazivati širinom prepušta. Ovo odgovara udaljenju paralelnom osnovi kojem on prelazi preko nje. Dužina kojom se prepust proteže duž zida će se u daljem tekstu nazivati dužinom prepušta.

Širina prepušta je, poželjno je, do 25%, najpoželjnije do 20%, na primer 5% do 15% dužine merene preko udarnog podmetača od jedne do suprotne strane. Širine koje su u ovom opsegu omogućavaju da postoji dovoljno otvorenog prostora za nadolazeću struju rastopljenog metala koja udara u površinu osnove bez rizika od značajnog udaranja po perifernom prepustu. Prepust, na primer u obliku periferne lamele, može, ukoliko se to želi, da ima u velikoj meri paralelne stranice ili može da ima promenljivu širinu ćelom svojom dužinom. Na primer, prepust može da ima oblik periferne lamele koja se širi od nulte širine na jednom uglu kvadratnog ili pravougaonog udarnog podmetača do širine od, na primer, 15% udaljenja do suprotne strane udarnog podmetača.

Poželjno je da širina prepušta takva da otvor u udarnom podmetaču, tj. površina prostora okružena unutrašnjim obimom gornjeg dela udarnog podmetača bude u granicama od 2% do 50%, poželjno 5 do 25% površine osnove udarnog podmetača.

Prepust, na primer periferna lamela, se proteže ka unutrašnjosti od gornjeg dela zida udarnog podmetača pa, prema tome, donja površina lamele leži iznad periferne oblasti udarne površine. Na ovaj način prepust ili periferna lamela efikasno formira delimični krov iznad pomenute udarne površine. Prema ovom pronalasku donja površina prepušta se, poželjno je, ili (1) savija na gore i/ili na dole čime se formiraju zalučeni ili delimično zakrivljeni krovni delovi kako se prepust proteže preko unutrašnjeg obima zida i/ili (2) ima jedan ili više pravih zakošenih krovnih delova. U slučaju kada je donja površina zakrivljena, osnovni pravac zakrivljen<p>se kreće paralelno naležućem zidu, pa se, prema tome, površina zakrivljuje na gore i/ili na dole u pravcu dužine zida. U slučaju kada je donja površina ravna (suprotno od zakrivljene), ona formira deo krova koji se uzdiže ili spušta iznad perifernog dela osnove. Prema tome, na primer, donja površina može da se uzdiže iz jednog ugla udarnog podmetača sa pravougaonom osnovom do sledećeg ugla ili na primer može da se uzdiže od jednog ugla do najviše tačke i dalje spušta do sledećeg ugla. Poželjno je da promene visine budu kontinualne i blage, što podrazumeva da ima malo ili nema uopšte naglih promena gradijenta donje površine, naprimer ima nekoliko ili nema uopšte oštrih delova ili stepenika. Ukoliko ima delova pod uglom ili stepenastih delova, poželjno je da imaju tupe uglove, najpoželjnije uglove u opsegu 90° do < 180°, na primer uglove u opsegu 160° do < 180°.

Kod drugog rešenja prema ovom pronalasku donja površina može, u poprečnom preseku, da ima poligonalan oblik i da nizom ravnih međusobno zakošenih površina formira zakrivljeni deo krova. U slučaju kada je donja površina zakrivljena, zakrivljenje može da bude u obliku luka koji je blago zakrivljen u poprečnom preseku. Zakrivljenje ne mora da odgovara definisanoj matematičkoj krivoj liniji. Međutim, takve standardne krive mogu da se primene ukoliko se to želi, na primer luk koničnog preseka, na primer kružni, eliptični, parabolični ili hiperbolični luk, verižni luk ili njegov deo.

U slučaju kada zakrivljen ili zakošen prepust zahvata u znatnoj meri celu dužinu jednog ili više zidova udarnog podmetača sa poligonalnom osnovom, jedna ili svaka donja površina mogu da imaju, na primer, odnos dužine (L) i visine (H) u oblasti od 30:1 do 3:1, poželjno u oblasti 15:1 do 5:1 gde je "L" horizontalno udaljenje mereno između najnižih i najviših tačaka, a "H" vertikalno udaljenje mereno između najviše i najniže tačke prepušta.

U slučaju kada je udarni podmetač namenjen za dvostrani rad, osnova je uglavnom četvorostrana sa prepustom ili perifernom lamelom koja se, poželjno je, proteže duž dva suprotna zida, a najpoželjnije duž oba para suprotnih zidova udarnog podmetača. Najpoželjnije je da takav udarni podmetač bude kvadratnog ili pravougaonog oblika i da ima zid i prepust koji se protežu duž celog perifernog dela udarnog podmetača. U poslednjem slučaju poželjno je da suprotne strane imaju zakrivljenu ili kosu perifernu lamelu prema ovom pronalasku, a da druge dve strane imaju prepuste ili periferne lamele koje nisu zakrivljene ili zakošene, nego paralelne osnovi. Poželjno je da prepusti ili periferne lamele na suprotnim stranama budu jednaki kao likovi u ogledalu.

Prema tome, poželjno rešenje, prema ovom pronalasku, za udarni podmetač koji je odgovarajući za dvostranu upotrebu, ima pravougaonu osnovu, vertikalni periferni zid koji okružuje osnovu i jedan par prepušta koji imaju zakrivljene ili zakošene donje površine na paru naspramnih zidova i drugi par prepušta, na drugom paru zidova, koji imaju horizontalne ravne donje površine.

Poželjno rešenje, prema ovom pronalasku, za udarni podmetač koji je odgovarajući za jednostranu upotrebu, ima kvadratnu, pravougaonu, ili trapezoidnu osnovu, periferni zid koji okružuje tri strane osnove i jedan par prepušta koji imaju zakrivljene ili zakošene donje površine na paru naspramnih zidova i treći zid sa prepustom koji ima ravnu donju površinu.

Poželjno je da gornje površine prepušta budu ravne. Ukoliko se to želi, gornja površina može da ima isti profil kao i donja, čime se postiže ravnomerna debljina barem na delu gde je prepust zakrivljen ili zakošen.

Kod udarnog podmetača sa pravougaonom osnovom konstruisanog za dvostrani rad, dve suprotne strane, poželjno je, imaju zidove sa prepustima kod kojih svaka donja površina formira luk koji je najuži u centru (gornjem delu) zalučenog dela i postaje sve širi sa udaljavanjem od centra, sve dok ne dostigne maksimalnu širinu na krajevima zalučenog dela i dalje. Na primer, širina na vrhu luka je, poželjno je, 50% do 80%) širine prepušta u oblastima krajeva luka. Luk u ovim slučajevima može da bude zakrivljeni luk koji ima oblik horizontalno izduženog obrnutog slova "U" ili linearnog temenog luka u obliku horizontalno izduženog obrnutog slova "V".

Donja površina prepušta može da se zakrivljeno ili pravolinijski proteže u smeru pod pravim uglom u odnosu na unutrašnju površinu zida. U slučaju kada donja površina formira zakrivljeni spoj sa zidom, vertikalni poprečni presek napravljen pod pravim uglom u odnosu na površinu zida će pokazati daje linija koja označava donju površinu prepušta kriva.

Prema tome, spoj donje površine prepušta i površine zida može, ako se to želi, da bude pod uglom, na primer pravim, oštrim ili tupim uglom, ili može da ima zakrivljeni oblik, na primer delimično cilindričan ili drugi zakrivljeni oblik u poprečnom preseku.

Spoj zida i udarne površine (gornje površine osnove) može da bude pod uglom, na primer pravim, oštrim ili tupim uglom, ili može da ima zaobljeni ili zakrivljeni oblik.

Udarni podmetač prema ovom pronalasku može da se napravi standardnim postupcima livenja koji su dobro poznati u tehnici proizvodnje vatrostalnih proizvoda. Udarni podmetač može, ako se to želi, da se izradi iz dva ili više delova koji kasnije mogu da se spoje u konačan proizvod, ili može da se izradi kao monolitna konstrukcija (iz jednog dela).

Materijal od kojeg se proizvodi udarnii podmetač može da bude bilo koji odgovarajući vatrostalni materijal koji može da izdrži erozivne i korozione uticaje struje rastopljenog metala u toku svog radnog veka. Primeri odgovarajućih vatrostalnih materijala su vatrostalni betoni, na primer betoni na osnovi jednog ili više rastresitih vatrostalnih komponenti i jednog ili više odgovarajućih vezivnih sredstava. Vatrostalni materijali pogodni za izradu udarnih podmetača su dobro poznati u tehnici, na primer alumina (aluminij um-oksid), magnezijum-oksid i mešavine ili kompoziti. Odgovarajuća vezivna sredstva, poznata u tehnici, su, na primer, cement sa visokim udelom aluminij um-oksida.

Udarni podmetači prema ovom pronalasku mogu da se izvedu za korišćenje u ulivnim levcima namenjenim jednostranom, dvostranom ili višestranom radu. Kao što je dobro poznato iz stanja tehnike, procesi kontinualnog livenja čelika sa jednostranim ili višestranim (delta levak) radom uglavnom koriste udarne podmetače kvadratnog, pravougaonog ili trapezoidnog oblika u poprečnom preseku po horizontalnoj ravni kod kojih par naspramnih strana ima zidove jednake visine, treća strana takođe ima zid, a četvrta strana ili ima niži zid ili ga uopšte nema. Kod dvostranog (ili ponekad četvorostranog) rada udarni podmetači uglavnom imaju kvadratni ili pravougaoni oblik u poprečnom preseku. Prvi par naspramnih strana ima zidove jednakih visina, a drugi par takođe ima zidove jednakih visina (koja može biti ista ili različita od visine prvog para). Kod jednostranog ili višestranog rada udarni podmetač se obično postavlja blizu jednog kraja ulivnog levka gde su postavljeni izlazi za rastopljeni metal, dok je kod dvostranog rada udarni podmetač otvorima na suprotnim stranama obično postavljen u centru pravougaonog ulivnog levka (ili su, kod četvorostranog rada, dva para izlaza postavljena na suprotnim stranama).

Udarni podmetači prema ovom pronalasku mogu da se koriste, na primer, za smanjenje zapremine rastopljenog čelika koji se zadržava u ulivnom levku i/ili poboljšanja ravnomernosti brzine protoka u poprečnom preseku i/ili smanjenja turbulencije u ulivnom levku za rastopljeni čelik.

Kratak opis crteža

Pronalazak će u daljem tekstu biti opisan sa pozivanjem na priložene crteže na kojima: Slike 1 do 31 i slika 2A su šematski prikaz udarnih podmetača prema ovom pronalasku.

Slika 1 je aksonometrijski izgled udarnog podmetača prema ovom pronalasku namenjenog takozvanom "dvostranom" radu koji ima uglavnom pravougaoni oblik i kod koga prepust na dvema naspramnim stranama ima zakrivljenu donju površinu. Deo ugla je odsečen da bi bio prikazan oblik prepušta, osnove i zidova u poprečnom preseku. Slika 2 je poprečni presek po liniji A-A na slici 1, a slika 3 je horizontalna projekcija udarnog podmetača prikazanog na slici 1. Slika 2A prikazuje vertikalni poprečni presek udarnog podmetača u ravni paralelnoj zidu po liniji A'-A1 na slici 1 i prikazuje promene u visini prepušta na jednakim udaljenjima duž zida.

Slika 4 je aksonometrijski izgled udarnog podmetača prema ovom pronalasku namenjenog "dvostranom" radu donekle sličnom onom na slici 1, osim što prepust na dvema naspramnim stranama ima ravnu dvostruko zakošenu donju površinu. Slika 5 prikazuje vertikalni poprečni presek po liniji B-B na slici 4, a slika 6 je vertikalni poprečni presek po liniji C-C.

Slika 7 je aksonometrijski izgled udarnog podmetača prema ovom pronalasku namenjenog takozvanom "jednostranom" radu koji ima trapezoidni oblik osnove i kod koga prepust na dvema naspramnim stranama ima zakrivljenu donju površinu. Slika 8 je horizontalna projekcija a slika 9 je bočni izgled udarnog podmetača sa slike 7. Slika 10 prikazuje vertikalni poprečni presek kroz udarni podmetač po liniji D-D sa slike 8.

Slika lije aksonometrijski izgled udarnog podmetača prema ovom pronalasku namenjenog takozvanom "jednostranom" radu koji ima trapezoidni oblik osnove i kod koga prepust na dvema naspramnim stranama ima ravnu zakošenu donju površinu. Slika 12 je vertikalni poprečni presek po liniji E-E na slici 13. Slika 13 je horizontalna projekcija udarnog podmetača prikazanog na slici 11.

Slika 14 je horizontalna projekcija udarnog podmetača prema ovom pronalasku koji je sličnog oblika kao onaj sa slike 3, ali ima prepuste na naspramnim stranama koji se šire idući od njihovih centralnih delova. Slika 15 je bočni izgled udarnog podmetača sa slike 14, dok je slika 16 vertikalni poprečni presek kroz centar udarnog podmetača.

Slika 17 je horizontalna projekcija udarnog podmetača prema ovom pronalasku, koji je sličnog oblika kao onaj sa slike 14, ali ima više kvadratni oblik u osnovi i takođe ima prepuste od kojih se svaki širi idući od centralnog dela ka krajevima. Slika 18 je bočni izgled udarnog podmetača sa slike 17, dok je slika 19 vertikalni poprečni presek kroz udarni podmetač sa slike 17.

Slike od 20 zaključno sa 22 su slične slikama od 14 do 16 respektivno i prikazuju udarni podmetač prema ovom pronalasku u horizontalnoj projekciji, bočni izgled i u centralnom vertikalnom poprečnom preseku,respektivno, sa time da se širina svakog prepušta na dvema naspramnim stranama neravnomerno povećava idući od njegovog centra ka krajevima.

Slika 23 je horizontalna projekcija udarnog podmetača prema ovom pronalasku koji je sličnog oblika kao onaj sa slike 13, dok je slika 24 centralni vertikalni poprečni presek kroz udarni podmetača sa slike 23, na sličan način kao što je prikazano na slici 12.

Slike 25 do 27 respektivno su projekcije slične onima na slikama 8 do 10 i to horizontalna projekcija i bočni izgled i centralni vertikalni poprečni presek respektivno udarnog podmetača prema ovom pronalasku za takozvani "jednostrani" rad koji ima uglavnom trapezoidni oblik osnove. Slika 28 je horizontalna projekcija udarnog podmetača prema ovom pronalasku koji je sličan podmetaču prikazanom na slici 25, samo što ima kvadratni oblik osnove.

Slike 29 do 31 su projekcije ekvivalentne onima na slikama 25 do 27 respektivno i prikazuju rešenje udarnog podmetača kod koga se jedan prepust završava pre kraja šireg zida.

Detaljan opis pronalaska

Slike 1 do 3 prikazuju udarni podmetač 1 koji se sastoji od osnove 2 sa udarnom površinom 3, zida 4 koji se proteže na gore od osnove 2 i prepušta 5 koji se proteže ka unutrašnjem delu sa zida 4. Duž naspramnih paralelnih strana 6 i 7 udarnog podmetača donja površina 8 prepušta 5 je zakrivljena u obliku luka. Gledajući stranu 6 udarnog podmetača 1 može da se vidi da se visina prepušta iznad osnove blago, ali nelinearno, povećava, s time daje najmanja na kraju 9 i najveća u središnjem delu 11, da bi se ponovo smanjila na minimum na kraju 10. Prema tome, prepust preko periferije osnove formira krov u obliku luka. Strana 7 ima sličan deo 12 u obliku luka, koji je kao lik u ogledalu naspramnog dela na strani 6. Delovi 5 prepušta koji se protežu sa naspramnih krajeva 13, 14 udarnog podmetača imaju uglavnom nepromenljivu visinu iznad osnove, tj. donja površina prepušta je u znatnoj meri horizontalna i paralelna ravni osnove 2. Debljina prepušta (tj. vertikalni poprečni presek) na središnjem delu 11 je, poželjno je, manja nego na krajevima 9 i 10. Slika 2A prikazuje poprečni presek udarnog podmetača napravljen po liniji A'-A<1>na slici 1. Može da se vidi da se visina, merena na jednakim udaljenjima x duž osnove strane 6, lagano, ali ne linearno, povećava, kao što pokazuju promene na mestima ml, m2, m3 do maksimuma na m4, a onda smanjenje ka m5 itd. Kod ovog rešenja širina svakog zalučenog prepušta je konstantna po njegovoj dužini, ali može da se povećava u oba smera od minimalne koja je u sredini.

Slike 4 do 6 prikazuju udarni podmetač 20 koji se sastoji od osnove 21 sa udarnom površinom 22, zida 23 koji se proteže na gore od osnove 21 i prepušta 24 koji se proteže ka unutrašnjem delu sa zida 23. Duž strane 26 udarnog podmetača, donja površina 27 prepušta 24 je u obliku dve ravne zakošene površine 28, 29. Donji krajevi svake površine se nalaze pored odgovarajućih uglova 30, 31 udarnog podmetača i spajaju se na sredini strane 26. Strana 25 ima prepust koji je jednak onom na strani 26 kao slika u ogledalu. Gledajući stranu 26 udarnog podmetača 20 može da se vidi da se visina prepušta iznad osnove blago i linearno povećava, s time da je najmanja na uglu 31 i najveća u središnjem delu 32, da bi se ponovo smanjila na minimum na uglu 30. Prema tome, svaki od prepušta na stranama 25, 26 formira krov u obliku luka preko periferije osnove. Delovi 33, 34 prepušta koji se protežu sa naspramnih krajeva 35, 36 udarnog podmetača imaju uglavnom nepromenljivu visinu iznad osnove, tj. donja površina prepušta je u znatnoj meri horizontalna i paralelna ravni osnove 22. Debljina prepušta (tj. vertikalni poprečni presek) na sredini 32 je manja nego na krajevima blizu uglova 30, 31. Gornje površine udarnog podmetača, formirane gornjim površinama prepušta 24 su, kod ovog rešenja, ravne. Iako su zakošeni prepusti prikazani tako da imaju konstantnu širinu, ona može da varira od centralnog dela gde bi bila najmanja kao što je prikazano u rešenju sa slika 1 do 3.

Slike 7 do 10 prikazuju udarni podmetač 40 koji se sastoji od trapezoidne osnove 41 sa udarnom površinom 42, zida 43 koji se proteže na gore od osnove 41 i prepušta 44 koji se proteže ka unutrašnjem delu sa zida 43. Duž strane 46 udarnog podmetača, donja površina 47 prepušta 44 je u obliku površine koja ima horizontalnu donju površinu 48 i zakrivljenu donju površinu 49. Donji kraj 50 zakrivljene donje površine 49 se nalazi na njenom najnižem delu i ona se dalje polako (ali nelinearno) podiže, kako se donja površina prepušta zakrivljuje, do svoje najveće visine na taČki 53 u blizini centra strane 46. U ovoj tački zakrivljena površina se izravnava u horizontalnu i ostaje iste visine sve do ugla 51. Strana 52 ima prepust koji je jednak onom na strani 46 kao lik u ogledalu. Deo 54 prepušta koji se proteže iznad osnove 41 je na ravnomernoj visini u odnosu na nju, tj. donja površina dela 54 prepušta je horizontalna i paralelna ravni osnove 41. Zid 55 nema prepust na širem kraju osnove, ali ima zakošenu gornju ivicu 56. Gornja površina udarnog podmetača formirana gornjom površinom prepušta 44 je ravna u oblasti prepušta 54 i lagano se savija na dole iz središnjeg dela ka zidu 55. Na slici 8 može da se primeti da se širina svakog od zakrivljenih prepušta 44 smanjuje od svoje najmanje vrednosti na višem kraju kod zida 43 do svoje suprotne najviše vrednosti ali na nižem kraju kod zida 55, tj. od užeg ka širem delu trapezoidne osnove.

Slike 11 do 13 prikazuju udarni podmetač 60, namenjen "jednostranoj" upotrebi, koji se sastoji od trapezoidne osnove 61 sa udarnom površinom 62, zida 63 koji se proteže na gore od osnove 61 i prepušta 64 koji se proteže ka unutrašnjem delu sa zida 63. Duž strane 65 udarnog podmetača je kosa ravna donja površina 66 prepušta 64. Donji kraj 67 zakošene donje površine 66 se nalazi na njenom najnižem delu i ona se dalje polako (i linearno) podiže kako se donja površina prepušta 64 zakošava na gore ka svojoj maksimalnoj visini u tački 68 kod ugla 69 udarnog podmetača. Strana 70 ima prepust koji je jednak onom na strani 65 kao lik u ogledalu. Deo 71 prepušta koji se proteže preko osnove 62 od strane 73 udarnog podmetača ima uglavnom nepromenljivu visinu iznad osnove, ali je ravan pomenute površine bočno pomerena za mali oštar ugao u odnosu na površinu strane 73 iz koga izlazi. Deo 72 prepušta koji se proteže iznad osnove 62 iz zida 74 udarnog podmetača takođe ima uglavnom nepromenljivu visinu iznad osnove, ali je ravan pomenute površine bočno pomerena za mali tup ugao u odnosu na površinu zida 74 iz koga izlazi. Gornja površina udarnog podmetača formirana gornjom površinom prepušta 64 je ravna, ali je nagnuta pod uglom u odnosu na horizontalnu ravan što jasno može da se vidi sa slika 11 i 12.

Kao što može da se vidi sa slika 11 i 13, širina svakog od zakošenih prepušta se kontinualno smanjuje od užeg ka širem kraju trapezoidne osnove.

Rešenje prikazano na slikama 14 do 16 je sličnog oblika udarnom podmetaču prikazanom na slikama 1 do 3 u tome što ima pravougaonu osnovu 80 i par naspramnih zalučenih prepušta 81, 82 respektivno. Međutim, rešenje prikazano na slikama 14 do 16 se malo razlikuje u odnosu na ono sa slika 1 do 3 u dva gledišta. Kao prvo, delovi prepušta koji se protežu sa naspramnih krajeva udarnog podmetača nisu, kao u slučaju rešenja sa slika 1 do 3, horizontalni i paralelni ravni osnove već, kao što je prikazano na slici 16, blago iskrenuti/zakrivljeni na gore. Kao drugo, može se primetiti daje unutrašnja bočna površina svakog zakrivljenog prepušta 81, 82 sama blago zakrivljena, tako da je širina svakog od ovih prepušta najmanja na sredini/temenu luka i da postaje veća u smeru od pomenute sredine/temena sve dok ne dostigne maksimum na krajevima luka. Prema tome, otvor na vrhu udarnog podmetača ima svoje duže strane u obliku plitke konkavne krive za razliku u odnosu na otvor kod rešenja sa slike 3 koji ima prave strane sa malo zakrivljenim uglovima. Na kraju treba pomenuti da kraće strane udarnog podmetača sa slika 14 do 16 imaju kuke 83 za transport.

Rešenje prikazano na slikama 17 do 19 je slično onom sa slika 4 do 6 iako je oblik osnove mnogo bliži kvadratnom. Međutim, opet par naspramnih strana podmetača imaju identične prepuste 90, 91, sa donjom površinom svakog prepušta u obliku dve ravne zakošene površine ekvivalentne površinama 27 i 28 prema rešenju sa slika 4 do 6. Takođe treba primetiti da oba prepušta 90, 91 imaju najmanju širinu na sredini/temenu luka i da se širina povećava u smeru od sredine/temena luka sve dok ne dostigne najveću vrednost na krajevima luka kao što je prikazano na slici 17. Kao što može da se vidi sa slike 19, drugi par strana podmetača ima veoma kratki prepust, svaki sa donjom površinom horizontalnom i paralelnom ravni osnove 93. Na kraju treba pomenuti da duž jedne od strana bez zakošenih prepušta postoji par kuka 94 sličnim kukama 83 prema rešenju prikazanom na slikama 14 do 16.

Rešenje prikazano na slikama 20 do 22 je slično rešenju prikazanom na slikama 17 do 19 u tome što ima par prepušta 100, 101 od kojih svaki ima donju površinu u obliku dve ravne zakošene površine koje se spajaju na sredini dužine prepušta, kao što je prikazano na slici 22. Suprotan par prepušta ima svaki svoju donju površinu pod uglom na gore i prema unutra kao što je prikazano na slici 22. Glavna razlika u odnosu na rešenje sa slika 17 do 19 se odnosi na konfiguraciju svake površine unutrašnje strane prepušta 100, 101. Kao što može da se vidi na slici 20, svaki prepust 100, 101 ima minimalnu širinu na sredini/temenu luka i postaje širi u smeru od pomenute sredine/temena luka dok ne dostigne maksimalnu širinu na krajevima luka. Međutim, za razliku od kontinualne promene širine koja je prikazana kod rešenja na slikama 14 i 17 respektivno, ovde je promena diskontinualna tako što se deo najmanje širine proteže na neki način na suprotnim stranama najvišeg dela luka. Posle toga se ovaj deo najmanje širine prepušta spaja sa delovima najveće širine, tako da su od jednog kraja luka do njegove sredine definisana tri različita dela prepušta različitih širina. Kao i kod drugih rešenja, udarni podmetač ima ravnu osnovu 102.

Rešenja prema pronalasku prikazana na slikama 23 i 24 u znatnoj meri odgovaraju onima sa slika 11 do 13. konkretno onom za "jednostrani" udarni podmetač koji ima osnovu 110 trapezoidnog oblika. Kao i kod rešenja sa slika 11 do 13, donja površina para prepušta 111, 112 je zakošena ravna površina kao što je prikazano na slici 24. Kao i prema rešenju sa slika 11 do 13, širina svakog od prepušta se smanjuje od maksimalne na krajevima kod užeg kraja podmetača do minimalne kod šireg dela podmetača. Kuka 113 koja izlazi ka spolja je postavljena na zidu kod užeg dela podmetača. Kao i kod rešenja sa slika 11 dol 3, ovaj zid je vertikalan dok je suprotan zid zakošen ka spolja i na gore i niži je od vertikalnog zida koji ima kuku 113.

Rešenje prikazano na slikama 25 do 27 je slično rešenju prikazanom na slikama 7 do 10 u tome što ima osnovu 120 trapezoidnog oblika. Kao i kod rešenja prikazanog na slikama 7 do 10, svaki par naspramnih prepušta 121, 122 ima donju površinu u obliku površine iz ravnog i zakrivljenog dela, kao što je prikazano na slici 27. Međutim, za razliku od rešenja prikazanog na slikama 7 do 10 nema vertikalnog zida na širem delu osnove 120, tako da se, ustvari, osnova 120 završava na otvorenom kraju udarnog podmetača. Drugim rečima, zid 55 kod rešenja prikazanom na slikama 7 do 10 je izostavljen. Na kraju treba pomenuti daje u osnovi 120 ugrađena kuka 123 koja se proteže iz dna zida koji se nalazi na najužem delu osnove.

Na kraju će biti pomenuto da slika 28 prikazuje rešenje ekvivalentno onom sa slike 25, ali sa kvadratnom a ne trapezoidnom osnovom.

Kod rešenja prikazanog na slikama 29 do 31 jedna ili oba zakošena prepušta 130, 131, koji su ekvivalentni prepustima 111, 112 rešenja sa slika 23 i 24, mogu da se završe pre šireg kraja podmetača, kao što je prikazano za prepust 130. Zid 132 na širem kraju nema prepust i njegova spoljna površina je zakošena na unutra i na gore.

Performanse se posebno poboljšavaju u odnosu na poznate udarne podmetače ukoliko podmetač ima ne samo zakrivljenja i zakošenja donjih površina barem jednog prepušta, već i širinu tog prepušta ili drugih prepušta kao što je opisano u gornjim rešenjima. Ovo smanjuje brzinu struje rastopljenog metala koja ulazi u ulivni levak u odnosu na podmetač sa koncentričnom konstrukcijom. Naročito, podmetač prema ovom pronalasku proizvodi bolje upravljani tok kroz ulivni levak i manje vreme zadržavanja metala u njemu.

Claims (21)

1. Metalurški udarni podmetač (1) za ulivni levak, izrađen od vatrostalnog materijala, sastoji se iz osnove (2) sa udarnom površinom (3) koja je u upotrebi okrenuta na gore ka struji rastopljenog metala koja ulazi u ulivni levak, zida (4) koji se proteže na gore iz osnove barem oko dela periferije udarne površine, jednog ili više delova gornjeg dela zida (4) koji nose jedan ili više prepušta (5) koji se protežu ka unutra preko periferije osnove (2),naznačen timešto prepust (5) ili barem jedan od pomenutih prepušta (5) ima barem deo čija je donja površina (8) zakošena ili zakrivljena.s tim da zakrivljenje ili zakošenje leži u pravcu zida (4).

2. Udarni podmetač (1) za ulivni levak prema patentnom zahtevu 1,naznačen timešto se prepust (5) koji ima defmisanu zakrivljenu i/ili zakošenu donju površinu (8) nalazi duž barem 40% periferije udarnog podmetača (1).

3. Udarni podmetač (1) za ulivni levak prema patentnim zahtevima 1 ili 2,naznačen timešto ima osnovu (2) koja je kvadratnog, pravougaonog ili trapezoidnog oblika.

4. Udarni podmetač (1) za ulivni levak prema bilo kom od patentnih zahteva od 1 do 3,naznačen timešto ugao između horizontalne ravni i prave linije koja spaja najniže i najviše tačke pomenutog zakrivljenog ili zakošenog dela leži u oblasti od 5° do 20°.

5. Udarni podmetač (1) za ulivni levak prema bilo kom od patentnih zahteva od 1 do 4,naznačen timešto barem jedan od pomenutih prepušta (5) ima barem deo čija je donja površina (8) zakrivljena tako da, u vertikalnom poprečnom preseku kroz prepust (5) u ravni paralelnoj ravni zida (4), uglovi između tangenti krivine i horizontalne ravni leže u oblasti 5° do 45°.

6. Udarni podmetač (1) za ulivni levak prema patentnom zahtevu 5,naznačen timestoje donja površina (8) u obliku luka ili dela luka.

7. Udarni podmetač (1) za ulivni levak prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva,naznačen timešto se zid (4) proteže oko cele periferije osnove (2).

8. Udarni podmetač (1) za ulivni levak prema patentnom zahtevu 7,naznačen timešto ima kvadratnu, pravougaonu ili trapezoidnu osnovu (2), jedan par prepušta (5), sa zakrivljenim ili zakošenim donjim površinama (8), na paru naspramno postavljenih zidova (4) i drugi par prepušta (5) sa horizontalnim ravnim donjim površinama na drugom paru zidova (4).

9. Udarni podmetač (1) za ulivni levak prema patentnom zahtevu 8,naznačen timešto svaki iz para prepušta (5) sa zakrivljenim ili zakošenim donjim površinama (8) ima oblik luka.

10. Udarni podmetač (1) za ulivni levak prema patentnom zahtevu 9,naznačen timešto barem jedan luk ima najmanju širinu na središtu/temenu luka i širi se u smeru od pomenutog središta/temena dok ne dostigne maksimalnu širinu na krajevima luka.

11. Udarni podmetač (1) za ulivni levak prema patentnom zahtevu 10, naznačen time što se širina pomenutog barem jednog od lukova povećava kontinualno od središta/temena ka krajevima.

12. Udarni podmetač (1) za ulivni levak prema patentnom zahtevu 10,naznačen timešto se širina pomenutog barem jednog od lukova povećava diskontinualno od središta/temena ka krajevima.

13. Udarni podmetač (1) za ulivni levak prema patentnom zahtevu 9,naznačen timešto barem jedan luk ima najmanju širinu na središtu/temenu luka i širi se u smeru od pomenutog središta/temena dok ne dostigne maksimalnu debljinu pre svakog od svojih krajeva.

14. Udarni podmetač (40) za ulivni levak prema patentnom zahtevu 1 i varijanti I, naznačen time što ima kvadratnu, pravougaonu ili trapezoidnu osnovu (41), periferni zid (43) koji okružuje tri strane osnove (41), par naspramno postavljenih zidova (43) sa jednim parom prepušta (44) koji imaju zakrivljene ili zakošene donje površine (49), i treći zid (43) sa prepustom (44) koji ima ravnu horizontalnu donju površinu (47).

15. Udarni podmetač (40) za ulivni levak prema patentnom zahtevu 14,naznačen timešto periferni zid (43) okružuje samo tri strane osnove (41).

16. Udarni podmetač (40) za ulivni levak prema patentnom zahtevu 14,naznačen timešto periferni zid (43, 55) okružuje sve četiri strane osnove (41), s time da četvrti zid (55) nema prepust.

17. Udarni podmetač (40) za ulivni levak prema patentnom zahtevu 14,naznačen timešto periferni zid (43, 55) okružuje sve četiri strane osnove (41), a naspramno postavljeni treći i četvrti zid (43, 55) imaju različite visine.

18. Udarni podmetač (40) za ulivni levak prema bilo kom od patentnih zahteva od 14 do 17,naznačen timešto svaki iz para prepušta (44) sa zakrivljenim ili zakošenim donjim površinama (49) ima oblik luka.

19. Udarni podmetač (40) za ulivni levak prema patentnom zahtevu 18,naznačen timešto barem jedan luk ima najmanju širinu na jednom svom kraju i maksimalnu širinu na suprotnom kraju.

20. Udarni podmetač (40) za ulivni levak prema patentnom zahtevu 19,naznačen timešto se širina pomenutog barem jednog luka kontinualno smanjuje od njegove maksimalne do minimalne širine.

21. Udarni podmetač (40) za ulivni levak prema patentnom zahtevu 19,naznačen timešto je unutrašnja bočna strana pomenutog barem jednog luka prava ili zakrivljena čime se definiše pomenuto kontinualno smanjenje širine.