RS52039B

RS52039B - Livački lonac za preradu

Info

Publication number: RS52039B
Application number: RS20110538A
Authority: RS
Inventors: Emmanuel Berthelet
Original assignee: Foseco International Limited
Priority date: 2009-05-06
Filing date: 2009-05-06
Publication date: 2012-04-30
Also published as: EP2251443B1; KR20120007432A; CA2760249C; RU2530922C2; ZA201106905B; EP2251443A1; PL2251443T3; ES2373268T3; CA2760249A1; SI2251443T1; KR101657126B1; ATE529539T1; MX2010014295A; AU2010244265B2; CN102084010B; DK2251443T3; JP5639154B2; PT2251443E; UA104891C2; AU2010244265A1

Abstract

Livački lonac za preradu koja sadrži omotač livačkog lonca koji sadrži generalno cevastu oblogu livačkog lonca, pri čemu se pomenuti livački lonac može zaokretati iz horizontalnog položaja u vertikalni i obratno,pomenuta obloga livačkog lonca ima prvi kraj i drugi kraj sa kontinualnom pregradom između njih, pri čemu je između pomenutog prvog i drugog kraja i kontinualne pregrade definisan unutrašnji prostor,pomenuta obloga livačkog lonca pored toga sadrži odeljak za držanje agensa za preradu, pri čemu je pomenuti odeljak smešten blizu prvog kraja i nalazi se u fluidnoj komunikaciji sa unutrašnjim prostorom i smešten je bliže vrhu nego dnu unutrašnjeg prostora, kada je livački lonac u svom horizontalnom položaju i bliže dnu nego vrhu unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom vertikalnom položaju, i izlivnik za prihvat i izlivanje rastopljenog metala koji je smešten bliže vrhu nego dnu unutrašnjeg prostora kada se livački lonac nalazi u svom horizontalnom i vertikalnom položaju, pri čemu je u horizontalnom položaju definisana donja zapremina unutrašnjeg prostora ispod srednje ravni između vrha i dna unutrašnjeg prostora i između prvog kraja i vertikalne ravni između prvog i drugog kraja veća od gornje zapremine unutrašnjeg prostora koja je definisana sa ravni koja se nalazi u sredini između prvog kraja i pomenute vertikalne ravni.Prijava sadrži još 14 patentnih zahteva.

Description

Opis pronalaska

Predmetni pronalazak se odnosi na livački lonac za preradu rastopljenog metala sa isparljivim aditivima, a naročito za preradu gvožđa sa magnezij umom (Mg) radi dobijanja duktilnog gvožđa.

Duktilno gvožđe, koje je takođe poznato i kao gvožđe sa sferoidnim grafitom (s.g.) ili nodularno gvožđe, dobij a se preradom tečnog gvožđa sa takozvanim modifikatorom (nodulizatorom) pre livenja. Modifikator stimuliše taloženje grafita u obliku diskretnih nodula. U praksi nodulizator obično sadrži magnezij um, i to kao čist magnezijum ili kao leguru, kao što je magnezijum-ferosilicijum (MgFeSi legura) ili nikl-magnezijum (NiMg legura), koji mogu sadržati metale retkih zemalja. Kod uobičajenog procesa, tečnom gvožđu se dodaje magnezijum da bi se dobio sadržaj rezidualnog mangana od oko 0,04%, pa se onda gvožđe inokuliše i izliva. Gvožđu je teško dodati magnezijum, jer magnezijum ključa na relativno niskoj temperaturi (1090°C), tako da dolazi do burnog mešanja sa tečnim gvožđem i do značajnog gubitka magnezijuma u vidu pare.

Razvijeni su različiti postupci za dobijanje duktilnog gvožđa uključujući sledeće: Sendvič livački lonac - legura koja se prerađuje se stavlja u udubljenje u dnu livačkog lonca i pokriva se čeličnim otpadom. Livački lonac može biti pokriven, na primer, sa poklopcem slivnika. Onda se gvožđe izliva u livački lonac, a reakcija sa legurom koja se prerađuje se usporava zahvaljujući barijeri od čeličnog otpada. Ovaj postupak je jednostavan i široko rasprostranjen, ali visoki stepeni rekuperacije Mg nisu konzistentni. Pored toga, neophodno je da se upotrebi više nodulizatora da bi se sa uspehom ostvario željeni nivo prerade.

Uranjanje — legura koja se prerađuje se uranja u livački lonac pomoću vatrostalnog zvona za uranjanje. Ovaj postupak je praktičan samo za velike količine metala.

Konvertor - nodularizator se stavlja u odeljak u osnovi cilindričnog livačkog lonca. Livački lonac se puni tečnim gvožđem dok se nalazi u horizontalnoj orijentaciji, zatim se zatvara i okreće se u vertikalni položaj, tako da magnezijum bude uronjen u gvožđe. Prerada sa obloženom žicom — žica koja sadrži nodularizator (npr. MgFeSi legure) se mehaničkim putem doprema u gvožđe korišćenjem posebne stanice napravljene za tu svrhu.

Prerada u kalupu - nodularizator (npr. MgFeSi legura) se stavlja u komoru kalupovanu u cirkulacionom sistemu tako da se gvožđe kontinualno prerađuje dok teče preko legure.

Jedan cilj predmetnog pronalaska je realizacija livačkog lonca za preradu metala sa isparljivim aditivima.

Sledeći cilj predmetnog pronalaska je realizacija postupka za preradu rastopljenog metala sa isparljivim aditivima.

Prema prvom aspektu predmetnog pronalaska realizovan je livački lonac za preradu koja sadrži omotač livačkog lonca koji sadrži generalno cevastu vatrostalnu oblogu livačkog lonca,

pri čemu se pomenuti livački lonac može zaokretati iz horizontalnog u vertikalni položaj i obratno,

pomenuta obloga livačkog lonca ima prvi kraj i drugi kraj između kojih se nalazi kontinualna pregrada, pri čemu je između pomenutog prvog i drugog kraja i kontinualne pregrade definisan unutrašnji prostor,

pomenuta obloga livačkog lonca pored toga sadrži odeljak za držanje agensa za preradu,

pomenuti odeljak je smešten blizu prvog kraja i nalazi se u fluidnoj komunikaciji sa unutrašnjim prostorom i smešten je bliže gornjem nego donjem delu unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom horizontalnom položaju i bliže dnu nego vrhu unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom vertikalnom položaju, i izlivnik za prihvat i izlivanje rastopljenog metala koji se nalazi bliže gornjem delu nego donjem delu unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom horizontalnom i vertikalnom položaju,

pri čemu je u horizontalnom položaju donja zapremina unutrašnjeg prostora definisana ispod srednje ravni između vrha i dna unutrašnjeg prostora i između prvog kraja i vertikalne ravni između prvog i drugog kraja veća od gornje zapremine unutrašnjeg prostora definisanog srednjom ravni i između prvog kraja i pomenute vertikalne ravni.

Iz gore navedenog se podrazumeva da u vertikalnom položaju prvi kraj obloge livačkog lonca formira donju granicu unutrašnjeg prostora.

Tokom upotrebe, agens za preradu se stavlja u odeljak, pa se livački lonac onda puni sa rastopljenim metalom dok je u svom horizontalnom položaju. Generalno, livački lonac će biti napunjen do polovine tako što se rastopljeni metal sipa do visine koja odgovara srednjoj ravni. Onda se livački lonac zaokreće za 90° u vertikalni položaj, tako da metal teče u odeljak koji sadrži agens za preradu. Agens za preradu isparava u kontaktu sa rastopljenim metalom i ključa kroz sloj metala iznad odeljka. Livački lonac se onda ponovo zaokreće u cilju da se prerađeni rastopljeni metal izlije kroz izlivnik. U posebnom primeru izvođenja, livački lonac se zaokreće za više od 90° iz horizontalnog položaja, preko vertikalnog položaja, u treći položaj u kome se prerađeni rastopljeni metal izliva (položaj izlivanja).

Livački lonac prema predmetnom pronalasku je koristan, jer minimizira površinu metala koja je izložena dejstvu vazduha kada se livački lonac nalazi u svom horizontalnom položaju. Smanjenje površine je povezano sa smanjenjem toplotnih gubitaka metala. Ako se smanje toplotni gubici, onda se u livački lonac može uliti metal sa nižom temperaturom, čime se smanjuje habanje vatrostalne obloge i drugih livačkih uređaja. Niža temperatura pri ulivanju u livački lonac će takođe usloviti manju ekspanziju magnezijumove pare, što smanjuje burnost reakcije (između magnezij uma i vrelog metala). Smatra se da ovo poboljšava rekuperaciju magnezij uma, pošto se veća količina magnezijumove pare efikasno zadržava unutar tečnog gvožđa i smanjuju temperaturski gubici posle prerade, pošto manje burna reakcija znači daje manji kontakt metala sa hladnijom atmosferom.

Sledeća prednost livačkog lonca prema predmetnom pronalasku je ta što maksimizira visinu sloja metala iznad agensa za preradu kada je livački lonac u svom vertikalnom položaju. Povećanje visine sloja metala je povezano sa smanjenjem burnosti reakcije između metala i agensa za preradu i u slučaju agensa za preradu koji sadrži magnezijum, to poboljšava rekuperaciju magnezijuma i činije konzistentnijom.

Podrazumeva se da su prednosti pronalaska ostvarene zahvaljujući obliku obloge livačkog lonca, a naročito obliku delova obloge livačkog lonca koji su u kontaktu sa rastopljenim metalom kada je livački lonac napunjen (horizontalni položaj) i kada se rastopljeni metal prerađuje (vertikalni položaj). Vertikalna ravan (između prvog i drugog kraja obloge kada je livački lonac u svom horizontalnom položaju) se bira sa ciljem da se odredi oblik obloge livačkog lonca. Vertikalna ravan treba da bude izabrana tako da predstavlja tipični poprečni presek obloge livačkog lonca. Ako obloga livačkog lonca ima pravilan oblik tako da je poprečni presek kontinualne pregrade konzistentan ćelom svojom dužinom, onda vertikalna ravan može biti izabrana u bilo kojoj tački između prvog i drugog kraja. Podesno je da vertikalna ravan bude podjednako udaljena od prvog i drugog kraja obloge kada je livački lonac u svom horizontalnom položaju.

U posebnom primeru izvođenja, odeljak se pruža sa prvog kraja obloge livačkog lonca suprotno od unutrašnjeg prostora (tj. pruža se ispod prvog kraja kada je livački lonac u svom vertikalnom položaju). Ovo omogućava dodatno povećanje visine sloja metala iznad agensa za preradu kada je livački lonac u vertikalnom položaju, jer rastopljeni metal može ispuniti odeljak. Kao što je gore navedeno, povećanje visine sloja metala je povezano sa smanjenjem burnosti reakcije između metala i agensa za preradu, a u slučaju agensa za preradu koji sadrži magnezijum, sa poboljšanjem i konzistentnijom rekuperacijom magnezijuma. U jednom primeru izvođenja gde se odeljak pruža sa prvog kraja, dužina odeljka može biti od 50 do 1200mm, od 200 do lOOOmm ili od 400 do 600mm.

U varijantnom primeru izvođenja, odeljak je smešten unutar unutrašnjeg prostora. U svakom slučaju, odeljak mora biti u fluidnoj komunikaciji sa unutrašnjim prostorom ili mora biti u fluidnoj komunikaciji sa njim posle dolaska u kontakt sa metalom. Na primer, odeljak može biti definisan mrežom ili rešetkom koje imaju dovoljno male otvore da zadrže agens za preradu, dok istovremeno omogućavaju da rastopljeni metal prolazi kroz njih ili mogu biti napravljene od materijala koji se topi (kao što je metal), čime se obezbeđuje pristup sadržini odeljka. Podrazumeva se da je zapremina odeljka generalno mala u odnosu na zapreminu unutrašnjeg prostora. Oblik odeljka nije posebno ograničen, ali je uobičajeno da odeljak bude izdužen da bi se obezbedilo zadržavanje agensa za preradu. On može imati kružni ili trougaoni poprečni presek.

Odnos između donje zapremine i gornje zapremine može biti najmanje 1,5:1, najmanje 2:1 ili najmanje 3:1.

Visina unutrašnjeg prostora (rastojanje između vrha i dna unutrašnjeg prostora, što je definisano sa unutrašnjosti kontinualne pregrade) kada je livački lonac u svom horizontalnom položaju može biti od 200mm do 1500mm, od 400mm do lOOOmm, ili od 600mm do 800mm.

Visina unutrašnjeg prostora (rastojanje između vrha i dna unutrašnjeg prostora) kada je livački lonac u svom vertikalnom položaju može biti od 400mm do 3000mm, od 800mm do 2000mm ili od lOOOmm do 1500mm.

Odnos između visine unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom vertikalnom položaju i visine unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom horizontalnom položaju može biti najmanje 1:1, najmanje 2:1, najmanje 3:1 ili najmanje 5:1. Odnos između visine unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom vertikalnom položaju i visine unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom horizontalnom položaju može biti ne veći od 6:1, ne veći od 4:1, ili ne veći od 3:1.

U jednom primeru izvođenja gde se pregrada pruža sa prvog kraja suprotno od unutrašnjeg prostora, odnos između visine unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom vertikalnom položaju i dužine odeljka može biti najmanje 1,5:1, najmanje 2:1, najmanje 2,5:1 ili najmanje 3:1.

Kontinulna pregrada ima unutrašnju površinu i spoljašnju površinu koje mogu imati iste ili različite oblike. Podesno je da kontinulna pregrada ima konstantnu, odnosno uniformnu debljinu, tako da unutrašnja i spoljašnja površina imaju isti oblik. Podrazumeva se da je unutrašnja površina kontinulne pregrade ona koja definiše oblik unutrašnjeg prostora i zbog toga kada se pomene poprečni presek kontinulne pregrade, onda se to odnosi na poprečni presek unutrašnje površine kontinualne pregrade.

Kontinulna pregrada može biti definisana sa tri ili više dela zida tako da je poprečni presek kontinulne pregrade u suštini mnogougaoni, odnosno poligonalan. U jednom primeru izvođenja gde je kontinulna pregrada definisana sa tri dela zida, poprečni presek kontinulne pregrade je u suštini trougaoni. U jednom primeru izvođenja gde je kontinulna pregrada definisana sa tri dela zida jednake dužine, poprečni presek kontinulne pregrade ima oblik jednakostraničnog trougla. U bilo kom primeru izvođenja gde je poprečni presek baziran na poligonu, uglovi mogu biti lučni/zaobljeni i/ili strane mogu biti ispupčene upolje. Uobičajeno je da se poprečni presek pregrade može meriti u vertikalnoj ravni između prvog i drugog kraja.

U jednom primeru izvođenja gde je kontinulna pregrada definisana sa tri dela zida, tako da je poprečni presek kontinulne pregrade u suštini trougaoni, odnos između visine unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom vertikalnom položaju i dužine dela zida može biti najmanje 1:1, najmanje 1.5:1 ili najmanje 2:1.

U jednom primeru izvođenja gde je kontinulna pregrada definisana sa tri dela zida, tako da je poprečni presek kontinulne pregrade u suštini trougaoni, trougani poprečni presek će biti definisan upisanom krugom, tj. najvećim krugom koji se može smestiti unutar trougla. U takvom slučaju, odnos između visine unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom vertikalnom položaju i radijusa upisanog kruga unutra trougaonog poprečnog preseka može biti najmanje 1,5:1, najmanje 2:1, najmanje 2,5:1 ili najmanje 3:1.

Livački lonac sadrži izlivnik namenjen prvo za prihvat, a zatim za izlivanje rastopljenog metala posle prerade. Ovo je posebno pogodno, jer dozvoljava da metal može da se izlije direktno iz livačkog lonca u kalupe za livenje, bez potrebe za ponovnim ulivanjem u livački lonac. Ovo je dvostruko korisno: zbog smanjenja temperaturskih gubitaka i zbog poboljšanja produktivnosti livenja eliminisanjem jednog koraka u procesu livenja.

Podesni vatrostalni materijali obuhvataju one koji su opisani u EP 0675862 BI, a naročito KALTEK (RTM) koji je vatrostalna obloga napravljena od silicijum dioksida, aluminijum oksida i magnezita koji su vezani organskim materijalom kao što je fenolna smola. U posebnom primeru izvođenja, kontinualna pregrada je izvedena integralno.

Livački lonac može biti montiran na kran ili viljuškar ili drugu mašinu radi zaokretanja livačkog lonca.

Omotač livačkog lonca može biti uobičajeni cilindrični omotač ili modifikovani omotač prilagođen obliku obloge livačkog lonca. Ako se upotrebi uobičajeni cilindrični omotač, onda će biti neophodno da unutrašnje i spoljašnje površine kontinualne pregrade imaju različite oblike, tj. vatrostalna obloga ne može imati konstantnu, odnosno uniformnu debljinu. Ako se upotrebi necilindrični omotač, onda unutrašnje i spoljašnje površine kontinualne pregrade mogu imati isti oblik. Na primer, kada obloga livačkog lonca sadrži pregradu koja ima trougaoni poprečni presek, onda omotač takođe može imati trougaoni poprečni presek, tj. može biti trougaona prizma.

U posebnom primeru izvođenja, omotač livačkog lonca i obloga livačkog lonca imaju u suštini isti oblik. Ovo ima tu prednost što se može upotrebiti minimalna količina vatrostalnog materijala. Alternativno tome, livački lonac može sadržati uobičajeni cilindrični omotač livačkog lonca. Ovo može biti uobičajeni cilindrični omotač za višekratnu upotrebu. Efikasnost obloge livačkog lonca bar delimično će kompenzovati troškove za dodatni vatrostalni materijal koji je potreban za uklapanje obloge livačkog lonca unutar omotača.

Prema drugom aspektu predmetnog pronalaska realizovan je postupak za preradu rastopljenog metala koji sadrži

pripremu livačkog lonca prema prvom aspektu stavljanjem agensa za preradu u odeljak, punjenje livačkog lonca dok se nalazi u svom horizontalnom položaju do nivoa ispod odeljka sa rastopljenim metalom,

i zaokretanje livačkog lonca u njegov vertikalni položaj tako da rastopljeni metal teče na agens za preradu koji se nalazi u odeljku.

U posebnom primeru izvođenja, postupak sadrži zaokretanje livačkog lonca koje je veće od 90° iz horizontalnog položaja, preko vertikalnog položaja u položaj izlivanja u kome se rastopljeni metal izliva kroz izlivnik posle prerade. U sledećem primeru izvođenja, postupak sadrži zaokretanje livačkog lonca približno za 180° iz horizontalnog položaja, preko vertikalnog položaja u položaj istakanja u kome se izliva prerađeni metal.

U posebnom primeru izvođenja, livački lonac se puni do nivoa koji odgovara srednjoj ravni između vrha i dna unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom horizontalnom položaju.

Postupak prema predmetnom pronalasku je posebno podesan za dobijanje duktilnog gvožđe, u kom slučaju je agens za preradu modifikator, a rastopljeni metal je gvožđe.

U jednom primeru izvođenja, agens za prerađuje modifikator koji sadrži magnezijum. Podesni modifikatori sadrže čisti magnezijum, leguru magnezijum ferosilicijum (MgFeSi legura), leguru nikl-magnezij um i brikete magnezij um-gvožđe.

Livački lonac i postupak prema predmetnom pronalasku mogu se primeniti i za proizvodnju duktilnog (sferoidno-grafitnog) gvožđa, i za proizvodnju vermikularnog (kompaktirano-grafitnog) gvožđa.

Postupak može sadržati inokulaciju rastopljenog metala posle reakcije sa agensom za preradu (npr. modifikatorom). Inokulanti su legure koje se dodaju u malim količinama da bi indukovale eutektičnu nukleaciju grafita. Podesni inokulanti obuhvataju one koji su bazirani na ferosilicijumu i kalcijum silicidu.

Postupak može sadržati inicijalizaciju rastopljenog metala pre reakcije sa agensom za preradu. Inicijalizator bi mogao inaktivirati aktivnost kiseonika u rastopljenom metalu, tako da će onda prateća prerada biti uspešnija. Podesni inicijalizatori obuhvataju one koji su opisani u WO 2008/012492.

Sada će biti detaljnije opisani primeri izvođenja pronalaska sa pozivom na priloženi nacrt na kome:

Fig. 1A je aksonometrijski izgled livačkog lonca prema pronalasku.

Fig. 1B je aksonometrijski izgled i Fig. 1C je poprečni presek livačkog lonca prikazanog na Fig. 1A tokom izrade. Fig. 1D i 1E su poprečni preseci oblikača koji se upotrebljavaju za izradu livačkog lonca prikazanog na Fig. 1A.

Fig. 1F je poprečni presek livačkog lonca prikazanog na Fig. 1 A.

Fig. 2A i 2B su šematski prikazi livačkog lonca prikazanog na Fig. 1 A.

Fig. 3 A do 3C prikazuju livački lonac prema pronalasku.

Fig. 4A i 4B prikazuju uobičajeni livački lonac sa slivnikom radi poređenja.

Fig. 5A do 5D prikazuju simulacije upotrebom MAGMASOFT (RTM) softvera.

Fig. 1A prikazuje livački lonac 10 u skladu sa jednim primerom izvođenja pronalaska. Livački lonac 10 sadrži generalno cevasti čelični omotač 12 i generalno cevastu vatrostalnu oblogu 14 (delimično vidljiva) unutar omotača 12. Livački lonac 10 ima otvor 16 na svom gornjem kraju i ispust 18 na svom donjem kraju. Oblik omotača 12 je komplementaran sa spoljašnjim oblikom vatrostalne obloge 14, tako da ispust 18 odgovara obliku odeljka (nije vidljiv) za držanje agensa za preradu. Livački lonac takođe sadrži poklopac 20 koji se može zatvoriti, čija unutrašnja površina definiše drugi kraj vatrostalne obloge 14. Omotač 12 i vatrostalna obloga 14 se šire upolje prema gornjem kraju, u blizini otvora 16 tako da formiraju izlivnik 17. Livački lonac 10 je prikazan u svom vertikalnom položaju tako daje izlivnik na vrhu livačkog lonca, a odeljak je na dnu livačkog lonca. U ovoj konfiguraciji agens za preradu se može lako staviti u odeljak preko otvora 16.

Livački lonac 10 je napravljen iz dva dela kao što je prikazano na Fig. 1B i 1C. Glavno telo 10a livačkog lonca je napravljeno postavljanjem oblikača 22a unutar omotača 12 i popunjavanjem zazora između omotača 12 i oblikača 22a sa vatrostalnim materijalom (KALTEK (RTM)). Kada vatrostalni materijal očvrsne, onda se uklanja oblikač 22a. Slično tome, deo livačkog lonca u obliku ispusta 10b pravi se postavljanjem drugog oblikača 22b unutar omotača koji odgovara ispustu 18 i popunjavanjem zazora između oblikača 22b i ispusta 18 sa vatrostalnim materijalom. Podrazumeva se da spoljašnje površine oblikača 22a, 22b po obliku odgovaraju obliku unutrašnje strane vatrostalne obloge livačkog lonca 14. Onda se dva dela 10a,b pričvršćuju jedan za drugi.

Fig. 1C prikazuje poprečni presek livačkog lonca 10 pre odstranjivanja oblikača 22a, 22b i bez poklopca 20. Vatrostalna obloga 14 sadrži kontinualnu pregradu 24, donji kraj 26 (prvi kraj), a pošto poklopac 20 nije postavljen, livački lonac je u potpunosti otvoren na svom gornjem kraju. Najviši, odnosno gornji kraj kontinualne pregrade definiše položaj u kome se postavlja poklopac 20 (drugi kraj 28). Obloga livačkog lonca 14 sadrži odeljak 30 za držanje agensa za preradu. Odeljak 30 se pruža suprotno od prvog kraja 26. Ovim je obezbeđena ta prednost da će iznad agensa za preradu biti sloj metala veće visine. Treba naglasiti da su zidovi odeljka 30 deblji nego zidovi kontinualne pregrade 24. Deblji zid obezbeđuje dodatnu izolaciju za isparavanje agensa za preradu.

Visina unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom vertikalnom položaju je označena sa x. Visina unutrašnjeg prostora kada je livački lonac zaokrenut u svoj horizontalni položaj je označena sa y. Dubina odeljka je označena sa z. U ovom primeru izvođenja približne vrednosti za x, y i z su 1380mm, 640mm i 480mm, respektivno. Zbog toga je odnos x:y približno 2,2:1, a odnos x:z je približno 2,9:1. Fig. 1D prikazuje poprečni presek oblikača 22a. Spoljna površina oblikača 22a definiše unutrašnju površinu kontinualne pregrade 24, a time i poprečni presek unutrašnjeg prostora. Poprečni presek oblikača 22a je baziran na jednakostraničnom trouglu čiji uglovi su zaobljeni i čije stranice su ispupčene upolje. Fig. 1E prikazuje poprečni presek oblikača 22b. Spoljna površina oblikača 22b definiše zidove odeljka 30. U ovom primeru izvođenja, poprečni presek oblikača 22b odgovara poprečnom preseku oblikača 22a (prikazan isprekidanim linijama). Poprečni presek oblikača 22b je ponovo približno trougaon. Podrazumeva se da odeljak 30 može imati drugačiji poprečni presek, na primer, kružni poprečni presek. Međutim, smatra se da je trougaoni poprečni presek posebno poželjan, jer on pomaže zadržavanje agensa za preradu unutar odeljka 30 kada je livački lonac zaokrenut iz vertikalnog u horizontalni položaj. Fig. 1F prikazuje poprečni presek glavnog dela livačkog lonca 10a koji sadrži omotač 12 i kontinualnu vatrostalnu pregradu 24. Pregrada 24 je bazirana na jednakostraničnom trouglu (prikazan isprekidanim linijama), čiji svaki ugao je u kontaktu sa pregradom 24. U ovom primeru izvođenja, dužina svake strane trougla iznosi približno 740mm, tako da je odnos između visine unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom vertikalnom položaju (označen sa x na Fig. 1C) i dužine dela pregrade približno 1,8:1. Trougao sadrži upisani krug (takođe prikazan isprekidanom linijom). U ovom primeru izvođenja, upisani krug ima prečnik od približno 427mm, tako da je odnos između visine unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom vertikalnom položaju (označen sa x na Fig. 1C) i dužine prečnika kruga približno 3,2:1.

Za proporcije livačkog lonca prikazane na Fig. 1A do 1F se smatra da su posebno podesne za preradu metala sa agensom za preradu, jer kombinuju dobru toplotnu stabilnost sa efikasnom preradom. Fig. 2A i 2B predstavljaju šematske prikaze livačkog lonca 10 prikazane na Fig. 1A u njegovom horizontalnom položaju. Livački lonac 10 sadrži prvi kraj 26, drugi kraj 28 i kontinualnu pregradu 24, kao što je prethodno opisano. U ovoj horizontalnoj konfiguraciji, gornji deo pregrade definiše vrh 40 unutrašnjeg prostora, a donji deo pregrade definiše dno 42 unutrašnjeg prostora. Prikazana je vertikalna ravan 44 koja se nalazi između prvog i drugog kraja. Vertikalna ravan se bira tako da bude bliže prvom kraju 26 nego drugom kraju 28, jer odgovara položaju gde kontinualna pregrada ima pravilan oblik. Prikazana je horizontalna ravan 46 koja se nalazi na sredini između vrha 40 i dna 42 unutrašnjeg prostora. Zapremina unutrašnjeg prostora koja je definisana između dna unutrašnjeg prostora 42, prvog kraja 26, srednje ravni 46 i vertikalne ravni 44 je označena sa I (donja zapremina). Zapremina unutrašnjeg prostora koja je definisana između vrha unutrašnjeg prostora 40, prvog kraja 26, srednje ravni 46 i vertikalne ravni 44 je označena sa II (gornja zapremina). Kao što se vidi na Fig. 2A, izgleda da su zapremine I i II jednake, ali je sa Fig. 2B očigledno daje zapremina I veća od zapremine II zbog oblika poprečnog preseka kontinualne pregrade 24.

Livački lonac u obliku trougaone prizme prema primeru izvođenja predmetnog pronalaska je poželjan u poređenju sa cilindričnim livačkim loncem zbog manjih toplotnih gubitaka metala kada se nalazi u svom horizontalnom položaju i zbog veće visine sloja metala iznad agensa za preradu kada se nalazi u svom vertikalnom položaju (drugi položaj). Kao što se vidi sa šematskog prikaza na Fig. 2B, ako je livački lonac napunjen do pola, onda će površina metala izložena vazduhu biti manja u poređenju sa cilindričnim livačkim loncem. Slično tome, kada se livački lonac zaokrene iz horizontalnog položaja u vertikalni položaj, onda će sloja visina metala biti veća nego u odgovarajućem cilindričnom livačkom loncu.

Primer 1 i uporedni primer 1: simulacije

U cilju da se pravilno proceni odnos toplotnih gubitaka za livački lonac prema jednom primeru izvođenja predmetnog pronalaska (Primer 1), pronalazači su projektovali dva livačka lonca, i to primer I livačkog lonca (u skladu sa jednim primerom izvođenja pronalaska) i drugi livački lonac za poređenje (uporedni primer 1) i vršili su simulacije upotrebom MAGMASOFT simulacionog alata. MAGMASOFT je vodeći simulacioni alat koji nudi MAGMA Giessereitechnologie GmbH, a kojim se modelira punjenje kalupa i očvršćavanje odlivaka. Obično se upotrebljava u livnicama da bi se izbegle skupe i vremenski zahtevne livačke probe.

Primer 1 livačkog lonca je prikazan na Fig. 3A (vertikalni položaj) i Fig. 3B i 3C (horizontalni položaj). Unutrašnji prostor ima u suštini trougaoni poprečni presek. Uporedni primer 1 je prikazan na Fig. 4A (vertikalni položaj) i Fig. 4B i 4C (horizontalni položaj). Unutrašnji prostor ima kružni poprečni presek. Isprekidana linija prikazana na svakoj slici nacrta prikazuje nivo rastopljenog metala kada se livački lonci napune do svojih radnih kapaciteta. Poređenje svojstava dva livačka lonca je prikazano u donjoj tabeli.

Kao što se vidi, mada oba livačkog lonca mogu sadržati istu količinu metala, oni se pune do različitih nivoa zbog svojih različitih oblika. U horizontalnom položaju, metal je uliven do slične visine u oba slučaja, ali kada se livački lonci zaokrenu u vertikalni položaj, onda je visina slojavmetala mnogo veća za primer 1 nego za uporedni primer 1. Veća visina sloja metala iznad isparljivog agensa za preradu znači da isparljivi agens za preradu mora da pređe duži put kroz sloj metala veće visine, zbog čega je verovatnije da će ostati unutar rastopljenog metala, što dovodi do boljeg stepena rekuperacije.

Dalje, ukupna površina metala (u kontaktu sa vazduhom ili zidovima livačkog lonca) i gornje površine metala (u kontaktu sa vazduhom) je manja za primer 1 nego za uporedni primer 1. Ovo odgovara većem geometrijskom modulu za primer 1 nego za uporedni primer 1. Zbog toga će rastopljeni metal u livačkom loncu iz primera 1 da se hladi sporije od rastopljenog metala u livačkom loncu iz uporednog primera 1.

U simulacijama, livački lonac je modeliran tako kao da sadrži rastopljeni čelik i da ima vatrostalnu oblogu sa izolacionim svojstvima, kao što je ona od KALTEK (RTM) materijala. Model pretpostavlja daje granični materijal iznad metala vazduh. Simulacija je izvršena za dve različite početne temperature (1400° C i 1580° C) vatrostalne obloge. Rezultati posle 240 sekundi su prikazani na Fig. 5A do 5D. Izlazni rezultat simulacije je zasenčeni konturni dijagram metala, sa tamnijim senčenjem koje je obrnuto proporcionalno temperaturi tečnog metala, tj. tamnije senčenje odgovara hladnijem metalu - aktuelne vrednosti su označene upotrebom temperaturskog ključa u simulaciji. Fig. 5A i 5B pokazuju površinsku temperaturu metala kada vatrostalna obloga ima početnu temperaturu od 1400° C za primer 1 i za uporedni primer 1, respektivno. Površinska temperatura metala je viša za livački lonac prema pronalasku nego za uporedni primer, čak i kada oba livačka lonca sadrže istu količinu metala i imaju identične početne temperature. Ovo je prikazano većim udelom tamnijih kontura (senčenjem) površine metala na Fig. 5B u poređenju sa Fig. 5A, jer što je tamnije senčenje, to je hladniji metal. Fig. 5C i 5D prikazuju površinsku temperaturu metala kada vatrostalna obloga ima početnu temperaturu od 1580° C za primer 1 i uporedni primer 1, respektivno. Ponovo je površinska temperatura metala veća za livački lonac prema pronalasku nego za uporedni primer, što je prikazano svetlijim senčenjem na Fig. 5C u poređenju sa Fig. 5D. Ovo pokazuje da livački lonac prema pronalasku omogućava da metal duže ostane vreo.

Primer 2 i uporedni primer 2-dob i janje duktilnog gvožđa

Duktilno gvožđe se dobija upotrebom livačkog lonca prema jednom primeru izvođenja pronalaska (primer 2) i standardnim livačkim loncem sa slivnikom (uporedni primer 2). U svakom slučaju rastopljeno gvožđe se prerađuje sa legurom magnezijum ferosilicijum (FeSiMg). Izmerena je rekuperacija magnezijuma posle 4 i 9/10 minuta. Rekuperacija magnezijuma je izračunata pomoću sledeće formule:

Primer 2

Livački lonac 10 prikazan na Fig. 1A postavljen je u vertikalni položaj tako da se odeljak 18 nalazio u najnižoj tački. Onda je u odeljak stavljeno 20,8kg legure magnezijum ferosilicijum (5,38% Mg) uz upotrebu levka sa dugim grlićem postavljenim u otvor. Postoje dodat agens za preradu, livački lonac je zatim zaokrenut za 90° u horizontalni položaj. Livački lonac je onda napunjen sa 1600kg rastopljenog gvožđa temperature od 1480° C. Livački lonac je zatim zaokrenut nazad u vertikalni položaj tako da je rastopljeno gvožđe teklo u odeljak. Dok je rastopljeno gvožđe reagovalo sa legurom magnezijuma, uočen je beli plamen. Metal je izliven iz livačkog lonca njegovim zaokretanjem i izlivanjem iz izlivnika 17. Rezultati su dati u nastavku.

Uporedni primer 2

14,4kg legure magnezijum ferosilicijum (5,38% Mg) je stavljeno u udubljenje u standardnom livačkom loncu sa slivnikom, pa je u livački lonac izliveno 800kg rastopljenog gvožđa temperature od 1500°C (standardna praksa). Rezultati su dati u nastavku.

Rekuperacija magnezijuma je znatno veća u primeru 2 nego u uporednom primeru 2. Na osnovu toga sledi da livački lonac prema jednom primeru izvođenja pronalaska obezbeđuje bolje stepene rekuperacije nego standardni livački lonac sa slivnikom.

Claims

1. Livački lonac za preradu koja sadrži omotač livačkog lonca koji sadrži generalno cevastu oblogu livačkog lonca, pri čemu se pomenuti livački lonac može zaokretati iz horizontalnog položaja u vertikalni i obratno, pomenuta obloga livačkog lonca ima prvi kraj i drugi kraj sa kontinualnom pregradom između njih, pri čemu je između pomenutog prvog i drugog kraja i kontinualne pregrade definisan unutrašnji prostor, pomenuta obloga livačkog lonca pored toga sadrži odeljak za držanje agensa za preradu, pri čemu je pomenuti odeljak smešten blizu prvog kraja i nalazi se u fluidnoj komunikaciji sa unutrašnjim prostorom i smešten je bliže vrhu nego dnu unutrašnjeg prostora, kada je livački lonac u svom horizontalnom položaju i bliže dnu nego vrhu unutrašnjeg prostora kada je livački lonac u svom vertikalnom položaju, i izlivnik za prihvat i izlivanje rastopljenog metala koji je smešten bliže vrhu nego dnu unutrašnjeg prostora kada se livački lonac nalazi u svom horizontalnom i vertikalnom položaju, pri čemu je u horizontalnom položaju definisana donja zapremina unutrašnjeg prostora ispod srednje ravni između vrha i dna unutrašnjeg prostora i između prvog kraja i vertikalne ravni između prvog i drugog kraja veća od gornje zapremine unutrašnjeg prostora koja je definisana sa ravni koja se nalazi u sredini između prvog kraja i pomenute vertikalne ravni.

2. Livački lonac prema zahtevu 1, pri čemu se odeljak pruža sa prvog kraja obloge livačkog lonca suprotno od unutrašnjeg prostora.

3. Livački lonac prema zahtevu 1 ili zahtevu 2, pri čemu odnos donje zapremine i gornje zapremine iznosi najmanje 1,5:1.

4. Livački lonac prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu odnos visine unutrašnjeg prostora kada se livački lonac nalazi u svom vertikalnom položaju i visine unutrašnjeg prostora kada se livački lonac nalazi u svom horizontalnom položaju iznosi najmanje 2:1.

5. Livački lonac prema bilo kom od prethodnih zahtcva, pri čemu odnos visine unutrašnjeg prostora kada se livački lonac nalazi u svom vertikalnom položaju i visine unutrašnjeg prostora kada se livački lonac nalazi u svom horizontalnom položaju nije veći od 6:1.

6. Livački lonac prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu se odeljak pruža sa prvog kraja obloge livačkog lonca suprotno od unutrašnjeg prostora i odnos visine unutrašnjeg prostora kada se livački lonac nalazi u svom vertikalnom položaju i dužine odeljka iznosi najmanje 2:1.

7. Livački lonac prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu je kontinualna pregrada definisana sa tri ili više delova zida, tako da je poprečni presek kontinualne pregrade u suštini poligonalan.

8. Livački lonac prema zahtevu 7, pri čemu je kontinualna pregrada definisana sa tri dela zida, tako daje poprečni presek kontinualne pregrade u suštini trougaon.

9. Livački lonac prema zahtevu 7 ili 8, pri čemu su uglovi poligona zaobljeni i/ili su strane poligona ispupčene upolje.

10. Livački lonac prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu je kontinualna pregrada definisana sa tri dela zida pregrade, tako da je poprečni presek kontunualne pregrade u suštini trougaoni i odnos visine unutrašnjeg prostora kada se livački lonac nalazi u svom vertikalnom položaju i dužine najmanje jednog od delova pregrade iznosi naj manj e 1,5:1.

11. Livački lonac prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu je kontinualna pregrada izvedena integralno.

12. Livački lonac prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu omotač livačkog lonca i obloga livačkog lonca imaju u suštini isti oblik

13. Postupak za preradu rastopljenog metala koji sadrži punjenje livačkog lonca prema bilo kom od zahteva 1 do 12 stavljanjem agensa za preradu u odeljak, punjenje livačkog lonca sa rastopljenim metalom dok se ona nalazi u svom horizontalnom položaju do nivoa ispod odeljka, i zaokretanje livačkog lonca u njegov vertikalni položaj, tako da rastopljeni metal teče na agens za preradu u odeljku.

14. Postupak prema zahtevu 13, pri čemu se livački lonac zaokreće za više od 90° iz horizontalnog položaja, preko vertikalnog položaja u položaj izlivanja u kome se prerađeni rastopljeni metal izliva kroz izlivnik.

15. Postupak prema zahtevu 13 ili 14, pri čemu je agens za preradu nodulizator.