SK286549B6 - Dýza na vedenie roztaveného kovu a jej použitie - Google Patents

Abstract

Dýza (10) na vedenie roztaveného kovu tečúceho z nádoby do formy zahrnuje rúru (11), ktorá je predĺžená pozdĺž osi, pričom dýza je počas používania orientovaná v podstate zvisle a má najmenej jeden horný vtok (12) a najmenej dva spodné výtoky (17), ktoré sú sklonené šikmo na uvedenú os, a ďalej zahrnuje dutinu (45) umiestnenú v podstate axiálne medzi šikmými výtokmi (17). Dutina (45) má horný otvor (21) a je definovaná bočnými stenami (14, 36), ktoré sú v podstate rovnobežné a/alebo ktoré sa zbiehajú smerom k spodnému koncu (13) dýzy, pričom do dutiny (45) sa dostáva časť roztaveného kovu pretekajúceho cez použitú dýzu predtým, než tento roztavený kov opustí dýzu.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka dýzy na vedenie roztaveného kovu, napríklad roztavenej ocele. Konkrétnejšie sa vynález týka takzvanej ponorenej vstupnej dýzy, niekedy tiež nazývanej lejacia dýza, používanej v procese kontinuálneho liatia na výrobu ocele. Vynález sa tiež týka spôsobu vedenia roztaveného kovu s použitím tejto dýzy.

Doterajší stav techniky

V procese výroby ocele kontinuálnym liatím sa roztavená oceľ z lejacej panvy leje do veľkej nádoby, známej ako medzipanva. Medzipanva má jeden alebo viaceré výtoky, cez ktoré roztavená oceľ preteká z medzipanvy do jednej alebo viacerých foriem, v ktorých sa roztavená oceľ ochladí a stuhne, aby vytvorila kontinuálne liate kusy kovu. Ponorená vstupná dýza, ktorá má vo všeobecnosti tvar predĺženej rúry (vo všeobecnosti vyzerá ako tuhá rúra alebo tubus), je umiestnená medzi medzipanvou a každou formou a vedie roztavenú oceľ, ktorá cez ňu preteká, z medzipanvy do formy.

Hlavné funkcie ideálnej ponorenej vstupnej dýzy sú nasledujúce. Po prvé, dýza slúži na to, aby zabránila roztavenej oceli prísť do styku so vzduchom, keď tečie z medzipanvy do formy, pretože vzduch by spôsobil oxidáciu ocele, čo je nežiaduce. Po druhé, je nanajvýš žiaduce, aby dýza zaviedla roztavenú oceľ do formy podľa možnosti čo najhladším a neturbulentným spôsobom, pretože turbulencia vo forme spôsobuje, že tavidlo na povrchu roztavenej ocele vo forme je sťahované do ocele (známe ako „strhávame“), čím sa vytvárajú v odliatej oceli nečistoty. Turbulencia vo forme tiež ruší mastenie bokov formy. Jednou z funkcií tavidla (popri zabraňovaní tomu, aby povrch ocele prišiel do styku so vzduchom) je mastiť boky formy, aby sa oceli zabránilo priľnúť a stuhnúť na povrchu formy. Tavidlo tiež pomáha zabrániť následnej tvorbe povrchových defektov v odliatej oceli. Minimalizácia turbulencie pomocou ponorenej vstupnej dýzy je preto dôležitá aj z tohto dôvodu. Navyše, turbulencia môže spôsobiť napätie vo forme samotnej, čím sa riskuje poškodenie formy. Ďalej, turbulencia vo forme môže tiež spôsobiť nerovnomerné rozloženie tepla vo forme, čo následne spôsobuje nerovnomerné tuhnutie ocele a tiež spôsobuje zmeny v kvalite a zložení ocele, ktorá sa odlieva. Posledne uvedený problém sa tiež týka tretej hlavnej funkcie ponorenej vstupnej dýzy, ktorou je zavádzať roztavenú oceľ do formy rovnomerným spôsobom, aby sa dosiahla rovnomerná tvorba stuhnutej škrupiny (oceľ tuhne najrýchlejšie v oblastiach, ktoré sú najbližšie k stenám formy) a rovnomerná kvalita a zloženie odliatej ocele. Štvrtou funkciou ideálnej ponorenej vstupnej dýzy je znížiť alebo vylúčiť výskyt oscilácií v stojatej vlne v menisku ocele vo forme. Zavedenie roztavenej ocele do formy vo všeobecnosti vytvorí stojatú vlnu na povrchu ocele a akékoľvek nepravidelnosti alebo oscilácie v prúdení ocele, vstupujúcej do formy, môžu spôsobiť oscilácie v stojatej vlne. Takéto oscilácie môžu mať podobný účinok ako turbulencia vo forme, spôsobujúc strhávanie tavidla do odlievanej ocele, rušenie účinného mastenia bokov formy tavidlom a nepriaznivé ovplyvňovanie rozdelenia tepla vo forme.

Je zrejmé, že navrhovanie a výroba ponorenej vstupnej dýzy, ktorá čo najlepšie plní všetky uvedené funkcie, je mimoriadne náročnou úlohou. Nielen že sa dýza musí navrhnúť a vyrobiť tak, aby odolala silám a teplotám, spojeným s rýchlo tečúcou roztavenou oceľou, ale potreba potlačiť turbulenciu, kombinovaná s potrebou rovnomerného rozdelenia roztavenej ocele vo forme predstavujú mimoriadne zložitý problém v dynamike kvapalín.

USA 5 785 880 opisuje dýzy, v ktorých je spodný výtok rozdelený na dva otvory pomocou rozdeľovača prúdu. Tvrdí sa, že táto konštrukcia rozptyľuje a spomaľuje prúd roztavenej ocele a tiež sa tvrdí, že vytvára vo všeobecnosti rovnomerné rozdelenie rýchlosti prúdenia pozdĺž dĺžky a šírky výtokových otvorov. Tvrdí sa, že táto konštrukcia má za následok zmenšenie veľkosti oscilácií v stojatej vlne v menisku ocele vo forme.

USA 5 944 261, ktorý je pokračovaním US 5 785 779, opisuje ponorenú vstupnú dýzu, v ktorej každý z oboch výtokových otvorov je sám rozdelený na dva pomocou priehradky takým spôsobom, aby najväčší podiel prechádzajúceho prúdu roztavenej ocele opúšťal dýzu cez dva centrálne otvory. Tvrdí sa, že konkrétny tvar a umiestnenie priehradiek rozptyľuje centrálne prúdy a spôsobuje opätovné spojenie centrálnych prúdov s ich vonkajšími prúdmi pri výstupe z dýzy. Tvrdí sa, že dôsledkom toho je zníženie rýchlosti roztavenej ocele, vystupujúcej z dýzy, a zníženie turbulencie, vytváranej vo forme.

US 6 027 051, ktorý je pokračovaním US 5 944 261, opisuje variant konštrukcie, opísanej v US 5 944 261, v ktorom sa tvrdí, že efektívny uhol výstupu vonkajších prúdov roztavenej ocele sa mení v závislosti od prietoku. Tvrdí sa, že toto spôsobuje vytvorenie hladkého, pokojného menisku v určitom rozsahu prietokov.

Jedným zo záverov, ktoré veľmi ľahko vyplynú z úvah o uvedených patentoch, je to, že zdanlivo malé alebo dokonca zdanlivo nevýznamné zmeny v konštrukcii ponorenej vstupnej dýzy môžu mať dramatické účinky na obrazec prúdenia roztavenej ocele, ktorá preteká cez dýzu a vyteká z nej. To je dôsledok chaotickej povahy dynamiky kvapalín, v ktorej malé zmeny v konštrukcii rúry, dopravujúcej kvapalinu, môžu mať vážne účinky na obrazec prúdenia kvapaliny a dokonca môžu úplne zmeniť povahu prúdenia kvapaliny.

Tento vynález sa pokúša poskytnúť ponorenú vstupnú dýzu, ktorá čo najlepšie plní hlavné funkcie uvedenej ideálnej dýzy. Ako vysvetlíme ďalej, vynález sa pokúša dosiahnuť tento cieľ spôsobom, ktorý je úplne v protiklade k poznatkom uvedených patentov.

Podstata vynálezu

Podľa prvého aspektu vynález poskytuje dýzu na vedenie roztaveného kovu, tečúceho z nádoby do formy, ktorého podstata spočíva v tom, že zahrnuje rúru, ktorá je predĺžená pozdĺž osi, ktorá je počas používania orientovaná v podstate zvisle, pričom dýza má najmenej jeden horný vtok a má najmenej dva spodné výtoky, ktoré sú sklonené šikmo k uvedenej osi, a najmenej jeden spodný axiálny výtok umiestnený spravidla axiálne medzi šikmými spodnými výtokmi, pričom ďalej zahrnuje dutinu, umiestnenú axiálne medzi šikmými spodnými výtokmi, pričom táto dutina má horný otvor a je definovaná bočnými stenami, ktoré sú v podstate rovnobežné a/alebo ktoré sa zbiehajú smerom k spodnému koncu dýzy, pričom do dutiny sa dostáva časť roztaveného kovu, pretekajúceho cez použitú dýzu, predtým, než tento roztavený kov opustí dýzu.

Prvý aspekt vynálezu má výhodu, že v dôsledku toho, že minimálna spojená plocha prierezov šikmých výtokov je najmenej dvakrát taká veľká ako minimálna spojená plocha prierezov jedného alebo viacerých vo všeobecnosti axiálne umiestnených výtokov, podiel všetkého roztaveného kovu, pretekajúceho cez dýzu, ktorý vyteká zo šikmých výtokov, je vo všeobecnosti významne väčší než podiel, ktorý vyteká z vo všeobecnosti axiálne umiestnených výtokov. Výhodne najmenej 55 % celkového prúdu roztaveného kovu vystupuje cez šikmé výtoky a nie viac než 45 % celkového prúdu roztaveného kovu vystupuje cez vo všeobecnosti axiálne umiestnené výtoky; výhodnejšie najmenej 60 % celkového prúdu vystupuje cez šikmé výtoky a nie viac než 40 % celkového prúdu vystupuje cez vo všeobecnosti axiálne umiestnené výtoky. V dôsledku sklonu šikmých výtokov vzhľadom na zvislicu je zvislá zložka nadol rýchlosti roztaveného kovu, vystupujúceho z takýchto výtokov, menšia, než by bola v prípade zvisle orientovaných výtokov. To má za účinok zníženie rýchlosti smerom nadol väčšiny kovu, vstupujúceho do formy, a následne zníženie turbulencie, vytváranej vo forme. To je úplne v protiklade k USA 5 944 261 a US 6 027 051, ktoré uvádzajú, že väčší podiel celkového prúdu roztaveného kovu by mal tiecť cez spodné (centrálne) výtokové otvory a nie cez horné (vonkajšie) výtokové otvory, a konkrétne, 55 - 85 % prúdu by malo vystupovať cez centrálne otvory a 15 - 45 % prúdu cez vonkajšie otvory.

Výtoky, ktoré sú sklonené šikmo k osi dýzy (t. j. „vonkajšie alebo „bočné výtoky), môžu byť v podstate kolmé na os dýzy, alebo môžu byť napríklad sklonené šikmo nahor (s dýzou, orientovanou ako počas používania) vzhľadom na os dýzy. Výhodne však budú šikmé výtoky sklonené šikmo nadol (s dýzou, orientovanou ako počas používania) vzhľadom na os dýzy. Výhodnejšie sú šikmé výtoky sklonené šikmo nadol pod uhlom 40° - 60° k osi dýzy, ešte výhodnejšie pod uhlom 45° - 55° k osi dýzy, napríklad asi 50° k osi dýzy.

Každý výtok, umiestnený vo všeobecnosti axiálne medzi šikmými výtokmi, sa výhodne rozširuje smerom k ústiu výtoku. To má výhodu, že sa znižuje rýchlosť roztaveného kovu, vystupujúceho z výtoku, čim sa zníži náraz roztaveného kovu na formu a minimalizuje sa turbulencia, vytváraná vo forme.

V niektorých výhodných uskutočneniach vynálezu sú najmenej dva (a výhodne len dva) výtoky, umiestnené vo všeobecnosti axiálne medzi šikmými výtokmi, a výhodne oba (alebo všetky) takéto výtoky sa rozširujú smerom k ich ústiu. V uskutočneniach, v ktorých sú dva takéto výtoky, tieto sú výhodne umiestnené symetricky na protiľahlých stranách osi dýzy.

Os každého vo všeobecnosti axiálne umiestneného výtoku môže byť v podstate koaxiálna alebo v podstate rovnobežná s osou dýzy. Výhodnejšie je však, prinajmenšom pre uskutočnenia, v ktorých sú viaceré vo všeobecnosti axiálne umiestnené výtoky, aby os každého takého výtoku bola šikmo sklonená vzhľadom na os dýzy. Výhodne môžu byť výtoky sklonené šikmo nadol k osi dýzy pod uhlom 0° - 30° k osi, výhodnejšie 5° 25° k osi, najmä 10° - 20° k osi, napríklad približne 15° k osi.

Orientácie a vzdialenosti šikmých výtokov a vo všeobecnosti axiálne umiestnených výtokov sú také, aby sa prúdy roztaveného kovu, vystupujúce počas používania z vo všeobecnosti axiálne umiestnených výtokov, nespájali s prúdmi roztaveného kovu, vystupujúcimi zo šikmých výtokov (ináč než všeobecným zmiešaním celkového roztaveného kovu vo forme).

Minimálna plocha prierezu každého výtoku, meraná kolmo na príslušnú os výtoku, a minimálna spojená plocha prierezov šikmých a vo všeobecnosti axiálne umiestnených výtokov je kombináciou každého z týchto meraní. Ako sme už uviedli, minimálna spojená plocha prierezov šikmých výtokov je najmenej dvakrát taká veľká ako minimálna spojená plocha prierezov jedného alebo viacerých vo všeobecnosti axiálne umiestnených výtokov. Výhodne je minimálna spojená plocha prierezov šikmých výtokov najmenej trikrát taká veľká, výhodnejšie najmenej štyrikrát taká veľká ako minimálna spojená plocha prierezu jedného alebo viacerých vo všeobecnosti axiálne umiestnených výtokov.

Vo výhodných uskutočneniach prvého aspektu tohto vynálezu majú prinajmenšom šikmé výtoky dýzy v podstate konštantnú plochu prierezu (kolmo na ich príslušné osi) pozdĺž prinajmenšom časti ich dĺžky. Vo zvlášť výhodných uskutočneniach majú šikmé výtoky zúženie v podstate na ich najvnútornejšom konci, za ktorým (v smere von k ich najvzdialenejšiemu koncu) je vývrt každého šikmého výtoku širší. Za zúžením (ak je prítomné) má vývrt každého šikmého výtoku výhodne v podstate konštantnú plochu prierezu.

Druhý aspekt vynálezu poskytuje dýzu na vedenie roztaveného kovu, tečúceho z nádoby do formy, pričom táto dýza zahrnuje rúru, ktorá je predĺžená pozdĺž osi, ktorá je počas používania orientovaná v podstate zvisle, pričom dýza má najmenej jeden horný vtok a má najmenej dva spodné výtoky, ktoré sú sklonené šikmo k osi, pričom dýza ďalej zahrnuje dutinu, umiestnenú v podstate axiálne medzi šikmými výtokmi, pričom táto dutina má horný otvor a je definovaná bočnými stenami, ktoré sú v podstate rovnobežné a/alebo ktoré sa zbiehajú smerom k spodnému koncu dýzy, pričom do dutiny sa dostáva časť roztaveného kovu, pretekajúceho cez použitú dýzu, predtým, než tento roztavený kov opustí dýzu.

Druhý aspekt vynálezu má výhodu, že dutina, umiestnená v dýze (do ktorej sa dostane časť roztaveného kovu, pretekajúceho cez použitú dýzu, predtým, než tento roztavený kov opustí dýzu), pôsobí vo všeobecnosti ako vyrovnávací zásobník, ktorý tlmí oscilácie alebo fluktuácie v rýchlosti prúdenia roztaveného kovu, pretekajúceho cez dýzu. To má za následok zníženie (alebo dokonca za istých okolností v podstate elimináciu) fluktuácií a oscilácií v rýchlosti prúdenia roztaveného kovu, ktorý vystupuje z dýzy a vstupuje do formy, čím sa zníži pravdepodobnosť oscilácií v stojatej vlne v menisku ocele vo forme. To má zasa výhodu, že pravdepodobnosť strhávania tavidla do odlievanej ocele, rušenia mastenia formy a zlého rozdelenia tepla vo forme, ktoré všetky môžu byť spôsobené alebo znova vyvolané osciláciami v stojatej vlne, sa vo všeobecnosti významne zníži.

Tlmiaci účinok dutiny v dýze je vyvolaný v podstate axiálnou polohou dutiny spolu s tvarom dutiny, t. j. v podstate rovnobežnými a/alebo zbiehajúcimi sa bočnými stenami. Pretože dutina je v podstate axiálne umiestnená medzi šikmými výtokmi, normálne zachytí plnú silu podstatnej časti roztaveného kovu, tečúceho cez dýzu, a v dôsledku svojich rovnobežných a/alebo zbiehajúcich sa stien dutina vo všeobecnosti absorbuje podstatnú časť momentu roztaveného kovu, ktorý sa do nej dostane. V niektorých uskutočneniach tohto vynálezu môže dutina obsahovať jeden alebo viaceré výtoky, cez ktoré môže časť roztaveného kovu, pretekajúceho cez dýzu, vystúpiť z dýzy; v iných uskutočneniach dutina neobsahuje žiadny takýto výtok a je úplne uzavretá s výnimkou jej horného otvoru. V každom prípade je však účinok dutiny taký, že roztavený kov, vytekajúci z dutiny a vtekajúci do šikmých výtokov, tečie vo všeobecnosti konzistentným spôsobom a takýto roztavený kov, vytekajúci z dutiny, môže tiež ovplyvniť roztavený kov, tečúci priamo do šikmých výtokov z predĺženej rúry dýzy, tlmiac zmeny v rýchlosti prúdenia tejto časti prúdu kovu. Navyše, pre tie uskutočnenia vynálezu, v ktorých dutina samotná obsahuje jeden alebo viaceré výtoky z dýzy, roztavený kov, ktorý vystupuje z týchto výtokov, má normálne zmeny vo svojej rýchlosti prúdenia tiež utlmené. Tak koncepcia, ako aj prax dutiny v dýze podľa druhého aspektu vynálezu sú celkom v protiklade k poznatkom z USA 5 944 261 a USA 6 027 051, v ktorých priehradky, vytvorené na rozdelenie prúdu tekutého kovu na vonkajší a vnútorný prúd, majú rozbiehajúce sa spodné plochy, aby rozptýlili spodný prúd.

Dutina je výhodne definovaná štyrmi bočnými stenami. Výhodne sa najmenej dve z bočných stien zbiehajú smerom k spodnému koncu dýzy, a výhodnejšie sa takto zbiehajú všetky bočné steny. Dve protiľahlé bočné steny dutiny sú výhodne vytvorené bočnými stenami dýzy samotnej; druhé dve bočné steny sú výhodne vytvorené konštrukciami, umiestnenými v dýze. Najvýhodnejšie sú posledne uvedené dve bočné steny vytvorené konštrukciami, ktoré tiež vytvárajú zúženia v šikmých výtokoch, ako sme uviedli vzhľadom na prvý aspekt vynálezu.

V najvýhodnejších uskutočneniach vynálezu sú prvý a druhý aspekt vynálezu spojené do jednej a tej istej dýzy.

Dutina je výhodne umiestnená nad dvoma vo všeobecnosti axiálne umiestnenými výtokmi. Dve zbiehajúce sa bočné steny dutiny sú výhodne vytvorené konštrukciami, ktoré definujú rozdelenie medzi príslušnými šikmými výtokmi a vo všeobecnosti axiálne umiestnenými výtokmi.

Dýza podľa tohto vynálezu je vyrobená zo žiaruvzdorného materiálu. Tento žiaruvzdorný materiál výhodne zahrnuje keramický materiál, napríklad uhlíkom viazaný keramický materiál. Uhlíkom viazané keramické materiály sú v doterajšom stave techniky veľmi dobre známe a skúsený odborník bude schopný vybrať vhodné materiály na vytvorenie dýz podľa tohto vynálezu. Dýza sa výhodne vytvorí izostatickým lisovaním, čo je bežná technika výroby uhlíkom viazaných keramických výrobkov.

Tretí aspekt tohto vynálezu poskytuje spôsob vedenia roztaveného kovu, pretekajúceho z nádoby do formy, s využitím dýzy podľa prvého aspektu tohto vynálezu.

Štvrtý aspekt tohto vynálezu poskytuje spôsob vedenia roztaveného kovu, pretekajúceho z nádoby do formy, s využitím dýzy podľa druhého aspektu tohto vynálezu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález teraz opíšeme na príklade s odkazom na priložené výkresy, na ktorých:

Obr. 1 je schematický izometrický pohľad na dýzu podľa tohto vynálezu;

Obr. 2 je pohľad zhora na dýzu z obr. 1;

Obr. 3 je pozdĺžny pohľad v reze pozdĺž čiary 3 - 3 z obr. 2;

Obr. 4 je pohľad v reze pozdĺž čiary 4 - 4 z obr. 2;

Obr. 5 je pohľad v reze pozdĺž čiary 5 - 5 z obr. 3;

Obr. 6 je pohľad, podobný pohľadu z obr. 5, znázorňujúci len odlišné usporiadanie priechodu;

Obr. 7 a 8 sú pohľady v reze pozdĺž čiar 7-7a8-8z obr. 3; a

Obr. 9 je schematický pohľad v reze na dýzu z obr. 3, znázornenú ako umiestnenú vo forme tak, že jej výtoky sú ponorené (to znamená, pod hladinou roztaveného kovu vo forme).

Príklad uskutočnenia vynálezu

Obrázky znázorňujú dýzu 10 podľa tohto vynálezu, pričom táto dýza zahrnuje rúru 11, ktorá je predĺžená pozdĺž osi, ktorá je počas používania orientovaná v podstate zvisle, pričom dýza 10 má horný vtok 12, dva spodné výtoky 17, ktoré sú sklonené šikmo k osi, a dva spodné výtoky 23, ktoré sú umiestnené vo všeobecnosti axiálne medzi šikmými výtokmi 17. Minimálna spojená plocha prierezov šikmých výtokov je približne štyrikrát taká veľká ako minimálna spojená plocha prierezov vo všeobecnosti axiálne umiestnených výtokov 23. Nad vo všeobecnosti axiálne umiestnenými výtokmi 23 je dutina 45, umiestnená v podstate axiálne medzi dvoma šikmými výtokmi 17. Dutina 45 má horný otvor 21 a je definovaná bočnými stenami 14 a 36, ktoré sa zbiehajú k spodnému koncu 13 dýzy. Do dutiny 45 sa dostáva časť roztaveného kovu, pretekajúceho cez použitú dýzu predtým, než takýto roztavený kov opustí dýzu 10.

Dýza 10 zahrnuje v podstate tri úseky. Horný úsek dýzy má tvar rúry v podstate kruhového prierezu a končí v najvyššom konci vo vtoku 12. Pod horným úsekom je stredný úsek 11, rozširujúci sa smerom von v jednej rovine, rovnobežnej s osou dýzy, a sploštený v kolmej rovine. Pod stredným úsekom 11 je spodný úsek 16, zahrnujúci výtoky 17 a 23 a dutinu 45.

Rúra 11 je rozšírená smerom von v blízkosti spodku, ako je vo všeobecnosti znázornené pri odkazovej značke 16, aby definovala dva vonkajšie výstupné výtoky 17, z ktorých každý má výstupný stredový bod 18 a imaginárnu stredovú os, prechádzajúcu cez imaginárny stredový bod 18, zvierajúc uhol „a“ s vodorovným smerom, ako vidieť na obr. 3. Uhol „a“ je výhodne asi 35 - 45°, a doplnkový uhol k uhlu „a“ (uhol stredovej osi vzhľadom na rozmer predĺženia 15 je asi 45 - 55°.

Dýza 10 tiež zahrnuje konštrukciu, označenú vo všeobecnosti odkazovou značkou 20, medzi vonkajšími výstupnými výtokmi 17, ktorá definuje dutinu, označenú vo všeobecnosti odkazovou značkou 45. Dutina 45 má dostatočný objem a je tvarovaná a umiestnená tak, aby stabilizovala prúdenie roztaveného kovu, vypúšťaného z výtokov 17 (a ďalších výtokov, ktoré sú opísané ďalej). Napríklad pre uskutočnenie, kde celková dĺžka 22 dýzy 10 je asi 50,8 až 76,2 cm (20 - 30 palcov), dutina 45 môže mať objem medzi asi 16,39 až 32,77 kubickými centimetrami (1-2 kubické palce).

Dýza 10 tiež zahrnuje najmenej jeden, výhodne dva výtoky 23 v spodku 13, z ktorých každý má výstupný stredový bod 24, a najmenej jeden priechod 25 na transportovanie roztaveného kovu, prechádzajúci od dutiny 45 ku každému z výtokov 23, pričom na obr. 3 sú znázornené dva také priechody 25.

Oba priechody 25 sú výhodne vytvorené rozdeľovačom 28 (pozri obr. 3) a konštrukciami 20. Rozdeľovač 28 a konštrukcie 20 definujú priechody 25 tak, že sa rozchádzajú smerom von od pozdĺžneho rozmeru 15, napríklad tak, že imaginárne stredové osi cez ich stredové body 24 zvierajú uhol ,,β“ s vodorovným smerom asi 70 - 80° (a doplnkový uhol k pozdĺžnemu smeru 15 je asi 10 - 20°). Uhly ,,β“ a „a“ sa výhodne od seba líšia o najmenej 30° a dýza 10 je ináč konštruovaná tak, aby sa prúdy roztaveného kovu, vypúšťané z vonkajších výtokov 17, nemiešali (kým sa všetky prúdy nerozptýlia vo forme) s prúdmi, vypúšťanými cez výtoky 23.

Zatiaľ čo prvok 13 môže byť vyrobený oddelene od rúry 11, výhodne je s ňou integrálny, napríklad všetky komponenty sú lisované z toho istého žiaruvzdorného materiálu.

Aby sa zvýšila efektívnosť dýzy 10, výhodne má konštrukciu, aká je všeobecne znázornená v US patentoch 5 205 343 a 5 402 993 a v nemeckých patentových publikáciách 195 05 390 a 43 19 195, v ktorých je zmena geometrie medzi vrchom 12 a stredovou časťou priechodu 14 a zväčšenie rozmeru prierezu. To znamená, môže tam byť prvá časť 31 rúry 11, ktorá má, ako vidieť na obr. 2 a 3, v podstate kruhový prierez, a druhá časť 32 (pozri obr. 3 a 4), ktorá má väčšiu plochu prierezu na priechod 14, než pre prvý úsek 31, a má odlišnú plochu prierezu. Napríklad, ako je znázornené na obr. 5, priechod 14 v druhej časti 32 môže mať v podstate pravouhlý prierez, alebo, ako je znázornené na obr, 6, priechod 14 môže mať v podstate oválne usporiadanie (vrátane tvaru pretekárskej dráhy). Tretia časť 33 (pozri obr. 3 a 4) dýzy 10 obsahuje smerom von sa rozširujúcu časť 16 rúry 11, susediacu so spodkom 13.

Obr. 7 a 8 znázorňujú príkladné prierezy dýzy 10 tesne nad dutinou a v podstate pri dutine 45. Zatiaľ čo na obr. 7 a 8 je dutina 45 znázornená s v podstate pravouhlým prierezom, aký majú otvory, vedúce k výtokom 17, môžu sa vytvoriť iné prierezy. Tie zahrnujú ovál (vrátane tvaru pretekárskej dráhy) alebo ďalšie mnohouholníky popri pravouhlom.

Je žiaduce, aby sa bočné steny 36, tvoriace časť konštrukcie 20, ktoré definujú dutinu 45, zvažovali k priechodom 25, alebo aby boli zaoblené. Tiež vonkajšie časti 37 k časti konštrukcie 20, definujúce dutinu 45, sú zošikmené alebo (ako je znázornené na obr. 3) zaoblené, aby sa uľahčilo správne nasmerovanie prúdov roztaveného kovu cez výtoky 17.

Výtoky 17, 23 sú výhodne dimenzované a umiestnené vzhľadom na rúru 11, konštrukciu 20, proti sebe navzájom a vzhľadom na dutinu 45 tak, aby asi 55 - 80 % (výhodne asi 60 - 70 %) roztaveného kovu, pretekajúceho priechodom 14, vystupovalo z dýzy 10 cez vonkajšie výtoky 17. Tiež výhodne asi 20 - 45 % (výhodne asi 30 - 40 %) roztaveného kovu, pretekajúceho priechodom 14, vystupuje z dýzy 10 cez vnútorné výtoky 23.

Obr. 9 schematicky znázorňuje dýzu 10 z obr. 1 až 8, použitú v spôsobe zavádzania roztaveného kovu (ako je roztavená oceľ) do formy 40 (ako je lejací stroj na dosky), ktorá má ustálenú hladinu 41 kvapaliny roztaveného kovu. Dýza 10 sa umiestni do nádoby 40 (s použitím ľubovoľného bežného polohovacieho zariadenia) tak, aby všetky výtoky 17, 23 boli pod hladinou 41 kvapaliny, a potom sa roztavený kov zavedie do dýzy, aby tiekol nadol. Bežná zátka 43 môže kontrolovať rýchlosť prúdenia roztaveného kovu z medzipanvy 44 alebo inej nádoby do vrchnej časti 12 dýzy 10 a potom do formy 40 (alebo inej nádoby) lejacieho stroja na dosky. Potom sa roztavený kov prinúti vytvoriť roztavený kúpeľ 45 v dutine 45 na prijatie kovu, znázornenej na obr. 3, nad vnútornými výtokmi 23 a výhodne nad stredovými bodmi 18 vonkajších výtokov 17 a v podstate sústredne s priechodom 14 tak, aby sa stabilizovalo prúdenie roztaveného kovu cez výtoky 17, 23. Potom sa roztavený kov prinúti vystúpiť výtokmi 17, 23, tečúc do nádoby 40. Spôsob sa v praxi používa tak, aby asi 55 - 80 % (výhodne asi 60 - 70 %) roztaveného kovu vystupovalo z dýzy 10 cez vonkajšie výtoky 17 a asi 20 - 45 % (výhodne asi 30 - 40 %) vystupovalo cez vnútorné výtoky 23. Roztavený kov sa výhodne prinúti vystupovať z vnútorných výtokov 23 pod uhlom ,,β“ asi 70 - 80° k vodorovnému smeru a vystupovať z vonkajších výtokov 17 pod uhlom „a“ asi 35 - 45° k vodorovnému smeru.

Spôsob sa tiež výhodne prakticky uskutočňuje tak, aby sa spôsobilo významné zníženie rýchlosti roztaveného kovu, vystupujúceho z vnútorných výtokov 23, v podstate bezprostredne po opustení dýzy 10 (napríklad o najmenej 50 % v porovnaní s rýchlosťou roztaveného kovu tesne pred vstupom do dutiny 45, a aby sa spôsobilo opätovné spojenie prúdov roztaveného kovu, vystupujúcich z dvoch vnútorných výtokov 23, predtým, než dosiahnu spodok 46 nádoby 40. Spôsob sa prakticky uskutočňuje tak, aby sa prúdy roztaveného kovu, vystupujúce z vnútorných výtokov 23, nespojili s prúdmi, vystupujúcimi z vonkajších výtokov 17, čím sa zabezpečí lepšie premiešanie čerstvo zavedeného roztaveného kovu s tým, ktorý sa už nachádza v nádobe 40. Spôsob sa tiež prakticky uskutočňuje tak, aby sa uhol prúdenia roztaveného kovu, vystupujúceho z výtokov 17, 23, v podstate nemenil pri zvýšení prietoku (to znamená, že uhol prúdenia cez výtok 17 je vo výhodnom uskutočnení vždy medzi 60 a 70° vzhľadom na vodorovný smer a nie je premenlivý s prietokom), hoci priemerná rýchlosť prúdu roztaveného kovu, vystupujúceho z výtokov 17, 23, sa podstatne zvýši úmerne k zvýšeniu prietoku.

Zatiaľ čo vynález tu bol znázornený a opísaný s tým, čo sa v súčasnosti považuje za jeho najpraktickejšie a najvýhodnejšie uskutočnenie, odborníkom bude zrejmé, že sa dajú urobiť mnohé jeho úpravy v rámci vynálezu, pričom tento rámec sa má chápať ako najširšia interpretácia priložených nárokov tak, aby zahrnoval všetky ekvivalentné konštrukcie a spôsoby.

Claims (15)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Dýza na vedenie roztaveného kovu, tečúceho z nádoby (44) do formy (40), obsahujúca rúru (11), ktorá je predĺžená pozdĺž osi, ktorá je počas používania orientovaná v podstate zvisle, pričom dýza má najmenej jeden homý vtok (12) a má najmenej dva spodné výtoky (17), ktoré sú sklonené šikmo k uvedenej osi a najmenej jeden spodný axiálny výtok (23) umiestnený spravidla axiálne medzi šikmými výtokmi, vyznačujúca sa tým, že ďalej zahrnuje dutinu (45), umiestnenú axiálne medzi šikmými spodnými výtokmi (17), pričom táto dutina (45) má homý otvor (21) a je definovaná bočnými stenami (14, 36), ktoré sú v podstate rovnobežné a/alebo ktoré sa zbiehajú smerom k spodnému koncu (13) dýzy.
2. 2. Dýza podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že najmenej dve bočné steny (14, 36) dutiny (45) v nej sa zbiehajú smerom k spodnému koncu (13) dýzy.
3. 3. Dýza podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúca sa tým, že dutina (45) v nej je definovaná štyrmi bočnými stenami.
4. 4. Dýza podľa nároku 3, vyznačujúca sa tým, že všetky štyri bočné steny dutiny (45) sa v nej zbiehajú smerom k spodnému koncu (13) dýzy.
5. 5. Dýza podľa akéhokoľvek predchádzajúceho nároku, vyznačujúca sa tým, že je vybavená dvoma axiálne umiestnenými spodnými výtokmi (17).
6. 6. Dýza podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúca sa tým, že v nej minimálna spojená plocha prierezov šikmých výtokov (17) je najmenej dvakrát taká veľká ako minimálna spojená plocha prierezov vo všeobecnosti axiálne umiestnených výtokov (23).
7. 7. Dýza podľa nároku 6, vyznačujúca sa tým, že v nej minimálna spojená plocha prierezov šikmých výtokov (17) je najmenej trikrát taká veľká ako minimálna spojená plocha prierezov vo všeobecnosti axiálne umiestnených výtokov (23).
8. 8. Dýza podľa akéhokoľvek predchádzajúceho nároku, vyznačujúca sa tým, že každý výtok, umiestnený vo všeobecnosti axiálne medzi šikmými výtokmi (17), sa rozširuje smerom k ústiu výtoku.
9. 9. Dýza podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúca sa tým, že v nej každý výtok (23) umiestnený vo všeobecnosti axiálne je sklonený šikmo nadol pod uhlom 0° až 30° k osi dýzy.
10. 10. Dýza podľa nároku 9, vyznačujúca sa tým, že v nej každý výtok (23) umiestnený vo všeobecnosti axiálne medzi šikmými výtokmi (17) je sklonený šikmo nadol pod uhlom 5° až 25° k osi dýzy.
11. 11. Dýza podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúca sa tým, že šikmé výtoky (17) sú v nej sklonené šikmo nadol pod uhlom 40° - 60° k osi dýzy.
12. 12. Dýza podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúca sa tým, že šikmé výtoky (17) v nej majú v podstate konštantnú plochu prierezu pozdĺž prinajmenšom časti svojej dĺžky.
13. 13. Dýza podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúca sa tým, že každý zo šikmých výtokov (17) v nej má zúženie v podstate na svojom najvnútornejšom konci, za ktorým, v smere von k jeho najvzdialenejšiemu vonkajšiemu koncu, je vývrt výtoku širší než v mieste zúženia.
14. 14. Dýza podľa ktoréhokoľvek nároku 1 až 13, vyznačujúca sa tým, že dutina (45) je definovaná štyrmi bočnými stenami, kde dve protiľahlé bočné steny dutiny sú poskytnuté bočnými stenami samotnej dýzy, pričom ďalšie dve bočné steny sú poskytnuté konštrukciou umiestnenou vnútri dýzy.
15. 15. Použitie dýzy podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, na vedenie roztaveného kovu tečúceho z nádoby (44) do formy (40).