SK5440Y1 - Continuous cast method - Google Patents

Description

Technické riešenie sa týka spôsobu plynulého liatia, pričom tavenina sa privádza do rámovej formy cez vrchný otvor formy dýzou, ktorá má najmenej dva oproti sebe ležiace kanáliky, dokým hladina povrchu taveniny nedosiahne ustálenú polohu nad kanálikmi a pričom v ustálenom stave sa najmenej povrchovo stuhnutý odliatok ťahá cez spodný otvor formy oproti vrchnému otvoru rýchlosťou, zodpovedajúcou rýchlosti prietoku taveniny, čím sa v podstate udržiava hladina povrchu v ustálenej polohe.

Doterajší stav techniky

Proces plynulého liatia pásov je dobre známy od polovice 19. storočia a v súčasnosti sa využíva u veľkej časti výroby ocele na celom svete, vrátane nelegovanej uhlíkovej ocele, zliatin a nehrdzavejúcej ocele v rôznych tvaroch a veľkostiach. Tieto zahŕňajú veľké pravouhlé „dosky“ (ktoré majú prierez od 0,5 cm x 50 cm do 25 cm x 220 cm) a v podstate štvorcové „predvalky“ (do 40 cm x 60 cm), malé štvorcové alebo kruhové „ingoty“ (priemeru od 10 cm do 20 cm), ako aj iné, napríklad tvaru „piškóty“.

Tavenina tečie z odlievacej panvy do medzipanvy a ďalej cez keramickú dýzu, ktorá je pripevnená k medzipanve, do formy. Keď je vo forme, tavenina tuhne na vodou chladených stenách medenej formy bez dna, aby vytvorila tenkú stuhnutú obálku odliatku. Po vyjdení z formy obálka vytvorí puzdro držiace zvyšnú kvapalnú taveninu v odliatku. Keďže medzipanva zabezpečuje nepretržitý tok taveniny do formy dokonca počas výmeny odlievacej panvy, proces prebieha v ustálenom stave.

V moderných zariadeniach plynulého liatia dosiek je forma zmontovaná zo štyroch separátnych medených stien: Dve široké steny sú pripevnené o zariadenie a dve úzke steny sú pohyblivé voči osi symetrie formy, umožňujúce nastavenie šírky dosky dokonca počas procesu liatia. Po opracovaní a zmontovaní formy medzery medzi širokými a úzkymi stenami sú obmedzené na približne 0,3 mm. V prevádzke tepelná deformácia, ako aj opotrebenie medených stien umožňuje, aby tieto medzery narástli až na 1,5 mm bez dopadu na proces liatia. V ustálenom stave procesu plynulého liatia je povrch taveniny, ako aj povrch tenkej obálky odliatku, pokrytý kvapalnou troskou jednak tepelne izolujúcou medené steny od roztavenej ocele a jednak mažúcou medzeru medzi formou a odliatkom.

Dýza má bočné kanáliky, ktoré nútia tok taveniny vystupovať v podstate v pravom uhle voči úzkym stenám formy, čím vyvolávajú nútený tok v tavenine. Protiľahlé páry hnacích valčekov pod spodným otvorom formy nepretržite jednak vyťahujú odliatok formy rýchlosťou (alebo „rýchlosťou liatia“), ktorá zodpovedá rýchlosti prietoku taveniny do formy a jednak ohýbajú odliatok z počiatočné vertikálneho do horizontálneho smeru. Ďalšie tuhnutie odliatku je riadené striekaním chladiacej vody alebo aerosólu medzi valčeky.

Pri spúšťaní procesu odievania sa spodný otvor zapchá „nepravou prepážkou“ a prázdna forma sa naplní taveninou, podobne ako v konvenčnom odlievaní do formy. Keďže hladina povrchu taveniny stúpa na vopred definovanú ustálenú polohu medzi kanálikmi dýzy (taktiež SEN - Submerged Entry Nozzle - ponorená vtoková dýza), obálka začne tuhnúť ako na vrchu nepravej prepážky, tak na stenách formy. Keď hladina povrchu dosiahne ustálenú polohu, nepravá prepážka sa vytiahne zo spodného otvoru, pričom sa odliatok unáša pomocou hnacích valčekov.

Najkritickejšia fáza štartovacej procedúry známeho spôsobu je počiatočné plnenie prázdnej formy cez až í,5 m vonkajšieho vzduchu: Tavenina sa rozstriekne vo forme a poleje chladené medené steny, hlavne úzke steny formy. Tým, že narazia na studené steny, malé pretečenia taveniny náhle stuhnú, čím vytvoria ostrohranné tvary, ktoré predovšetkým tuho priľnú o steny. Podobný efekt pravidelne nastáva počas procesu liatia pri výmene „plávajúcej“ medzipanvy ako zabezpečujú moderné procesy liatia, aby sa významne znížil prestoj zariadenia: Kým povrch taveniny vo forme klesne pod úroveň kanálikov, novo začínajúci tok taveniny znovu padá až 1,2 m cez vonkajší vzduch.

Pretože tieto stuhnuté pretečenia sú zväčša vnorené do izolačnej trosky namiesto prúdiacej taveniny v procese plynulého liatia, zvyčajne sa neroztavia, ale namiesto toho nielen bránia relatívnemu pohybu medzi formou a odliatkom, ale poškriabu tenkú tuhnúcu obálku. Keď sa neuzavrú výsledné drážky, pokračujú po dĺžke odliatku. Okrem viditeľnej kvalitatívnej chyby tieto drážky sú bodmi silného zoslabenia tenkej obálky odliatku: konkrétne pri ohýbaní odliatku z vertikálneho do horizontálneho smeru tenká obálka sa v týchto drážkach môže roztrhnúť, pričom vytečie kvapalný kov z vnútra ako cez hnacie valčeky, tak ponad susedné časti odlievacieho zariadenia. Táto obávaná havária („pretavenie“) pravidelne zahŕňa nielen prerušenie procesu liatia, ale poškodenie zariadenia, vyžaduje si opravu a vyčistenie a celkovo spôsobuje vážnu stratu produktivity.

Ďalej vyššie uvedené stuhnuté pretečenia zväčša nastávajú okolo úzkych stien a konkrétne v blízkosti mechanicky citlivých medzier medzi úzkymi a širokými stenami formy. Pretečenia do medzier nielenže urýchľujú opotrebenie formy pri nastavovaní šírky dosky, ale konkrétne sú iniciačnými jadrami pre tvorbu stuhnutého materiálu vo forme.

SK 5440 Υ1

Technické riešenie má v úmysle zmenšiť pretečenia a súvisiace nedostatky počas štartovacej procedúry.

Podstata technického riešenia

Na základe predtým známeho spôsobu plynulého liatia technické riešenie navrhuje, aby sa na dýzu namontoval ochranný štít a bránil pretečeniam taveniny, vychádzajúcich z kanálikov, narážať na formu a aby ochranný štít prinajmenšom v ustálenom stave roztavila obklopujúca tavenina. „Stratený“ ochranný štít podľa technického riešenia je účinný len počas najkritickejšej fázy štartovacej procedúry, konkrétne keď tavenina spočiatku plní formu cez vonkajší vzduch. V tejto dobe ochraňuje steny formy pred pretečeniami taveniny, vychádzajúcimi z kanálikov dýzy. Keď tavenina stúpne nad kanáliky, ochranný štít sa roztaví a sám sa stane nerozpoznateľnou súčasťou taveniny. Pre nasledujúci plynulý proces kanáliky dýzy sú netienené, čím vyvolávajú nevyhnutný tok do taveniny vo forme.

Vo výhodnom uskutočnení technického riešenia ochranný štít odkláňa tok taveniny v podstate vychádzajúcej z jedného z kanálikov v pravom uhle voči steny formy do smeru v podstate rovnobežnom so stenou. Tok taveniny je takto vedený k nepravej prepážke na dne formy, pričom pretečenia vytvárajúce drážky nenarážajú na tenkú obálku odliatku.

Výhodne ochranný štít ďalej odkláňa tok taveniny do osi symetrie formy. Toky taveniny vychádzajúce z rôznych kanálikov dýzy sú takto vedené voči sebe a vzájomne znižujú rýchlosť prietoku a pohybovú energiu. Výsledný ustálený tok taveniny vytvára menej pretečení a skôr prúdi než sa rozstriekava vo forme.

V ďalšom výhodnom uskutočnení technického riešenia je dýza pripevnená na dno medzipanvy, ktorá sa plní taveninou z odlievacej panvy. Použitie medzipanvy namiesto plnenia formy priamo z odlievacej panvy umožňuje zabezpečiť plynulý tok taveniny do formy, dokonca počas výmeny odlievacej panvy.

V ďalšom výhodnom uskutočnení technického riešenia sa odliatok vyťahuje vertikálne z formy a ohýba sa do horizontálneho smeru spárovanými nosnými valčekmi. V tomto spôsobe liatia podľa technického riešenia sa počiatočný smer odliatku rovná smeru gravitačnej sily, čo zabezpečuje homogénnosť núteného toku taveniny vo vnútri formy a konečného odliatku.

Technické riešenie ďalej navrhuje ochranný štít na použitie jedným vyššie opísaným spôsobom, zahŕňajúci prepážku na prienik oproti sebe ležiacimi kanárikmi dýzy a takto namontovanie ochranného štítu o dýzu. Po vložení prepážky cez dýzu sa ochranný štít veľmi jednoduchým spôsobom pevne pripevní o dýzu.

Vo výhodnom uskutočnení technického riešenia prepážka má rúrkový tvar so stredovým vtokovým otvorom pre taveninu a výtokovými otvormi pre taveninu na oboch koncoch. Tavenina takto prúdi cez prepážku. Keď prepážka tvorí len ochranný štít, je manipulácia v konkrétnom držiaku štítu o dýzu významne zjednodušená.

V ďalšom výhodnom uskutočnení technického riešenia ochranný štít má medzikružie na obklopenie dýzy nad kanálikmi a ďalej má deflektory, ktoré sú pripevnené o medzikružie, pričom v namontovanej polohe ochranného štítu sú deflektory priradené kanárikom na odkláňame toku taveniny z kanárikov do osi symetrie formy. Tento ochranný štít zabezpečuje významné ustálenie toku taveniny, ako je opísané vyššie.

Technické riešenie nielen poskytuje lepšiu kvalitu povrchu liateho produktu a zvyšuje produktivitu procesu znížením rizika roztrhnutia obálky, ale taktiež významne uľahčuje štartovanie procesu plynulého liatia pásov.

Okrem štartovania procesu plynulého liatia pásov ochranný štít podľa technického riešenia možno účinne taktiež použiť pri výmene „plávajúcej“ medzipanvy, pričom sa umožní, aby hladina povrchu taveniny klesla pod homú hranu kanálikov dýzy.

Prehľad obrázkov na výkresoch

V ďalšom bude technické riešenie ilustrované príkladmi uskutočnení technického riešenia. Obrázok la je náčrt zariadenia plynulého liatia.

Obrázok lb je náčrt detailu odlievacieho zariadenia zobrazujúci dýzu vo forme.

Obrázok lc je perspektívny pohľad na detail dýzy vo forme.

Obrázok 2a je prvý ochranný štít podľa technického riešenia.

Obrázok 2b je prvý ochranný štít namontovaný na dýzu.

Obrázok 2c je pohľad na tok taveniny cez prvý ochranný štít.

Obrázok 3a je druhý ochranný štít podľa technického riešenia.

Obrázok 3b je druhý ochranný štít namontovaný na dýzu.

Obrázok 3c je pohľad na tok taveniny cez druhý ochranný štít.

SK 5440 Υ1

Príklady uskutočnenia

Zariadenie plynulého liatia, zobrazené na obrázku la a detailne na obrázkoch Iba lc, zahŕňa odlievaciu panvu 2 a medzipanvu 3 pod odlievacou panvou 2. Odlievacia panva 2 privádza roztavenú oceľ 4 do medzipanvy 3. Keramická dýza 5 je namontovaná na medzipanvu 3 a vyčnieva cez vrchný otvor 6 rámovej formy 7, pričom končí medzi medenými, vodou chladenými stenami 8 formy 7.

Z medzipanvy 3 sa tavenina 4 dodáva do formy 7 cez dva proti sebe ležiace kanáliky 9 dýzy 5. V ustálenom stave odlievacieho procesu (ako je zobrazený na obrázkoch la a lb) hladina 10 povrchu taveniny 4 sa v podstate udržiava v definovanej ustálenej polohe nad kanálikmi 9. Vo forme 7 na studenom povrchu 11 stien 8 tavenina 4 tuhne, aby vytvorila tenkú obálku 12 odliatku 13.

Pod spodným otvorom 14 formy 7 zariadenie 1 obsahuje rad spárovaných hnacích valčekov 15 na vyťahovanie odliatku 13 z formy 7 a na jeho ohýbanie z vertikálneho do horizontálneho smeru. Pozdĺž hnacích valčekov 15 sa odliatok 13 chladí vodnými sprchami (na výkrese nie sú zobrazené).

V prvom uskutočnení ochranného štítu 16, ako je zobrazený na obrázku 2a, je tento zvarený z oceľových plechov hrúbky 3 mm, aby vytvoril prepážku 17 rúrového tvaru. Štít 16 má dĺžku 18 rozmeru 40 cm a štvorcový prierez výšky 19 hodnoty 64 mm a šírky 20 hodnoty 54 mm. Ochranný štít 16 má tehličkovitú zarážku 21 privarenú na vrchnom povrchu 22, vtokový otvor 23 na vrchnom povrchu 22 a dva výtokové otvory 24 na spodnom povrchu 25 na oboch koncoch 26.

Pred začatím procesu liatia sa ochranný štít 16 vkladá cez kanáliky 9 do dýzy, dokým zarážka 21 nenarazí na povrch 27 dýzy 5, ako je to zobrazené na obrázku 2b. Po montáži sa šupátko (nie je zobrazené) pod medzipanvou 3 otvorí, tavenina 4 prúdi cez vtokový otvor 23 do štítu 16 a vyteká zo štítu 16 cez výtokové otvory 24, ako je to zobrazené na obrázku 2c.

V alternatívnom druhom uskutočnení ochranného štítu 28, ako je zobrazené na obrázku 3a, je tento rovnako zvarený z oceľových plechov hrúbky 3 mm. Druhý ochranný štít 28 má medzikružie 29 priemeru 30 hodnoty približne 14 cm a nesúci dva deflektory 31.. Deflektory 31 sú krabicové, pričom majú výšku 32 hodnoty 16 cm a šírku 33 hodnoty 15 cm. Vonkajšie povrchy 34 deflektorov 31 sú usporiadané, aby mali vzdialenosť približne 33 cm. Druhý ochranný štít 28 má separátnu prepážku 30 zo skoseného oceľového plechu hrúbky 3 mm a šírky 36 hodnoty 5 cm. Deflektory 31 majú štrbiny 37 na vloženie prepážky 35 do ochranného štítu 28.

Pred začatím procesu liatia sa dýza 5 umiestni do medzikružia 29 alternatívneho ochranného štítu 28 a prepážka 35 sa vkladá cez štrbiny 37 a cez kanáliky 9 do dýzy 5, dokým zarážka 38 prepážky 35 nenarazí na vonkajší povrch deflektoru 31, ako je to zobrazené na obrázku 3b. Po namontovaní, taveninu 4 najprv vedie prepážka 35, aby tiekla do deflektorov 31 a potom, aby vytekala z ochranného štítu 28, ako je to zobrazené na obrázku 3c.

Ako prvý ochranný štít 16, tak alternatívny druhý ochranný štít 28 sa roztavia prinajmenšom potom, keď sú pod hladinou 10 povrchu taveniny 4, čím sa samé stanú súčasťou taveniny 4.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (10)

1. Spôsob plynulého liatia, kde sa tavenina (4) privádza do rámovej formy (7) cez vrchný otvor (6) formy (7) dýzou (5), ktorá má najmenej dva proti sebe ležiace kanáliky (9), dokým hladina (10) povrchu taveniny (4) nedosiahne ustálenú polohu nad kanálikmi (9) a kde v ustálenom stave sa najmenej povrchovo stuhnutý odliatok (13) ťahá cez spodný otvor (14) formy (7) oproti vrchnému otvoru (6) rýchlosťou zodpovedajúcou rýchlosti prietoku taveniny (4), čím sa v podstate udržuje hladina (10) povrchu v ustálenej polohe, vyznačujúci sa tým, že ochranný štít (16, 28) je namontovaný na dýzu (5) a bráni, aby pretečenia taveniny (4) vychádzajúcej z kanálikov (9) narážali na formu (7), a t ý m, že ochranný štít (16, 28) prinajmenšom v ustálenom stave roztaví okolitá tavenina (4).

2. Spôsob plynulého liatia podľa predchádzajúceho nároku, vyznačujúci sa tým, že ochranný štít (16, 28) odkláňa tok taveniny (4) v podstate vychádzajúci z jedného z kanálikov (9) v pravom uhle voči stene (8) formy (7) do smeru v podstate rovnobežného so stenou (8).

3. Spôsob plynulého liatia podľa predchádzajúceho nároku, vyznačujúci sa tým, že ochranný štít (28) ďalej odkláňa tok taveniny (4) do osi symetrie formy (7).

4. Spôsob plynulého liatia podľa jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že dýza (5) je pripevnená na dno medzipanvy (3), ktorá sa plní taveninou (4) z odlievacej panvy (2).

5. Spôsob plynulého liatia podľa jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že odliatok (13) sa ťahá vertikálne z formy (7) a ohýba sa do horizontálneho smeru pomocou spárovaných nosných valčekov (15).

SK 5440 Υ1

6. Ochranný štít (16, 28) na použitie s jedným z vyššie nárokovaných spôsobov, vyznačujúci sa t ý m , že zahŕňa prepážku (17, 35) na preniknutie proti sebe ležiacimi kanálikmi (9) dýzy (5) a teda prichytenie ochranného štítu (16, 28) o dýzu (5).

7. Ochranný štít (16) podľa predchádzajúceho nároku, vyznačujúci sa tým, že prepážka

5 (17) má rúrkový tvar s vystredeným vtokovým otvorom (23) pre taveninu (4) a výtokové otvory (24) pre taveninu (4) na oboch koncoch (26).

8. Ochranný štít (28) podľa nároku 6 alebo 7, vyznačujúci sa tým, že obsahuje medzikružie (29) na obklopenie dýzy (5) nad kanálikmi (

9) a ďalej vyznačujúci sa tým, že obsahuje deflektory (31), ktoré sú pripevnené o medzikružie (29), pričom v namontovanej polohe ochranného štítu (28) sú deflektory (31)

10 priradené kanálikom (9) na odkláňame tokov taveniny (4) z kanálikov (9) do osi symetrie formy (7).

8 výkresov