UA73977C2 - Method and device for metering of liquid metal flow control at continuous casting - Google Patents

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до галузі лиття металу. Конкретніше, винахід стосується способу і пристрою для 2 дозування розплавленого металу в процесі лиття металу.

Дозувальні шибери з трьома дошками використовуються для контролю швидкості потоку розплавленого металу, який витікає з розливного агрегату, такого як проміжний розливний пристрій. Наприклад, дозувальний шибер може використовуватися для контролю швидкості потоку розплавленої сталі, що тече з проміжного розливного пристрою машини безперервного розливання в ливарну форму.

Дозувальний шибер складається з блоку вогнетривких деталей, кожна з яких має проточний канал. Проточні канали (тобто отвори або висвердлені отвори) у вогнетривких деталях зблоковуються для утворення повного проточного каналу в шибері, який сполучений потоком рідини з розливним агрегатом і через який може протікати розплавлений метал.

Вогнетривкі деталі дозувального шибера монтуються і скріплюються за допомогою механічних засобів таким 79 чином, що одна деталь, дросельна дошка, може висуватися вбік у блоці дозувального шибера для контролю швидкості потоку розплавленого металу, що протікає Через шибер. Шляхом установлення дросельної дошки в різні позиції шибер може закриватися, частково відкриватися або повністю відкриватися для контролю швидкості потоку, що витікає з розливного агрегату.

З контролем потоку розплавленої сталі, що витікає з проміжного розливного пристрою, за допомогою дозувальних шиберів звичайно пов'язано кілька проблем. Ці проблеми включають: (1) відхилення потоку металу в проточних каналах шибера, яке може спричиняти надмірну турбулентність і асиметричне розливання розплавленого металу; (2) різке нерівномірне закупорювання проточних каналів через скупчення металічних і неметалічних матеріалів, що пристають до стінок каналу, з подальшою втратою здатності отримання бажаної швидкості та плавності розливання розплавленого металу; і (3) локалізовану і прискорену ерозію вогнетривких с 22 деталей дозувального шибера з подальшим забрудненням розплавленого металу і можливою втратою контролю (3 або витоком металу.

Як показано на Фіг.1 і 2, блок дозувального шибера з трьома дошками 10 (надалі "шибер 10") звичайно складається з п'яти основних деталей: свердловинного розливного стакана 20, верхньої дошки 30, дросельної дошки 40, нижньої дошки 50 і вихідної труби 60. Розплавлений метал (не показаний) втікає в шибер 10 зверху і в 30 витікає з шибера 10 внизу. -

Свердловинний розливний стакан 20 є трубою, яка дозволяє розплавленому металу, що витікає з розливного агрегату (не показаний), потрапляти в отвір проточного каналу 22 зверху свердловинного розливного стакана 20. о

Верхня дошка 30 стикається з низом свердловинного розливного стакана 20 і включає отвір проточного каналу со 32. Центральна вісь 35 отвору проточного каналу 32 у верхній дошці 30, як показано на Фіг.2, є колінеарною з 3о центральною віссю 25 отвору проточного каналу 22 у свердловинному розливному стакані 20. в

Дросельна дошка 40 стикається з низом верхньої дошки 30. Шибер 10 сконструйований таким чином, щоб дросельна дошка 40 могла висуватися вбік відносно інших деталей шибера 10. Нижня дошка 50 стикається з низом дросельної дошки 40 і включає отвір проточного каналу 52. Центральна вісь 55 отвору проточного каналу « 52 у нижній дошці 50 колінеарна з центральною віссю 25 отвору проточного каналу 22 у свердловинному З 50 розливному стакані 20. с Вихідна труба 60 стикається з низом нижньої дошки 50 і включає отвір проточного каналу 62. Центральна

Із» вісь 65 отвору проточного каналу 62 у вихідній трубі 60 колінеарна з центральною віссю 25 отвору проточного каналу 22 у свердловинному розливному стакані 20.

Центральні осі 25, 35, 55 і 65 проточних каналів 22, 32, 52 і 62 у свердловинному розливному стакані 20, 45 верхній дошці 30, нижній дошці 50 та вихідній трубі 60, відповідно, є колінеарними й усі разом визначають і "основну центральну вісь" 15 шибера 10. оз Як показано на Фіг.3-5, дросельна дошка 40 встановлюється в повністю відкриту (Фіг.3), частково відкриту (Фіг.4) і закриту позицію шибера (Фіг.5). Як показано на Фіг.4, у процесі нормальної експлуатації дросельна іш дошка 40 звичайно встановлюється в частково відкриту позицію для того, щоб можна було дозувати швидкість -І 20 потоку розплавленого металу через шибер 10, тобто, встановлювати й контролювати бажану швидкість. Як показано на Фіг.3, дросельна дошка 40 допускає повністю відкриту позицію, щоб максимізувати потік тм розплавленого металу Через шибер 10. Як показано на Фіг.5, дросельна дошка 40 може допускати закриту позицію, яка зупиняє потік розплавленого металу через шибер 10.

Деталі дозувального шибера можуть об'єднуватися або розділятися. Наприклад, для зменшення кількості деталей шибер 710 може складатися всього з трьох частин, як показано на Фіг.б, де свердловинний розливний

ГФ) стакан може об'єднуватися з верхньою дошкою, визначаючи першу деталь 712, і/або нижня дошка може юю об'єднуватися з вихідною трубою, визначаючи другу деталь 714, на вибір установлювану таким чином, щоб вона була сполучена потоком рідини з дросельною дошкою 740. Як показано на Фіг.7, для легшої заміни вихідної труби шибера 810, який має свердловинний розливний стакан 812, дросельну дошку 813 і нижню дошку 814, 60 нижня дошка 814 може розділятися на дві дошки 816 і 818.

Використовується декілька різновидів основних деталей шибера з трьома дошками. Наприклад, на відміну від шибера, показаного на Фіг.1-5, в якому свердловинний розливний стакан 20 має звужений конічний переріз отвору 22, а отвори 32 і 52 в дошках 30 і 50 та отвір 62 вихідної труби 60 визначають прості циліндри, як показано на Фіг.8, шибер 110 може мати свердловинний розливний стакан 120 з циліндричним отвором 122 і бо верхню дошку 130 з конічним перерізом отвору 132 з отворами в дросельній дошці 140, нижню дошку 150 і вихідну трубу 160, які аналогічні деталям у шибері 110 на Фіг.1-5. Також, як показано на Фіг.9, шибер 210 може мати конічні перерізи отворів 222 і 232 як у свердловинному розливному стакані 220, так і в верхній дошці 230, з отворами в дросельній дошці 240, нижню дошку 250 і вихідну трубу 260, які аналогічні деталям у шибері 110 на Фіг.1-5, та, як показано на Фіг.10, шибер 310 може мати свердловинний розливний стакан 320 з параболічної форми отвором 322 і верхню дошку 330 з конічної форми отвором 332 з отворами в дросельній дошці 340, нижній дошці 350 і вихідній трубі 360, які аналогічні деталям у шибері 110 на Фіг.1 -5.

На Фіг.11 проілюстрований інший різновид шибера 410, де циліндричний отвір 442 у дросельній дошці 440 нахилений під кутом до поверхні дошки 443 у спробі направити потік через дросельну дошку 440 назад до 7/0 основної центральної осі 415 шибера 410. Фіг.12 і 13 ілюструють частково відкриту й закриту позиції, відповідно, шибера 410.

У шибері 410 отвори 422, 432, 442, 452 і 462 у свердловинному розливному стакані 420, верхній дошці 430, дросельній дошці 440, нижній дошці 450 і вихідній трубі 460, відповідно, звичайно є вісесиметричними.

Наприклад, отвори мають або циліндричну, або конічну конфігурацію перерізу. Центральна вісь 425, 435, 455 і 465 свердловинного розливного стакана 420, верхньої дошки 430, нижньої дошки 450 і вихідної труби 460 звичайно є колінеарною.

Інші різновиди дозувальних шиберів були розроблені для забезпечення кращого дренування дросельної дошки, коли вона закрита. Наприклад, на Фіг.14-16 показаний шибер 510, який включає свердловинний розливний стакан 520, верхню дошку 530, дросельну дошку 540, нижню дошку 550 і вихідну трубу 560 у відкритій, го частково відкритій і закритій позиції шибера, відповідно. Шибер 510 аналогічний шиберу на Фіг. 1-5, за винятком того, що отвір проточного каналу дросельної дошки 542 подовжується за рахунок спеціального зливного паза 544 біля нижнього краю 546 на одному боці, щоб дозволити дренування отвору 542, коли шибер знаходиться в закритій позиції, як показано на Фіг. 16. Це запобігає осіданню розплавленого металу в отворі дросельної дошки 542, який в іншому випадку тверднув би, коли шибер 510 тимчасово закритий. сч

На Фіг.17-19 показаний інший шибер 610, який включає свердловинний розливний стакан 620, верхню дошку 630, дросельну дошку 640, нижню дошку 650 і вихідну трубу 660 у відкритій, частково відкритій і закритій і) позиції шибера, відповідно, який забезпечує інше пристосування для дренування. Конічний переріз отвору 652 зверху нижньої дошки 650 має діаметр у верхній поверхні 654 нижньої дошки 650, який є більшим за діаметр отвору 652 у нижній поверхні 656 нижньої дошки 650. М зо На жаль, усі конструкції шиберів попереднього рівня техніки забезпечують звивисту траєкторію потоку розплавленого металу при частковому відкриванні шибера - нормальній робочій позиції в процесі розливання - розплавленого металу. Дозувальні шибери проектуються для максимальної швидкості потоку, але призначені б для роботи в умовах приблизно 5095 цієї швидкості. Це забезпечує бажані характеристики контролю шибера й надає надлишкову потужність, яка іноді може знадобитися для високопродуктивного лиття або лиття великих о з5 деталей. Таким чином, частково відкрита позиція шибера є звичайною в процесі розливання розплавленого ча металу, тому що величина проточного каналу повинна бути досить великою, щоб забезпечити достатній отвір, який дозволяє максимальну швидкість потоку лиття, але звичайно шибер використовується в умовах потоку, який є меншим за максимальний. Потрібний або бажаний обсяг потоку розплавленого металу через розливний стакан звичайно змінюється в процесі операції лиття, як правило, є значно меншим за максимальний, і більшу « частину часу знаходиться в межах від 3095 до 709о від максимального. В результаті зігнута й викривлена шщ с траєкторія потоку, сформована в цих шиберах при частковому відкриванні, спричиняє: (1) асиметричне розливання розплавленого металу; (2) надмірну турбулентність у проточному каналі; (3) локалізовані зони, які ;» можуть стати об'єктом прискореної ерозії вогнетривких матеріалів; (4) надмірне звуження потоку та (5) швидке нарощування закупорювання в критичних місцях проточного каналу. Сумарний вплив скорочує період Нормальної експлуатації деталей шибера і збільшує експлуатаційні витрати. -І Викривлений потік, сформований цими шиберами при частковому відкриванні, схематично проілюстрований на Фіг.20 і 21 шиберами 210 (Фіг.9) ї 410 (Фіг.11-13), відповідно. На Фіг.20 потік 271 у проточному каналі о 212 зіштовхується з верхнім виступом 248 дросельної дошки 240 (у Зоні А), який різко згинає цю частину потоку

Ге) 271 до входу отвору 242. Потік 272, який є іншою частиною потоку, відхиляється значно менше. Це переважно однобічне відхилення потоку змушує потік 273 відокремлюватися від поверхні отвору дросельної дошки 242

Ш- нижче її верхнього краю 248 і перенаправлятися до отвору 242. Високошвидкісний струминний потік 274, "М сформований в отворі дросельної дошки 242, сильно відхиляється вбік від основної центральної осі 215 проточного каналу 212. Цей відхилений струмінь зіштовхується з одним боком отвору 252 у нижній дошці 250 (Зона Б) і спрямовує рідину в зворотний потік 275 під виступом, сформованим дошкою 230. Різке відхилення й в Відхилення потоку, описане вище, створює асиметричну структуру потоку в нижній дошці 250 і вихідній трубі 260, де: (1) високошвидкісний потік 276 притискається до одного боку проточного каналу 212 і (2) великий

Ф) зворотний потік 277 включає дуже турбулентні частини 278 і 279, які займають більшу частину проточного каналу ка 212.

Ці характеристики потоку недосконалі, тому що вони призводять до надмірної втрати тиску і сприяють бо закупорюванню й ерозії. Сильне відхилення й відхилення потоку та його зіткнення з вогнетривким матеріалом (наприклад, у Зонах А и Б) надмірно звужує потік і розливання розплавленого металу легше утрудняється будь-яким нарощуванням закупорювального матеріалу. Зворотний потік 275 поповнюється рідиною, що надходить, створюючи ідеальні умови для нарощування неметалічного закупорювального матеріалу в отворі 242 дросельної дошки 240, що є критичною проблемою для функціонування шибера. Асиметричний характер потоку 65 В вихідній трубі 260 з концентрованим струменем 277 з одного боку і турбулентною рециркуляцією 279 з іншого боку спричиняє: (1) асиметричне розливання розплавленого металу з вихідної труби 260, яке може згубно вплинути на якість литого металу; і (2) нерівномірне та швидке закупорювання вихідної труби 260. Зіткнення потоку з боками отвору 252, таке як у Зоні Б, також збільшує проблеми локалізованої ерозії вогнетривів.

Як показано на Фіг.21, спроба спрямувати потік назад до основної центральної осі 415 шибера 410 не має успіху й навіть посилює проблеми, пов'язані зі звивистою траєкторією потоку й асиметричним характером розподілу потоку при частковому відкриванні шибера 410. На Фіг.21 показана структура потоку, зв'язаного з шибером 410, який має нахилений циліндричний отвір 442 у дросельній дошці 440 і конічний переріз отвору 452 у нижній дошці 450. Структура потоку схожа на потік на Фіг.20, але асиметричніша. Зокрема, потік у нахиленому отворі дроселя 471 відхиляється сильніше в тому місці, де він зіштовхується з верхнім виступом 446 дросельної 7/0 дошки 440 (Зона А), в той час як потік 472 відхиляється набагато менше, ніж потік 471. Порівнюючи Фіг.20О і 21, це відбувається через те, що вхід отвору 242 зміщений суттєво вправо в порівнянні з нахиленим циліндричним отвором 442, який ефективно надає довший виступ 446, що робить потік 471 ортогональним відносно основної центральної осі 415, ніж потік 271, що взаємодіє з меншим верхнім виступом.

Нахил отвору 442 у дросельній дошці 440 також сприяє утворенню більшої зони відокремленого потоку 473 у 7/5 Порівнянні з Фіг.20 на одному боці отвору 242 у дросельній дошці 240. Високошвидкісний потік 474 сильніше відхиляється від основної центральної осі 415 шибера 410 і пряміше зіштовхується з одним боком отвору нижньої дошки 452 (Зона Б). Посилене пряме зіткнення струменя збільшує частку зворотних потоків 475 і 476 під виступом верхньої дошки 446 і збільшує звуження високошвидкісного потоку 477, що надходить у вихідну трубу 460, до одного боку проточного каналу 462. Згодом збільшується обсяг турбулентного потоку 478, 479 і 480 з іншого боку проточного каналу 462. Таким чином, розливання надмірно звужується й асиметрія потоку, що надходить у вихідну трубу 460, стає різкішою, сприяючи закупорюванню й ерозії.

Отже, конструкції дозувального шибера, які намагаються поліпшити симетрію потоку шляхом розташування під кутом або нахилення проточного каналу в дросельній дошці для спрямування потоку назад до основної центральної осі шибера при частковому відкриванні шибера, є недосконалими і можуть спричиняти великі сч проблеми в процесі експлуатації.

Описані вище факти доводять необхідність створення дозувального шибера, який сприяє утворенню прямої і) траєкторії потоку розплавленого металу.

Винахід забезпечує спосіб і пристрій для дозування потоку, які включають можливість вибору при проходженні рідини через канал у верхній дошці, який має вхідний отвір і вихідний отвір, в якому вхідний М зо отвір і вихідний отвір зміщені, а потім у дросельну дошку.

Винахід забезпечує дозувальний шибер, який сприяє утворенню прямішої траєкторії потоку розплавленого - металу й більш симетричному та менш турбулентному розливанню, зменшуючи в такий спосіб потенціал ду закупорювання й ерозії деталей шибера. Винахід забезпечує зменшення обсягу зон відокремлених і турбулентних потоків, коли шибер частково відкритий. Винахід забезпечує менш ерозійні характеристики потоку. о з5 Винахід забезпечує зменшення звуження при частковому відкриванні, таким чином дозволяючи легше ча проходження розплавленого металу. Винахід забезпечує зменшення проблем закупорювання шляхом уповільнення швидкості нарощування, скорочення обсягу нарощування й поліпшення рівномірності будь-якого нарощування. Винахід забезпечує вдосконалення рівномірності розподілу потоку у вихідній трубі й, таким чином, поліпшення характеристик потоку металу в наступному агрегаті, такому як кристалізатор машини безперервного « 70 лиття. Винахід забезпечує легше дренування дросельної дошки, яке не справляє шкідливого впливу на в с характеристики потоку. Винахід забезпечує вдосконалені елементи і пристосування для описаних цілей, які є надійними й ефективними для досягнення намічених цілей винаходу. ;» Винахід детально описується нижче з посиланням на нижченаведені фігури, на яких однакові номери позицій позначають відповідні деталі, де:

Фіг.1 - вид зверху відомого дозувального шибера в частково відкритій позиції; -І Фіг.2 - вид у розрізі, взятий по лінії ІІ-ІЇ на Фіг.1, який показує дозувальний шибер у частково відкритій позиції;

Фіг.З - вид, що показує варіант втілення на Фіг.2 у повністю відкритій позиції; о Фіг.4 - вид, що показує варіант втілення на Фіг.2 у частково відкритій позиції;

Ге) Фіг.5 - вид, що показує варіант втілення на Фіг.2 у закритій позиції шибера;

Фіг.6 - вид у розрізі, що показує другий відомий дозувальний шибер у частково відкритій позиції;

Ш- Фіг.7 - вид у розрізі, що показує третій відомий дозувальний шибер у частково відкритій позиції; "М Фіг.8 - вид у розрізі, що показує четвертий відомий дозувальний шибер у частково відкритій позиції;

Фіг.9 - детальний вид у розрізі, що показує п'ятий відомий дозувальний шибер у частково відкритій позиції;

Фіг.10 - вид у розрізі, що показує шостий відомий дозувальний шибер у частково відкритій позиції;

Фіг.11 - вид у розрізі, що показує сьомий відомий дозувальний шибер з нахиленим отвором дросельної дошки в повністю відкритій позиції;

Ф) Фіг.12 - вид, що показує дозувальний шибер на Фіг.11 у частково відкритій позиції; ка Фіг.13 - вид, що показує дозувальний шибер на Фіг.11 у закритій позиції шибера;

Фіг.14 - вид у розрізі, що показує восьмий відомий дозувальний шибер у повністю відкритій позиції; во Фіг.15 - вид, що показує дозувальний шибер на Фіг.14 у частково відкритій позиції;

Фіг.16 - вид, що показує дозувальний шибер на Фіг.14 у закритій позиції шибера;

Фіг.17 - вид у розрізі, що показує дев'ятий відомий дозувальний шибер у повністю відкритій позиції;

Фіг.18 - вид, що показує дозувальний шибер на Фіг.17 у частково відкритій позиції;

Фіг.19 - вид, що показує дозувальний шибер на Фіг.17 у закритій позиції шибера; 65 Фіг.20 - вид, що показує структури потоку в дозувальному шибері на Фіг.9;

Фіг.21 - вид, що показує структури потоку в дозувальному шибері на Фіг.12;

Фіг.22 - вид зверху, що показує варіант втілення дозувального шибера, сконструйованого відповідно до даного винаходу, в частково відкритій позиції;

Фіг.23 - детальний вид у поперечному розрізі, взятий по лінії ХХПІ-ХХІ на Фіг.22;

Фіг.24 - вид зверху в збільшеному масштабі, який показує верхню дошку дозувального шибера на Фіг.22;

Фіг.25 - вид у поперечному розрізі, взятий по лінії ХХМ-ХХМ на Фіг.24;

Фіг.26 - вид, що показує варіант втілення на Фіг.23 у повністю відкритій позиції;

Фіг.27 - вид, що показує варіант втілення на Фіг.23 у частково відкритій позиції;

Фіг.28 - вид, що показує варіант втілення на Фіг.23 у закритій позиції шибера; 70 Фіг.29 - вид, що показує структури потоку дозувального шибера на Фіг.23;

Фіг.30 - вид зверху, що показує інший варіант втілення дозувального шибера, сконструйованого відповідно до даного винаходу, в частково відкритій позиції;

Фіг.31 - вид у розрізі, взятий по лінії ХХХІ-ХХХІ на Фіг.30;

Фіг.32 - вид у розрізі, взятий по лінії ХХХІІ-ХХХІЇ на Фіг.30;

Фіг.33 - вид, що показує варіант втілення на Фіг.31 у повністю відкритій позиції;

Фіг.34 - вид, що показує варіант втілення на Фіг.31 у частково відкритій позиції;

Фіг.35 - вид, що показує варіант втілення на Фіг.31 у закритій позиції шибера;

Фіг.36 - вид зверху в збільшеному масштабі, що показує верхню дошку дозувального шибера на Фіг.30-33;

Фіг.37 - вид у розрізі, взятий по лінії ХХХМІІ-ХХХМІ! на Фіг.36;

Фіг.38 - вид у розрізі, взятий по лінії ХХМПІ-ХХМІ! на Фіг.36;

Фіг.39 - вид зверху в збільшеному масштабі, що показує дросельну дошку дозувального шибера на Фіг.30-33;

Фіг.40 - вид у розрізі, взятий по лінії ХІ-ХІ. на Фіг.39;

Фіг.41 - вид у розрізі, взятий по лінії ХІІ-ХІІІ на Фіг.39;

Фіг.42 - вид, що показує структури потоку в дозувальному шибері на Фіг.31; сч

Фіг.43 - вид, що показує структури потоку в дозувальному шибері на Фіг.32;

Фіг44 - вид у розрізі, що показує інший варіант втілення дозувального шибера, сконструйованого і) відповідно до даного винаходу, в повністю відкритій позиції;

Фіг.45 - вид, що показує варіант втілення на Фіг.44 у частково відкритій позиції; і

Фіг.46 - вид, що показує варіант втілення на Фіг.44 у закритій позиції. М зо Даний винахід описує дозувальний шибер для контролю потоку розплавленого металу зі зменшеним закупорюванням, який включає верхню дошку, яка забезпечує зміщення між однією віссю проточного каналу у - верхній дошці й основною центральною віссю шибера. б

Посилаючись на Фіг.22-28, перший варіант втілення даного дозувального шибера 1010 включає свердловинний розливний стакан 1020, верхню дошку 1030, дросельну дошку 1040, нижню дошку 1050 і вихідну і) трубу 1060. Отвір проточного каналу 1022 у свердловинному розливному стакані 1020 може мати конічний ї- переріз, але можуть використовуватися й інші конфігурації. Отвори проточного каналу 1042 і 1052 у дросельній дошці 1040 і нижній дошці 1050 показані як прості циліндри, але можуть використовуватися й інші форми.

Аналогічно, отвір проточного каналу 1062 у вихідній трубі 1060 показано як циліндр, але можуть використовуватися й інші форми. «

Як показано на Фіг.23, отвори проточного каналу 1022, 1052 і 1062 свердловинного розливного стакана 1020, пт») с нижньої дошки 1050 і вихідної труби 1060, відповідно, включають центральні осі 1025, 1055, 1065, які є . колінеарними і визначають основну центральну вісь 1015. Отвір проточного каналу 1032 верхньої дошки 1030 и?» має вхідний отвір з віссю вхідного отвору 1035, яка є колінеарною з основною центральною віссю 1015, |і вихідний отвір з віссю вихідного отвору 1033. Вісь вихідного отвору 1033 не колінеарна з віссю вхідного отвору 1035. -І Посилаючись на Фіг. 24 і 25, отвір проточного каналу 1032 у верхній дошці 1030 включає верхню форму 1034 і нижню форму 1031. Отвір проточного каналу 1032 зконфігурований з двома осями 1033 і 1035, які не є о колінеарними. Дві осі 1033 і 1035 сформовані внаслідок накладення двох форм 1031 і 1034. Дві форми 1031 і

Ге) 1034 у верхній дошці 1030 накладаються й формують один отвір 1032 з двома осями.

Форма 1034 у верхній дошці 1030 може мати конічний переріз (тобто, переріз конуса або зрізаного конуса).

Ш- Центральна вісь 1035 форми 1034 надалі називається віссю вхідного отвору 1035 проточного каналу 1032 у "М верхній дошці 1030. Друга форма 1031 у верхній дошці 1030 може мати циліндричний переріз.

Центральна вісь 1033 форми 1031 надалі називається віссю вихідного отвору 1033 проточного каналу 1032 у верхній дошці 1030. Вісь вихідного отвору 1033 паралельна, але не колінеарна, осі вхідного отвору 1035.

Відстань між двома осями 1033 і 1035 надалі називається зміщенням 1036.

Посилаючись на Фіг.23, вісь вхідного отвору 1035 проточного каналу 1032 у верхній дошці 1030 може бути

Ф) розміщена таким чином, щоб вона була колінеарна з основною центральною віссю 1015 шибера 1010. Тому вісь ка вихідного отвору 1033 верхньої дошки 1030 зміщена від основної центральної осі 1015 шибера 1010 в напрямку руху 1044 для відкривання дросельної дошки 1040. Ця конфігурація забезпечує менш звивисту та більш бо симетричну траєкторію потоку, коли шибер 1010 частково відкритий, як показано на Фіг.27, але, однак, забезпечує відносно прямий низхідний проточний канал 1012, який допускає повний потік, коли шибер 1010 повністю відкритий, як показано на Фіг.26.

Переваги даного винаходу можна краще оцінити шляхом порівняння Фіг.22 і 23 з Фіг.1-2. Як найкраще помітно, порівнюючи Фіг.1 і 22, на відміну від основної центральної осі 15 шибера 10, яка лежить на одному 65 краї проточного каналу 12 або біля нього, основна центральна вісь 1015 шибера 1010 розташована по центру.

Дійсно, до даного винаходу вважалося, що основна центральна вісь 15 шибера 10 може знаходитися тільки в центрі або біля центру проточного каналу 12, коли шибер 10 звичайно повністю відкритий, як показано на Фіг.3.

Даний винахід, навпаки, забезпечує, як правило, центральне розташування основної центральної осі 1015 шибера 1010, коли шибер 1010 відкритий значно менше, ніж повністю, як показано на Фіг.23. Таким чином, винахід забезпечує прямішу, менш звивисту траєкторію потоку для проходження розплавленого металу при частковому відкриванні шибера 1010.

Посилаючись на Фіг.25, величина зміщення 1036 між віссю вхідного отвору 1035 і віссю вихідного отвору 1033 верхньої дошки 1030 впливає на те, наскільки даний шибер 1010 може бути відкритий зі звичайно центрованою основною центральною віссю 1015. Таким чином, якщо шибер 1010 звичайно відкритий на 6595 у 7/о процесі експлуатації, шибер 1010 може бути сконструйований таким чином, щоб центрувати основну центральну вісь 1015 шибера 1010 у проточному каналі 1012, коли дозувальний шибер відкритий на 6595. ІншИМИ словами, шибер 1010 може бути зконфігурований таким чином, щоб, коли шибер 1010 відкритий на 6595, основна центральна вісь 1015 була центрована щодо проточного каналу. Наприклад, свердловинний розливний стакан 1020 може бути зміщений відносно вихідного отвору верхньої дошки, відповідно зміщаючи центральну вісь 1015 7/5 Відносно проточного каналу.

Посилаючись на Фіг.26-28, даний дозувальний шибер показаний з дросельною дошкою 1040 у різних позиціях: повністю відкритою позицією шибера (Фіг.26), частково відкритою позицією шибера (Фіг.27) і закритою позицією шибера (Фіг.28). Як показано на Фіг.28, у закритій позиції шибера винахід дозволяє легко дренувати проточний канал 1042 у дросельній дошці 1040 без спеціальних зливних пазів унизу проточного каналу 2о дросельної дошки 1042 чи будь-якої необхідності конічної верхньої частини проточного каналу 1052 у нижній дошці 1050. Ця функція дренування з'являється внаслідок того, що зміщення 1036 осі вихідного отвору 1033 відносно осі вхідного отвору 1035 верхньої дошки 1030 обов'язково зміщує нижній край 1037 отвору проточного каналу 1032 у верхній дошці 1030 до основної центральної осі 1015 шибера 1010. Іншими словами, тому що вихідний отвір 1038 верхньої дошки 1030 зміщений відносно основної центральної осі 1015, переривання сч ов проходження потоку через шибер 1010 вимагає пересування дросельної дошки 1040 тільки до того моменту, доки вхідний отвір 1048 дросельної дошки 1040 перестає сполучатися потоком рідини зі зміщеним вихідним (8) отвором верхньої дошки 1038, що відбувається до того, як вихідний отвір дросельної дошки 1049 перестає сполучатися потоком рідини з проточним каналом 1052 у нижній дошці 1050. Таким чином, коли шибер 1010 закритий, отвір проточного каналу 1042 у дросельній дошці 1040 залишається здатним здійснювати злив у М зо проточний канал 1052 у нижній дошці 1050.

Пряміший та симетричніший характер потоку в проточному каналі 1012 дозувального шибера 1010 даного - винаходу, коли він частково відкритий, схематично проілюстрований на Фіг.29. Потік 1071 зіштовхується з Ге! верхнім виступом 1047 дросельної дошки 1040 (Зона АТ) і відхиляється до отвору 1048 дросельної дошки 1040.

Потік 1072, друга частина потоку, також відхиляється, але в протилежному напрямку від потоку 1071, до отвору ме) 1048, оскільки він зіштовхується з вхідним отвором 1080 форми 1034 верхньої дошки 1030 (Зона Аг). Таким ї- чином, винахід сприяє утворенню двостороннього відхилення потоку, що входить в отвір 1048, зі відхиленням на кожному боці до основної центральної осі 1015 шибера 1010. З цієї причини високошвидкісний струминний потік 1073, сформований в отворі дросельної дошки 1042, не відхиляється сильно вбік від основної центральної осі 1015. Високошвидкісний струминний потік 1073 є майже колінеарним з основною центральною віссю 1015 « шибера 1010, таким чином досягаючи більшого ступеню симетрії потоку. з с Струминний потік 1073 не зіштовхується сильно з одним боком отвору 1052 у нижній дошці 1050, тому частини зворотних потоків 1074, 1075 і 1076 є слабкішими й меншими в порівнянні з відповідними потоками в ;» шиберах, які не сконструйовані відповідно до даного винаходу. Структура потоку в нижній дошці 1050 і вихідній трубі 1060 є симетричнішою і поширюється рівномірніше з низхідними потоками 1077, 1078 і 1079, займаючи більшу частину проточного каналу 1052 і 1062 у нижній дошці 1050 і вихідній трубі 1060. -І На Фіг.30-35 показаний інший варіант втілення дозувального шибера 2010, сконструйованого відповідно до винаходу, а структура потоку, вдосконалена в ньому, ілюструється на Фіг.42 і 43. На Фіг.36-38 показані о збільшені зображення верхньої дошки 2030 цього шибера. На Фіг.39-41 показані збільшені зображення

Ге) дросельної дошки 2040 цього шибера. Дросельна дошка 2040 має отвір проточного каналу 2042 з поперечним 5р перерізом, визначеним подовженим піднятим отвором. "Підняття" є терміном, добре відомим фахівцям у галузі

Ш- автоматизованого проектування тривимірних тіл, і є одним зі способів з'єднання двох закритих фігур, таких як "М коло, овал або багатокутник, які розташовані на різних площинах. У значенні, що застосовується в цій заявці, "підняття" не припускає викривлення.

Дозувальний шибер 2010 включає дві важливі особливості: (1) як показано на Фіг.36 і 38, зміщення 2036 між ов однією віссю 2033 отвору проточного каналу 2032 у верхній дошці 2030 і основною центральною віссю 2015 шибера 2010, описане раніше стосовно дозувального шибера 1010; і (2) отвори проточного каналу 2032, 2034

Ф) (Фіг.36) і 2042 (Фіг.30) особливої конфігурації у верхній дошці 2030 і дросельній дошці 2040, відповідно, які ка є вужчими в напрямку руху дросельної дошки 2040 і подовженими в напрямку, ортогональному до нього. Таким чином, отвір проточного каналу 2032, розташований навколо вихідної осі 2033 верхньої дошки 2030, і проточний бо Канал 2042 дросельної дошки 2040 є не вісесиметричними, а площинно-симетричними, тобто симетричними відносно площини 2039. На Фіг.33-35 показаний дозувальний шибер 2010 у повністю відкритій позиції (Фіг.33), частково відкритій позиції (Фіг.34) і закритій позиції шибера (Фіг.35).

Посилаючись на Фіг.36-38, отвір проточного каналу 2032 у верхній дошці 2030 сконструйований з двома неколінеарними осями 2033 і 2035, які лежать на площині 2036. Вісь 2035 колінеарна з основною центральною 65 віссю 2015. Дві осі 2033 і 2035 проточного каналу 2032 верхньої дошки 2030 утворені внаслідок накладення двох форм 2031 і 2034. Дві форми 2031 і 2034 у верхній дошці 2030 накладаються, утворюючи один отвір 2032 з двома осями. Перша форма 2034 у верхній дошці 2030 може бути піднятим отвором, який має круглий поперечний переріз нагорі дошки 2030, який плавно переходить у подовжений поперечний переріз під вершиною верхньої дошки 2030. Центральна вісь 2035 круглого поперечного перерізу є вхідною віссю. Друга форма 2031 у верхній дошці 2030 подовжується в напрямку, ортогональному до площини 2039, тобто, паралельному до площини 2038. Центральна вісь 2033 цієї другої форми 2031 є вихідною віссю. Вихідна вісь 2033 є паралельною, але не колінеарною, до вхідної осі 2035. Дві осі 2033 і 2035 визначають відстань або зміщення 2036.

Площинно-симетрична конфігурація проточних каналів верхньої дошки і дросельної дошки зменшує горизонтальні розміри отвору в напрямку руху дросельної дошки, тому що найбільший ступінь асиметрії потоку 7/0 досягається в цьому напрямку. Площинно-симетрична конфігурація збільшує розміри отвору в ортогональному напрямку, тому що асиметрія не вноситься в потік в ортогональному напрямку. Таким чином, дана конфігурація забезпечує додаткове випрямлення струминного потоку, сформованого в проточному каналі 2042 дросельної дошки 2040 і також поліпшує симетрію потоку в нижній дошці 2050 і вихідній трубі 2060, коли шибер 2010 частково відкритий. Це відбувається через те, що при частковому відкриванні конфігурація зменшує частку /5 потоку, який відхиляється, і забезпечує симетричне відхилення цієї частини потоку, коли він входить в отвір 2048 дросельної дошки 2040. Також ця конфігурація мінімізує обсяг виступу 2047 над дросельною дошкою 2040 і зону під виступом 2049 проточного каналу 2042 у дросельній дошці 2040, показані на Фіг.35, у порівнянні з виступом 1047 і зоною під виступом 1049, показаними на Фіг.29, які є критичними областями для зменшення закупорювання.

На Фіг.39-41 показана дросельна дошка 2040 другого варіанта втілення винаходу. Дросельна дошка 2040 має проточний канал 2042 з поперечним перерізом, визначеним подовженим піднятим отвором.

Фіг.42 ії 43 схематично представляють структуру потоку, сформовану в другому варіанті втілення шибера 2010 при його частковому відкриванні. Характеристики потоку, зображені на Фіг.42, дуже схожі на характеристики на Фіг.29, за винятком того, що відхилення потоку в цілому є симетричнішим. Характеристики сч ов ПОТОКУ, зображені на Фіг.43, є симетричними й рівномірними з невеликим відхиленням. Внаслідок подовженої конфігурації проточних каналів 1032 і 1042 у верхній дошці 1030 і дросельній дошці 1040, відповідно, більша і) частка потоку проходить через шибер 2010 з невеликим відхиленням. Таким чином, траєкторія потоку є в цілому прямою й немає надмірного звуження потоку, і в цілому симетричніший потік легко утворюється в вихідній трубі 2060. ї- зо На Фіг.44-46 показаний третій варіант втілення дозувального шибера 3010, сконструйованого відповідно до винаходу. На Фіг.44-46 показаний дозувальний шибер 3010 у повністю відкритій позиції (Фіг.44), частково - відкритій позиції (Фіг.45) і закритій позиції шибера (Фіг.46). б

Посилаючись на Фіг.44-46, дозувальний шибер 3010 має основну центральну вісь 3015 і отвір проточного каналу 3032 у верхній дошці 3030 спроектований з двома колінеарними осями 3033 і 3035. Вісь 3033 є віссю ме) вхідного отвору верхньої дошки 3030, а вісь ЗО35 є віссю вихідного отвору верхньої дошки 3030. Дросельна ї- дошка 3040 має центральну вісь 3037. Отвір 3032 у верхній дошці 3030 є простим прямоточним отвором.

Осі 3033 і 3035 паралельні основній центральній осі 3015, але зміщені від неї. Осі 3033 і 3035 зміщені на відстань 3036 від основної центральної осі 3015.

Загалом, винахід призводить до зменшення звуження потоку і скорочення швидкості й обсягу закупорювання «

В порівнянні з іншими дозувальними шиберами. Зворотні потоки менші та слабкіші, що вповільнює нарощування ств) с металічного чи неметалічного закупорювального матеріалу в критичних зонах проточного каналу, таких як отвір чи висвердлений отвір дросельної дошки. Удосконалена симетрія потоку в вихідній трубі поліпшує рівномірність ;» розливання розплавленого металу з вихідної труби, справляючи сприятливий вплив на характеристики потоку лиття та на якість литого металу. Також, зіткнення потоку з боками проточного каналу є менш різким і

Зменшується потенціал прискореної ерозії вогнетривів. -І Хоча даний винахід був описаний стосовно окремих варіантів його втілення, багато інших різновидів і модифікацій та інші варіанти використання будуть очевидні для фахівців у даній галузі. Тому бажано, щоб даний о винахід не обмежувався конкретним описом у цьому документі. се)

Claims (21)

- 2 Формула винаходу що

1. Пристрій для дозування потоку при безперервному литті розплавленого металу, що містить дозувальний шибер, який включає: верхню дошку, що має отвір першого проточного каналу з вхідним отвором, який має вісь вхідного отвору, і вихідним отвором, що має вісь вихідного отвору; та дросельну дошку, яка контактує з можливістю ковзання з (Ф) верхньою дошкою і пристосована для селективного отримання потоку з верхньої дошки, який відрізняється тим, ГІ що вісь вхідного отвору і вісь вихідного отвору зміщені.

2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що отвір першого проточного каналу визначається множиною бо накладних форм.

3. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що множина форм є симетричною і має відповідні осі симетрії.

4. Пристрій за будь-яким з п. 2 або 3, який відрізняється тим, що множина форм є вибраною із групи, що складається з циліндричних форм, конічних форм та їх комбінацій.

5. Пристрій за будь-яким з пп. 2-4, який відрізняється тим, що зміщення має місце у напрямку дроселювання, 65 і щонайменше одна з множини форм є вужчою у напрямку дроселювання.

6. Пристрій за будь-яким з пп. 2-5, який відрізняється тим, що дросельна дошка має отвір другого проточного каналу, причому дросельна дошка виконана з можливістю переміщення відносно верхньої дошки в напрямку переміщення, який зазвичай є ортогональним до текучого середовища, що витікає з вихідного отвору першого проточного каналу.

7. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що дросельна дошка визначає виступ, який відхиляє потік, що витікає з отвору першого проточного каналу, причому і вхідний отвір, і виступ пристосовані до того, щоб спільно спрямовувати потік в отвір другого проточного каналу.

8. Пристрій за будь-яким з п. б або 7, який відрізняється тим, що отвір другого проточного каналу є подовженим піднятим отвором. 70

9. Пристрій за будь-яким з пп. 6-8, який відрізняється тим, що отвір другого проточного каналу є звуженим у напрямку переміщення.

10. Пристрій за будь-яким з пп. 6-9, який відрізняється тим, що зміщення має місце у напрямку переміщення.

11. Пристрій за будь-яким з пп. 6-10, який відрізняється тим, що дозувальний шибер додатково включає нижню дошку, яка має отвір третього проточного каналу, розташовану відносно дросельної дошки таким чином, 7/5 ЩО отвір третього проточного каналу сполучений потоком текучого середовища з отвором другого проточного каналу, незалежно від переміщення дросельної дошки.

12. Пристрій за п. 11, який відрізняється тим, що отвір третього проточного каналу включає третю вісь, яка є колінеарною з віссю вхідного отвору.

13. Пристрій за будь-яким з пп. 6-12, який відрізняється тим, що отвір другого проточного каналу має другу 2о Вісь, причому коли дросельна дошка знаходиться у відкритій позиції, друга вісь є колінеарною з віссю вихідного отвору.

14. Спосіб дозування потоку при безперервному литті розплавленого металу, в якому: текуче середовище пропускають в отвір першого проточного каналу в верхній дошці дозувального шибера в першому вертикальному напрямку; і с текуче середовище виводять з отвору першого проточного каналу верхньої дошки в другому вертикальному о напрямку; який відрізняється тим, що перший вертикальний напрямок горизонтально зміщують відносно другого вертикального напрямку.

15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що дозувальний шибер додатково включає другу дошку, яку М зо пересувають в напрямку переміщення, причому друга дошка має отвір другого проточного каналу, який відповідає першій дошці, між відкритою позицією для проходження текучого середовища в отвір другого - проточного каналу з першого каналу і закритою позицією для запобігання проходженню текучого середовища в б отвір другого проточного каналу з отвору першого проточного каналу.

16. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що текуче середовище виводять з отвору першого проточного ме) з5 Каналу, причому отвір першого проточного каналу звужується в напрямку переміщення другої дошки. ча

17. Спосіб за будь-яким з п. 15 або 16, який відрізняється тим, що обсяг текучого середовища збільшується в отворі другого проточного каналу.

18. Спосіб за будь-яким з пп. 15-17, який відрізняється тим, що дозувальний шибер додатково включає третю дошку, причому текуче середовище вводять в отвір третього проточного каналу в третій дошці, незалежно від « позиції другої дошки. з с

19. Спосіб за будь-яким з пп. 15-18, який відрізняється тим, що зміщення виконують горизонтально в напрямку переміщення висувної другої дошки. ;»

20. Спосіб за будь-яким з пп. 15-19, який відрізняється тим, що текуче середовище відхиляють в отвір другого проточного каналу.

21. Спосіб за п. 20, який відрізняється тим, що текуче середовище відхиляють в отвір другого проточного -І каналу щонайменше однією деталлю, вибраною з групи, що складається з виступу другої дошки, вхідного отвору, визначеного в отворі першого проточного каналу, та їх комбінацій. (95) се) - 50 що Ф) іме) 60 б5