PL168749B1 - Urzadzenie do ciaglego dodawania pomocniczych materialów odlewniczych na zwierciadlo cieklego metalu w krystalizatorze PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do ciaglego dodawania pomocni- czych materialów odlewniczych, zwlaszcza sproszko- wanych materialów odlewniczych, na zwierciadlo cieklego metalu w krystalizatorze, z zasobnikiem do pobierania pomocniczych materialów odlewniczych, z polaczonym z zasobnikiem przenosnikiem srubo- wym, który jest umieszczony miedzy spodnia powie- rzchnia kadzi posredniej i górna strona krystalizatora z przewodem powrotnym prowadzacym z konca prze- nosnika srubowego do zasobnika, oraz z kilkoma miejscami poboru usytuowanymi powyzej zwierciad- la kapieli metalowej w postaci krócców pobie- rajacych, polaczonych z wnetrzem przenosnika srubowego, znamienne tym, ze wydajnosc przesyla- nia przenosnika srubowego (10) jest co najmniej dwu- krotnie wieksza od wielkosci poboru z krócca pobierajacego (20) i ze na krócce pobierajace (20) sa nasadzone wymienne tuleje (28) z metalu o nizszej temperaturze topnienia niz temperatura topnienia od- lewanego cieklego metalu. Fig. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do ciągłego dodawania pomocniczych materiałów odlewniczych, zwłaszcza sproszkowanych materiałów odlewniczych, na zwierciadło ciekłego metalu w krystalizatorze podczas odlewania ciągłego tego metalu.

Te sproszkowane materiały pomocnicze do odlewania ciągłego tworzą na zwierciadle ciekłego metalu warstwę o grubości kilku centymetrów, przy czym ta część tej warstwy sproszkowanych materiałów, która styka się z ciekłym metalem stapia się i tworzy ciekły żużel, który osadza się pomiędzy wewnętrzną ścianką krystalizatora i krzepnącą powierzchnią odlewanego pasma metalu. Natomiast jeszcze sypka górna część tej warstwy pomocniczych materiałów odlewniczych tworzy termoizolację, która przeciwdziała znacznej utracie ciepła w górnym końcu odlewanego pasma.

Wskutek zabierania przez przemieszczające się pasmo odlewanego metalu ciekłego żużla, tworzącego się z pomocniczego materiału odlewniczego, następuje ciągłe zużycie tego materiału. To zużycie wynosi od około 0,3 kg do 0,8 kg na tonę stali. Ilość tę należy zatem uzupełniać w sposób ciągły, przy czym dla utrzymania jednakowych warunków termoizolacyjnych, a co za tym idzie wymaganej jakości odlewanego pasma metalu istotne jest zachowanie jednakowej grubości warstwy pomocniczych materiałów odlewniczych zarówno w ciągu całego czasu odlewania jak i na całej powierzchni lustra ciekłego metalu.

Do niedawna w procesie odlewania ciągłego sproszkowane pomocnicze materiały podawane były na zwierciadło ciekłego metalu w krystalizatorze ręcznie, przez co nie zawsze można było zapewnić równomierną grubość warstwy tych materiałów. Ponadto, przez cały czas odlewania wymagana była obecność osoby obsługującej, co było i uciążliwe i niebezpieczne.

Później nastąpiły próby automatyzacji dodawania pomocniczych materiałów odlewniczych przy odlewaniu ciągłym. Znane są tu dwa różne urządzenia: mianowicie z jednej strony urządzenie pracujące w sposób pneumatyczno-mechaniczny lub czysto mechaniczny z przenośnikami, z drugiej zaś strony urządzenie, które pracuje z wykorzystaniem siły ciężkości.

W pierwszym urządzeniu płaski kanał przenoszący, przystawiony do dolnego końca zasobnika sięga z boku aż nad krystalizator. Poniżej zasobnika znajduje się komora do rozprowadzania gazu, do której można wdmuchiwać powietrze, które fluidyzuje i przenosi sproszkowany materiał pomocniczy do odlewania, znajdujący się w kanale. Gdy wdmuchuje się powietrze, wówczas następuje przenoszenie sproszkowanego materiału z zasobnika poprzez

168 749 kanał na zwierciadło kąpieli w krystalizatorze. Gdy przerywa się dopływ powietrza, ustaje również przenoszenie. Sterowanie odbywa się za pośrednictwem czujników temperatury, które są umieszczone nad krystalizatorem. Gdy warstwa sproszkowanego materiału na zwierciadle kąpieli staje się cieńsza i słabnie działanie izolacyjne tej warstwy, wówczas wzrasta temperatura i zostaje wznowione dodawanie sproszkowanego materiału. To dodawanie nie zachodzi zatem w sposób ciągły, lecz przerywany, podobnie jak w przypadku podawania ręcznego. Z tego powodu przy opisanym automatycznym dodawaniu sproszkowanego materiału nie należy oczekiwać poprawy powierzchni odlewanego pasma w porównaniu z ręcznym jego dodawaniem. Potwierdziło się to także w praktyce. Urządzenia, dawkujące w sposób pneumatycznomechaniczny, nie sprawdziły się i nie znalazły zastosowania w praktyce.

Ostatnio proponowano również urządzenia, pracujące na czystej zasadzie siły ciężkości i przenoszone do doprowadzania sproszkowanych pomocniczych materiałów odlewniczych. Od zasobnika prowadzi pochyła rura doprowadzająca aż nad zwierciadło kąpieli. Oddawana ilość tworzy na zwierciadle kąpieli stożek usypowy, który wznosi się aż do dolnego końca rury doprowadzającej. Potem sproszkowany materiał nie ześlizguje sięjuż więcej. Dopiero gdy stożek usypowy oddali się wskutek zużywania od dolnego końca rury, wysypuje się nowa porcja sproszkowanego materiału. Ten rodzaj samoczynnej regulacji nosi także nazwę automatu zasilającego. Okazało się jednak, że metodą tą nie można nanosić w sposób niezawodny sproszkowanych pomocniczych materiałów odlewniczych, gdyż nawet w przypadku ustawionych bardziej stromo (pod kątem powyżej 30°) rur doprowadzających dochodzi do zatkań.

Z tego względu nieodzowne było granulowanie pomocniczych materiałów odlewniczych, aby przeciwdziałać skłonności do zatykania. Przy użyciu granulatu można było dodawać te środki pod działaniem czystej siły ciężkości w sposób bardziej niezawodny. Przy dokładnej regulacji zwierciadła odlewanego metalu grubość warstwy granulatu była stale jednakowa, a tym samym była nieustannie zapewniona równomierna izolacja i stałe dysponowanie żużlem, odpowiadające aktywności właściwej tworzenia się żużla z granulatu.

Wymagania, stawiane jakości granulatu, są jednak wysokie. Okazało się, że granulaty, których zakres uziarnienia był mniej równomierny, powodowały zatkania w rurze doprowadzającej, podobnie jak materiały sproszkowane. Zastosowanie sortowanego granulatu o wąskim zakresie ziarnistości prowadzi do znacznego zwiększenia kosztów odlewania ciągłego.

Jeśli ciągłe dodawanie odlewniczych granulatów proszkowych ma mieć sens ekonomiczny, to zakłada się ponadto, że granulat może być przenoszony pneumatycznie oraz że nie należy transportować granulatu na pomoście odlewniczym w workach lub wielkich torbach za pomocą urządzeń do transportu poziomego albo wózków podnośnikowych, w celu zasilenia zasobnika urządzenia doprowadzającego. Jedynie wówczas, gdy możliwe jest przenoszenie pneumatyczne, można dostarczać granulat w silosie ruchomym, wdmuchiwać do stojącego na terenie huty silosa o znacznej pojemności użytkowej, a stamtąd przenosić pneumatycznie do zasobnika, aby uzyskać w ten sposób ciągłe dysponowanie proszkowym materiałem do odlewania bez manipulacji transportowych na pomoście odlewniczym, które wymagają dodatkowych sił roboczych. Przenoszenie pneumatyczne jest zatem - przede wszystkim w przypadku ciągłego odlewania seryjnego - podstawowym warunkiem ciągłości całego przebiegu odlewania i oszczędzania personelu.

Granulaty z pomocniczych materiałów odlewniczych, zwłaszcza sproszkowanych materiałów do odlewania ciągłego, których dodawanie jest możliwe tylko pod działaniem siły ciężkości, mająjednak - przede wszystkim wówczas, gdy występują jako wydrążone kulki - tak małą odporność na ścieranie, że ulegają zniszczeniu podczas przenoszenia pneumatycznego i dochodzą do zasobnika urządzenia doprowadzającego częściowo jako proszek lub odłamki. Wtedy jednak występuje wymienione już zjawisko zatykania w rurze doprowadzającej. Poza względami ekonomicznymi granulat jest zatem nieprzydatny do praktycznego dawkowania proszków do odlewania ciągłego również ze względów technicznych.

Wiele spośród wyżej wymienionych problemów jest już rozwiązanych za pomocą znanego z francuskiego opisu patentowego nr FR-A-2463397 urządzenia. Urządzenie to obejmuje umieszczony poprzecznie powyżej krystalizatora transporter ślimakowy z dyszami wylotowymi, z których wysypuje się sproszkowany materiał odlewniczy wspomagany tylko przez powietrze

168 749 sprężone. Wspomaganie powietrzem sprężonym odbywa się w określonym rytmie czasowym lub jest sterowane w zależności od ruchu postępowego pasma odlewniczego lub przez odkrycie przebicia w warstwie żużla. Niezbędny jest znaczny nakład na sterowanie i pneumatykę, które przy tym są podatne do uszkodzeń. Wspomaganie powietrzem sprężonym jest także związane z wydzielaniem pyłu.

Zadaniem wynalazku jest takie ulepszenie urządzenia wymienionego rodzaju, aby było możliwe optymalne dodawanie sproszkowanego materiału odlewniczego przy użyciu najprostszych środków.

Zgodnie z wynalazkiem zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że wydajność przesyłania przenośnika śrubowego jest co najmniej dwukrotnie większa od wielkości poboru z króćca pobierającego i że na króćce pobierające są nasadzone wymienne tuleje z metalu o niższej temperaturze topnienia niż temperatura topnienia odlewanego ciekłego metalu.

Korzystnie jest gdy przenośnik śrubowy jest chłodzony.

Próby wykazały, że obiegowe przenoszenie sproszkowanego pomocniczego materiału odlewniczego z ciągłym pobieraniem wymaganej każdorazowo porcji z nad zwierciadła kąpieli umożliwia niezawodne dodawanie tego sproszkowanego materiału na zwierciadło ciekłego metalu. Nie występują przy tym żadne lokalne wzrosty ciśnienia, które mogłyby przyczyniać się do sprasowywania sproszkowanego pomocniczego materiału odlewniczego oraz do zatkań.

Urządzenie według wynalazku umożliwia bez potrzeby stosowania zewnętrznego środka włączającego, takiego jak powietrze sprężone, w prosty sposób automatyczne dozowanie w zależności od zużycia i bez wydzielania pyłu.

Ponieważ przenośnik śrubowy biegnie poprzecznie nad zwierciadłem kąpieli, zalecanejest chłodzenie, korzystnie powietrzne. Samo zwierciadło kąpieli jest wprawdzie zakryte przez sproszkowany pomocniczy materiał odlewniczy, jednakże w bezpośredniej bliskości przenośnika śrubowego ciągnie się rura zanurzalna z kadzi pośredniej do górnego końca pasma. Ta rura zanurzalna ma temperaturę rzędu 1000°C.

Króćce podbierające mogą być wykonane na przykład z aluminium. Tworzą one swym dolnym obrzeżem ograniczenie miejsca poboru, do którego wznosi się każdorazowo stożek usypowy. Po zużyciu wymienia się po prostu króćce pobierające nawet wówczas, gdy należy przejść na inną wysokość stożka usypowego, bez konieczności zmiany wysokości usytuowania całego przenośnika śrubowego nad krystalizatorem.

Zastosowanie wydajności przenoszenia dwukrotnie większej od poboru zapewnia przy danych warunkach roboczych daleko posuniętą równomierność napełniania przenośnika śrubowego, a tym samym równomierność warunków pobierania z poszczególnych króćców tak, iż wysypują się jednakowe ilości, jak również jest zapewnione stałe dostarczanie sproszkowanego materiału z poszczególnych króćców.

Fluidyzacja spulchnia całą ilość sproszkowanego materiału odlewniczego w zasobniku i czyni ją niemal płynną, tak, iż przechodzi ona z łatwością z zasobnika do przenośnika śrubowego.

Dla uzyskania w praktyce dłuższych sekwencji odlewania zaleca się przewidzieć duży silos do pneumatycznego dopełniania zasobnika, tak, iż tego ostatniego nie trzeba dopełniać stale ręcznie.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie doprowadzające w widoku z boku i częściowo w przekroju poosiowym, fig. 2 - fragment urządzenia z fig. 1 w przekroju poosiowym.

Na fig. 1 uwidoczniony jest zasobnik 1, który jest utrzymany w stanie napełnienia z zaznaczonego tylko dużego silosa 29 za pośrednictwem pneumatycznego przewodu przenoszącego 2. W stożkowej dolnej części 3 zasobnika 1 umieszczone są wewnątrz dna fluidyzacyjne 4, które są zasilane powietrzem za pomocą doprowadzeń 5 i fluidyzują sproszkowany materiał 6 do odlewania ciągłego, znajdujący się w zasobniku 1, tj. doprowadzają do stanu zawirowania, w którym jest on łatwo przemieszczalny. Poddany fluidyzacji sproszkowany materiał 6 do odlewania ciągłego wypływa z wylotu 7 na dolnym końcu stożkowej części 3 zasobnika 1 przewodem 8 i dopływa do wlotu 9 poziomego przenośnika śrubowego 10, który jest napędzany za pomocą silnika napędowego 11. Przenośnik śrubowy 10 ciągnie się tuż nad górnym końcem krystalizatora 12. Ma on jedną tylko średnicę zewnętrzną, równą około 50 mm, i dlatego pasuje

168 749 jeszcze dobrze do wąskiej przestrzeni pośredniej pomiędzy górnym obrzeżem 13 krystalizatora 12 a spodnią powierzchnią 14 umieszczonej nad krystalizatorem kadzi pośredniej 15, zawierającej ciekłą stal 16, która przepływa osadzoną w dnie kadzi 15 rurą 17 do krystalizatora 12. Rura 17 jest zanurzona w ciekłym metalu, znajdującym się w krystalizatorze 12, to znaczy sięga ona aż pod zwierciadło 18 kąpieli metalowej, które to zwierciadło jest utrzymywane za pomocą odpowiednich środków na stałym poziomie.

Na spodniej powierzchni przenośnika śrubowego 10 wykonane są miejsca poboru 19 w postaci równoległych względem siebie króćców pobierających 20, których dolne ograniczenie 21 znajduje się w zadanej odległości od zwierciadła 18 kąpieli, przy czym odległość ta bywa na ogół jednakowa dla wszystkich króćców pobierających.

Przenośnik śrubowy 10 zawiera obudowę rurową 22, w której osadzony jest obrotowo ślimak przenoszący 23. W miejscach poboru 19 obudowa 22 ma otwory 24, przy których przyspawane są króćce pobierające 20. Materiał, przenoszony przez ślimak przenoszący 23 obok otworu 24, wychodzi przez otwór 24 w dół i tworzy - będąc zdolnym do płynięcia - stożek usypowy 25 ze sproszkowanego pomocniczego materiału odlewniczego. Po wzniesieniu się stożka usypowego 25 aż do dolnego ograniczenia 21 króćca pobierającego 20 nie dopływa więcej już żaden sproszkowany pomocniczy materiał 6. Dopływ odbywa się jednak znowu wówczas, gdy tylko stożek usypowy 25 obniży się wskutek jego stopienia. Zachodzi tu pewien rodzaj automatycznego, samoregulującego się dawkowania. Ustala się stan równowagi, w którym sproszkowany materiał do odlewania ciągłego powoli w miarę zużywania się dopływa.

Na zwierciadle 18 kąpieli metalowej 16 w krystalizatorze 12 powstaje równomierna warstwa 26 stopionego pomocniczego materiału odlewniczego, to znaczy żużel, który jest zabierany nad menisk zwierciadła 18 kąpieli metalowej od pasma pomiędzy jego zewnętrzną powierzchnią a wewnętrznym obwodem krystalizatora 12. Wskutek tego następuje zużycie, które przyczynia się do obniżenia stożka usypowego 25. należy zadbać o to, aby była utrzymywana pewna minimalna wysokość usypowa sproszkowanego pomocniczego materiału odlewniczego, aby podtrzymywać działanie termoizolacyjne.

W przykładzie wykonania, przedstawionym na fig. 2, dolne ograniczenie 21 miejsca poboru 19 nie jest utworzone na samym króćcu pobierającym 20, lecz na nasuniętej na niego tulei pobierającej 28, np. z aluminium. Tuleję tę można wymienić, gdy jej dolny koniec jest nadtopiony lub gdy pożądana jest inna wysokość stożka usypowego 25.

Istotne jest to, aby na położonym, z lewej strony na fig. 1 końcu przenośnika śrubowego 10 nie powstawało spiętrzenie, lecz aby ilość sproszkowanego pomocniczego materiału odlewniczego, nie pobrana w miejscach poboru 19, była doprowadzana z powrotem do zasobnika 1 przewodem powrotnym 30. Sproszkowany materiał odlewniczy 6 obiega zatem stale z zasobnika 1 przewodem 8, przez przenośnik śrubowy 10 i przewodem powrotnym 30. Jedynie te ilości, które są każdorazowo potrzebne w samoregulacyjnych miejscach poboru 19, są pobierane nieustannie z obiegającego strumienia. Ze względu na samoregulację nie zawsze udaje się wprawdzie uzyskiwać to, aby przenośnik śrubowy 10 sam z siebie dawkował ściśle jednakowo we wszystkich miejscach poboru; takie dawkowanie następuje przy dolnych ograniczeniach 21 króćców pobierających 20 wówczas, gdy dosięgają ich stożki usypowe 25. Ciśnienie wewnątrz przenośnika śrubowego 10 odgrywa jednak również pewną rolę, jeśli chodzi o wypływające ilości, i dlatego powinno być możliwie jak najbardziej stale, co oznacza, że stopień wypełnienia sproszkowanym materiałem przenośnika śrubowego 10 powinien być możliwie jak najbardziej stały na całej jego długości. Dopiero wówczas zapewnione jest to, że również pod względem ciśnienia wszędzie istnieją w dużej mierze jednakowe warunki, co przyczynia się do tego, iż we wszystkich miejscach poboru 19 - niezależnie od ich położenia - wypływają także rzeczywiście jednakowe ilości sproszkowanego materiału. Stałość stopnia napełnienia sproszkowanym materiałem jest tym lepsza, im większa jest wydajność przenoszenia przenośnika śrubowego w stosunku do pobierających ilości. W praktyce wydajność przenoszenia powinnaby wynosić co najmniej dwukrotność tych ilości.

168 749

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do ciągłego dodawania pomocniczych materiałów odlewniczych, zwłaszcza sproszkowanych materiałów odlewniczych, na zwierciadło ciekłego metalu w krystalizatorze, z zasobnikiem do pobierania pomocniczych materiałów odlewniczych, z połączonym z zasobnikiem przenośnikiem śrubowym, który jest umieszczony między spodnią powierzchnią kadzi pośredniej i górną stroną krystalizatora z przewodem powrotnym prowadzącym z końca przenośnika śrubowego do zasobnika, oraz z kilkoma miejscami poboru usytuowanymi powyżej zwierciadła kąpieli metalowej w postaci króćców pobierających, połączonych z wnętrzem przenośnika śrubowego, znamienne tym, że wydajność przesyłania przenośnika śrubowego (10) jest co najmniej dwukrotnie większa od wielkości poboru z króćca pobierającego (20) i że na króćce pobierające (20) są nasadzone wymienne tuleje (28) z metalu o niższej temperaturze topnienia niż temperatura topnienia odlewanego ciekłego metalu.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przenośnik śrubowy (10) jest chłodzony.