CZ26399A3 - Kapalinou chlazená kokila - Google Patents

Description

Vynález se týká kapalinou chlazené kokily pro zařízení pro plynulé odlévání s tvarujícím tělesem kokily z materiálu s vysokou tepelnou vodivostí, jako z mědi nebo ze slitiny z mědi,

Dosavadní- - tSX-lš£l!!2Í£X

Kokily mají roztavenému kovu odebírat teplo a tak umožnit po vytvoření kůry slitku úplné ztuhnutí proudu.

V závislosti na účelu využití se používají různé geometrie kokily, jako například kokilové trubky v kruhovém, pravoúhlém nebo komplexním tvaru. Kokilové desky se používají pro čtvercové a pravoúhlé předběžné bloky nebo pro bramy s většími bočními poměry. Mimoto jsou známé speciální geometrie, jako předběžné profily pro unášeče ve tvaru dvojitého písmene T a pro kokily s tenkými bramami s nálevkovitým rozšířením v horní oblasti desky pro uložení odlévací trysky. Všechny tyto kokily mají společnou tu skutečnost, že je u nich vytvořena snaha homogenního chlazení ploch. Rohové oblasti představují zvláštní případy, protože například u deskových kokil, jak je to podmíněno konstrukcí, jsou stykové hrany s narušeným chlazením. Mimoto jsou z části oblasti s většími materiálovými objemy pro na zadní straně upevněné upevňovací elementy, které jsou přizpůsobovány na stejné chlazení prostřednictvím speciálně uspořádaných drážkových kanálů chladivá.

44 44 · 44 *4 • · · 4**4 *44* • 4*4 · * · · « « * • 4 4 4 4 · 4 4 *44444

4*44*4 * 4

44*4 44 *4 *44 44 *4

Dále je známé lépe chladit tepelně zvláště vysoce namáhané kokily, aby se zabránilo brzkému poškození kokily. To znamená pro kokily s tenkou bramou jednak že tepelný odpor stěny kokily nesmí být příliš velký, takže se zvolí menší tlouštky stěn. Jednak jsou při požadovaných vyšších rychlostech odlévání vytvořeny zvláštní nároky na kvalitu chladicí vody a na rychlost chladicí vody.

Prostřednictvím všech uvedených opatření se má dosáhnout stejného cíle, to je pokud možno dobrého homogenního chlazení licí strany tělesa kokily. Možné rušivé oblasti, podmíněné konstrukci, jako na zadních chladicích plochách, se případně také odstraní, aby se získalo rovnoměrné chlazení.

Místní nárokové podmínky při nasazení nálevkových kokilových desek jsou jednak podmíněny provozem. Na licí straně jsou podstatně určovány druhem oceli a licí teplotou, rychlostí, podmínkami mazání a ochlazování licího prášku, geometrií odlévací trysky a příslušným prouděním taveniny. Dále určují na vodní straně kvalitu chladicí vody, množství chladicí vody a rychlost vody teplotu kokily. Tyto veličiny jsou již částečně určeny konstrukcí kokily, jako geometrií kanálů chladivá.

Prostřednictvím narušovacích zkoušek četných kokilových desek z nasazení v různých ocelárnách lze však jednoznačně stanovit skutečné namáhání a také z toho vyplývající poškozování materiálu kokily. Na podkladě těchto pokusů lze stanovit na šířce menisku různá měknutí povrchové plochy oblasti blízké k povrchové ploše.

Tak poklesne tvrdost z hodnoty 100 % výstupní hodnoty • Φ φφ φφ φφ φφ • · · φ φφφφ φ · φ φ φφφ φ φφφ φ φ • ΦΦΦ φφ φφ v kritické oblasti na zhruba 60 zatímco ve shodné výšce vedle kritické oblasti byl naměřen jen pokles na zhruba 70 % výchozí tvrdosti.Okrajová oblast desky kokily só přitom nebere v úvahu. Obdobné údaje ukazují měření v tlouštce stěny po nasazení kokilové desky. Shodná změknutí materiálu jsou v kritické oblasti hladiny roztaveného kovu o hodnotě zhruba jedné třetiny poklesu ve srovnání s nekritickými oblastmi.

Kokily s tenkými bramami jsou v důsledku různých vlivů na široké boční stěny různě silně namáhány. K těmto vlivům v podstatě patří vysoká rychlost proudění ocelové taveniny, přičemž turbulence taveniny namáhají zejména přechodové oblasti nálevky v rovině rovnoběžných stranách licího průřezu, a vyšší mechanické namáhání ve výstupu nálevky ohnuté stěny měděné desky v důsledku tepelného protažení. Výsledná pnutí jsou zde zvláště vysoká na licí straně.

To vede ke zvláště výraznému změknutí materiálu kokily v této přechodové oblasti nálevky. Na podkladě místních relativně vysokých teplot a vyššího zatížení materiálu způsobeného odpovídající tepelnou pevností objemového elementu materiálu, se v této povrchové oblasti předčasně vytvářejí trhliny. Vytváření trhlin se zde může uskutečňovat dříve na podkladě teplotně podmíněného výrazně probíhajícího difuzního procesu z atomů Zn z oceli do matrice Cu, protože vytvářející se fáze CuZn vytvářejí tvrdou a křehkou povrchovou vrstvu, která umožňuje větší rychlost vytváření trhlin.

?2dstata_vynálezu

Vycházeje ze stavu techniky si vynález klade za úkol vytvořit těleso kokily, u kterého je proudění tepla v oblas• A AA AA

A · A A • AA · A A

A A AAA A

A A A A A 4 A » » AA AA

A AA AA

AA AAAA

A AAAA

A A AAA AAA A A A

AAA AA AA ti hladiny roztaveného kovu vyšší a u kterého lze zabránit nebezpečí vytváření trhlin v tepelně a mechanicky více namáhaných oblastech.

Vyřešení tohoto úkolu spočívá podle vynálezu ve znacích, které jsou uvedeny ve význakové části patentového nároku 1. Další výhodná vytvoření vynálezu jsou uvedena v závislých patentových nárocích.

Jádro vynálezu tak vytváří opatření, kterým se nastavuje zřetelně větší chlazení tělesa kokily v nadkriticky namáhaných oblastech po obou stranách nálevky. Podle vynálezu se navrhuje zvětšit výkon chlazení v těchto kritických oblastech s výhodou o 10 až 20 % ve srovnání s vodorovnými sousedními oblastmi. Kanály chladivá tak zde mohou být například s výhodou upraveny v užších odstupech, čímž se zvětší chlazená plocha. Alternativně lze také upravit kanály chladivá místně blíže k povrchové ploše. V takovém případě se neobvykle pracuje s různými, efektivně účinnými tlouštkami chladicích stěn nad chladivém. Totéž platí pro chladicí otvory. Mimoto lze široké bočni desky vytvořené s drážkovými kanály chladivá opatřit v kritických oblastech přechodu nálevky přídavně chladicími otvory. Také zde se překvapivě a navzdory nepatrné tlouštce stěny zvyšuje odpor materiálu kokily proti trhlinám a tím také celková životnost desky kokily.

Minjoto se dosahuje intensitami chlazení s různými hodnotami na rubové straně zřetelně lépe vyrovnaného průběhu teplot na licí straně povrchové plochy desky. Tento efekt umožňuje menší teplotní interval pro účelnou užší pracovní teplotní oblast licího prášku. Tak lze zabránit přizpůsobování licího prášku chladnější nebo teplejší teplotní oblasti.

·· ft· • ftft • ftftft • · ftft • ftft • ftftft ftft ·· • · • · • · • · • ft ft ftft ftft ftft · · · · • ftftftft • ft ftftft ftftft • < · • ftft ftft ··

Přehle --2 brázků^na-Σ

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkladech provedení ve spojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 je schematicky znázorněna nálevková kokilová deska.

Na obr. 2 jsou ve větším měřítku znázorněny licí strany s chladicími drážkami.

Př ί ίίΐ5^Σ-BE oye dění .vynálezu

Na obr. 1 znázorněná nálevková kokilová deska X má na vodorovném výstupu nálevky 2 znázorněném čárou C ve směru od lévání největší tepelné namáhání. «Jako přímý důsledek se vytváří u Čáry C ve směru GR odlévání přímo pod hladinou 3 roztaveného kovu ležící maximální plošně potažený tepelný proud o hodnotě 4,7 až 5,2 MW/m . Na licí straně 4 kokilové desky X jsou výpočetně zjištěné maximální teploty o hodnotě zhruba 400 °C. Efektivně účinná tlouštka d stěny kokilové desky X z mědi je jen v kritické oblasti 5 mezi čarami BCD na horních 200 mm kokilové desky χ zmenšena z tlouštky dl stěny = 20 mm na tlouštku d2 stěny β 18 mm, jak je to patrno z obr. 2.

Tak se nastaví o 28 °C zmenšená maximální povrchová teplota. Toto výhodné chlazení zůstane zachováno při odpovídajícím dalším zpracovávání na kokilové desce χ. I když je tlouštka d2 stěny v kritické oblasti 5 menší o 2 mm, má včet ně dokončovacích operací kokilová deska χ překvapivě celko- 6 vě vyšší životnost. Chlazená kritická oblast 5, která je s hlouběji upravenými chladicími drážkami 6 vytvořena tak, že tlouštka stěny mezi licí plochou a chladicí plochou má hodnotu 18 mm místo 20 mm, je v daném případě upravena přes následující plochy, jak je to patrno z obr. 1. Jeji délka je upravena vodorovně od bodu zvratu nálevky 2, který je označen čárou B, v délce 370 mm až ke koncovému bodu, který je označen čárou D. Intenzivní chladicí plocha je upravena od horní deskové hrany 7 v délce 200 mm ve směru GR odlévání. Zde navazuje přechodová oblast 8 o délce 50 mm, ve které je vyrovnána hloubka chladicích drážek 6.

Claims (12)

1. Kapalinou chlazená kokila pro zařízeni pro plynulé odlévání s tvarujícím tělesem kokily z materiálu s vysokou tepelnou vodivostí, jako z mědi nebo ze slitiny mědi, vyznačující se tím, že těleso kokily má na straně chladicí plochy v tepelně a mechanicky více namáhaných oblastech chladicí oblast s větším plošně protaženým proudem tepla.

2. Kapalinou chlazená kokila podle nároku 1, vyznačující se tím, že má dutinu formy sestávající ze dvou navzájem protilehlých širokých bočních stěn a šířku proudu omezujících úzkých bočních stěn.

3. Kapalinou chlazená kokila podle nároku 2, vyznačující se tím, že průřez dutiny formy je na vtokovém konci větší než na výstupní straně proudu.

4. Kapalinou chlazená kokila podle nároku 2 nebo 3, vyzná čující se tím, že dutina formy má na vtokové straně nejméně jedno vydutí, které se může zužovat ve směru (GR) odlévání.

5. Kapalinou chlazená kokila podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že chladicí oblast s větším plošně potaženým proudem tepla je uspořádána v oblasti hladiny (3) roztaveného kovu, přičemž je upravena na 20 %, s výhodou 30 až 60 % délky menisku široké boční stěny.

6. Kapalinou chlazená kokila podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že plošně potažený

Μ-Μ proud tepla ve více namáhané oblasti hladiny (3) roztaveného kovu je o 5 až 40 %. s výhodou o 10 až 20 % větší než v ostatních oblastech hladiny (3) roztaveného kovu.

7. Kapalinou chlazená kokila podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že tlouštka stěny mezi licí plochou a chladicí plochou v tepelně a mechanicky více namáhaných oblastech širokých bočních stěn je zmenšena.

8. Kapalinou chlazená kokila podle nároku 7, vyznačující se tím, že stěna mezi licí plochou a mezi chladicí plochou v oblasti hladiny (3) roztaveného kovu má zmenšující se tlouštku o 1 až 6 mm.

9. Kapalinou chlazená kokila podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že těleso kokily má rovnoběžně se směrem (GR) odlévání upravené drážkové kanály chladivá a/nebo chladicí otvory, které jsou úžeji uspořádány v tepelně a mechanicky více namáhaných oblastech.

10. Kapalinou chlazená kokila podle nároku 9, vyznačující se tím, že odstupy mezi kanály chladivá a/nebo chladicími otvory v tepelně a mechanicky více namáhaných oblastech jsou o nejméně 20 % menší než ve vodorovných sousedních oblastech hladiny (3) roztaveného kovu.

11. Kapalinou chlazená kokila podle jednoho z nároků 9 nebo 10, vyznačující se tím, že kanály chladivá a/nebo chladicí otvory jsou v přechodové oblasti uspořádány stupňovitě užší.

12. Kapalinou chlazená kokila podle jednoho z nároků 9 až 11, p\i • · · < · · · • · ·· · · · · • · · · ·· · ···· * · ··· · · · ······ ······ · · ···· ·· ·· ··· ·· ·· vyznačující se tím, že mezi kanály chladivá jsou uspořádány přídavné chladicí otvory.