CZ287998A3 - Boční stěna pro uzavření licího prostoru zařízení pro dvouválcové spojité odlévání kovového pásu a takto vybavené licí zařízení - Google Patents

Description

Vynález se týká spojitého odlévání tenkého kovového pásu přímo z kapalného kovu. Vynález se týká zvláště boční uzávěry licího prostoru zařízení pro takzvané dvouválcové lití, které se používá zvláště pro odlévání pásů z oceli nebo slitin železa.

io Podstata techniky

V zařízení pro dvouválcové lití, které se stává průmyslovým standardem pro odlévání jen několik milimetrů silných ocelových pásů, je licí prostor ohraničen na jedné straně vnitřně chlazenými válcovými povrchy dvou vodorovných válců, které jsou těsně u sebe a rotují okolo svých podélných os v opačných směrech a na nichž začíná odlévaný kov tuhnout, a na druhé straně deskami z žáruvzdorného materiálu, které jsou pružně přitlačovány na čela válců. Tyto desky ze stran uzavírají licí prostor a brání kapalnému kovu v unikání ze zařízení. Spodní hrana desek se nachází pod styčnou linkou, či mezerou, válců, to je pod oblastí, ve které jsou k sobě válcové povrchy nejblíže a která má šířku, která přibližně odpovídá požadované tloušťce pásu.

Postranní uzavírací desky se musí před zahájením lití předehřát na vysokou teplotu, aby na nich roztavený kov v průběhu plnění formy a začátku lití nemohl tuhnout (dno formy je v průběhu počátečního plnění licího prostoru uzavřeno záslepkou, která se v okamžiku, kdy se válce začnou otáčet a unášet tak začátek odlévaného pásu, z licího prostoru odstraní). Ovšem i když se postupuje krajně opatrně, představují boční stěny z hlediska sdílení tepla obtížně zvládnutelný prvek zařízení, neboť samy desky i jejich okolí nevyhnutelně vytváří oblast, v níž je odvod tepla z roztaveného kovu abnormálně vysoký. Zejména části desek v okolí styku s válci, které jsou vnitřně chlazeny cirkulující vodou, jsou náchylné k nadměrnému ochlazování: To může vést na okrajích válců k mírně rychlejšímu • · * ♦ · « • · 0 · · · ·· • · ·0· · ··♦ 0 0 • 0 « 0·* ·* *· FŘ-SfT tuhnutí oceli než ve středových oblastech válců a k tím spojeným problémům. Aby mohl vzniknout pás, musí se totiž obě slupky kovu ztuhlého na obou válcích obvykle setkat přesně v mezeře, případně mírně pod touto úrovní. Pokud se obě slupky setkají podstatněji níže než je úroveň mezery, hrozí, že pás, který válce opouští, nebude dostatečně ztuhlý a přeruší se. Dalším nebezpečím je vnitřní pórovitost pásu. Na druhé'straně, pokud se slupky setkají nad mezerou, zejména vlivem nadměrné ochlazených bočních stěn, může být tloušťka ztuhlého pásu v mezeře větší než jmenovitá šířka mezery. Poté je nezbytné válce poněkud oddálit, aby na ně pás nepůsobil valivým zatížením, na které nebyly navrženy a mohlo by io je poškodit. Oddalování válců je zdrojem vad pásu, které vyplývají ze změn tloušťky a tedy i způsobu, jakým výrobek tuhne. Dalším důsledkem nenormálních podmínek tuhnutí pásu v blízkosti bočních stěn je vysoký tlak, kterým tuhnoucí kov působí na spodní část bočních stěn. Často se stává, že je tento tlak tak vysoký, že se boční stěna alespoň v části své výšky oddálí od válců, tím se v tomto místě poruší utěsnění licího prostoru mezi stěnami a válci, a kapalný kov může z licího prostoru unikat.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je přinést takové uspořádání licího zařízení, které umožní 2 0 vytvořit v blízkostí bočních stěn pro tuhnutí pásu natolik stabilní podmínky, aby se omezilo nenarušování plynulosti licího procesu. Dále by rovněž měly omezit jev oddalování bočních šfěn od válců. .........

Předmětem vynálezu je boční stěna pro uzavření licího prostoru zařízení 25 pro spojité odlévání kovového pásu, kde zařízení se skládá ze dvou vnitřně chlazených válců, které se otáčí okolo vodorovných os v navzájem opačných směrech a jejichž válcové povrchy ohraničují licí prostor, jehož šířka v mezeře určuje tloušťku pásu, kde boční stěna má aktivní díl, který se v průběhu lití tře o čela válců a směřuje do licího prostoru, vyznačující se tím, že rozměry aktivního dílu jsou takové, aby v případě, že je boční stěna do licího zařízení upevněna, ležela jeho spodní hrana ve vzdálenosti nejméně 1 mm nad mezerou.

• fcfcfc · fcfcfc · · ' ··' Fř^lb··* • · • fc • fcfc fc • ·

Dalším předmětem vynálezu je zařízení pro spojité odlévání kovového pásu, které se skládá ze dvou vnitřně chlazených válců, které se otáčí okolo vodorovných os v navzájem opačných směrech a jejichž válcové povrchy ohraničují lící prostor, jehož šířka v mezeře určuje tloušťku pásu, a dvou bočních stěn pro uzavření jeho licího prostoru, vyznačující se tím, že boční stěny jsou výše popsaného typu.

Jak bude popsáno dále, podle vynálezu aktivní díl boční stěny, to je část 10 boční stěny, která se stýká buď s čely válců nebo s kapalným materiálem uzavřeným v licím prostoru, nekončí, jak je dosud obvyklé, pod mezerou, ale již nad ní. Po stranách mezery je tak ponechán prázdný prostor, ve kterém se tedy kov nemůže stýkat se žádným žáruvzdorným materiálem a tudíž na boční stěny nemůže působit tlakem. Kov v tomto prázdném prostoru tedy ani nemůže způsobit oddalování bočních stěn a to ani v případě, že je podíl ztuhlého kovu mimořádně vysoký. Dále, tento prázdný prostor umožňuje ztuhlému nebo tuhnoucímu kovu přetékat směrem ven z licího prostoru a tím omezuje síly, kterým jsou okraje válců vystaveny a kterým musí odolat

Jak vynálezci zjistili, podmínky ochlazování oceli uvnitř formy při obvyklých parametrech jsou takové, že od úrovně, která může ležet několik cm nad mezerou, je tuhnutí kovu na okrajích licího prostoru (hranách odlévaného pásu) natolik pokročilé, že ačkoliv ještě není kov ztuhlý zcela, postačuje k zabránění významného úniku kapalného kovu ven ze zařízení a to i v případě, že kov není zadržován bočními stěnami. Z tohoto jevu vynálezci usoudili, že spodní část bočních stěn dosavadního provedení není nutná. Odstraněním těchto spodních částí bočních stěn by se mělo licí zařízení zbavit citlivosti na odchylky v procesu tuhnutí pásu. A opravdu, tloušťka ztuhlých slupek na okrajích válců, která je na posledních několika mm nebo cm před mezerou poněkud větší, než se by se očekávalo, již nezpůsobuje u zařízení s vynálezem oddálení bočních stěn ani nehrozí, že způsobí únik kapalného kovu v horních úrovních licího prostoru. Dále, části pásu, které jsou nadměrně ztuhlé, mohou působením tlaku válců utéci do

W -W • * • · 9 a · « ··

9 s 9

9 «99

9 9 • 9 99

999 9 9

FR^A5?’’ stran, takže pravděpodobnost, že bude potřeba oddálit válce z důvodu snížení jejich namáhání, je významně menší.

Vynález tak přináší větší stabilitu licích podmínek a tak přispívá k lepší 5 celkové kvalitě pásu a větší spolehlivosti licího zařízení.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže popsán s odkazy na připojené výkresy, na kterých jednotlivé obrázky znázorňují:

Na obr. 1 je schématický nárys (obr. 1a) a řez Ib-lb (obr. 1b) boční stěny stávajícího zařízení pro dvouválcové spojité lití.

Na obr. 2 je schématický nárys (obr. 2a) a řez llb-llb (obr. 2b) boční stěny zařízení pro dvouválcové spojité lití podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Boční stěna 1 podle dosavadního stavu dle obr. 1 se skládá z nosné desky 2, na kterou navazuje aktivní díl 3, tj. díl který se v průběhu lití stýká s čely 4 válců

5, ď (na obrázcích jsou čárkovaně zobrazeny pouze jejich obrysy), roztavenou _ ocelí, kterou licí prostor 6 zařízení zadržuje, a.pod úrovní-mezery 7, -kde jsou si válce 5, 3 nejblíže, rovněž se ztuhlým pásem kovu. Prostředek (není zobrazen), který není třeba popisovat, přitlačuje boční stěnu 1 k čelům 4 válců 5j 5\ Tento prostředek, pružiny nebo válce, umožňuje dočasné oddálení boční stěny 1 v případě, že mezi aktivní díl 3 a čela 4 válců 5, S pronikne kov, nebo pokud na její spodní část působí nadměrná síla od tuhnoucího pásu. Může se odkázat na dokument EP-A-0,698,433, který popisuje příklad takového prostředku. V zobrazeném provedení je aktivní díl 3 rozdělen do dvou částí. Část 8 má tvar dvojného oblouku, se kterou se, je-li boční deska na zařízení upevněna, stýkají čela 4 válců 5, 5\ Tato oblast i s bezprostředním okolím a oblast okolí mezery 7 je vyrobena z prvního žáruvzdorného materiálu. Jeho vyžadovanou podstatnou ♦ · · • · 4 • 4 4 · ·· · · • 4 4 4 · ·♦·

4. 4

4 44 • «44· 4

FR-58’· vlastností je vysoká tvrdost, aby byl schopen odolávat otěru stykem s čely 4 válců 5, a (v okolí mezery 7) s tuhnoucím nebo již ztuhlým pásem. Vhodným materiálem je například SiAION® nebo nitrid bóru. Může sestávat bud z jednoho kusu nebo se může sestavit z kusů několika. Spodní hrana 9 části 8 se nachází pod úrovní mezery 7, takže na straně licí prostor 6 zcela uzavírá. Druhá část W aktivního dílu 3 je vyrobena ze žáruvzdorného materiálu, který má vysokou izolační schopnost, jako je oxid křemičitý nebo oxid hlinitý. Aktivní díl 3 boční stěny 1 přesahuje za nosnou desku 2 do vzdálenosti nejméně rovné maximálnímu přípustnému opotřebení v průběhu lití, například 10 mm. V průběhu lití se ty části aktivního dílu 3, které se stýkají s čely 4 válců 5, 5\ opotřebovávají zejména otěrem. Následkem tohoto ubývání materiálu pronikají postupně jiné části dílu 3, ty, které se opotřebovávají pomaleji pouze stykem s roztavenou nebo tuhnoucí ocelí, do licího prostoru 6. Alternativně se celý aktivní díl 3 boční stěny 1 může vyrobit jako jeden kus.

Na obr. 2, který zobrazuje boční stěnu 11. podle vynálezu, která je součástí licího zařízení, jsou prvky shodné s prvky dle obr. 1 označeny stejnými čísly. Podle vynálezu a z důvodů, které již byly uvedeny výše, se spodní hrana 12 aktivního dílu 3 boční stěny H která se stýká s válci 5, & a uzavírá spodní část licího prostoru 6, nachází nikoliv pod mezerou 7, nýbrž v tomto případě ve vzdálenosti d nad ní. Tato vzdálenost d může být velmi malá, například i jen 1 mm.ato y takovém případě, že lze .dosahovat.velké..přesnosti .řízení, růstu. ztuhlých slupek kovu na okrajích válců 5, & a že lze podíl pevné fáze v dosud ne zcela ztuhlém kovu v této oblasti licího prostoru 6 velmi rychle měnit v rozsahu od 0 do 100%. Tyto parametry závisí zejména na kvalitě odlévané oceli. Oceli s vyššími obsahy uhlíku a různých přísadových prvků, jako jsou nerezavějící oceli, mají širší oblast tuhnutí (rozdíl mezi teplotami solidu a likvidu) než obyčejné oceli nebo slitiny nikl-železo, a proto je řízení podmínek tuhnutí takových ocelí obtížnější. Tato širší oblast tuhnutí znamená především to, že se v blízkosti boční stěny 11 v relativně vysokých úrovních licího prostoru 6 začíná objevovat významné množství pevné fáze (ztuhlého kovu). Pro takové oceli, oceli s širokým pásmem tuhnutí, je tedy nutné, aby vzdálenost d byla větší než v případě ocelí, • · · • 4 4 • 4 4 «

44 • 444 4 4 4»

4 44* 4 ·4>4 ·

4 4 4 4 4

44 44 44

FR-58 které mají užší pásmo tuhnutí a které tedy tuhnout po dosažení teploty likvidu rychleji. V praxi se pro odlévání nejobvyklejších nerezavějících ocelí ve formě pásu o tloušťce 3 mm, s použitím válců o průměru 1500 mm a licích rychlostí řádu 1 m/min, ukazuje jako vhodná vzdálenost d mezi 10 a 40 mm. Optimální volba vzdálenosti d závisí rovněž na hydrostatickém (ferrostatíckém) tlaku v dolní části licího prostoru a tedy na geometrii licího zařízení a jmenovité úrovni hladiny kapalné oceli v licím prostoru. Dobré výsledky byly získány v zařízení s válci o průměru 600 mm při odlévání nízkolegovaných uhlíkových oceií a slitin železo křemík se vzdáleností d od 1 do 7 mm.

Je výhodné, kvůli snížení mechanického namáhání, které může vést až k jejímu rychlému a neřízenému opotřebení, aby ta spodní hrana 12 aktivního dílu 3 boční stěny 11., která je na straně licího prostoru 6, neměla ostrý roh, nýbrž zaoblenou část 13, jejíž poloměr zakřivení může být například v řádu 10 až 20 mm. Stejného účinku se dosáhne zkosením spodní hrany 12 do šikmé roviny, například pod úhlem 45°. Lze si rovněž představit možnost ochlazovat oblast pásu mezi spodní hranou aktivní části 3 boční stěny 1J. a mezerou 7 rozstřikováním kapaliny (vody, kapalného argonu, dusíku, apod.). Ochlazování se může provádět bud neustále, spojitě, aby se zajistilo, že okraj pásu je stále natolik ztuhlý, že se neprotrhne a nedovolí kapalnému kovu uniknout, nebo pouze tehdy, kdy se takové protrhávání začne objevovat, případně tehdy, když sledování a ____vyhodnocování, parametrů lití. naznačí,-že existuje nebezpečí, že by-se protrhávání-----mohlo objevit. Jako prostředek pro dopravu kapaliny do oblasti pásu se může použít například jeden nebo více kanálů 14, které prochází nosnou deskou 2 a ústí do prostoru 15, který leží mezi nosnou deskou 2, čely 4 válců 5, & a mezerou 7. Lze si však představit i jiné prostředky dopravy kapaliny, které mohou být na boční stěně 11. zcela nezávislé, například jedna nebo více trysek, které se mohou nacházet pod boční stěnou 11. a směřovat do prostoru pásu.

Měřítkem účinnosti vynálezu je počet oddálení boční stěny, ke kterému v průběhu lití dojde. Ve srovnání s případem, kdy boční stěna sahá až pod mezeru, se při lítí s vynálezem tento počet zmenšil třikrát. Zlepšení oproti předchozímu i · **· · * i· • · fcfcfc · ··· ♦ fcfcfc · · fcfc»· fcfc fc ···

FR-58*' stavu je ještě zřejmější, pokud se uvažuje pouze prvních několik minut, v průběhu kterých se parametry lití stabilizují. Tato pozorování se prováděla při odlévání austenitické nerezavějící oceli typu SUS 304 do pásu 3 mm silného se vzdáleností d rovnou 25 mm a průměrem válců 1500 mm.

Osazení stávajících licích zařízení bočními deskami podle vynálezu může vyžadovat značné úpravy záslepky, aby mohl být licí prostor 6 před vlastním litím naplněn kapalným kovem.

Rozumí se, že aplikace vynálezu se neomezuje pouze na určité, popsané, uspořádání boční stěny, ale hodí se i pro jiná uspořádání, která umožňují ukončení aktivního dílu nad mezerou.

Vynález lze samozřejmě mimo dvouválcového odlévání pásu z oceli nebo jiné železné slitiny použít i pro odlévání jiných kovů stejným způsobem.

řvi

Claims (6)

1. Boční stěna (11) pro uzavření licího prostoru (6) zařízení pro spojité odlévání kovového pásu, které se skládá ze dvou vnitřně chlazených válců (5, 5'),

2. Boční stěna podle nároku 1, vyznačující se tím, že spodní hrana (12) má zaoblenou část (13), která směřuje do licího prostoru (6).

3. Boční stěna podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že spodní hrana (12) má zkosenou část, která směřuje do licího prostoru (6).

4. Boční stěna podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že aktivní 20 díl (3) je upevněn na nosné desce (2), přičemž nosná deska (2) zahrnuje nejméně jeden kanál (14), který jí prochází a ústí do prostoru (15), který leží mezi nosnou _ deskou (2), čely (4)..válců (

5, 5') a mezerou (7)-a který je připojitelný-k- prostředku— pro vstřikování chladicí látky.

25 5. Zařízení pro spojité odlévání kovového pásu, které se skládá ze dvou vnitřně chlazených válců (5, 5'), které se otáčí okolo vodorovných os v navzájem opačných směrech a jejichž válcové povrchy ohraničují licí prostor (6), jehož šířka v mezeře (7) určuje tloušťku pásu, a dvou bočních stěn pro uzavření jeho licího prostoru, vyznačující se tím, že boční stěny jsou typu podle jednoho z nároků 1

30 až 4.

Γ/«

FR-58* • · « ft • · ft ftftftft ftftft « ftftft·

5 které se otáčí okolo vodorovných os v navzájem, opačných směrech a jejichž válcové povrchy ohraničují licí prostor (6), jehož šířka v mezeře (7) určuje tloušťku pásu, kde boční stěna (11) má aktivní díl (3), který se v průběhu lití tře o čela (4) válců (5, 5') a směruje do licího prostoru (6), vyznačující se tím, že rozměry aktivního dílu (3) jsou takové, že jeho spodní hrana (12) leží ve vzdálenosti (d)

10 nejméně 1 mm nad mezerou (7), když je boční stěna (11) upevněna do licího zařízení

6, Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že zahrnuje prostředek pro rozstřikování chladicí látky na oblast pásu nad mezerou (7).