Przedmiotem wynalazku jest kadz posrednia do ciaglego odlewania metalowej tasmy.Koncepcje odlewania cienkich metalowych materialów takich jak blachy, folia, tasmy albo wstegi ujawniono na poczatku dwudziestego wieku. Znane sa z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 905 758 i 993 904 procesy, w których ciekly metal splywa na ruchoma chlodna powierzchnie, gdzie jest poddawany ciagnieniu i utwardzaniu tworzac cienka ciagla tasme. Ciekly metal podaje sie na gladka powierzchnie obrotowego miedzianego krystalizatora bebnowego albo kolowego chlodzona ciecza, na której tworzy sie tasma. Pomimo wczesnego ujawnienia takiej koncepcji nie zostala ona zastosowana w skali przemyslowej.Znany jest z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 3 522 836 i 3 605 863 sposób odlewania ciaglego wyrobu takiego jak metalowy drut albo tasma z ciek¬ lego metalu. Rozwiazania te podaja, ze z otworu wylewu kadzi posredniej powinien wystawac wypukly menisk cieklego metalu. Powierzchnia krystalizatora odprowadzajaca cieplo, taka jak powierzchnia krystalizatora bebnowego chlodzonego woda, przesuwa sie po torze w przy¬ blizeniu równoleglym do plaszczyzny wylotu otworu wylewu, stykajac sie z meniskiem ciek¬ lego metalu, ciagnac material z mieniaku w celu utworzenia jednorodnej tasmy. Powierzchnia krystalizatora odprowadzajacego cieplo, przesuwajaca sie pod meniskiem ciagle wyplywajacego metalu przy wylocie otworu wylewu, oddzialywuje na predkosc wyplywu cieklego metalu, wywo¬ lujac ciagnienie metalu poprzez otwór wylewu kadzi.Ostatnie rozwiazania dotyczace odlewania tasm rozwiazuja szczególy konstrukcyjne urzadzen stosowanych w dziedzinie odlewania ciaglego metalowej tasmy. Przykladowo opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 142 571 dotyczy konstrukcji i rozmiarów otworu wylewu kadzi do odlewania ciaglego metalowej tasmy.Zgodnie z tym opisem ciekly metal moze ulec sprezeniu za pomoca urzadzen do zwieksza¬ nia cisnienia, w celu uzyskania wlasciwego podawania metalu przez wylew. Napelnienie znanych kadzi do wysokosci zapewniajacej uzyskanie wlasciwego" olsnienia slupa metalu potrzebnego do2 133 111 wytlaczania cieklego metalu przez wylew :trv;a dlugo. Równiez parametry przeplywu cieklego metalu wywoluja problemy przy odlewaniu, zwlaszcza przy rozpoczeciu procesu ciaglego od¬ lewania tasmy. Utrzymanie stalych cisnien statycznych slupa metalu poprzez sterowanie wysokoscia cieklego metalu w znanych kadziach jest trudne, nawet w kadziach c ksztalcie stozka scietego znanych z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 576 207.Celem wynalazku jest skonstruowanie kadzi posredniej do odlewania ciaglego metalo¬ wej tasmy, na powierzchni krystalizatora przesuwajacej sie wzgledem wylewu kadzi, o ksztalcie zapewniajacym uzyskanie stalego cisnienia metalostatycznego w kadzi, umozliwie¬ nie szybkiego napelnienia kadzi cieklym metalem oraz wyeliminowanie zaburzen przeplywu cieklego metalu.Cel wynalazku osiagnieto przez skonstruowanie kadzi posredniej do ciaglego odlewa¬ nia metalowej tasmy, na powierzchni krystalizatora przesuwajacej sie wzgledem wylewu kadzi, o sciance przedniej, sciance tylnej i sciankach bocznych, przy czym wewnetrzna powierzchnia przedniej scianki jest zbiezna wzgledem wewnetrznej powierzchni tylnej scian¬ ki co najmniej w poblizu otworu wylewu. Zgodnie z wynalazkiem wewnetrzna powierzchnia przedniej scianki i/albo wewnetrzna powierzchnia tylnej scianki sa zakrzywione, a boczne scianki sa korzystnie zbiezne w kierunku otworu wylewu.Przednia scianka i tylna scianka kadzi sa oddzielnymi czesciami, usytuowanymi pomie¬ dzy dwoma prostokatnymi sciankami bocznymi. Scianki boczne kadzi osloniete sa od zewnatrz metalowymi plytami*z którymi polaczone sa wszystkie cztery scianki kadzi.Zaleta stopniowej zbieznosci wewnetrznych powierzchni jest to, ze zmniejszaja sie zaburzenia przeplywu metalu podczas napelnienia kadzi poprzez skierowanie strumienia me¬ talu w kierunku otworu wylewu. Poniewaz odleglosc pomiedzy wewnetrznymi powierzchniami scianek kadzi stopniowo zmniejsza sie w kierunku wylewu, ciekly metal wypelnia przestrzen kadzi w strefie otwo.ru wylewu stosunkowo szybko. Zapewnia to stopniowe zmniejszanie zabu¬ rzen przeplywu cieklego metalu w strefie otworu wylewu podczas napelniania kadzi. Dzieki takiej konstrukcji odleglosc pomiedzy zwróconymi do siebie wewnetrznymi powierzchniami scianek kadzi w miejscu usytuowanym w pewnej odleglosci od wylewu ma dostateczna szerokosc, tak, aby zmniejszyc fluktuacje cisnienia slupa metalu w wylewie, gdy objetosc metalu w kadzi ulega zmianie.Przedmiot wynalazku zostal uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urzadzenie do ciaglego odlewania metalowej tasmy, fig. 2 - kadz posrednia w przekroju osiowym, fig. 3 - przekrój kadzi przez scianke tylna i scianki boczne, fig. 4 - przyklad wykonania kadzi posredniej w przekroju osiowym, w rzucie perspek¬ tywicznym, fig. 5 - kolejny przyklad wykonania kadzi posredniej w rzucie perspektywicznym bez scianki bocznej, fig. 6 - fragment przekroju kadzi posredniej z wylewem bocznym, fig. 7 - inny przyklad wykonania kadzi posredniej w przekroju osiowym.Urzadzenie do odlewania ciaglego metalowej tasmy pokazane jest na fig. 1. W korzyst¬ nym przykladzie wykonania tasma 10 jest odlewana na gladkiej, zewnetrznej powierzchni 14 krystalizatora bebnowego albo kolowego. Mozliwe jest zastosowanie krystalizatora kolowego z gladka, zewnetrzna powierzchnia obwodowa w ksztalcie stozka scietego /nie uwidoczniono na rysunku/. Równiez jako krystalizator mozna zastosowac tasme napieta na dwa bebny wyko¬ nujaca ruch po torze owalnym.W korzystnym przykladzie wykonania odlewania dokonuje sie na powierzchni obwodowej, chlodzonej woda, krystalizatora kolowego 12. Krystalizator wykonany jest z miedzi ze wzgledu na wysoka przewodnosc termiozna, chociaz mozliwe jest równiez zastosowanie stopów miedzi, stali, mosiadzu, aluminium albo innych metali osobno albo w polaczeniu. Chlodzenie mozna zrealizowac przy uzyciu chlodziwa innego niz woda. Woda jest na ogól wybierana ze wzgledu na swój niski koszt oraz latwa dostepnosc.Urzadzenie do ciaglego odlewania tasmy uwidocznione na fig. 1, dziala w ten sposób, ze powierzchnia obwodowa 14 obrotowego krystalizatora kolowego 12 pochlania cieplo powsta-133 111 3 jace w wyniku zetkniecia z cieklym metalem w poczatkowym punkcie 16 zetkniecia metalu z powierzchnia krystalizatora, przy czym cieplo to przechodzi do scianek kryatalizatora z miedzi podczas kazdego jego obrotu. Poczatkowy punkt 16 jest to miejsce na powierzchni obwodowej 14 krystalizatora, w którym ciekly metal 20 z kadzi posredniej 22 po raz pierw¬ szy zetknie sie z jego powierzchnia obwodowa 14. Chlodzenie mozna uzyskac przez doprowa¬ dzenie duzej ilosci wody przez wewnetrzne kanaly usytuowane w poblizu obrzeza krystaliza*. tora kolowego 12. W rozwiazaniu alternatywnym woda jest doprowadzana bezposrednio na wewnetrzna powierzchnie scianki obwodowej krystalizatora 12.Niezaleznie od tego czy stosuje sie do odlewania krystalizator kolowy, czy tasmowo^ -bebnowy,powierzchnia 14 krystalizatora powinna byc gladka,aby zapewnic jednorodnosc odle¬ wanej tasmy. W niektórych operacjach odlewania odleglosc pomiedzy zewnetrzna powierzchnia 14 krystalizatora 12 i powierzchnia czolowa wylewu 24, przez który ciekly metal jest poda** wany z kadzi na powierzchnie 14 krystalizatora, nie powinna odbiegac od okreslonej wiel¬ kosci. Odleglosc ta bedzie dalej nazywana szczelina, której wielkosc powinna byc utrzymani podczas operacji odlewania, aby zapewnic powstawanie tasmy o jednorodnej grubosci.Ciekly metal 20 do ciaglego odlewania, w urzadzeniu opisanym powyzej, znajduje sie w kadzi posredniej 22, która ma wylew 24. ^Tylew 24 jest na ogól usytuowany w dolnej czesci kadzi 22 lecz moze byc równiez usytuowany w innym miejscu na przyklad w sciance bocznej kadzi 22.Kadz posrednia 22 ma przednia scianke 26 i tylna scianke 28, patrzac w kierunku odle« wania tasmy, zaznaczonym ogólnie strzalkami na fig. 1 i 2. Przednia scianka 26 oraz tylna scianka 28 maja wewnetrzne powierzchnie 29 i 30. Przestrzen kadzi 22, w której znajduje sie ciekly metal 20, wyznaczona pomiedzy wewnetrzna powierzchnia 29 i 30 przedniej scianki 26 oraz tylnej scianki 28 kadzi, jest otoczona sciankami bocznymi 32 i 34. W korzystnym przykladzie wykonania przednia scianka 26 oraz tylna scianka 28 kadzi posredniej 22 stanowia oddzielne czesci wcisniete pomiedzy prostokatne scianki boczne 32 i 34.Co najmniej na czesci zewnetrznych powierzchni 40 i 42 scianek bocznych 32 i 34 aa usytuowane metalowe plyty 36 i 38. Przez plyty 36 i 38 oraz co najmniej przez czesc scian bocznych 32 i 34, sciane przednia 26 oraz sciane tylna 28 przechodza sruby 44 zapewniajac montaz kadzi 22. W rozwiazaniu alternatywnym przednia scianka 26, tylna scianka 28 oraz scianki boczne 32 i 34 kadzi 22 sa wykonane integralnie jako.jednolity zespól./Zewnetrzna powierzchnia 29 przedniej scianki 26 kadzi posredniej 22 jest stopniowo zbiezna wzgledem wewnetrznej powierzchni 30 tylnej scianki 28 od górnej czesci kadzi 22 w kierunku otworu wylewu 24, który jest korzystnie usytuowany w dolnej czesci kadzi 22.Stopniowa zbieznosc wewnetrznej powierzchni 29 i 30 przedniej scianki 26 oraz tylnej scianki 28 przebiega w kierunku otworu wylewu 24 kadzi posredniej 22.Zgodnie z rozwiazaniem wedlug wynalazku cisnienie slupa metalu w otworze wylewu 24, wynoszace co najmniej 1,7 kPa, powinno byc uzyskane w ciagu jednej sekundy od rozpoczecia wlewania cieklego metalu do kadzi 22. Jest to o tyle wazne, ze umozliwia odlewanie tasmy bez koniecznosci wywierania cisnienia zewnetrznego na ciekly metal 20, znajdujacy sie w kadzi 22. Rozwiazanie wedlug wynalazku zapewnia powstanie wiekszego cisnienia metalostatyczne- go, to znaczy cisnienia wyzszego niz co najmniej 1,7 kPa, a korzystnie wiekszego niz 3f4 kPa. Mozliwosc szybkiego osiagniecia tego cisnienia wplywa korzystnie na stabilizacje operacji odlewania tasmy 10 tuz po rozpoczeciu wplywu metalu z otworu wylewu 24 kadzi 22 na powierzchnie 24 krystalizatora 12. Poprzez szybka stablizacje procesu ulega zmniejsze¬ niu albo nawet calkowitemu wyeliminowaniu material odpadowy powstajacy w procesie odle¬ wania, który przeszkadza albo nawet powoduje niszczenie wyposazenia do odlewania tasmy 10, Wewnetrzna powierzchnia 29 i 30 przedniej i tylnej scianki 26 i 28 sa stopniowo zbiezne w kierunku otworu wylewu 24* Specjalista moze szybko okreslic czy wielkosc zbiez¬ nosci powierzchni 29 i 30 jest odpowiednia w stosunku do szybkosci wlewania cieklego133 111 metalu do kadzi 22, poprzez pomiar cisnienia rnetalostatycznego ponad otworem wylewu 24.Jezeli cisnienie statyczne wynosi co najmniej 1,7 kPa i zostaje osiagniete w ciagu jednej sekundy od momentu rozpoczecia wlewania metalu wielkosc zbieznosci jest wlasciwa, w prze¬ ciwnym wypadku wielkosc zbieznosci nie jest wlasciwie dobrana• Korzystnie wewnetrzne po¬ wierzchnie 29 i 30 sa zbiezne dostatecznie, aby uzyskac cisnienie statyczne wynoszace co najmniej 13,6 kPa w ciagu jednej sekundy od rozpoczecia wlewania metalu do kadzi.Kadz posrednia 22 jest wykonana z materialu o wysokich wlasciwosciach izolacyjnych.Jezeli wlasciwosci izolacyjne nie sa dostateczne, aby utrzymac stala temperature cieklego metalu 20, mozliwe jest zastosowanie dodatkowych elementów grzejnych takich jak cewki indukcyjne 46 albo elementy oporowe takie jak druty, usytuowane w i/albo wokól kadzi 22.Do wykonania kadzi stosuje sie plyte izolacyjna wykonana z wlóknistego kaolinu, wyste¬ pujacego w przyrodzie i glinowo-krzemowej glinki ogniotrwalej o wysokiej czystosci.Mozliwe jest równiez uzycie róznych innych materialów do wykonania kadzi oraz wylewu.Materialy te to grafit, tlenek glinowy-grafitowy, kwarc, glinka grafitowa, azotek boru, weglik krzemu, azotek krzemu, weglik boru, tlenek glinowy, tlenek cyrkonowy oraz rózne polaczenia albo mieszaniny tych materialów. Materialy te moga byc wzmocnione, przykladowo wlóknisty kaolin moze byc wzmocniony poprzez impregnacje zelem krzemionkowym.Wylew 24 powinien pozostac otwarty a jego ksztalt powinien pozostac stabilny pod¬ czas operacji odlewania tasmy. Otwór wylewu nie powinien ulegac erozji albo zatykaniu pod¬ czas odlewania, poniewaz mogloby to wplynac niekorzystnie na jednorodnosc operacji odle¬ wania oraz zaburzenia przeplywu metalu w kadzi 22.Korzystnie wylew 24 moze byc wykonany z wkladek 50 i 52 /fig. 6/. Wkladki 50 i 52 sa wykonane z materialu, który ma wieksza zdolnosc do utrzymania stabilnych rvyiniarów podczas dzialania wysokich temperatur cieklego metalu przez dluzszy czas. Korzystnie sto¬ suje sie wkladki zamocowane w kadzi, wykonane z kwarcu, grafitu, azotku boru, tlenku glinowo-grafitowego, wegliku krzemu, stabilizowanego krzemianu tlenku cyrkonowego, tlenku cyrkonowego, magnezytu, tlenku glinowego albo innego materialu odpornego na dzialanie cieklego metalu. W korzystnym przykladzie wykonania wkladka 60, wykonana z materialu odpornego na dzialanie cieklego metalu jest osadzona w kadzi 22, w otworze wylewu 24 /fig. 7/.Podczas dzialania urzadzenia wedlug wynalazku korzystne jest stabilizowanie para¬ metrów procesu odlewania mozliwie szybko po rozpoczeciu operacji odlewania. Im szyb¬ ciej ' parametry znajda sie pod kontrolajtym mniej powstanie materialu odpadowego albo niejednorodnej tasmy. W pewnych przypadkach korzystne jest podgrzanie wstepne kadzi po¬ sredniej 22, zwlaszcza w strefie wylewu 24 przed wlaniem cieklego metalu. Wstepne pod¬ grzanie wylewu 24 obejmuje nagrzewanie wewnetrznych powierzchni 29 i 30 kadzi 22 do tempe¬ ratury powyzej temperatury topnienia odlewanego metalu. Korzystnie stosuje sie cewki induk¬ cyjne 46 albo wprowadza sie do kadzi 22 koncówki zapalonego palnika gazowego takiego jak palnik tlenowo-paliwowy albo palnik tlenowo-gazowy. Palnik wprowadza sie do kadzi albo umieszcza w poblizu wylewu 24 kadzi 22 podczas procesu odlewania, Nagrzewanie kadzi 22 zmniejsza mozliwosc krzepniecia metalu, zwlaszcza tuz po roz¬ poczeciu procesu oraz zatykanie otworu wylewu 24• Niejednorodnosci wymiarów kadzi 22, wylewu 24 oraz otworu wylewu 24 powstale w wyniku krzepniecia i/albo zatykania otworu, mogace niekorzystnie wplynac na jednorodnosc odlewanej tasmy 10, aa dzieki nagrzewaniu zminimali¬ zowane. Po wstepnym podgrzaniu kadzi 22 doprowadza sie ciekly metal 20 do kadzi 22, przy czym zrozumiale jest, ze dla utrzymania odpowiedniej temperatury cieklego metalu stosuje sie grzejniki takie jak cewki indukcyjne 46, które umieszcza sie w i wokól kadzi 22 i/albo wylewu 24.W rozwiazaniu alternatywnym ciekly metal moze byc wlewany bezposrednio do wstepnie podgrzanej kadzi. Temperatura nagrzewania powinna zapobiegac krzepnieciu metalu albo zaty-133 111 5 kaniu otworu wylewu 24 po rozpoczeciu operacji odlewania oraz zapewnic nieprzerwany prze¬ plyw cieklego metalu przez otwór wylewu 24. Korzystnie metal podawany do kadzi 22 moze byc przegrzewany kompensujac obnizenia jego temperatury. Ciekly metal 20 podawany do kadzi 22 jest utrzymywany w jednakowej temperaturze*aby zapewnie utrzymanie jednakowej szybkosci chlodzenia oraz jakosci tasmy podczas operacji odlewania.Zadana wysokosc slupa metalu ponad wylewem kadzi 22, która zapewnia uzyskanie odpo¬ wiedniego cisnienia metalu w otworze wylewu, powinna byc szybko osiagnieta, przy czym srednia szybkosc zmian cisnienia w otworze powinna wynosic co najmniej 6,8 kPa, korzyst¬ nie co najmniej 13,6 kPa. Wysokosc slupa metalu powinna byc utrzymywana na stalym poziomie po rozpoczeciu operacji odlewania. Mozna to uzyskac przez poczatkowe wlewanie cieklego metalu do kadzi 22, az do osiagniecia odpowiedniej wysokosci slupa metalu, a nastepnie sterowanie szybkoscia, z która dodatkowy ciekly metal jest wlewany do kadzi 22t aby zapew¬ nic utrzymanie zadanej wysokosci slupa metalu. Wysokoscia slupa metalu mozna latwo stero¬ wac w przypadku duzej objetosci metalu w kadzi 22. Zmiany objetosci cieklego metalu maja mniejszy wplyw na wysokosc slupa metalu i odpowiednie zmiany cisnienia w otworze wylewu.Szerokosc kadzi na wysokosci poziomu roboczego cieklego metalu, to znaczy poziomu metalu w kadzi, przy którym mozna rozpoczac odlewanie tasmy, jest taka, ze zmiany objetosci ciek¬ lego metalu w kadzi rzedu ^0% wplywaja w stopniu mniejszym niz 1% na cisnienie statyczne w otworze wylewu. Ilosc dodatkowego cieklego metalu doprowadzanego do kadzi 22 powinna byc taka sama jak ilosc metalu wyplywajacego z wylewu 24 tej kadzi 22. Utrzymywanie stalej wysokosci slupa metalu kadzi 22 zapewnia utrzymanie stalego cisnienia statycznego w otworze wylewu 24 eliminujac niekorzystny wplyw zmian cisnienia na operacje odlewania albo jakosci odlewanej tasmy.Przy uzyciu kadzi 22 pokazanej na fig. 2, wykonanej z ogniotrwalego materialu magne- zytowo-krzemianowego, przeprowadzono proces odlewania stali odpornej na korozje zawieraja¬ cej 18$ Cr i 8% Ni, Otwór wylewu 24 przy wylocie mial dlugosc okolo 33 mm i szerokosc 2 mm, zas odleglosc pomiedzy plaszczyzna czolowa wylewu 21 a powierzchnia krystalizatora bebno¬ wego wynosila od 0,5 mm do 1 mm. Szybkosc obwodowa chlodzonego woda krystalizatora bebnowe¬ go z miedzi wynosila okolo 280 m na minute. Ciekly metal wylewano do kadzi posredniej 22 przy temperaturze okolo 1503°C, oszacowanej przy uzyciu pirometru optycznego. Tiletal byk wlewany do kadzi 22 az do momentu,gdy poziom metalu osiagnal wysokosc równa okolo 200 mm, co odpo¬ wiadalo cisnieniu rzedu 13,6 kPa w wylewie. Slup metalu o takiej wysokosci uzyskano w ciagu okolo jednej sekundy od rozpoczecia procesu wlewania metalu. Odlewana tasma wykazywala stosunkowo dobra jakosc. Grubosc tasmy wynosila od 0,15 mm do 0,20 mm. Tasma byla ciagliwa i plastyczna.Zastrzezenia patentowe 1. Kadz posrednia do ciaglego odlewania metalowej tasmy na powierzchnie krystaliza¬ tora, przesuwajaca sie wzgledem wylewu kadzi*zawierajaca scianke przednia, scianke tylna i scianki boczne ograniczajace przestrzen kadzi, w której znajduje sie ciekly metal, przy czym wewnetrzna powierzchnia przedniej scianki zbiezna wzgledem wewnetrznej powierzchni tylnej scianki co najmniej w poblizu otworu wylewu, znamienna tym, ze wewnetrzna po¬ wierzchnia /29/ przedniej scianki /26/ i/albo wewnetrzna powierzchnia /30/ tylnej scianki /28/ sa zakrzywione, a boczne scianki /32, 34/ sa korzystnie zbiezne w kierunku otworu wylewu /24/. 2. Kadz wedlug zastrz. 1,znamienna tym, ze przednia scianka /26/ i tylna scianka /28/ kadzi /22/ sa oddzielnymi czesciami usytuowanymi pomiedzy dwoma prostokatnymi sciankami bocznymi /32, 34/.6 133 Ml 3. Kadz wedlug zsstrz. 1 albo 2, z n a rc i e n n a t y .u, ze scianki boczne kadzi /22/ osloniete sa od zewnatrz .rr.etalowysii plytami /3t, 35/J z którymi polaczone wszystkie cztery scianki kadzi /22/. r/fi i 10 FIG. 2 34 26 32 44 Aj kr U* *4 FIG. 3 FIG. 5 FIG. 4 22 FIG. 6 FIG. 7 PracowniaPoligraficzna UP PRL. Naklad 100 eg*.Cena 100 zl PL PL PL