PL195735B1 - Pręt z zawartością proszkowego dodatku stopowego,wprowadzany do płynnego metalu - Google Patents

Abstract

Pręt z zawartością proszkowego dodatku stopowego wprowadzany do płynnego metalu, wyposażony jest w metalową osłonę (5), w której jest umieszczony dodatek stopowy (6). Metalowa osłona (5) dodatku stopowego jest otoczona papierową powłoką palną (7), nie wprowadzajacą do kąpieli niepożądanych pozostałości, a równocześnie opóżniającą chwilowo przenikanie ciepła do wnętrz pręta.

Description

Przedmiotem wynalazku jest pręt z zawartością proszkowego dodatku stopowego, wprowadzany do płynnego metalu, wyposażony w metalową osłonę, wewnątrz której jest umieszczony dodatek stopowy, oraz w papierową powłokę.

Własności mechaniczne, wytrzymałościowe iinne takich materiałów jak stal, żeliwo oraz inne metale zależą w znacznym stopniu od ich składu chemicznego. W celu uzyskania metalu o żądanych własnościach do materiału podstawowego, stanowiącego na przykład żeliwo lub staliwo, wprowadza się dodatki stopowe umożliwiające uzyskanie docelowego składu chemicznego materiału.

Niemalże od dwudziestu lat znany jest sposób regulacji składu chemicznego metalu przez wprowadzanie do płynnego metalu pręta o określonej długości, z zawartością proszkowego dodatku stopowego. Pręt taki jest zwykle wyposażony w metalową osłonę, w której umieszczony jest żądany dodatek stopowy. Znając ilość dodatku stopowego na metr bieżący pręta, można łatwo określić niezbędną długość pręta, umożliwiającą uzyskanie żądanego składu chemicznego materiału wyjściowego.

Metalowa osłona prętów z zawartością dodatku stopowego jest zwykle wykonana ze zwiniętej śrubowo taśmy metalowej, przeważnie stalowej, której krawędzie są ze sobą wzajemnie połączone na zakładkę, przy czym w niektórych przypadkach krawędź taśmy jest zaginana w celu uzyskania szczelin między jej krawędziami. Po umieszczeniu dodatku stopowego wewnątrz metalowej osłony, jej krawędzie są dodatkowo mocowane ze sobą, po czym gotowy pręt z zawartością proszkowego dodatku stopowego jest najpierw nawijany na bęben, a następnie rozwijany na odpowiednią długość, w zależności od ilości zapotrzebowanych składników stopowych. Ten znany sposób wytwarzania prętów z zawartością proszkowego dodatku stopowego jest stosunkowo pracochłonny i kosztowny.

Opisany wyżej sposób, umożliwiający regulację składu chemicznego materiału przez wprowadzanie do płynnego metalu pręta, w którym jest umieszczony proszkowy dodatek stopowy, może być stosowany dla większości dodatków stopowych. Jednakże w przypadku niektórych dodatków stopowych, na przykład wapnia, magnezu, selenu, siarki, w których nagłe ogrzanie pręta do temperatury płynnego metalu powoduje jego eksplozję, bezpośrednio pod powierzchnią płynnego metalu, albo też szybkie parowanie - powstaje reakcja szybkiego utleniania, ujawniająca się silnym płomieniem owysokiej temperaturze, a niekiedy wtórne azotowanie płynnego metalu, co powoduje jego wytryski ponad powierzchnię i może prowadzić do uszkodzenia wykładziny kadzi.

W przypadku wymienionych wyżej dodatków stopowych, pręt zawierający dodatki stopowe musi być bardzo powoli wprowadzany do płynnego metalu, wskutek czego sprawność tej operacji jest bardzo mała, zaś warunki bezpieczeństwa pracy nie spełniają na ogół wymagań przemysłowych.

W celu uniknięcia tych niedogodność^A stosuje się niekiedy wprowadzanie pręta z dodatkiem stopowym przez wnętrze tulei z materiału ognioodpornego, zanurzonejwpłynnym metalu. Operacja ta wymaga jednak dużej ostrożności, dokładności ustawienia tulei ipręta iprzebiega bardzo powoli, a tym samym jest stosunkowo kosztowna.

Z europejskiego opisu patentowego nrEP O032 874 A2 znany jest pręt zosłoną do wprowadzania dodatku stopowego do płynnego metalu, w którym dodatek stopowy jest otoczony cienką powłoką, wykonaną ztworzywa sztucznego lub ztworzywa organicznego, albo z metalu o grubości nieprzekraczającej 0,1 mm, wykonaną ze zwiniętej śrubowo taśmy ztego materiału, której krawędzie zachodzą na siebie na zakładkę, przy czym powłoka ta jest otoczona osłoną wykonaną z cienkiej metalowej, zwiniętej śrubowo taśmy, której podłużne krawędzie są zagięte do środka i w miejscu zetknięcia się ze sobą tworzą niewielką szczelinę. Powłoka ztworzywa sztucznego izewnętrzna metalowa osłona tworzą płaski zamknięty kształtownik, otaczający rdzeń zdodatku stopowego. Taki płaski pręt zawiera wstosunku do pręta o przekroju kołowym znacznie większą ilość dodatku stopowego najednostkę jego długości i może być łatwo nawijany na bęben.

Niedogodnością tego rozwiązania jest natomiast stosunkowo trudna imało wydajna operacja formowania zewnętrznej metalowej taśmy osłonowej wcelu uzyskania płaskiego zamkniętego kształtownika, otaczającego osłonięty foliąztworzywa sztucznego rdzeń zawierający dodatek stopowy.

Z francuskiego opisu patentowego nrFR 2 610 331 znany jest pręt zawierający dwa różne proszkowe lub granulowane dodatki stopowe wprowadzane do płynnego metalu, przy czym jednym z dodatków stopowych jest na przykład wapń lub magnez służący do odsiarczania, adrugim proszek czystego żelaza służący do odwęglenia stali. Pierwszy dodatek stopowy umieszczony jest wewnątrz stalowej rury wykonanej ze zwiniętej śrubowo taśmy metalowej, której podłużne krawędzie są ze sobą połączone na zakładkę. Na zewnątrz tej rury znajduje się drugi dodatek stopowy otoczony zewnętrzną

PL 195 735 B1 stalową rurą, zwiniętą z taśmy, której podłużne krawędzie są wywinięte i wzajemnie zaciśnięte. Rura pośrednia irura zewnętrzna są przy tym wykonane z materiału o temperaturze topnienia równej w przybliżeniu temperaturze płynnego metalu, do którego wprowadzany jest pręt. Rura pośrednia, po jej śrubowym zwinięciu z taśmy i napełnieniu dodatkiem stopowym, przechodzi przez ciągadło, zmniejszając swą średnicę o około 25%. Również zewnętrzna rura, po jej napełnieniu dodatkiem stopowym, przechodzi przez ciągadło, zmniejszając swą średnicę o kilkanaście procent.

Niedogodnością opisanego wyżej pręta, przeznaczonego głównie dla specyficznej operacji odsiarczania stali, jest jego stosunkowo skomplikowana obudowa, wymagająca pracochłonnych i kosztownych operacji wytwórczych.

Z japońskiego opisu patentowego nr JP 02 061 006 znany jest pręt zawierający dodatek stopowy wprowadzany do płynnej stali i złożony z rdzenia z dodatku stopowego, stanowiącego sproszkowany metal o niskiej temperaturze topnienia i wysokim ciśnieniu parowania, zwłaszcza zaś Na, Ca, Zn iMg, otoczony osłoną wykonaną z papieru albo z tworzywa sztucznego i umieszczony wewnątrz rury stalowej o składzie podobnym, jak skład zawartej w kadzi płynnej stali. W czasie wprowadzania pręta zawierającego dodatek stopowy do płynnej stali zewnętrzna rura mięknie a następnie topi się, przy czym termoizolacyjna osłonka z papieru lub z tworzywa sztucznego opóźnia przenikanie ciepła i wolno odparowuje, umożliwiając doprowadzenie dodatku stopowego do dolnych warstw płynnej stali w kadzi.

Niedogodnością tego rozwiązania konstrukcyjnego pręta jest bardzo niewielkie termoizolacyjne działanie osłonki z tworzywa sztucznego lub papieru, otaczającej bezpośrednio rdzeń zawierający dodatek stopowy, bowiem stopienie tej osłonki następuje jeszcze przed stopieniem zewnętrznej osłony metalowej.

Badania, które doprowadziły do wynalazku wykazały, że największe znaczenie dla opóźnienia eksplozji rdzenia, zawierającego dodatek stopowy, pręta wprowadzanego do płynnego metalu ma izolacja termiczna nie samego rdzenia, lecz otaczającej go metalowej osłony. Okazało się przy tym, że najkorzystniejsze warunki tego opóźnienia uzyskuje się w przypadku zastosowania jako izolacji palnej powłoki wykonanej z trudno palnego papieru, na przykład bezdrzewnego papieru gatunku M1. Najlepsze wyniki uzyskano przy tym przez stosowanie taśm papierowych, zwijanych wzdłuż linii śrubowej wokół metalowej osłony rdzenia pręta, przy czym liczba warstw tej papierowej powłoki umożliwia regulację czasu opóźnienia eksplozji, pozwalając na stosunkowo głębokie zanurzenia pręta w płynnym metalu w chwili jej rozpoczęcia.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego rozwiązania konstrukcyjnego pręta z zawartością proszkowego dodatku stopowego, który umożliwi uniknięcia omówionych powyżej niedogodności podobnych prętów znanych ze stanu techniki, zwłaszcza zaś wyeliminowanie eksplozji tych prętów bezpośrednio pod powierzchnią płynnego metalu w kadzi.

Cel ten realizuje pręt z zawartością proszkowego dodatku stopowego według wynalazku, który charakteryzuje się tym, że palna papierowa powłoka, otaczająca metalową osłonę, składa się z kilku warstw utworzonych przez zachodzące na siebie śrubowe zwoje, utworzone z taśmy trudno palnego papieru o dużej wartości współczynnika termoodporności, przy czym zwoje kolejnych warstw taśmy papierowej, tworzącej palną powłokę papierową, korzystnie krzyżują się wzajemnie.

Grubość palnej powłoki papierowej może być utworzona, w zależności od żądanego opóźnienia eksplozji pręta, przez dwie do dziesięciu warstw taśmy papierowej.

Szerokość taśmy papierowej, tworzącej palną powłokę papierową, wynosi korzystnie od 5 cm do 40 cm.

Zewnętrzna powierzchnia palnej powłoki papierowej jest korzystnie pokryta dodatkową warstwą lakieru.

Palna powłoka papierowa odmiany pręta według wynalazku jest korzystnie otoczona zewnętrzną metalową osłoną, tworząc wielowarstwową otulinę otaczającą rdzeń z zawartością proszkowego dodatku stopowego, przy czym metalowa osłona jest korzystnie wykonana ze śrubowych zwojów taśmy metalowej, której krawędzie są ze sobą połączone, nadając osłonie postać rury.

W odmiennym rozwiązaniu konstrukcyjnym pręta według wynalazku palna powłoka papierowa jest korzystnie wykonana z grubego papieru w postaci papierowej tulei, nasadzanej na metalową osłonę pręta wraz z zewnętrzną metalową osłoną.

Pręt zawierający dodatek stopowy według wynalazku różni się od podobnych prętów znanych ze stanu techniki tym, że jego metalowa osłona jest pokryta z zewnątrz palną powłoką z trudno palnego papieru, która opóźnia chwilowo przenikanie energii cieplnej do wnętrza metalowej osłony pręta, po

PL 195 735 B1 czym spalając się pozostawia jedynie pomijalnie małą masę cząstek stałych przenikających do płynnego metalu w kadzi. Dzięki temu uzyskuje się nie tylko możliwość opóźnienia eksplozji pręta wprowadzanego do płynnego metalu, ale również możliwość regulacji wartości tego opóźnienia w zależności od rodzaju zawartych w pręcie dodatków stopowych.

Pręt z zawartością proszkowego dodatku stopowego według wynalazku jest uwidoczniony w przykładowych rozwiązaniach konstrukcyjnych na rysunku, na którym fig.1 - przedstawia pręt w przekroju poprzecznym, fig. 2 - pręt w trakcie nawijania wzdłuż linii śrubowej kolejnych warstw taśmy papierowej, w widoku z boku, fig. 3 -pręt podczas wprowadzania go do kadzi z płynnym metalem, w przekroju, afig.4 - odmianę pręta wyposażoną w zewnętrzną metalową osłonę, w przekroju poprzecznym.

Pręt 1 przedstawiony na fig.1 składa się z metalowej osłony 5, wewnątrz której znajduje się sproszkowany dodatek stopowy 6, oraz z otaczającej z zewnątrz tę metalową osłonę 5 palnej powłoki papierowej 7. Metalowa osłona 5 jest wykonana ze zwiniętej wzdłuż linii śrubowej taśmy metalowej, której krawędzie są ze sobą połączone, na przykład przez zawalcowanie, przy czym z zewnątrz jest ona otoczona palną powłoką papierową 7 z trudno palnego papieru, która po wprowadzeniu pręta do płynnego metalu opóźnia przenikanie energii cieplnej do wnętrza pręta, a spalając się pozostawia pomijalnie małą masę nieszkodliwych dla składu płynnego metalu tlenków. Doświadczalnie stwierdzono, że nawet w przypadku stosowania dziesięciowarstwowej palnej powłoki papierowej, skład chemiczny płynnego metalu praktycznie nie zmienia się, zaś występujące pomijalnie małe wtrącenia tlenków, będących wynikiem tego spalenia, nie zmieniają właściwości odlewniczych płynnego metalu. W przypadku stosowania pręta według wynalazku do metali o bardzo ściśle określonym składzie, palna powłoka papierowa 7 winna być wykonana z papieru, którego spalanie nie powoduje niepożądanych zmian określonego składu chemicznego materiału wyjściowego.

Papierowa powłoka 7 wykonana jest z taśmy papierowej o określonych właściwościach, amianowicie wysokiej odporności na zapłon, czyli wysokiej termoodporności oraz stosunkowo niewielkiej wartości współczynnika przenikalności cieplnej. Przede wszystkim mogą być do tego celu stosowane papiery ognioochronne bezdrzewne gatunku M1, zapobiegające rozprzestrzenianiu się płomieni izawierające minimalną ilość pozostałości palnych. W przypadku stosowania pręta zawierającego dodatki stopowe do wytwarzania stopów metali o ściśle określonej zawartości, należy stosować taśmy papierowe o odpowiednio dostosowanym składzie chemicznym papieru, zawierające ponadto składniki opóźniające zapłon, a korzystnie taśmy wielowarstwowe, które dzięki kombinacji warstw papieru i spoiwa łączącego ze sobą te warstwy mogą pozostawiać w wyniku spalenia cząstki niemające wpływu na jakość materiału wyjściowego.

Charakterystyka izolacyjna palnej powłoki papierowej 7 jest zależna od jej grubości, awięc od liczby warstw 7A taśm papierowych tworzących tę powłokę. Im większa jest ta liczba, tym bardziej opóźniona jest eksplozja rdzenia pręta zawierającego dodatki stopowe. Przeprowadzone próby opóźnienia zapłonu pręta, zawierającego dodatek stopowy z palną powłoką papierową otaczającą metalową osłonę pręta wykazały, że:

bez warstwy papierowej pręt eksploduje w ciągu niecałej sekundy od chwili zanurzenia go w płynnym żeliwie, z powłoką zawierającą dwie warstwy taśmy papierowej pręt eksploduje w ciągu 1,5 s, z palną powłoką papierową zawierającą dziesięć warstw papieru pręt eksploduje w ciągu 2,2 s. Grubość palnej powłoki papierowej 7 winna być dostosowana do temperatury płynnego metalu i rodzaju wprowadzanych do niego dodatków stopowych oraz od specjalnych wymagań użytkownika.

Figura 3 przedstawia pręt 1 z zawartością proszkowych dodatków stopowych według wynalazku w czasie wprowadzania do płynnego metalu 2, stanowiącego na przykład stopione staliwa lub żeliwo o wysokiej temperaturze, zawartego w kadzi 3.

W celu uzyskania żądanego składu płynnego metalu pręt 1 wprowadza się do kąpieli z określoną prędkością.

Znany mechanizm 4 wprowadzania pręta zawierającego dodatek stopowy nie jest przedmiotem niniejszego wynalazku.

Dobierając grubość warstwy palnej powłoki papierowej 7 i prędkość wprowadzania pręta do płynnego metalu można dostatecznie opóźnić eksplozję rdzenia tego pręta i umożliwić wprowadzenie go na pożądaną głębokość do wnętrza kadzi 3.

Poszczególne warstwy 7A palnej powłoki papierowej 7 są korzystnie wykonane z taśmy papierowej nawiniętej wzdłuż linii śrubowej na metalową osłonę 5 pręta, przy czym taśmy kolejnych warstw

PL 195 735 B1 powłoki korzystnie krzyżują się ze sobą (fig. 2). Warstwę zewnętrzną palnej powłoki papierowej 7 tworzy korzystnie cienka warstwa bezwodnego lakieru, pozbawionego składników reagujących z płynnym metalem.

W palnej powłoce papierowej 7 może być również stosowane spoiwo mocujące ze sobą poszczególne warstwy powłoki i mające właściwości podobne jak lakier pokrywający powłokę z zewnątrz.

Szerokość taśmy papierowej stosowanej na palną powłokę papierową 7 winna być dostosowana do średnicy metalowej osłony i wynosi od 5 cm do 40 cm.

W niektórych przypadkach, gdy w trakcie wprowadzania pręta zawierającego dodatek stopowy do płynnego metalu papierowa powłoka mogłaby ulec natychmiastowemu zniszczeniu, stosuje się pręt o konstrukcji przedstawionej na fig. 4, zawierający dodatkowo zewnętrzną metalową osłonę 10, która uniemożliwia uszkodzenie palnej powłoki papierowej 7 podczas manipulowania nim, a równocześnie uzupełnia warstwy izolacyjne i dodatkowo opóźnia ich zapłon.

Zewnętrzna metalowa osłona 10 jest wykonana z metalowej, zwiniętej śrubowo taśmy, której krawędzie są ze sobą połączone za pomocą elementów mocujących 11, nadając jej postać rury.

Odmiana rozwiązania konstrukcyjnego pręta z zawartością proszkowego dodatku stopowego według wynalazku jest zaopatrzona w powłokę 7, wykonaną z grubego papieru w postaci tuby i nakładaną na metalową osłonę 5 pręta, równocześnie z zewnętrzną metalową osłoną 10. Krawędzie grubej taśmy papierowej, tworzącej palną powłokę papierową 7 są korzystnie łączone ze sobą na zakładkę.

Claims (8)

1. Pręt z zawartością proszkowego dodatku stopowego, wprowadzany do płynnego metalu, wyposażony w metalową osłonę, wewnątrz której jest umieszczony dodatek stopowy, oraz w papierową powłokę, znamienny tym, że palna papierowa powłoka (7), otaczająca metalową osłonę (5), składa się z kilku warstw (7A) utworzonych przez zachodzące na siebie śrubowe zwoje, utworzone z taśmy trudno palnego papieru o dużej wartości współczynnika termoodporności.

2. Pręt według zastrz. 1, znamienny tym, że zwoje kolejnych warstw (7A) taśmy papierowej, tworzącej palną powłokę papierową (7), krzyżują się wzajemnie.

3. Pręt według zastrz. 1, znamienny tym, że palna powłoka papierowa (7) składa się z dwóch do dziesięciu warstw (7A) taśmy papierowej.

4. Pręt według zastrz. 1, znamienny tym, że szerokość taśmy papierowej, tworzącej palną powłokę papierową (7), wynosi od 5 cm do40 cm.

5. Pręt według zastrz. 1, znamienny tym, że zewnętrzna powierzchnia palnej powłoki papierowej (7) jest pokryta dodatkową warstwą lakieru.

6. Pręt według zastrz. 1, znamienny tym, że palna powłoka papierowa (7) jest otoczona zewnętrzną metalową osłoną (10), tworząc wielowarstwową otulinę otaczającą rdzeń z zawartością proszkowego dodatku stopowego.

7. Pręt według zastrz. 6, znamienny tym, że zewnętrzna metalowa osłona (10) jest wykonana ze śrubowych zwojów taśmy metalowej, której krawędzie są ze sobą połączone, nadając osłonie (10) postać rury.

8. Pręt według zastrz. 6, znamienny tym, że palna powłoka papierowa (7) jest wykonana z grubego papieru w postaci papierowej tulei, nasadzanej na metalową osłonę (5) pręta wraz z zewnętrzną metalową osłoną (10).