Wylew oslonowy do kadzi glównej stalowniczej Przedmiotem wynalazku jest wylew oslonowy do kadzi glównej stalowniczej. Kadz posrednia jest urzadzeniem (w procesie ciaglego odlewania stali), w którym ciekla stal przebywa wystarczajaco dlugo, aby wykonac zabiegi majace na celu poprawe jakosci cieklego metalu. Obecnie plynna stal jest przenoszona z kadzi glównej stalowniczej do kadzi posredniej przez wylew oslonowy, który jest zabezpieczeniem cieklego metalu przed wtórnym nagazowaniem lub nadmiernym spadkiem temperatury odlewanej stali. Ponadto zastosowanie wylewu oslonowego pozwala na bezpieczne stosowanie zasypek kadziowych dodatkowo izolujacych lustro stali od kontaktu z atmosfera. W ostatnim czasie wylew oslonowy dodatkowo pelni funkcje urzadzenia kontrolujacego przeplyw w kadziach posrednich [Chatterjee, Debasish. Designing of a novel shroud for improving the quality of steel in tundish. Advanced 1vfaterials Research. 2012. vol. 585, pp. 359-363; Zhang, Jiangshan, Li, Jingshe, Yan, Yi, Chen, Zhixin, Yang, Shufeng, Zhao, Jingwei, and Jiang, Zhengyi. A comparative study of fluid flow and mass transfer in a trumpet-shaped ladle shroud using large eddy simulation. A1etallurg;ca/ and lvfater;a/s Tranw:,ct;ons R. 2016. vol. 47, no. 1, pp. 495-507 [viewed 2019-04-15]; Zhang, Jiangshan, Yang, Shufeng, Li. Jingshe, Tang, Haiyan, and Jiang, Zhengyi. The effect of a dissipative ladle shroud in mixing in tundish: mathematical and experimental modelling. High Temperature Afaterials Processes. 2018. vol. 37, no. 1, pp. 25-32. Zmiana glebokosci zanurzenia wylewu w cieklej stali (kadz posrednia) [Bartosiewicz, Michal, Cwudzinski, Adam. Influence of immersion depth of ladle shroud in liquid steel on range of the transition zone for one-strand tundish during continuous casting of steel. Metallurgy and Foundry Engineering. 2017. vol. 43, no. 2, pp. 81-88, polozenie wylewu wzgledem dna kadzi posredniej [Chattopadhyay, Kinnor, Isac, Mihaiela, and Guthrie, Roderick I.L. Physical and mathematical modelling to study the effect of ladle shroud mis-alignment on liquid metal quality in a tundish. ISIJ International. 2011. vol. 51, no. 5, pp. 759-768 oraz dobór miejsca zasilania kadzi posredniej [Tripathi, Anurag, Ajmani, Satish K. Numerical investigation of fluid flow phenomenon in a curved shape tundish of billet caster. ISIJ PL 441775 A1 2/12lntemutional. 2005. vol. 45, no. 11, pp. 1616-1625] wplywaja na hydrodynamiczna strukture przeplywu cieklej stali. W zwiazku, tym prowadzone sa badania w obszarze doboru konstrukcji wylewu oslonowego jak i jego optymalnego polozenia wzgledem przestrzeni roboczej kadzi posredniej celem optymalizacji jej pracy. Zaawansowane wylewy oslonowe cechuja unikatowe ksztalty, umozliwiajace modyfikacje struktur hydrodynamicznych w kadzi posredniej. Znanym sposobem obnizenia pedu strugi cieldej stali jest poszerzenie srednicy wylewu oslonowego. Równiez sprezanie i rozprezanie strumienia zasilajacego hamuje jego predkosc przeplywu. Ponadto integracja wylewu oslonowego z komora prózniowa skutkuje uzyskaniem unikatowych warunków hydrodynamicznych [Chatterjee, Debasish. "Vacuum shroud (YS)" - A green flow control device (FCD) towards replacements of "Turbo stop" in tundish metallurgy. American Journal afl'vf;ningandA1etallurgy. 2017. vol. 4, no. 1, pp. 1-31]. Wylewy oslonowe mozna integrowac z komorami stymulujacymi ruch wirowy w kadzi posredniej [1. Hou, Qinfu, Yue, Qiang, Wang, Huanyang, Zou, Zongshu, and Yu, Aibing. l\fodelling of inclusion motion and flow pattems in swirling flow tundishes with symmetrical and asymmetrical structures. ISIJ International. 2008. vol. 48, no. 6, pp. 787-792]. W wylewach oslonowych dla kadzi glównych stalowniczych mozna równiez stosowac rozwiazania konstrukcyjne wielo-otworowe, rozdzielajace glówny strumien stali, usytuowane równolegle lub prostopadle w stosunku do dna kadzi posredniej [Cwudzinski, Adam. Numerical Analysis of Influence of Modern Ladle Shroud Influence on Hydrodynamic Conditions of Liquid Steel Flow in One Strand Slab Tundish. 9th European Continuous Casting Conference (ECCC 2017), Wiede11, Austria. ISBN 978-3-200-05197-3; Suchan Hanna, Cwudzinski, Adam. Numerical Analysis of the Influence of the Modification of the Ladle Shroud on Fluid Flow Behavior in a One-Strand Tundish during Continuous Steel Casting. Journal of Casting & Materials Engineering. 2021. vol. 5. no. 4. pp. 75-83. Celem wynalazku jest opracowanie wylewu oslonowego o unikatowych cechach stymulujacego warunki hydrodynamiczne w kadzi posredniej podczas ciaglego odlewania stali. Wynalazek polega na zastosowaniu ceramicznego wylewu oslonowego zakonczonego charakterystyczna podstawa o ksztalcie pólkuli modyfikujacego ruch stali w strefie zasilania kadzi posredniej i oddzialujacego na przeplyw cieklej stali w calej objetosci roboczej kadzi posredniej. Wylew oslonowy montowany do dna kadzi glównej PL 441775 A1 3/12stalowniczej ogramcza erozJe materialów ogniotrwalych w strefie zasilania kadzi posredniej oraz intensyfikuje warunki dla flotacyjnego wyplywania wtracen niemetalicznych ku powierzchni swobodnej pokrytej faza zuzlowa Wylew oslonowy ogramcza erozyjne oddzialywanie strnmienia zasilajacego na dno kadzi posredniej w strefie jej zasilania. Dodatkowo wytworzone sa strumienie wznoszace i modyfikacja przeplywu kapieli metalowej w przestrzeni roboczej kadzi posredniej, zdecydowanie ulatwiajaca flotacje wtrace11 niemetalicznych z cieklej stali do fazy zuzlowej. Kumulacja sily pednej w objetosci roboczej podstawy bedzie stymulowac zderzenia turbulentne wtracen niemetalicznych i stymuluje ich wzrost, ulatwiajac ich wyplywanie. Skutkami rozwiazania sa kumulowanie sily pednej strumienia stali zasilajacego kadz posrednia w strefie zaprojektowanej podstawie znajdujacej sie na ko11cu wylewu oslonowego oraz rozdzielenie glównego strumienia zasilajacego na dwa lub cztery strumienie poboczne, co w interakcji z ciekla stala znajdujaca sie w objetosci roboczej podstawie ograniczy predkosc przeplywu i intensywnosc turbulencji cieklej stali w objetosci roboczej kadzi posredniej i wplywa na modyfikacje hydrodynamiki przeplywu stali podczas procesu odlewania. Istota wynalazku jest wylew oslonowy do kadzi glównej stalowniczej charakteryzujacy sie tym, ze ma podstawe o ksztalcie pólkuli wybranej wewnatrz w którym to wybraniu osadzony jest lej centralny, przy czym w dolnej czesci leja centralnego sa cztery boczne otwory przelotowe, których to osie symetrii zawierajace punkty przeciecia przekatnych bocznych otworów przelotowych naprzeciwleglymi parami przecinaja sie pod katem 90°, przy czym kazdy otwór boczny przelotowy ma ksztalt o przekroju prostokata oraz otwory boczne przelotowe w leju centralnym sa rozmieszczone naprzeciwlegle i maja takie same wymiary. Korzystnie srednica zewnetrzna podstawy równa sie iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci w zakresie 2.7-3.7 i wartosci srednicy wewnetrznej leja centralnego. Korzystnie srednica wewnetrzna podstawy równa sie iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci w zakresie 1.9-2.9 i wartosci srednicy wewnetrznej leja centralnego. Korzystnie grubosc naczynia jest polowa róznicy pomiedzy srednica zewnetrzna a srednica wewnetrzna podstawy. Korzystnie srednica zewnetrzna leja centralnego równaj est iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci w zakresie 1.4-1.9 i wartosci srednicy wewnetrznej leja centralnego. Korzystnie PL 441775 A1 4/12wysokosc bocznego otworu przelewowego równa sie iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci w zakresie 0.7-1.85 i wartosci srednicy wewnetrznej leja centralnego. Korzystnie szerokosc otworn bocznego przelotowego równa jest iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci w zakresie 0J-0.43 i wartosci srednicy wewnetrznej leja centralnego. Korzystnie odleglosc pomiedzy górna krawedzia podstmvy a dnem wewnatrz leja centralnego jest iloczynem wspólczynnika korygujacego o wartosci w zakresie 0.87-1.37 i wa11osci srednicy wewnetrznej leja centralnego. Wylew oslonowy z czterema otworami bocznymi, ma dwa otwory usytuowane równolegle, a dwa prostopadle do osi wzdluznej kadzi posredniej lub wszystkie otwory sa przesunie o kat 45° wzgledem osi wzdluznej kadzi posredniej, a wylew zanurzony jest w cieklej stali na minimalna glebokosc równa iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci 1.5 i wartosci srednicy wewnetrznej leja centralnego. Glebokosc zanurzenia liczona jest od górnej krawedzi podstawy do poziomu cieklej stali w kadzi posredniej. WylevY oslonowy (2A) montowany w dnie kadzi glównej stalowniczej chroni strnmien stali zasilajacy kadz posrednia (IA) podczas ciaglego odlewania stali. W celu stymulowania warunków hydrodynamicznych w kadzi posredniej wylew oslonowy zakonczony jest podstawa o ksztalcie pólkuli. Strumien stali wyplywa z leja centralnego o ksztalcie walca do podstawy przez otwory boczne o ksztalcie prostokata. Zastosowana w wylewie podstawa stymuluje wznoszacy rnch cieklej stali w kiernnku powierzchni swobodnej pokrytej zasypka kadziowa Sila pedna glównego strnmienia zasilajacego jest tlumiona przez jego rozdzielenie miedzy otwory boczne usytuowane w leju centralnym i interakcje ze strumieniami formowanymi w objetosci roboczej podstawy. Wylew oslonowy dedykowany jest dla kadzi glównych stalowniczych stosowanych w procesie ciaglego odlewania stali zasilajacych ciekla stala kadz posrednia poprzez ceramiczne wylewy oslonowe o srednicy wewnetrznej leja centralnego równej od 50 do 300 mm. Dlugosc leja centralnego (1) wylewu oslonowego jest dobierana indywidualnie do urzadzenia do ciaglego odlewania stali tj. wysokosci roboczej liczonej od dna kadzi posredniej (lA) do dna kadzi glównej, ustawionej nad kadzia posrednia w pozycji do zasilania. Dlugosc leja i systemu pozycjonowania kadzi glównej powinna gwarantowac wymagane zanurzenie wylewu oslonowego w cieklej stali w kadzi posredniej podczas odlewania. PL 441775 A1 /12Wynalazek zostal uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1, 2, 3 i 4 przedstawiaja wylew oslonowy, a fig. 5 osadzenie wylewu oslonowego w kadzi posredniej. Przyklad I. Ceramiczny wylew oslonowy (2A) o srednicy wewnetrznej leja centralnego (4) równej 120 mm montowany do systemu wylewowego kadzi glównej stalowniczej pelniacy role modyfikatora struktury hydrodynamicznej w kadzi posredniej (1 A) podczas procesu ciaglego odlewania stali zakonczony podstawa (2) o ksztalcie pólkuli i posiadajacy czte1y otwory boczne w leju centralnym (9). Podczas odlewania cztery otwory boczne (9) leja centralnego (l) sa przesuniete wzgledem osi wzdluznej kadzi posredniej (3A) o kat 45°. Minimalne zanurzenie wylewu oslonowego w cieklej stali jest iloczynem wspólczynnika korygujacego o wartosci 1.5 i wartosci srednicy wewnetrznej leja centralnego (4) wynoszacej 120 mm. Srednica zewnetrzna podstawy o ksztalcie pólkuli (3) równa sie iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci 3 i wartosci srednicy wewnetrznej ( 4) leja centralnego (1) równej 120 mm. Srednica wewnetrzna podstawy o ksztalcie pólkuli (5) równa sie iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci w zakresie 2.9 i wartosci srednicy wewnetrznej (4) leja centralnego (1) równej 120 mm. Srednica zewnetrzna (7) leja centralnego (I) równa jest iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci 1.4 i wartosci srednicy wewnetrznej (4) leja centralnego (1) równej 120 mm. Wysokosc bocznego otworu przelewowego (9) o ksztalcie prostokata równa sie iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci 1 i wartosci srednicy wewnetrznej ( 4) lej a centralnego (1) równej 120 mm. W leju centralnym znajduja sie czte1y otwory boczne, stad szerokosc otworu bocznego (11), równa jest iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci 0.43 i wartosci srednicy wewnetrznej (4) leja centralnego (l) równej 120 mm. Odleglosc (12) pomiedzy górna krawedzia podstawy (13) a dnem wewnatrz leja centralnego (8) jest iloczynem wspólczynnika korygujacego o wartosci 0.9 i wartosci srednicy wewnetrznej (4) leja centralnego (1) równej 120 mm. Przyklad Il Wylew oslonowy (2A) do kadzi glównej stalowniczej ma podstawe (2) o ksztalcie pólkuli wybranej wewnatrz w którym to wybraniu osadzony jest lej centralny 1, przy czym w dolnej czesci leja centralnego (1) sa cztery boczne otwory przelotowe (9), których to osie symetrii zawierajace punkty przeciecia przekatnych bocznych otworów PL 441775 A1 6/12przelotowych (9) naprzeciwleglymi parami przecinaja sie pod katem 90°, przy czym kazdy otwór boczny (9) ma ksztalt o przekroju prostokata oraz otwory boczne (9) w leju centralnym (I) sa rozmieszczone parami naprzeciwlegle i maja takie same wymiary. Przyklad TIT. Wylew oslonowy (2A) do kadzi glównej stalowniczej ma podstawe (2) o ksztalcie pólkuli wybranej wewnatrz w którym to wybraniu osadzony jest lej centralny (1), przy czym w dolnej czesci leja centralnego (1) sa cztery przelotowe boczne otwory (9), których to osie symetrii zawierajace punkty przeciecia przekatnych bocznych otworów przelotowych (9) naprzeciwleglymi parami przecinaja sie pod katem 90°, przy czym kazdy otwór boczny ma ksztalt o przekroju prostokata oraz otwory boczne w leju centralnym (1) sa rozmieszczone parami naprzeciwlegle i maja takie same wymiary. Podczas odlewania dwa otwory boczne (9) leja centralnego (1) sa ulozone rÓ\vnolegle wzgledem osi wzdluznej kadzi posredniej (3A) a dwa otwory boczne (9) sa ulozone prostopadle wzgledem osi wzdluznej kadzi posredniej. Minimalne zanurzenie wylewu oslonowego w cieklej stali jest iloczynem wspólczynnika korygujacego o wartosci 1.5 i wartosci srednicy wewnetrznej leja centralnego (4) wynoszacej 90 mm. Srednica zewnetrzna podstawy (3) równa sie iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci w 3,2 i wartosci srednicy wewnetrznej (4) leja centralnego (1) wynoszacej 90 mm. Srednica wewnetrzna podstawy (5) równa sie iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci 2,5 i wartosci srednicy wewnetrznej (4) leja centralnego (1) wynoszacej 90 mm. Grubosc naczynia (6) jest polowa róznicy pomiedzy srednica zewnetrzna a srednica wewnetrzna podstawy. Srednica zewnetrzna (7) lej a centralnego (1) równa jest iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci 1.4 i wartosci srednicy wewnetrznej (4) leja centralnego ( l). Wysokosc bocznego otworu przelewowego ( l O) równa sie iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci 1 i wartosci srednicy wewnetrznej (4) leja centralnego (1 ). Szerokosc otworu bocznego (11) przy czterech otworach bocznych równa jest iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci 0.3 i wartosci srednicy wewnetrznej (4) leja centralnego (1). Odleglosc (12) pomiedzy górna krawedzia (13) podstawy (2) a dnem (8) wewnatrz leja centralnego (1) jest iloczynem wspólczynnika korygujacego o wartosci 1,1 i wartosci srednicy wewnetrznej (4) leja centralnego (1). PL 441775 A1 7/12Zastrzezenia patentowe 1. Wylew oslonowy do kadzi glównej stalowniczej znamienny tym, ze ma podstawe (2) o ksztalcie pólkuli wybranej wewnatrz w którym to wybraniu osadzony jest lej centralny 1, przy czym w dolnej czesci leja centralnego (1) sa cztery boczne otwory przelotowe (9), których to osie symetrii zawierajace punkty przeciecia przekatnych bocznych otworów przelotowych (9) naprzeciwleglymi parami przecinaja sie pod katem 90°, przy czym kazdy otwór boczny ma ksztalt o przekroju prostokata oraz otwory boczne przelotowe (9) w leju centralnym (I) sa rozmieszczone parami naprzeciwlegle i maja takie same wymiary. 2. ·wylew oslonowy wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze srednica zewnetrzna podstawy (3) równa sie iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci w zakresie 2. 7-3. 7 i wartosci srednicy wewnetrznej ( 4) lej a centralnego ( 1 ). 3. Wylew oslonowy wedlug zastrz. l lub 2 znamienny tym, ze srednica wewnetrzna podstawy (5) równa sie iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci w zakresie 1.9-2. 9 i wartosci srednicy wewnetrznej ( 4) lej a centralnego (1 ). 4. Wylew oslon0vvy wedlug zastrz. 1, 2 lub 3 znamienny tym, ze grubosc naczynia (6) jest polowa róznicy pomiedzy srednica zewnetrzna a srednica wewnetrzna podstawy. . Wylew oslonowy wedlug zastrz. 1, 2, 3 lub 4 znamienny tym, ze srednica zewnetrzna (7) leja centralnego (I) równa jest iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci w zakresie 1.4-1. 9 i wartosci srednicy wewnetrznej ( 4) leja centralnego (1). 6. Wylew oslonowy wedlug zastrz. 1, 2, 3, 4 lub 5 znamienny tym, ze wysokosc bocznego otworu przelotowego (9) równa sie iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci w zakresie 0.7-1.85 i wartosci srednicy wewnetrznej (4) leja centralnego (1). PL 441775 A1 8/127. Wylew oslonowy wedlug zastrz. 1, 2, 3, 4, 5 lub 6 znamienny tym, ze szerokosc otworu bocznego (11) równa jest iloczynowi wspólczynnika korygujacego o wartosci w zakresie 0.3-0.43 i wartosci srednicy wewnetrznej (4) leja centralnego (1). 8. Wylew oslonowy wedlug zastrz. od 1 do 7 znamienny tym, ze odleglosc (12) pomiedzy górna krawedzia (13) podstawy (2) a dnem (8) wewnatrz leja centralnego (1) jest iloczynem wspólczynnika korygujacego o waitosci w zakresie 0.87-1.37 i wartosci srednicy wewnetrznej (4) leja centralnego (1). PL 441775 A1 9/12Rysunek ,1 lJ I l ,t I : ---1~ "'' .----- ! ; /} +i ,,:,. I • •tl •• • .. • ,'1'J '•li<: J!,11 Ili ••• ··••111••:···· ••••••••••••• ···-····~····· ..... _...... . ,., ·4:······ . Fig. 2 8 PL 441775 A1 /12- - - - - - - - - - - -o o Fig. 5 PL 441775 A1 11/12al. Niepodleglosci 188/192 00-950 Warszawa, skr. poczt. 203 URZAD PATENTOWY RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ tel.: (+48) 22 579 05 55 I fax: (+48) 22 579 00 01 e-mail: kontakt@uprp.gov.pl I www.uprp.gov.pl Departament Elektroniki i Mechaniki SPRAWOZDANIE O STANIE TECHNIKI ZGLOSZENIA NR P.441775 Klasyfikacja zgloszenia: B22D11/10 (2006.01): B22D41/50 (2006.01); Poszukiwania prowadzone w klasach: B22D11/10 (2006.01); B22D41/30 (2006.01); Bazy komputerowe, w których prowadzono poszukiwania: UPRP, ESPACENET, IC1tegori3 Dokumenty - z podana identyfikacja Odniesienie dokumentu do rnstrz. A JP::1246181 B2; NIPPON KOKAN KK; 2002-01-15 1-8 A JPH11291026 A; LTV STEEL CO INC; 1999-10-26 1-8 A CN1327989 C; SHINAGAWA REFRACTORIES CO rJPl; 2007-07-2.S 1-8 A - dokument okreslajacy ogólny stan techniki, który nie jest uwazany za posiadajacy szczególne znaczenie, E - dokument stanowiacy wczesniejsze zgloszenie lub patent, ale opublikowany w lub po dacie zgloszenia, L - dokument, który moze poddawac w watpliwosc zastrzegane pierwszenstwo(-wa], lub przytoczony w celu ustalenia daty publikacji innego cytowanego dokumentu lub z innego szczególnego powodu, O Joku1nent oJnoszacy si4 Jo ujawnienia ustnego przez zastosowanie, wystawienie lub ujawnienie w inny sposób, P - dokument opublikowany przed data zgluszenia, ale pózniej niz zastrzegana data pierwsze1\stwa, T- dokument pllZniejszy, opublikowany pu dacie zgloszenia lub w dacie picrwszcJ\stwa i 11ichQclacy w konflikcie ze zgluszeniem, c1lc cytmvany \V celu zrozumienia z~1sad lub teorii lczQcyd1 u pl)(lstaw \\'ynah1zku, X - dokument o szczególnym znaczeniu; zastrzegany v.ynalazek nic moze byc uwazany za nmq luh nic moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument brany jest pod uwage samodzielnie, Y - dokument o szczególnym znaczeniu; zastrzegany v.ynalazek nie moze hyc uwazany za posiadajacy poziom ,cyna la zezy, jezeli ten dokument zostanie polaczony z jednym lub kilkoma tego typu dokumentarni, a takie polaczenie bedzie oczywiste dla znawcy, & - dokument nalezacy do tej samej rodziny patentowej. Sprawozdanie vvykonal: Mikolaj Aptacy data: 28.10.2021 r. /-podpisano kwalifikowanym podpisem elektronicznym-/ Uwagi do zgloszenia Mikolaj Aptacy Aplikant ekspercki tel. 22 5790240 lub 789 02 69 42 Mikolaj.Aptacy@uprp.gov.pl Pismo wydane w formie dokumentu elektronicznego Urzad Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej I al. Niepodleglosci 188/192 I 00-950 Warszawa, skr. poczt. 203 tel.: (+48) 22 579 OS 55 I fax: (+48) 22 579 00 Ol I www.uprp.gov.pl I e-mail: kontakt@uprp.gov.pl PL 441775 A1 12/12 PL