SK73697A3 - Adjustable continuous casting mould - Google Patents

Description

Vynález sa týka regulovateľnej kokily pre odlievanie liatiny, určenej pre výrobu odlievaných liatinových ingotov rôznych veľkostí, ktorá obsahuje kokilový rám s dvojicou oproti sebe ležiacich nehybných bočných stien a s dvojicou oproti sebe ležiacich čelných stien, pričom aspoň jedna čelná stena je posuvno uložená. Súčasne má každá bočná a čelná stena prvú komoru pre chladiace médium a väčší počet prvých kanálov pre chladiace médium, ktoré sú v spojení s prvou komorou pre chladiace médium a ktoré sú určené pre ostrekovanie odlievaného liatinového materiálu chladiacim médiom. Vynález sa ďalej týka použitia kokily podľa vynálezu a spôsobu liatinového odlievania ingotov pomocou kokily podľa vynálezu.

Doterajší stav techniky

Kokily pre odlievanie liatiny slúžia k odlievaniu tekutého kovu z odlievacej panvice alebo podobného zariadenia do lejacej formy, pričom je možné vytvárať výrobky s plným alebo dutým prierezom. Takéto zariadenia pre odlievanie liatiny, slúžiace k výrobe polotovarových ingotov alebo svorníkov, určených pre ďaľšie spracovanie napríklad plynulým lisovaním alebo valcovaním, sa skladajú z vodou chladenej kokily, to značí zo zvyčajne hore otvorenej lejacej formy, ktorá obsahuje paralelné steny a zo začiatku dobre tesniaci spodok, ktorý však môže poklesnúť, pričom kokilové steny sú zvyčajne duté a sú chladené vodou.

V priebehu plynulého odlievania sa tavba kovu leje s danou rýchlosťou na dopadový spodok, ktorý zo začiatku dobre tesní s kokilovým rámom. Kokilový rám tvorí akúsi nádobu na tavbu, a preto musí dobre tesniť po celom svojom obvode. V priebehu plynulého liatia potom spodok kokily poklesne a do kokily je súčasne doplňovaná tavba kovu takým spôsobom, že hladina roztaveného kovu v kokile zostáva konštantná. Spodok kokily je preto znižovaný s rýchlosťou, ktorá je prispôsobená miere vlievania tavby.

Kokilový rám slúži v prvom rade k formovaniu tavby a v druhom rade k odvádzaniu tepla z tavby. Akonáhle je tavba kovu vliata do kokily, rýchlo zatuhne u stien a spodku kokily, takže aspoň vonkajší kraj tavby stvrdne už v kokilovom ráme. Vďaka ostrekovaniu z kokily vystupujúceho ingotu chladiacim médiom napríklad postrekovanie odliatku vodou - prebieha ďalšie rýchle tvrdnutie povrchu blízkych oblastí z kokily vystupujúceho ingotu, takže sa vytvorí akási kapsa, ktorej vnútrajšok je ešte tekutý.

Pre plynulé odlievanie ingotov pre valcovanie a druhých podobných odliatkov, ktoré majú rôzne šírky, sú zvyčajne použité rôzne kokily. Výroba kokíl pre odlievanie liatiny je náročná a nákladná - predovšetkým z dôvodov ich malých rozmerových tolerancií. Veľký počet rôznych rozmerov odlievaných ingotov so sebou naviac prináša nehospodárnu nutnosť vlastniť zodpovedajúci počet rôznych kokíl.

V nemeckej prihláške 1 059 626 je popísaná kokila pre výrobu odliatkov s pozdĺžnym prierezom, ktorá čiastočne odstraňuje uvedené nevýhody. Táto kokila sa skladá z uzatvoreného prstenca s paralelnými bočnými a čelnými stenami, u ktorej je možné vovnútri uzavretého prstenca pohybovať s aspoň jednou čelnou stenou. Pred začiatkom procesu odlievania liatiny sú pritom posúvacie steny nastavené na požadované rozmery ingotu, pričom posúvacie steny sú k ostatným častiam kokilového rámu pripevnené pomocou skrutiek.

U kokily, vytvorenej podľa DE-OS 1 059 626, však musí byť spodok kokily zakaždým prispôsobený novým rozmerom ingotu. Naviac je nastavenie kokilového rámu na potrebné rozmery ingotu časovo veľmi náročné a zvyčajne vedie k dlhšiemu prerušeniu prevádzky výrobnej linky, čo sa nepriaznivo prejaví na dĺžke výroby a výrobných nákladoch, a to najmä vtedy, keď je potrebné vyrobiť iba niekoľko odliatkov istej šírky.

Za účelom odstránenia tejto nevýhody popisuje pod číslom 2 552 692 uverejnená francúzska prihláška č. 83 15766 kokilu, u ktorej je možné nastaviť jej rozmery v priebehu procesu odlievania liatiny, pričom tohoto je dosiahnuté pomocou počítačom riadeného nastavenia sklonu pohyblivej čelnej steny. U podobnej kontroly prierezu ingotu je ale potrebné vykonávať náročné výpočetné operácie, a preto je nutné použiť výkonný počítač.

U kokíl pre odlievanie liatiny musí zatuhnutý okraj ingotu, ktorý sa vytvoril v blízkosti kokilových súčastí, v každom mieste odolávať celkovému tlaku, ktorý je spôsobený liatinovým materiálom vo vnútrajšku a na okraji ingotu a ktorý je orientovaný smerom k povrchu okrajov. Hydrostatický tlak liatinovej tavby a tlak, spôsobený liatinovým materiálom, nachádzajúcim sa vyššie ako samotná časť okraja, sú zložky celkového tlaku. Zatiaľ čo u nehybných zvislých kokilových stien závisí smerom k povrchu okraja orientovaný celkový tlak iba na hydrostatickom tlaku liatinovej tavby, nie je celkový tlak u ingotov, ktoré nemajú zvislé okraje, určovaný iba hydrostatickým tlakom, ale závisí aj na tlaku, ktorý pôsobí zvislým smerom a je spôsobený zatuhnutým liatinovým materiálom, ktorý sa nachádza vyššie ako samotný okraj. Preto u kokíl, ktorých steny je možné prestavaj v priebehu procesu odlievania liatiny, závisí miera prispôsobenia sa tavby rozmerov kokily na požadované rozmery ingotu (najmä v priebehu zväčšovania prierezu) na odlievanom liatinovom materiále a na hrúbke zatuhnutého okraja. Pretože pri zahájení procesu odlievania liatiny má prednostne kokila, u ktorej je možné prestavať jej rozmery, ingotu (toto materiálových zodpovedajúco kvôli úzkemu kokilových súčastí, počiatočné rozmery menšie ako požadované rozmery opatrenie je uskutočnené z dôvodov zamedzenia strát a príslušné rozmery prispôsobené žiadaným rozmerom), ingotovému okraju, vytvorenému dosiahnuté sú je v veľmi nízkej hodnoty následne zvyčajne blízkosti miery prispôsobenia sa tavby rozmerom kokily. Toto sa negatívne prejaví najmä u podstatne sa meniacich ingotových rozmerov a dôsledok sú potom veľké straty materiálu, pretože ingotová časť s nepravidelným prierezom sa zvyčajne nehodí pre ďaľšie spracovanie.

Podstata vynálezu

Vynález si preto dáva za úlohu vytvoriť regulovateľnú kokilu pre odlievanie liatiny, ktorá umožňuje rýchle prispôsobenie sa tavby na ingotové rozmery a tým aj nákladovo veľmi výhodnú výrobu ingotov pre valcovanie alebo lisovanie s rôznymi rozmermi prierezu pomocou jednej jedinej kokily.

Podľa vynálezu je táto úloha vyriešená tým, že posúvacie čelné steny majú druhú komoru pre chladiace médium a väčší počet druhých kanálov pre chladiace médium, ktoré sú v spojení s druhou komorou pre chladiace médium a ktoré slúžia k ostrekovaniu odlievaného liatinového materiálu, pričom druhé kanály pre chladiace médium sú umiestnené takým spôsobom, že chladiace médium, vychádzajúce z druhých kanálov pre chladiace médium, dopadá na odlievaný liatinový materiál - nazerané v smere prúdenia odlievaného liatinového materiálu - až ako druhé za chladiacim médiom, ktoré vychádza z prvých kanálov pre chladiace médium.

Pre predkladaný vynález nie je samo o sebe podstatné, ktoré steny kokilového rámu sú označené ako čelné steny, a ktoré sú označené ako bočné steny. Podľa vynálezu je podstatné, že kokilový rám obsahuje aspoň jednu posúvaciu stenu, vytvorenú podľa vynálezu.

Prvá komora pre chladiace médium plní dve funkcie : v prvom bode slúži k ochladzovaniu tvarovacej časti kokilového rámu a tým aj k priamemu odvádzaniu tepla z odlievaného liatinového materiálu a v druhom bode plní funkciu privádzania chladiaceho média do kanálov pre chladiace médium, pričom chladiace médium je privádzané na povrch odlievaného liatinového materiálu, čím je opätovne ochladzovaný okraj odliateho liatinového ingotu. Z dôvodov zaistenia čo možno najväčšieho odvodu tepla je pre prvú funkciu prvej komory pre chladiace médium nutné zaistiť tenkú stenu medzi komorou pre chladiace médium a vnútrajškom kokilového rámu a taktiež aj dobrú tepelnú vodivosť stenového materiálu.

Druhá komora pre chladiace médium slúži prívod chladiaceho média médium. Chladiace médium, chladiace spôsobuje tuhnutie, v oblasti v podstate iba pre do druhých kanálov pre chladiace Chladiace médium, prúdiace cez druhé kanály pre : médium a dopadajúce na odlievaný liatinový materiál, u odlievaného liatinového materiálu rýchlejšie respektíve tvorbu silnejšieho zatvrdnutého okraja, posúvacích čelných stien. Takto docielený silnejší okraj odoláva vyššiemu celkovému tlaku odlievaného liatinového materiálu, ktorý sa nachádza nad ním samotným, takže podľa vynálezu vytvorená kokila pre odlievanie liatiny umožňuje rýchlejšie prispôsobenie sa tavby rozmerov kokily a tým aj prispôsobenie sa na žiadané ingotové rozmery, najmä to však umožňuje u kokilového rámu, ktorý sa zväčšuje v priebehu procesu odlievania liatiny.

Dodatočné ostrekovanie odlievaného liatinového materiálu chladiacim médiom pomocou druhých kanálov pre chladiace médium je potrebné iba u posúvacích kokilových stien, pretože v oblasti nehybných zvislých kokilových stien vytvorí primárne chladenie odlievaného liatinového materiálu pomocou prvej komory pre chladiace médium a prvých kanálov pre chladiace médium dostatočne silný okraj, ktorý je schopný odolávať hydrostatickému tlaku odlievaného liatinového materiálu, ktorý sa nachádza zvisle týmto okrajom. Preto môže byť v priebehu procesu odlievania liatiny po dosiahnutí žiadaných rozmerov ingotu napríklad zastavené sekundárne ostrekovanie chladiacim médiom pomocou druhých kanálov pre chladiace médium. Preto majú prednostne posúvacie steny kokily podľa vynálezu ventil pre prerušenie prívodu chladiaceho média do druhej komory pre chladiace médium alebo do druhých kanálov pre chladiace médium;

S kokilou podľa vynálezu je možné uskutočniť prispôsobenie sa rozmerov kokily na potrebné rozmery ingotu pomocou čisto posuvného pohybu posúvacích stien, takže pre nastavenie rozmerov ingotu nie je potrebné nákladné nastavovanie uhlu sklonu čelných stien.

Pomocou plynulého odlievania vyhotovené ingoty majú zvyčajne trochu konkávne bočné steny. Táto konkávnosť ingotových bočných stien je spôsobená zmrštením, ktoré prebieha počas ochladzovania tavby, a vyskytuje sa najmä u plochých stien pozdĺžnych oblžnikových ingotov pre valcovanie. Procesom zmrštenia spôsobené konkávne prehnutie bočných stien ingotov závisí okrem iného aj na ich tvare, na liatine a rýchlosti odlievania. Typické hodnoty stenového prehnutia sa pohybujú od 5 mm do 10 mm u ingotov pre valcovanie, ktoré majú rozmery 300*1000 mm, sú z hliníkovej liatiny z obsahom magnézia a sú liate rýchlosťou 5 až 8 cm za minútu. Takáto odchýľka od rovného povrchu je do istej miery nežiadúca, pretože pri frézovaní vedie k zvýšeniu odpadu a pri valcovaní spôsobuje ťažkosti rovného chodu ingotu.

Aby sa zamedzilo tvorbe konkávnych bočných stien, sú vnútorné plochy kokily pre odlievanie liatiny vytvorené tak, že sú primerane podľa miery zmrštenia prehnuté smerom von. Po opustení kokily má vďaka tomuto opatreniu odliatok bočné steny vypuklé smerom von, ktoré sa potom zmrštením vyrovnajú.

Podľa vynálezu sú prvé a druhé kanály pre chladiace médium vytvorené tak, že chladiace médium, vychádzajúce z druhých kanálov pre chladiace médium, dopadá na odlievaný liatinový materiál - nazerané v smere prúdenia odlievaného liatinového materiálu - až ako druhé za chladiacim médiom, ktoré vychádza z prvých kanálov pre chladiace médium. Prednostne sú prvé kanály pre chladiace médium vytvorené tak, že ich dĺžkové osi uzavierajú ostrý uhol 20 až 40 stupňov so stredovou osou dutého priestoru kokily, ktorý je ohraničený kokilovým rámom. Stredovou osou dutého priestoru kokily sa pritom rozumie stredová osa dutého priestoru kokily, ktorá je rovnobežná so smerom prúdenia odlievaného liatinového materiálu. Dĺžkové osi druhých kanálov pre chladiace médium uzavierajú so stredovou osou dutého priestoru kokily prednostne uhol od 60 do 85 stupňov.

Počet prvých kanálov pre chladiace médium závisí okrem iného na veľkosti vyrábaných ingotov, rýchlosti odlievania liatiny a odlievanom liatinovom materiáli. Každá bočná stena obsahuje prednostne 8 až 30 prvých kanálov pre chladiace médium a pevná čelná stena prednostne obsahuje 5 až 25 prvých kanálov pre chladiace médium.

Prednostne všetky otvory médium, natočené smerom k nachádzajú v rovnakej obvodovej pre chladiace médium prednostne ostrekovanie chladiacim médiom spôsobom po celom obvode ingotu.

prvých kanálov pre chladiace dutému priestoru kokily, sa rovine kokily. Naviac sú kanály usporiadané takým spôsobom, že je prevádzané rovnomerným

Počet druhých kanálov pre chladiace médium závisí okrem iného na dĺžke posúvacej čelnej steny, respektíve na rozmeroch ingotu, na odlievanom liatinovom materiáli a na rýchlosti prispôsobenia sa rozmerov kokily na žiadané ingotové rozmery. Počet druhých kanálov pre chladiace médium na jednu posúvaciu stenu sa prednostne pohybuje v rozmedzí medzi 8 až 30 kanálmi.

Prednostne všetky otvory druhých kanálov pre chladiace médium, natočené smerom k dutému priestoru kokily, sa nachádzajú v rovnakej obvodovej rovine kokily a sú prednostne usporiadané takým spôsobom, že ostrekovanie bočných stien ingotu, ktoré doliehajú na posúvacie čelné steny, je vykonávané rovnomerne.

Kokila pre odlievanie liatiny podľa vynálezu prednostne obsahuje distribútor maziva, ktorý sa nachádza v oblasti u vnútornej plochy kokilového rámu, ktorá je natočená smerom k dutému priestoru kokily. Táto oblasť sa vzhľadom k prúdeniu odlievaného liatinového materiálu nachádza na prítokovej strane. Distribútor maziva slúži pre prívod maziva aspoň na celú tvarovaciu časť vnútorných plôch, ktorá je priamo vystavená odlievanému liatinovému materiálu. Podstatné pritom je, že klzná hmota alebo mazivo je dodávané medzi odlievaný liatinový materiál a časť kokilového rámu, ktorá je mechanicky priamo vystavená odlievanému liatinovému materiálu, teda medzi odlievaný liatinový materiál a tvarovacie vnútorné plochy čelných a bočných stien, natočené smerom k dutému priestoru kokily.

Distribútor maziva môže mať podobu uzavretého prstencovitého prvku alebo sa môže skladať z väčšieho počtu dielčich súčastí, ktoré sú s odstupmi medzi sebou uložené na rovnakej obvodovej strane kokily. Uzavretý prstencovítý distribútor maziva sa účelne skladá zo štyroch pozdĺžnych dielčich súčastí, ktoré ležia v rovnakej obvodovej rovine kokily, pričom každá čelná a bočná stena obsahuje jednu takúto dielčiu súčasť. Distribútor maziva, ktorý sa skladá z väčšieho počtu dielčich súčastí, umiestnených s odstupmi medzi sebou, obsahuje účelove všetky tieto dielčie súčasti v rovnakej obvodovej rovine kokily, pričom usporiadanie alebo prevedenie dielčich súčastí je prednostne také, že dodávky maziva alebo klznej hmoty prebiehajú rovnomerne po celej tvarovacej vnútornej ploche kokilového rámu.

Prívod chladiaceho média a maziva k posúvacím čelným stenám prebieha prednostne pomocou ohybného hadicového vedenia, ktoré je po celej svojej dĺžke vytvorené takýmto spôsobom, že neobmedzuje pohyby čelných stien.

U preferovaného prevedenia kokily podľa vynálezu sú čelné a bočné steny vytvorené modulárnym spôsobom, pričom každá čelná a bočná stena obsahuje strednú časť s prvou komorou pre chladiace médium a prvými kanálmi pre chladiace médium a tiež obsahuje dva pripájacie profily, ktoré je možné v priečnom smere kokily pripojiť z obidvoch Priečnym smerom kokily je pritom rovnobežná so smerom prúdenia strán k strednej časti, uvažovaná os, ktorá je odlievaného liatinového materiálu. Smerom k odlievanému liatinovému materiálu natočené vnútorné plochy stredných častí tvoria tvarovacie plochy kokily. Vzhľadom k smeru prúdenia odlievaného liatinového materiálu predný pripájací profil je ďalej označovaný ako prvý pripájací profil a vzhľadom k smeru prúdenia odlievaného liatinového materiálu za strednou časťou nasledujúci pripájací profil je označovaný ako druhý pripájací profil. V priebehu procesu odlievania liatiny tak odlievaný liatinový materiál preteká najprv okolo prvými pripájacími profilmi tvorenej časti dutého priestoru kokily, potom okolo strednými časťmi tvorenej časti tohto priestoru a nakoniec okolo druhými pripájacími profilmi tvorenej časti dutého priestoru kokily.

Celkom prednostne má stredná časť priečny prierez v podstate v tvare písmena U, takže zlúčením strednej časti a vzhľadom k smeru prúdenia odlievaného liatinového materiálu druhého pripájacieho profilu sa vytvorí dutý priestor s funkciou prvej komory pre chladiace médium.

Vnútorné plochy čelných a bočných stien, otočené smerom k dutému priestoru kokily, môžu spoločne ako jedna časť vytvárať dutý priestor v tvare cylindra, účelove dutý priestor so štvorcovým prierezom. Pritom však jednotlivé vnútorné plochy nemusia určovať jednotnú plochu, ktorá je rovnobežná s priečnou osou kokily. Dutý priestor kokily môže byť skôr vytvorený z viacerých dielčich dutých priestorov kokily, usporiadaných v rade za sebou.

Dutý priestor, ohraničený pripájačími profilmi čelných bočných stien, má napríklad väčší prierez ako dutý priestor, tvorený strednými časťami čelných a bočných stien. U podobne vytvoreného dutého priestoru kokily má strednými časťami vytvorený dutý priestor menší prierez a ovplyvňuje tak tvarovanie odlievaného liatinového materiálu, podmienené ochladzovaním vnútorných stien.

Prednostne je tvarovanie odlievaného liatinového materiálu ovplyvňované strednými časťami čelných a bočných stien. Tvarovacia vnútorná plocha každej strednej časti je teda uprednostňovaná pred zodpovedajúcou vnútornou plochou druhého pripájacieho profilu. Vyššie uvedenou vnútornou plochou strednej časti sa pritom rozumie plocha v smere stredovej osi dutého priestoru kokily. Ďalej je uprednostňovaná tvarovacia vnútorná plocha každej strednej časti oproti zopovedajúcej ploche prvého pripájacieho profilu.

U ďalšieho preferovaného prevedenia kokily pre odlievanie liatiny podľa vynálezu má v smere prúdenia odlievaného materiálu druhý pripájací profil posúvacej čelnej steny druhú komoru pre chladiace médium a druhé kanály pre chladiace médium.

Čelné a bočné steny kokily podľa vynálezu sa môžu skladať z ľubovoľného konštrukčného materiálu, ktorý kokile zaručí dostatočnú mechanickú a teplotnú odolnosť, rovnako ako dobrú stálosť tvaru. U modulárnym spôsobom zkonštruovaných kokíl sa pritom jednotlivé kokilové prvky môžu skladať z rovnakého alebo rôzneho konštrukčného materálu. Čelné a bočné steny, respektíve ich dielčie súčasti, sa účelne skladajú z kovu.

Podľa predloženého vynálezu môže byť šírka ingotov nastavovaná pomocou programovo riadenej regulácie otvorenia kokily, respektíve odstupe čelných stien, pričom toto je vykonávané či pomocou zmien polohy iba jedinej čelnej steny alebo aj pomocou napríklad protichodného posuvu obidvoch čelných stien. Zvyčajne však k nastaveniu žiadanej šírky ingotov pomocou regulácie odstupu dvoch protiľahlých čelných stien stačí i posunovanie iba jedinej čelnej steny. V nasledujúcom popise je preto popísané nastavenie iba jedinej čelnej steny, aj keď pre určité konštrukcie kokíl môže byť výhodné súčasné nastavovanie obidvoch čelných stien, ktoré je symetrické vzhľadom k stredu kokily. Predložený vynález však zahŕňa reguláciu otvorenia kokily ako pomocou nastavenia iba jedinej čelnej steny, tak aj pomocou súčasného nastavenia obidvoch protiľahlých čelných stien.

U kokily podľa vynálezu je možné meniť odstup čelných stien účelove v rozsahu od 10 mm do 1000 mm, najmä však v rozsahu od 100 mm do 500 mm.

Posúvacie čelné steny je možné poháňať napríklad pomocou mechanického, hydraulického, pneumatického alebo elektromagnetického zariadenia. Zmeny polohy a zaistenie každej posúvacej steny sú účelove prevádzané pomocou aspoň jedného osového hriadeľa, ktorý je napríklad rovnobežný so smerom pohybu čelnej steny, pričom osový hriadeľ môže mat plný alebo dutý profil alebo môže byť vytvorený ako piestový prvok.

Napríklad podľa určeného programu je pomocou aspoň jedného osového hriadeľa nastavovaná poloha každej posúvacej steny. Ak je použitý iba jediný osový hriadeľ na jednu čelnú stenu, je osový hriadeľ k čelnej stene pripevnený účelne v jej strede. Ak je použitých viacerých osových hriadeli na jednu čelnú stenu, musí byť zaručený synchrónny pohyb všetkých osových hriadeli, ktoré sa podieľajú na pohybe čelnej steny.

Pre zmeny polohy a zaistenie čelnej steny potrebný posuv je účelove vykonávaný pomocou motorom poháňaného pohonného hriadeľa, pričom otáčavý moment pohonného hriadeľa môže byť pomocou prevodovky prevedený na axiálny posun v smere osového hriadeľa. Ak pre zmeny polohy čelnej steny bolo použitých viacerých osových hriadeli alebo ak je paralelne prevádzkovaných viacero kokíl pre odlievanie liatiny podľa vynálezu, sú zúčastnené osové hriadele z dôvodu zaistenia synchrónneho pohybu prednostne poháňané jedným a tým istým samým pohonným hriadeľom.

Na funkciu prevodovky prichádzajú v úvahu napríklad tažné, kĺbové, šróbové alebo kolesové prevodovky. Prednostne sú použité kolesové prevodovky v tvare jednostupňových alebo viacejstupňových prevodoviek s ozubenými kolesami. Tie totiž umožňujú bezklzavý prenos otáčavého momentu pohonného hriadeľa na osový hriadeľ / osové hriadele s definovaným prevodom.

Na funkciu prevodoviek s ozubenými kolesami sa hodia napríklad súkolia z cylindrických čelných, kuželových alebo slimákových kolies. Cylindrické ozubené kolesá pritom môžu byť ozubené priamo, šikmo, v tvare šípa (šípové kolesá) alebo šróbovite (šróbovité kolesá), rovnako ako aj z vonka alebo z vnútra. Kuželové ozubené kolesá majú koželovitú obvodovú plochu s priamym, šikmým alebo oblúkovitým ozubením.

Posun čelnej steny, ktorý je potrebný pre nastavenie otvorenia kokily, je možné vykonávať napríklad pomocou pevne s čelnou stenou spojeného osového hriadeľa, pričom druhý koniec osového hriadeľa je vytvorený ako ozubnica, s ktorou (poprípade pomocou prevodovky) zaberá ozubené koleso, ktoré je pevne spojené pohonným hriadeľom.

Upevnenie osového hriadeľa / osových hrideľov na čelnej stene je možné urobiť napríklad pomocou priskrutkovania, prisvorkovania, prinitovania alebo pomocou zvarenia. Z dôvodov jednoduchej výmeny opotrebovaných súčastí kokily je však prednostne použité spojenie, ktoré je možné rozmontovať.

Druhá možnosť prevodu otáčavého momentu pohonnej prevodovky na axiálny posun čelnej steny pozostáva napríklad v prenose otáčavého momentu pohonného hriadeľa na osový hriadeľ /osové hriadele pomocou prevodovky, napríklad pomocou prevodovky s ozubenými kolesami, pričom každá pohonná a osová hriadeľ na svojom obvode obsahuje ozubené koleso, ktoré je k nej pevne pripojené. Otáčavý moment osového hriadeľa /osových hriadeľov potom môže byť prevedený na axiálny pohyb čelnej steny napríklad pomocou vretenovej prevodovky a priehlbne so závitom, ktorá sa nachádza v čelnej stene, rešpektíve v špeciálne pre tento účel vytvorenej súčasti čelnej steny, do ktorej je potom umiestnený po svojom obvode závitom vybavený osový hriadeľ (vreteno).

Používanie v predloženom vynáleze popísanej kokily pre výrobu odlievaných liatinových ingotov s rôznymi rozmermi, ktorej spodok má pevné rozmery, je z hľadiska nákladov a výrobného času výhodnejšie ako konvenčné kokily, ktoré majú čelné steny zvyčajne pomocou šróbov alebo podobných prvkov pevne pripevnené k zodpovedajúcim bočným stenám.

Oproti regulovateľným kokilám pred odlievanie liatiny, ktoré sú známe zo stavu techniky a u ktorých musia byť ich rozmery nastavené ešte pred začiatkom procesu odlievania liatiny, umožňujú kokily podľa vynálazu nastavenie rozmerov ingotu v priebehu procesu odlievania liatiny, táže nie je nutné prerušovať prevádzku výrobnej linky z dôvodov manuálneho nastavenia rozmerov kokily. Táto výhoda sa prejavuje najmä u viacerých paralelne pracujúcich kokíl pre odlievanie liatiny, pretože všetky otvorenia kokíl je možné jednotlivo alebo naraz nastaviť napríklad pomocou jedného a toho istého pohonného hriadeľa, respektíve pomocou viacerých pohonných hriadeľov. Naviac umožňuje podľa predloženého vynálezu zhotovená kokila plynulé nastavovanie rozmerov ingotu, zatiaľ čo u zvyčajných kokíl, u ktorých je potrebné nastaviť polohu čelnej steny ešte pred začiatkom procesu odlievania liatiny, môže byť čelná stena upevnená iba v troch až piatich polohách.

Oproti kokilám, u ktorých je možné meniť ich prierez pomocou uhlu sklonu čelných stien, má kokila podľa vynálezu podstatne vyššiu mieru prispôsobivosti na žiadané ingotové rozmery. Naviac translačný posun čelnej steny umožňuje jednoduchšie vykonanie zmeny ingotových rozmerov a vyššiu presnosť pri nastavovaní rozmerov ingotov.

Kokila pre odlievanie liatiny podľa vynálezu je vhodná pre plynulú výrobu ingotov pre valcovanie alebo lisovanie z ľahkých kovov alebo ľahkých kovových zliatin a najmä sa hodí pre plynulú výrobu ingotov pre valcovanie alebo lisovanie z hliníkových alebo magnéziových zliatin.

Vynález sa tiež týka spôsobu liatinového odlievania kovových ingotov pomocou kokily pre odlievanie liatiny podľa predloženého vynálezu, pričom spodok kokily, ktorý môže poklesávať, má pevné rozmery a zmeny polohy každej posúvacej čelnej steny sú vykonávané pomocou pohonu, kontrolovaného riadiacou jednotkou.

Podľa vynálezu je odstup čelných stien zo začiatku nastavený takým spôsobom, liatiny zodpovedá prierez ploche pohyblivého spodku že na začiatku procesu odlievania dutého priestoru kokily povrchovej kokily, ktorá je k dispozícii pre prijatie liatinového materiálu. Za súčasného poklesávania spodku kokily je v priebehu procesu odlievania liatiny pomocou pohonu, kontrolovaného riadiacou jednotkou, takým spôsobom podľa programu regulovaný odstup čelných stien, že rozmery dutého priestoru kokily sú plynulé alebo skokové upravované na rozmery žiadaného liatinového ingotu.

Riadiacou jednotkou ovplyvňovaná regulácia odstupu čelných stien je v závislosti na čase riadená prednostne podľa vopred pevne daného programu, tak nazývanej krivky žiadaných hodnôt.

Ďalej je prednostne možné v každom okamihu určiť polohu každej posúvacej čelnej steny pomocou zariadenia pre meranie polohy, takže riadiacou jednotkou a pohonom ovplyvňované zmeny polôh posúvacích čelných stien sú vykonávané v závislosti na rozdielu medzi nameranými, časové závislými údajmi o polohách zodpovedajúcich čelných stien a časové závislou hodnotou o polohe, ktorá je pevne daná vopred určeným programom.

Na začiatku spôsobu odlievania kokily podľa vynálezu sú rozmery odlievanej tavby menšie ako rozmery vyrábaného ingotu. Počas poklesávania spodku kokily je potom možné skokové alebo plynulé meniť otvorenie kokily takým spôsobom, že ochladený ingot získa žiadaný prierez - až na počiatočnú časť, ktorá bola ovplyvnená reguláciou rozmerov. Počiatočná časť ingotu, vytvorená na začiatku procesu odlievania liatiny, je napríklad v podstate kónická alebo má napríklad viacej stupňovité po sebe idúcich kónických častí. Jednoducho, respektíve stupňovité vytvorené kónické počiatočné časti ingotu môžu mať tvar napríklad tupej pyramídy alebo tupého kužeľa.

Tvar kónických ingotových častí je v podstate dôsledkom spoločného pôsobenia rýchlosti zmeny odstupu čelných stien a rýchlosti poklesávania spodku kokily. Riadenie spôsobu odlievania je prednostne vykonávané takým spôsobom, že normála plôch vzniknutých kónických ingotových častí zviera s pozdĺžnou osou ingotu minimálny ostrý uhol 25 stupňov, najmä však uhol medzi 30 a 80 stupňami.

Z dôvodu minimalizácie strát na materiále počas ďalšieho spracovania odliatych liatinových ingotov je hodnota maximálneho poklesu spodku kokily (ten je vykonávaný do toho času, kým sa rozmery kokily rovnajú ingotovým rozmerom, potom sa kokila nachádza v konštantnom nezmenenom stave) alebo vlastne výška ingotovej časti v tvare tupej pyramídy alebo tupého kužeľa účelove menšia ako 50 cm, najmä však menšia ako 30 cm.

Vďaka plynulé nastaviteľnému otvoreniu kokily umožňuje predložený spôsob podľa vynálezu oproti zvyčajným spôsobom odlievania liatiny nákladové výhodnú výrobu ingotov odlievanej liatiny s ľubovoľnými, zákazníkom udanými rozmermi, pričom pre ďaľšie spracovanie odliatych liatinových ingotov zvyčajne nepoužiteľná počiatočná časť je omnoho menšia ako počiatočná časť, ktorá vznikla počas výroby ingotov za pomoci regulovateľných kokíl, známych zo stavu techniky.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na základe obrázkov sú v nasledujúcom popise bližšie vysvetlené ďaľšie výhody, charakteristiky a podrobnosti regulovateľnej kokily pre odlievanie liatiny podľa vynálezu.

Obr. 1 znázorňuje priečny rez posúvacou čelnou stenou regulovateľnej kokily pre odlievanie liatiny podľa predloženého vynálezu.

Obr. 2 znázorňuje pohľad na systém regulovateľných kokíl pre odlievanie liatiny.

Príklady prevedenia vynálezu

Na obr. 1 zobrazený priečny rez posúvacou čelnou stenou 10 ukazuje vhodným spôsobom modulárnu konštrukciu tejto steny. Čelná stena 10 sa skladá zo strednej časti 70 a z pripájacích profilov 72, 74, ktoré je v priečnom smere kokily možné pripojit z obidvoch strán na strednú časť 70. Pozdĺžny rez strednej časti 70 má tvar písmena U. Po uložení v smere prúdenia odlievaného liatinového materiálu druhého pripájacieho profilu 74 na strednú časť 70 sa v posúvacej čelnej stene 10 vytvorí prvá komora pre chladiace médium 80. Aby bolo možné dodávať chladiace médium do komory pre chladiace médium 80, má čelná stena 10 prvý prívod chladiaceho média 84.

Z dôvodov ostreku odliateho liatinového ingotu chladiacim médiom sú prvé kanály pre chladiace médium 88, ktoré sú v spojení s komorou pre chladiace médium 80, zapustené do čelnej steny 10 takým spôsobom, že chladiace médium dopadá na odlievaný liatinový materiál v ostrom uhlu asi 30 stupňov vzhľadom k stredovej ose dutého priestoru kokily 12. V predloženeom texte sú pritom uhlové miery vždy vztiahnuté na kruh o 360 stupňoch. Aby bol zaručený dobrý vstup chladiaceho média do prvých kanálov pre chladiace médium 88, má komora pre chladiace médium 80 vyberanie 86 v miestach, kde chladiace médium vteká do prývch kanálov pre chladiace médium 88.

Na obr. 1 vyobrazená prvá komora pre chladiace médium 80 obsahuje oddeľujúcu stenu 82 s (nevyobrazenými) priechodovými otvormi vo funkcii prúdové - dynamického zkľudňujúceho prvku chladiaceho média. Oddeľovacia stena 82 je na jednom konci ukotvená pomocou upevňovacej hmoty 83., ktorá je napríklad z tmelu. Druhý koniec oddeľovacej steny sa nachádza v drážke 75. ktorá je zapustená v druhom pripájacom profile 74.

Priečny rez čelnou stenou 10 z obr. 1 naviac ukazuje v oblasti u vnútornej plochy 71 strednej časti 70 _r otočenej smerom k dutému priestoru kokily 12, distribútor maziva 76 pre prívod maziva do oblasti strednej časti 70, ktorá sa nachádza na prítokovej strane liatinového materiálu. Dodávky mazivových alebo klzných hmôt do distribútoru maziva 76 sú vykonávané pomocou prívodu maziva 78. Vzhľadom k smeru prúdenia odlievaného liatinového materiálu je distribútor maziva 76 čiastočne prekrytý prvým pripájačím prvkom 72 v oblasti, ktorá sa nachádza na prítokovej strane liatinového materiálu.

Vzhľadom k smeru prúdenia odlievaného liatinového materiálu druhý pripájací prvok 74 má pre vynález podstatnú druhú komoru pre chladiace médium 90 a druhé kanály pre chladiace médium 94 pre ďaľšie ostrekovanie ingotov chladiacim médiom. Priečny rez posúvacou čelnou stenou 10 naviac ukazuje druhý prívod chladiaceho média 92 pre dodávky chladiaceho média do druhej komory pre chladiace médium 90. Druhý ostrek podľa vynálezu ingotu 54 chladiacim médiom, ktorý je nutný pre posúvaciu čelnú stenu 10, je vykonávaný pomcou chladiaceho média, ktoré prúdi druhými kanálmi pre chladiace médium 94, pričom druhé kanály pre chladiace médium 94 sú v spojení s druhou komorou pre chladiace médium 90 a z nej je im dodávané chladiace médium.

U preferovaného prevedenia kokily podľa vynálezu je konštrukcia bočných stien 20, ale tiež aj konštrukcia čelnej steny, ktorá môže byť pevne spojená s bočnými stenami 20, konštrukcia druhej komory pre chladiace médium 90 a druhého prívodu chladiaceho média 92, podobná ako konštrukcia posúvacej čelnej steny 10 - až na druhé kanály pre chladiace médium 94.

nachádzajúce sa v druhom pripájačom profile 74.

Obr. 2 ukazuje systém regulovateľných kokíl pre odlievanie liatiny, pričom z dôvodov lepšieho prehľadu sú príkladne zobrazené iba dve uvedené kokily 60. Každá kokila 60 má kokilový rám 62, ktorý obsahuje dvojicu oproti sebe ležiacich bočných stien 20 a dvojicu oproti sebe ležiacich pohyblivých čelných stien 10, pričom dutý priestor, vymedzený všetkými štyrmi stenami 10, 20, vytvára dutý priestor kokily 12. Vnútorné steny 28 kokilového rámu 62, ktoré ohraničujú dutý priestor kokily 12, slúžia pre pobratie odlievaného liatinového materiálu. Vnútorné steny 28 obsahujú chladiace komory 80, 90, vďaka čomu je odlievaný liatinový materiál chladený aspoň na okraji, takže materiál zatvrdne aspoň v oblasti tohto okraja a z kokily vystúpi v podobe ingotu (zobrazené čiarkované).

Bočné steny 20 každej kokily 60 sú s určitým odstupom medzi sebou navzájom napevno spojené pomocou profilov 25. Čelné steny 10 sú posuvne uložené pomocou klzníc 15, ktoré majú vyberanie, do ktorých na povrchu 21 bočných stien 20 zapadajú vodiace koľajnice (neznázornené), a sú poháňané pomocou osových hriadeli 30. Osové hriadele sú pomocou prevodovky 32 spojené so spoločným pomocným hriadeľom 34, určeným pre viacero paralelne pracujúcich kokíl pre odlievanie liatiny. Pohonný hriadeľ 34 je poháňaný motorom 40, pričom riadenie motoru je vykonávané pomocou riadiacej jednotky 44 napríklad podľa určeného programu, ktorý sa riadi hodnotami o polohe čelnej steny 10, zistenými pomocou zariadenia pre meranie polohy 50. Aktuálna poloha každej posúvacej čelnej steny 10 je do riadiacej jednotky 44. prenášaná pomocou signálneho vedenia 52. Riadiace signály, ktoré sú potrebné pre pohon 40, sú z riadiacej jednotky 44 prenášané pomocou riadiaceho kabelu 46.

Claims (14)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Regulovateľná kokila pre odlievanie liatiny (60), určená pre výrobu odlievaných liatinových ingotov (54) rôznych veľkostí, ktorá obsahuje kokilový rám (62) s dvojicou oproti sebe ležiacich nehybných bočných stien (20) a s dvojicou oproti sebe ležiacich čelných stien (10), pričom aspoň jedna čelná stena (10) je posúvne uložená a pričom každá bočná stena (20) a čelná stena (10) má prvú komoru pre chladiace médium (80) a väčší počet prvých kanálov pre chladiace médium (88), ktoré sú v spojení s prvou komorou pre chladiace médium (80) a ktoré sú určené pre ostrekovanie odlievaného liatinového materiálu chladiacim médiom, vyznačujúci sa tým, že posúvacie čelné steny (10) majú druhú komoru pre chladiace médium (90) a väčší počet druhých kanálov pre chladiace médium (94), ktoré sú v spojení s druhou komorou pre chladiace médium (90) a ktoré slúžia k ďalšiemu ostrekovaniu odlievaného liatinového materiálu chladiacim médiom, pričom druhé kanály pre chladiace médium (94) sú umiestnené takým spôsobom, že chladiace médium, vychádzajúce z druhých kanálov pre chladiace médium (94), dopadá na odlievaný liatinový materiál - nazerané v smere prúdenia odlievaného liatinového materiálu - až ako druhé za chladiacim médiom, ktoré vychádza z prvých kanálov pre chladiace médium (88).
2. 2. Regulovateľná kokila pre odlievanie liatiny podľa nároku 1 vyznačujúci sa tým, že pozdĺžne osi prvých kanálov pre chladiace médium (88) zvierajú ostrý uhol od 20 do 40 stupňov so stredovou osou dutého priestoru kokily (12), ktorý je ohraničený kokilovým rámom (62).
3. 3. Regulovateľná kokila pre odlievanie liatiny podľa nároku 1 alebo 2vyznačujúci sa tým, že pozdĺžne osi druhých kanálov pre chladiace médium (94) zvierajú uhol od 60 do 85 stupňov so stredovou osou dutého priestoru kokily (12), ktorý je ohraničený kokilovým rámom (62).
4. 4. Regulovateľná kokila pre odlievanie liatiny podľa jedného z nárokov 1 až 3 vyznačujú ci sa tým, že • kokila pre liatinové odlievanie (60) obsahuje distribútor maziva (76), ktorý sa nachádza - určované vzhľadom k smeru • prúdenia odlievaného liatinového materiálu - na strane prítoku v oblasti vnútorných stien (28) kokilového rámu (62), ktoré sú natočené smerom k dutému priestoru kokily (12), pričom distribútor maziva (76) slúži k prívodu maziva aspoň do celej tvarovacej časti (71) vnútorných stien (28), ktorá je priamo vystavená materiálu pre liatinové odlievanie.
5. 5. Regulovateľná kokila pre odlievanie liatiny podľa jedného z nárokov 1 až 4 vyznačujú ci sa tým, že čelné steny (10) a bočné steny (20) sú vytvorené modulárnym spôsobom, pričom každá čelná stena (10) a bočná stena (20) obsahuje strednú časť (70) s prvou komorou pre chladiace médium (80) a prvými kanálmi pre chladiace médium (88) a tiež obsahuje dva pripájacie profily (72, 74), ktoré je možné v priečnom smere kokily pripojiť z obidvoch strán k strednej časti (70), a pričom smerom k odlievanému liatinovému materiálu natočené vnútorné plochy (71) stredných častí (70) tvoria tvarovaciu plochu kokily (60).
6. 6. Regulovateľná kokila pre odlievanie liatiny podľa nároku 5 vyznačujúci sa tým, že stredná časť (70) má taký pozdĺžny prierez v podstate v tvare písmena U, že zlúčením stredných častí (70) s druhým pripájačím profilom (74) je vytvorený dutý priestor s funkciou prvej komory pre chladiace médium (80).
7. 7. Regulovateľná kokila pre odlievanie liatiny podľa nároku 5 alebo 6 vyznačujúci sa tým, že tvarovacia vnútorná plocha (71) predstupuje pred stranu druhého pripájačieho profilu (74), ktorá je netočená smerom k dutému priestoru kokily (12).
8. 8. Regulovateľná kokila pre odlievanie liatiny podľa jedného z nárokov 5 až 7 vyznačujúci sa tým, že tvarovacia vnútorná plocha (71) predstupuje pred stranu prvého pripájacieho profilu (72), ktorá je natočená smerom k dutému priestoru kokily (12).
9. 9. Regulovateľná kokila pre odlievanie liatiny podľa jedného z nárokov 5 až 8 vyznačujúci sa tým, že druhý pripájačí profil (74) posúvacej čelnej steny (10) obsahuje druhú komoru pre chladiace médium (90) a tiež druhé kanály pre chladiace médium (94).
10. 10. Použitie kokily pre odlievanie liatiny podľa jedného z nárokov 1 až 9 pre nepretržitú výrobu ingotov pre valcovanie alebo lisovanie z ľahkých kovov alebo zo zliatin ľahkých kovov, najmä z hliníkových alebo magnéziových zliatin.
11. 11. Spôsob liatinového odlievania kovových ingotov pomocou kokily pre odlievanie liatiny podľa jedného z nárokov 1 až 9, pričom spodok kokily, ktorý môže poklesnúť, má pevné rozmery a zmeny polohy každej posúvacej čelnej steny (10) sú vykonávané pomocou pohonu (40), kontrolovaného riadiacou jednotkou (44), vyznačujúci sa tým, že odstup čelných stien (10) je zo začiatku nastavený takým spôsobom, že na začiatku procesu odlievania liatiny zodpovedá prierez dutého priestoru kokily (12) povrchovej ploche pohyblivého spodku kokily, ktorá je k dispozícii pre prijatie liatinového materiálu, a že za súčasného poklesávania spodku kokily je počas procesu odlievania liatiny pomocou pohonu (40), kontrolovaného riadiacou jednotkou (44), takým spôsobom podľa programu regulovaný odstup čelných stien (10), že rozmery dutého priestoru kokily (12) sú plynulé alebo skokové upravované na rozmery žiadaného liatinového ingotu (54).
12. 12. Spôsob podľa nároku 11 vyznačujúci sa t ý m, že riadiaca jednotka (44) pracuje podľa vopred pevne určeného, časové závislého programu.
13. 13. Spôsob podľa nároku 11, kde je možné v každom okamihu určiť polohu každej posúvacej čelnej steny (10) pomocou zariadenia pre meranie polohy (50), vyznačujúci sa tým, že riadiacou jednotkou (44) a pohonom (40) ovplyvňované zmeny polôh posúvacích čelných stien (10) sú vykonávané v závislosti na rozdielu medzi nameranými, časové závislými údajmi o polohách zodpovedajúcich čelných stien (10) a časové závislou hodnotou o polohe, ktorá je daná vopred pevne určeným programom.
14. 14. Spôsob podľa jedného z nárokov 11 až 13 v y z n a č u júci sa tým, že dĺžka ingotovej časti s tvarom tupej pyramídy, respektíve tupého kužela, spôsobená reguláciou ingotových rozmerov na začiatku procesu odlievania liatiny, je menšia ako 50 cm a najmä je menšia ako 30 cm.