PL186206B1 - Ścianka boczna do zamykania przestrzeni odlewniczej urządzenia do odlewania ciągłego taśm metalowych między dwoma cylindrami - Google Patents

Abstract

1. Scianka boczna do zamykania prze- strzeni odlewniczej urzadzenia do odlewa- nia ciaglego tasm metalowych miedzy dwo- ma cylindrami obracajacymi sie w przeciw- nych kierunkach o poziomych osiach usytu- owanych w poblizu siebie, zawierajaca czesc dolna z pierwszego materialu ognio- trwalego o wysokiej twardosci w strefie, w której czesc dolna styka sie ze sciankami czolowymi cylindrów lub z ciekla stala be- daca w stanie krzepniecia lub z brzegiem skrzepnietej tasmy, znamienna tym, ze czesc dolna (10) zawiera na swojej po- wierzchni zwróconej w kierunku przestrze- ni odlewniczej wybranie (16) wypelnione materialem ogniotrwalym (17). Fig. 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest ścianka boczna do zamykania przestrzeni odlewniczej urządzenia do odlewania ciągłego taśm metalowych między dwoma cylindrami obracającymi się w przeciwnych kierunkach o poziomych osiach usytuowanych w pobliżu siebie, zwłaszcza taśm ze stali o grubości kilku milimetrów.

W obecnie stosowanych urządzeniach przemysłowych do odlewania stali, przestrzeń odlewnicza ograniczona jest przez powierzchnie boczne cylindrów, na których następuje krzepnięcie metalu i przez boczne ścianki zamykające z materiału ogniotrwałego, które są dociśnięte do płaskich końców zwanych czołowymi ściankami cylindrów. Takie urządzenie jest, na przykład, opisane w opisie patentowym EP-A-0 698433.

Boczne ścianki zamykające powinny być utworzone co najmniej na ich częściach, które trą o czołowe ścianki cylindrów, przez pierwszy materiał ogniotrwały oznaczony symbolem SiAlON®, mający dużą twardość i wytrzymałość na korozję względem ciekłego metalu. Te warunki są konieczne do otrzymania zadawalającej szczelności na stykach ścianki bocznej z cylindrami i do unikania wycieku ciekłego metalu z przestrzeni odlewniczej w ich pobliżu. Część środkowa ścianki bocznej, która styka się tylko z ciekłym metalem, a nie z cylindrami, może być wykonana z drugiego materiału ogniotrwałego, na przykład z materiału na bazie glinu lub krzemu. Wymaga się przede wszystkim od tego drugiego materiału, aby był dobrym izolatorem ciepła dla uniknięcia skrzepnięcia ciekłego metalu stykającego się z tym drugim materiałem. Jednakże, w skrajnej części dolnej powierzchni bocznej, która w przypadku stosowania cylindrów mających średnicę 1500 mm wystaje 5 do 10 cm powyżej szyjki, to jest do poziomu, w którym cylindry są usytuowane najbliżej siebie i poniżej którego taśma jest całkowicie skrzepnięta, uważa się, że powierzchnia boczna powinna być utworzona przez pierwszy, twardy materiał ogniotrwały, lub inny materiał o równoważnych własnościach. W rzeczywistości, strefa ta jest poddana znacznym siłom tarcia nie tylko ze strony cylindrów ale także ze strony:

186 206

- skrzepniętego metalu znajdującego się na powierzchniach cylindrów, zwanego „skrzepniętym naskórkiem”,

- metalu w stanie częściowo skrzepniętym, który znajduje się między skrzepniętymi naskórkami tuż nad szyjką, przy powierzchniach bocznych i który ma tendencję do przemieszczania się w kierunku szyjki pod wpływem ruchu cylindrów, oraz

- samej taśmy, poniżej szyjki.

Pewność styku ścianek bocznych z cylindrami w tej strefie, musi górować nad zabezpieczeniem przed szkodliwymi skrzepami. Ponadto, zmniejszona szerokość przestrzeni oddzielającej cylindry na poziomie szyjki równa żądanej grubości taśmy, to jest rzędu kilku milimetrów, powoduje bardzo trudne lub wręcz niemożliwe nałożenie różnych materiałów takie, jakie istnieje w pozostałej ściance bocznej.

Podczas odlewania, tarcie ścianek bocznych o ścianki czołowe cylindrów powoduje zużycie tych ścianek bocznych, ale jedynie w strefach, w których stykają się one z cylindrami. Wynika stąd, że części ścianek bocznych, które nie są poddane tarciu stopniowo wchodzą do wnętrza przestrzeni odlewniczej na głębokość, która może osiągnąć 5 do 15 mm. Tworzy się zatem wtedy tak zwana „wkładka dodatnia”.

Wówczas, gdy bada się ścianki boczne zużyte podczas odlewania, stwierdza się bardzo często, że część dolna dodatniej wkładki jest pęknięta, oznacza to, że została ona poddana znacznym dociskom podczas odlewania. To pęknięcie daje w wyniku gwałtowne zmniejszenie głębokości przenikania wkładki dodatniej w przestrzeń odlewniczą począwszy od poziomu usytuowanego kilka centymetrów powyżej szyjki, powodując całkowite zniszczenie wkładki dodatniej poniżej tego poziomu. To zniszczenie następuje wzdłuż linii przypadkowej, która może zależeć zwłaszcza od struktury wewnętrznej materiału ogniotrwałego. Występuje więc znaczne ryzyko, że to pęknięcie rozszerzy się w różnych kierunkach do wnętrza materiału ogniotrwałego powodując oderwanie i wypadnięcie części ścianki bocznej, które tworzą powierzchnię czołową stref przestrzeni odlewniczej, w której metal jest zwłaszcza w stanie ciekłym. W tym przypadku, w sposób nieunikniony obserwuje się przecieki metalu ciekłego poza przestrzeń odlewniczą, które powodują co najmniej miejscowe pogorszenie jakości taśmy. Jeśli to pęknięcie następuje na poziomie strefy styku cylindrów ze ścianką boczną, szczelność tego styku może być poprawiona przez mocniejszy docisk ścianki bocznej. Jej zużycie umożliwia przywrócenie powierzchni styku zgodnej z geometrią ścianek czołowych. Ale jeśli to zdarzenie powtarza się zbyt często podczas odlewania, prowadzi to do nadmiernego zużycia twardego materiału ogniotrwałego ścianki bocznej, a jeśli jego grubość jest zbyt mała - uniemożliwia przeprowadzenie procesu odlewania. Gdy nawet nada się tej twardej ściance ogniotrwałej grubość wystarczającą do zapewnienia całego procesu odlewania, to nawet wówczas występuje wiele zdarzeń opisanego typu, które prowadzą do nadmiernych kosztów ścianki bocznej. Wreszcie, jeżeli powstaje bardzo duży przeciek ciekłego metalu, można spowodować natychmiastowe zatrzymanie odlewania i uszkodzenie urządzenia.

Celem wynalazku jest takie ukształtowanie ścianki bocznej, żeby stopniowe zniszczenie wkładki dodatniej nie miało szkodliwego wpływu na jakość taśmy i przebieg odlewania.

Cel ten osiągnięto przez wykonanie ścianki bocznej do zamykania przestrzeni odlewniczej urządzenia do odlewania ciągłego taśm metalowych między dwoma cylindrami obracającymi się w przeciwnych kierunkach o poziomych osiach usytuowanych w pobliżu siebie zawierającej część dolną z pierwszego materiału ogniotrwałego o wysokiej twardości w strefie, w której część dolna styka się ze ściankami czołowymi cylindrów lub z ciekłą stalą będącą w stanie krzepnięcia lub z brzegiem skrzepniętej taśmy, która zgodnie z wynalazkiem, charakteryzuje się tym, że część dolna zawiera na swojej powierzchni zwróconej w kierunku przestrzeni odlewniczej wybranie wypełnione materiałem ogniotrwałym.

Korzystnie, materiał ogniotrwały wypełniający wybranie jest materiałem mającym mniejszą twardość od pierwszego materiału ogniotrwałego części dolnej i wysokie własności termoizolacyjne.

Korzystnie, materiał ogniotrwały wypełniający wybranie jest materiałem mającym strukturę płytkową, takim jak grafit lub azotek boru.

Korzystnie, wybranie ma w przekroju wzdłużnym kształt trapezu prostokątnego.

186 206

Korzystnie, wybranie ma w przekroju wzdłużnym kształt trójkąta prostokątnego.

Jak to będzie wyjaśnione poniżej, wynalazek polega na nadaniu ściance bocznej, w jej części najniższej struktury dwuwarstwowej takiej, aby wówczas, gdy dociski wywierane na warstwę górną przez skrzepnięty metal staną się znaczne, to ta powierzchnia pogarsza się bez dalszego pogarszania się na wyższych poziomach ścianki bocznej. Daje się w ten sposób możliwość opanowania zjawiska, które jeśli pozostawi się je poza kontrolą, może prowadzić do poważnych zakłóceń w działaniu maszyny odlewniczej.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie znane ze stanu techniki do odlewania ciągłego cienkich taśm między dwoma cylindrami zaopatrzonymi tylko w jedną ściankę boczną, w widoku od czoła, fig. 2a - to samo urządzenie w początkowej fazie odlewania taśmy metalowej w przekroju wzdłuż linii II-II oznaczonej na fig. 1, fig. 2b - to samo urządzenie w fazie odlewania, w której ścianki boczne zostały już znacznie zużyte, w przekroju wzdłuż linii II-II oznaczonej na fig. 1, fig. 3a - ściankę boczną według wynalazku w przekroju wzdłuż linii IIIa-IIIa oznaczonej na fig. 3b, schematycznie, fig. 3b - ściankę boczną według wynalazku, w widoku od czoła, schematycznie, a fig. 4 - urządzenie do odlewania między cylindrami taśm metalowych, wyposażone w ścianki boczne według wynalazku, w fazie odlewania, w której zostały już znacznie zużyte, w przekroju wzdłużnym w widoku z boku.

Wymiary, które zostaną podane przykładowo dla różnych elementów powierzchni bocznych według wynalazku, będą odpowiednie w przypadku, w którym stosuje się cylindry odlewnicze o średnicy rzędu 1500 mm. Jeśli stosuje się cylindry mniejsze, wymiary te też powinny być odpowiednio mniejsze.

Urządzenie do odlewania między cylindrami według stanu techniki przedstawione na fig. 1, 2a i 2b, zawiera na ogół dwa cylindry 1, 1' o osiach poziomych usytuowane obok siebie, których cylindryczne ścianki boczne 2, 2' są skutecznie chłodzone zewnętrznie. Te cylindry są obracane w przeciwnych kierunkach przez znane urządzenia napędowe, które nie zostały przedstawione. Przestrzeń odlewnicza, do której ciekła stal 3 jest wprowadzona przez wlew, niepokazany, połączony ze zbiornikiem takim jak kadź lub rozdzielacz, ograniczona jest przez ścianki boczne 2, 2', cylindrów 1, 1' i przez ścianki boczne 4, 4' z materiału ogniotrwałego, przy czym ścianka boczna 4' nie jest przedstawiona na fig. 1, aby lepiej uwidocznić kształt ścianki bocznej 4. Te ścianki boczne są dociśnięte znanymi, nieprzedstawionymi elementami do czołowych ścianek 5, 5', 5, cylindrów 1, 1' tak, aby zamykać z boku przestrzeń odlewniczą i przeszkodzić wyciekowi ciekłej stali 3. Cytowany poprzednio opis patentowy EP-A-0 698 433 opisuje szczegółowo przykład nieograniczający takich elementów. Ciekła stal 3 krzepnie na ściankach bocznych 2, 2' cylindrów i tworzy na nich dwa naskórki, które łączą się na poziomie szyjki 6 w strefie, w której powierzchnie boczne 2, 2' cylindrów 1, 1' są najbliżej siebie, aby utworzyć taśmę stalową 7, która wydostaje się w sposób ciągły z urządzenia za pomocą znanych i nie pokazanych na rysunku urządzeń.

Jak to widać na fig. 1, elementy z materiału ogniotrwałego ścianek bocznych 4, 4' z przedstawionego przykładu zawierają dwie części. Ich części 8, 9, które stykają się z czołowymi ściankami 5, 5' cylindrów 1, 1' lub w pobliżu stref, w których następuje to zetknięcie, jak również cała ich część dolna 10 na wysokości około 150 mm, wykonane są z pierwszego materiału o wysokiej twardości i mającego wysoką wytrzymałość na korozję względem ciekłego metalu. Pozostała część środkowa 11 ścianek bocznych 4, 4', wykonana jest z materiału mającego korzystnie dobre własności izolacji cieplnej, który może być o mniejszej twardości niż pierwszy materiał. Na fig. 2 przedstawiono urządzenie w początkowej fazie odlewania wówczas, gdy ścianki boczne 4, 4' są nowe i stanowią jednolicie płaskie oparcie dla czołowych ścianek 5, 5' cylindrów, dla ciekłej stali 3 i dla taśmy 7. Na fig. 2b przedstawiono to samo urządzenie w dalszej fazie odlewania wówczas, gdy ścianki boczne 4, 4' są już znacznie zużyte. Część środkowa 11 jest stosunkowo znacznie zużyta na głębokość e przez korozję i przez zużycie mechaniczne wskutek zetknięcia z ciekłą stalą 3 podczas ruchu. Części 8, 9 i 10 z materiału twardego, zostały zużyte w wyniku tarcia na głębokość x w strefach, które stanowią czoło dla czołowych ścianek 5, 5' cylindrów 1,1', podczas gdy ich strefy nie poddane tarciu z czołowymi ściankami nie wykazują żadnego zużycia, w przedstawionym przypad186 206 ku idealnym. Te ostatnie strefy tworzą więc podczas odlewania z wykładziną ogniotrwałą części środkowej 11, które one obejmują, „wkładkę dodatnią” 12 wchodzącą w przestrzeń odlewniczą. W swojej części dolnej ta dodatnia wkładka 12 poddana jest w swej części czołowej znacznym naciskom ze strony ciekłej stali 3, która może znajdować się w pobliżu już w stanie częściowo skrzepniętym. Te części boczne stykają się z naskórkami metalu skrzepniętego na cylindrach. W rezultacie, pod wpływem tych różnych docisków następuje okresowe i niekontrolowane naderwanie części dolnej dodatniej wkładki 12 wzdłuż linii 13, na ogół nieregularnej. W niektórych przypadkach, to naderwanie następuje stosunkowo głęboko w wykładzinie ogniotrwałej aż do powstania nieszczelności przestrzeni odlewniczej umożliwiającej wyciek ciekłej stali 14 poza tę przestrzeń, przez zagłębienie 15. Następuje to zwłaszcza w przypadku jeśli naderwanie rozszerza się ku górze wkładki dodatniej 12, a więc w kierunku stref, w których metal sąsiadujący ze ściankami bocznymi 4, 4', jest całkowicie w stanie ciekłym. Jeśli ciekła stal 14 skrzepnie natychmiast między ścianką boczną 4 i ścianką czołową 5 to powoduje ona cofnięcie się ścianki bocznej 4 oraz niewielkie jej uszkodzenie, jak również uszkodzenie czołowej ścianki 5. Jeśli zagłębienie 15 ma wylot na zewnątrz, ciekła stal 14 może wypływać poza urządzenie odlewnicze zagrażając jego uszkodzeniu i bezpieczeństwu personelu obsługującego.

Zgodnie z wynalazkiem, aby uniknąć problemów spowodowanych przez niekontrolowane oderwanie się części wkładki dodatniej 12, w części dolnej ścianki bocznej 4, 4', tworzy się strefę, w której to oderwanie, jeśli powstanie, będzie ograniczone. W tym celu, wykonuje się w części dolnej ścianki bocznej 4, 4', na wysokości usytuowanej od jej brzegu dolnego, na przykład, aż do około 70 mm powyżej poziomu szyjki 6, wybranie 16, które wypełnia się materiałem ogniotrwałym 17. Ten materiał może być twardy i wytrzymały na korozję, stanowiąc resztę części dolnej 10 ścianki bocznej 4, 4'. Można również stosować materiał mniej wytrzymały na ścieranie względem metalu skrzepniętego lub krzepnącego, jak również na korozję względem metalu ciekłego, który będzie posiadać dobre właściwości izolacji cieplnej. Można w tym celu wybrać taki sam materiał ogniotrwały jak materiał części środkowej 11 ścianki bocznej 4, 4'. Materiał ogniotrwały o strukturze płytkowej taki jak grafit lub azotek boru byłby również odpowiedni do tego zastosowania z powodów dalej omówionych. Te dwa materiały ogniotrwałe są ze sobą połączone znanymi sposobami, na przykład przez klejenie.

W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku, przekrój wzdłużny wybrania 16 i materiału ogniotrwałego 17, który go wypełnia, ma kształt trapezu prostokątnego, którego ostrze jest skierowane do części górnej przestrzeni odlewniczej, i którego duża podstawa jest zwrócona do tej przestrzeni odlewniczej. Ta duża podstawa trapezu zajmuje wysokość hj, równą na przykład 70 mm, przy czym ta wielkość nie zawiera części małej powierzchni przeznaczonej do usytuowania jej pod szyjką 6, po jej umieszczeniu. Mała podstawa trapezu usytuowana za wybraniem zajmuje wysokość h 2 powyżej poziomu szyjki 6, równą na przykład 55 mm. Wybranie 16 ma głębokość maksymalną p równą na przykład 15 mm. Zatem p powinno być większe od maksymalnej wielkości dopuszczalnego zużycia części 8, 9, 10 materiału twardego ścianki bocznej 4, 4' tak, aby materiał ogniotrwały, który wypełnia to wybranie, mógł spełniać swoją rolę podczas odlewania.

Na fig. 4 pokazano działanie urządzenia do odlewania między cylindrami, wyposażonego w ścianki boczne 4, 4' według wynalazku, w tych samych warunkach jak urządzenie przedstawione na fig. 2b. W tych dwóch przypadkach zaobserwowano tworzenie się wkładki dodatniej 12 o maksymalnej grubość x na poziomach, w których ścianki boczne 4, 4' są utworzone przez twardy materiał ogniotrwały 10. Ale ścianki boczne 4, 4' według wynalazku, które tworzą czoło taśmy 7 lub stref, w których ciekła stal 3 jest w stanie częściowo skrzepniętym, są poddane znacznemu zużyciu, którego wielkość jest funkcją docisków, którym ścianki te są poddane. Dociski te mają tendencję do zwiększania się wraz ze zwiększaniem się frakcji skrzepniętej stali 3, a w wyniku, pogłębianie przenikania dodatniej wkładki 12 zmniejsza się w miarę jak zbliża się ono do szyjki 6. Poniżej szyjki 6, a nawet nieco wyżej, wkładka dodatnia 12 może ewentualnie być całkowicie zużyta, jak przedstawiono na fig. 4. Ponieważ materiał ogniotrwały 17 stanowiący wyłożenie wybrania 16 każdej ścianki bocznej 4, 4', zgodnie z wynalazkiem, nie ma wysokiej twardości jego zużycie jest regularne i zazwyczaj nie stwier6

186 206 dza się obecności linii oderwania o kształtach wykrzywionych i zależnych od przypadku jak linia 13 z fig. 2b. Jednakże, jeśli chwilowy docisk, zbyt silny, spowoduje naderwanie materiału ogniotrwałego 17 pokrywającego wybranie 16, to naderwanie zatrzyma się na granicach wybrania 16. To oderwanie nie rozszerza się więc w częściach wyższych ścianki bocznej 4, 4', to jest tych, które stykają się z całkowicie ciekłą stalą 3, która może więc wypływać poza przestrzeń odlewniczą przez zagłębienie, które powodowałoby rozszerzanie się tego naderwania. Wysokość hi, którą zajmuje powyżej szyjki 6 wybranie 16 i materiał ogniotrwały 17, który je pokrywa, musi być zatem ściśle określona.

Powiedziano już powyżej, że materiały o strukturze płytkowej jak grafit lub azotek boru są szczególnie zalecane aby utworzyć materiał ogniotrwały 17 pokrywający wybranie 16. A ponieważ ta struktura płytkowa ułatwia zużycie w sposób regularny i stopniowy, to zmiana kształtu dodatniej wkładki 12 może być lepiej kontrolowana. Z tego względu, może więc być również do zaakceptowania zastosowanie materiałów zwykle używanych do tworzenia części środkowej 11 dwóch ścianek bocznych 4, 4', które mają stosunkowo małą twardość i dobre właściwości izolacji cieplnej. Stosowanie tych materiałów umożliwia także uniknięcie zbyt wczesnego krzepnięcia ciekłej stali 3 powyżej szyjki 6. Wreszcie, zgodnie z wynalazkiem, aby utworzyć materiał ogniotrwały 17 pokrywający wybranie 16, można stosować materiał ogniotrwały typu, który tworzy część dolną 10 i brzegi 8, 9 ścianek bocznych 4, 4'. Wtedy prawdopodobnie materiał ogniotrwały 17 będzie ulegał nieregularnym naderwaniem, które mogłyby powodować całkowite jego zniszczenie. Ale co najmniej jest zapewnione, że te naderwania zatrzymają się na granicach wybrań 16 i nie dotrą do stref ścianek bocznych 4, 4', w których mogłyby one powodować niebezpieczeństwo przecieków ciekłego metalu poza przestrzeń odlewniczą.

W opisanym i przedstawionym przykładzie wykonania, wybranie 16 ma przekrój wzdłużny o kształcie trapezoidalnym. Zmierza się do tego, aby w przypadku zapoczątkowanego zużycia materiału ogniotrwałego 17 tylko twardy materiał ogniotrwały 10 był narażony na działanie ciekłej stali 3 lub częściowo już skrzepniętego metalu, a powierzchnia zukosowana jest poddana tylko stosunkowo ograniczonemu zużyciu mechanicznemu. Przekrój prostokątny tego wybrania 16 pozostawiłby, po zużyciu materiału ogniotrwałego 17, twardy materiał ogniotrwały mający ostry kąt powodujący znaczniejsze zużycie i możliwość gwałtownych i nieregularnych naderwań. Taki właśnie przekrój prostokątny wybrania 16 jest zgodny w swej istocie, z myślą przewodnią wynalazku.

W odmianie wykonania wynalazku można również przewidzieć, że wybranie 16 ma przekrój wzdłużny o kształcie trójkąta prostokątnego.

Wynalazek może być łatwo przystosowany do ścianek bocznych, które miałyby kształty na ogół różniące się od kształtów, które przedstawiono w poprzednim przykładzie.

Powyższy opis został podany w nawiązaniu do odlewania nierdzewnych stalowych taśm węglowych, ale wynalazek może być również stosowany do odlewania między cylindrami innych typów stopów żelaza lub metali nieżelaznych, dla których mogłyby powstać wyżej wymienione problemy.

186 206

4'

Fig. 4

186 206

II _r .

Departament Wydawnictw ΌΡ RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Ścianka boczna do zamykania przestrzeni odlewniczej urządzenia do odlewania ciągłego taśm metalowych między dwoma cylindrami obracającymi się w przeciwnych kierunkach o poziomych osiach usytuowanych w pobliżu siebie, zawierająca część dolną z pierwszego materiału ogniotrwałego o wysokiej twardości w strefie, w której część dolna styka się ze ściankami czołowymi cylindrów lub z ciekłą stalą będącą w stanie krzepnięcia lub z brzegiem skrzepniętej taśmy, znamienna tym, że część dolna (10) zawiera na swojej powierzchni zwróconej w kierunku przestrzeni odlewniczej wybranie (16) wypełnione materiałem ogniotrwałym (17).
2. 2. Ścianka według zastrz. 1, znamienna tym, że materiał ogniotrwały (17) wypełniający wybranie (16) jest materiałem mającym mniejszą twardość od pierwszego materiału ogniotrwałego części dolnej (10) o wysokiej własności termoizolacyjnej.
3. 3. Ścianka według zastrz. 2, znamienna tym, że materiał ogniotrwały (17) wypełniający wybranie ,(16) jest materiałem mającym strukturę płytkową, takim jak grafit lub azotek boru.
4. 4. Ścianka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że wybranie (16) ma w przekroju wzdłużnym kształt trapezu prostokątnego.
5. 5. Ścianka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że wybranie (16) ma w przekroju wzdłużnym kształt trójkąta prostokątnego.