BG61904B1 - Леярска форма за непрекъснато леене на стомана, по-специалноза непрекъснато отливане на тънки слаби - Google Patents

Description

Настоящото изобретение се отнася до усъвършенствана леярска форма за непрекъснато леене на стомана, по-специално е насочено към непрекъснато отливане на тънки слаби и по-конкретно слаби, имащи дебелина помалка от 70 mm.

Известно е, че дори и ако при конвенционалните слаби с дебелина, равна или по-голяма от 240 mm, намалената хомогенност в повърхностния слой през времето на отливане да е приемлива в нормалните граници, то тази хомогенност въпреки очакванията, се оказва източник на проблеми, когато отливат тънки слаби с посочената дебелина, което се дължи на скоростта на отливане (3-6 m/min спрямо максималната възприета при коневнционалните слаби скорост от 1,5 m/min), а именно, когато тези тънки слаби са предвидени да бъдат директно насочени към валцоващите съоръжения. Последствието от нехомогенното охлаждане е получаването на продукт с ниско качество, при който се формират надлъжни, променливо оцветени ивици поради различната температура, показващи липсата на хомогенност по дебелината на слабата. Един друг посериозен недостатък, който възниква поради повишената скорост на отливане, е появата на възможни разрушавания или пукнатини върху повърхностния слой по време на втвърдяването и невъзможността да се избегнат опасните последици за цялото отливащо съоръжение.

От DE А 4031691 е известна леряска форма за отливане на тънки слаби, имаща централна изпъкнала или вдлъбната повърхност на двете срещулежащи, вътрешна и външна плоча, които имат една първа дължина, която започва от входящия участък на леярската форма, по същество вертикална, до около 50% от височината на плочата, след което приема дъгообразен профил при крайната част на изхода на леярската форма с радиус на огъване, който за вътрешната плоча (вътрешната извивка) е същият като на външната плоча (външната извивка) по-малък с дебелината на тънката слаба.

Известно е от практиката, че леярски форми, плочите на които са били обработвани съгласно признаците, дефинирани в DE А 4031691, въпреки че имат неоспорими предимства по отношение на конвенционалните леярски форми, по-специално по отношение на подобрената им хомогенност при охлаждането, което е много важно, когато отлетият продукт трябва незабавно да бъде отправен към валцоващите съоръжения без междинна обработка, не решава проблема за възможното откъсване на отлетия продукт от стените в областта на рязката промяна на извивката. Това може да предизвиква увеличаване на надлъжната непрекъснатост, така че да резултира не само в нехомогенното охлаждане, но също така да предизвика локални механични напрежения (напрежения на натиск и опън съответно във външната и вътрешната извивка) с възможност от появяване на напуквания в най-напрегнатите зони до предизвикване на разрушавания.

Следователно, изобретението има за цел да осигури по-добро опериране с леряската форма чрез усъвършенстване профила на нейните плочи, като се осигури отливането да се ограничи доколкото е възможно между стените на формата, така че поради тази причина термичното пренасяне да бъде максимално и доколкото е възможно хомогенно, като се осигури огъване на профила, което се променя доколкото е възможно непрекъснато от входа, имащ вертикална тангента надолу към дъгово оформена крайна част. До сега профилът на леярската форма е бил модифициран по отношение на базовите повърхности на външната и вътрешната извивки на плочите.

Тези задачи се решават чрез леярската форма съгласно изобретението, включващо, елементите, разкрити в претенция 1.

Съгласно претенция 1 формата на профила на леярската форма във вертикална равнина е постигната чрез определен брой дъгови линии, очертани чрез радиуси, една след друга съгласно основните признаци, включени в тази претенция, или чрез елипсовидна форма на профила съгласно признаците, включени в претенция 2, което може да бъде осигурено за леярските форми с централно вдлъбната повърхност в горната зона, както е описано в DE А 4031691, или още и за леярски форми без такава вдлъбната повърхност с по-широки страни или срещулежащи вътрешна и външна плоча (вътрешна и външна извивка) по същество паралелни също в горния входящ ръб.

Тези и някои допълнителни цели, предимства и признаци на леярската форма съгласно изобретението ще станат по-ясни от следващото детайлно описание на предпочитаното примерно изпълнение, което не ограничава изобретението и при отнасяне към приложените фигури, от които:

фигура 1 - представлява надлъжното напречно сечение на двете плочи, оформящи по-широките страни на леярската форма;

фигури 2 и 3 представляват един пример за изменение радиусите на огъване R - R4 на профила за основните базови повърхности, респективно на външната и вътрешната извивка на повърхностите на плочите;

фигури 4 и 4а показват схематично очертаване на елипса, преминаваща през точка В и тангента в тази точка за дадени периферна повърхност от радиус R, имащ в точка В радиус на огъване, равен на R, и съответно-детайл от елипсата в увеличен мащаб за по-голяма яснота.

На фиг.1 леярската форма е оформена, в нейните по-широки страни, от две медни плочи 1 и 1а, съответно от външна и от вътрешната огъната повърхност, предвидени със слабо огъване по отношение на вертикалната равнина, така че да не се нарушава непрекъснатостта до намиращата се в долната част дъгообразнооформена повърхност (непоказана) на непрекъснато отливаща инсталация, по-специално на такава за отливане на тънки слаби.

Както е установено, такова огъване се осигурява в известните, конвенционални плочи само в по-долния участък, съответно на около 1/2 от височината, като оставащата част е оставала по същество вертикална.

Двете противоположни плочи 1 и 1а се охлаждат с флуидна среда, съответно от захранвана две водни кутии 2 и 2а от някои от известните от състоянието на техниката типове. Както е посочено, една централна вдлъбната повърхност може да се осигури в горния участък на леряската форма, в съответствие на което двете плочи 1 и 1а са паралелни една спрямо друга в напречно сечение само в крайните участъци, в близост до малките страни на леярската форма. Те са разположени странично в средата, за да осигуряват повече празно пространство за имерсия (потапяне) на отливащата дюза, като по този начин се осигурява достатъчно широка повърхност на отлятата стомана, която е термично стабилизирана, позиционирано между плочата и дюзата, така че да спомага за добро стопяване на покриващия прах за целите на оптималното смазване. Във всички случаи признаците, които ще се опишат понататък, са насочени към огъването на вертикалния профил на двете плочи, независимо от възможната централна вдлъбната повърхност, чрез което профилът би могъл да бъде отнесен както към един реален профил на вътрешната повърхност на плочата, в което и да е вертикално напречно сечение, или такъв на една идеална, така наречена “базова” повърхност, по отношение на която в централната зона горната повърхност се отстранява, за да оформи посочената вдлъбнатина. Все още с отнасяне към посочените “базова” повърхност това може да е дефинираната идеална повърхност, в случай на леярска форма, снабдена с вдлъбнатина или вътрешна действителна повърхност на плочите.

За да бъде внесена по-голяма яснота, геометричните признаци на базовата повърхност на всяка от плочите, съответно на външната и вътрешната повърхност, са дадени на фиг.2 и 3, които показват примери на профили, достигнати чрез вътрешно пресичане с вертикална равнина на вътрешната повърхност на едно примерно изпълнение на плочата на леярската форма, показана на фиг. 1. В двата чертежа точка “0” посочва центъра на осцилация на леярската форма, върху хоризонталната линия около половината от височината на профила, съвпадащ с центъра на огъване на край ния участък на самия профил във изходящия участък на леярската форма. Съгласно известното състояние на техниката този краен участък на профила, имащ център на огъване, съвпадащ с центъра на осцилация на леярската форма, е бил разположен по дължината на около една половина от височината на плочата и оформя само огънатата част на профила, принадлежаща към базовата повърхност, която в друго отношение по същество е праволинейна.

Съгласно изобретението базовата повърхност на профила във вертикалната равнина е изцяло дъгообразна, с огънати части с различни радиуси на огъване, които са непрекъснато очертани с радиус един към друг, т.е. имат общи тангенти в точките на свързване между прилежащите дължини на линиите на огъване, без междинни връхни точки, до достигане на последния участък при изхода на леярската форма, оформен от една периферна дъга с център в точката на осцилация на формата, при което са с предварително дадени радиуси, например от 5000 до 5500 mm за двете плочи (на фиг.2 - 5200 mnm. за външната плоча или външната огъната повърхност), със стойност, която за вътрешната плоча, вътрешната огъната повърхност) е по-малка с толкова, колкото е дебелината на тънката слаба по отношение на другата плоча.

Съгласно първо примерно изпълнение на изобретението профилът е подразделен на множество от дъгови повърхности (на фиг.2 и 3 техният брой е пет), съответстващи на един и същ ъгъл а спрямо центъра, а имат съответни центрове на огъване, разположени, както е показано на фигурите, върху радиалната линия, очертана от крайната точка на горната прилежаща дъга, от която точка започват дъгите, до които се отнасят. Всъщност точка 0^,v е върху хоризонталната линия, начертана от вътрешния ръб на леярската форма на разстояние R4 от нейния изход. Първата дъгова част, която започва от върха между точките F и Е, е на разстояние, близо до R4, като радиусът на огъване, разпростиращ се надолу по дължината на ъгъла а до точката Е, която, когато е свързана с центъра O'^v оформя праволинеен сегмент, с център 0' на втората дъгова част E-D.

По този начин в точка Е тангентата към дъгата Е-D и линията е прецизно очертана без междинни връхни точки. Същото се отнася до всички точки между прилежащите дъги до точка В между дъгата Е - F съвпада с тази към дъгата С-В и последната дъга А-В с център в точка 0, който също така е център на осциалация на леярската форма.

Всъщност за конструиране на профила съгласно изобретението началната точка ще бъде точно дъгата А-В, която вече е определена чрез нейните геометрични характеристики. Така върху продължението на линията О-В, където В е точката на контакт с продължаващата дъга В-С, се фиксира точката 0', която е центърът на огъване на дъгата В-С и т.н. Дължината на дъгата В-С и на съответните дъги до достигане на точката F трябва да се избере по желание чрез опростено пресмятане по геометричен и тригонометричен път. Тези условия за равномерно разделяне на дъгите, съответно на ъглите, могат да бъдат особено полезни за опростяване на пресмятанията и на проектирането на плочите на леярската форма.

Съгласно това примерно изпълнение центърът 0 е разположен на ниво, съответстващо на около половината от височината на леярската форма, по-точно в средата на дължината с променлив наклон, завършваща във върха с лъга, чиято тангента в горния край F съвпада с входящия участък на леярската форма и е вертикална ,така че центърът на огъване 0™ е върху хоризонталната линия, прекарана в същата точка F. Очевидно е, че профилът на базовата повърхност на двете плочи може да бъде подразделен в брой от дъги, който е различен от показания в посочения пример, като за предпочитане е да са повече от пет, за да се получи дъговата повърхност с по-добра непрекъснатост. Ясно е, че когато подразделянето на профила в дъги са доближи до безкрайност, дъгата става единична с непрекъснато променящо се огъване. По време на осциалция на леярската форма по-ниският участък на плочите с поголямо извиване ще е този участък, чиято профил най-малко се различава от траек торията на осцилиране, докато, от другата страна, налице ще е максимална разлика в горния или във входящия участък на леярската форма, където обаче напречните премествания, предизвикани от осцилацията, са едва забележими, което се дължи на големия размер на базовия радиус R. Обаче, дори и ако в този участък в централната част на вътрешната повърхност на вътрешната и външната дъгова извивка на плочите посочената вдлъбната повърхност или изпъкналост не е оформена, тогава също няма да има опасност от контакт между вътрешните стени на плочите и изливащата дюза през периода на осцилацията.

Съгласно едно предпочитано примерно изпълнение на изобретението непрекъснато променящата се дъга, по която варират вътрешните повърхности на двете плочи на леярската форма без нарушаване на непрекъснатостта, тяхното разполагане в пространството от вертикалната тангираща ориентация в горния край до периферната дъга, ориентирана в долния край, е от елиптичен вид. Условията, на които дъгата от елипсата между точките F и В на фиг.2 и 3 трябва да отговаря, са следните: вертикална тангента в горния край; тангента в долния край, съвпадаща с тази на крайната периферна дъга от повърхността, допираща се в нея, ( в точката В на фиг.2,3); размерът на радиуса на огъване р в тази позиция е равен на радиуса R на същата дъга от периферната повърхност.

На фиг.4 е показана най-съществената част, което е дадено в увеличен мащаб на фиг.4а представляваща елипса, чиято долна дясна крайна четвъртина може да съставя желаната дъга от елипса между точките В и F от фиг.2 и 3. За конструирането на тази елипса е достатъчно да се вземат предвид няколко прости геометрични правила ,като се отчитат по-рано определените условия.

От изискването, че тангентиращата права в точката F трябва да бъде вертикална, следва това, че центърът 0' на елипсата трябва да е позициониран върху хоризонталната линия, очертана през точката F. Така ще бъде възможно да се начертае системата от Картезиански оси с център О’ и оста на абцисата х, съвпадаща с по-малката ос на елипсата, съответстваща на O’ F. Следователно, първите неизвестни величини, които трябва да се определят, са размерът на дължината на помалката ос b и на главната ос а, по дължина на вертикалната, преминаваща през O’, където представлява ординатата у на ocja. При обозначаване на координатите на точка 0, с m и η съответно, а именно центърът на осцилация на леряската форма с отчитане на системата от оси х, у, имащи своя център в О’ координатите на точка В, когато се разглежда като точка върху елипсата, ще бъдат съответно:

х_в = cost; у_в= a sin t, където t е ъгълът, сключен между оста х и правата линия, свързваща точка 0' с точката Н, в която периферната повърхност, очертана с радиус, пресича хоризонталната линия от В, преминаваща също така през точка К, която е върху вертикалната линия, прекарана в точка В. Когато се разглежда точка В като точка от периферната повърхност с център в 0 и радиус R, за същите координати могат да бъдат изведени следните равенства:

х_в = R οοβξ + m; у_в = R δίηξ + η, където ξ ъгълът е сключен между хоризонталата в 0 и правата, свързваща точката 0 с точката В. Чрез приемането координатите да са равни и пресмятането на радиуса р на огъване в точката В във функция от координатите, който радиус р с приближение трябва да е равен на радиуса R (а именно разстоянието ОВ), е установено чрез серия от изчисления според тригонометричните правила по следните равенства:

R sin ξ + η a = I sin t tgξ (R sin ξ + n)² ab = II tg t. sin t

R² cos⁴t =III tg ξ (R sin ξ + n)² (gt ξ + I)³

Определената като неизвестна ордината η на точката 0 може да бъде фиксирана по желание, като центърът на осцилация е разположен на по-долно ниво по отношение на горния край на леярската форма. Следователно ординатата η ще бъде предвидена между нулата (в който случай няма елипса, а единична периферна дъга AF) и Υ_Β (в който случай трябва отново В = F, като периферната дъга ще има вертикална тангента в точка В, като от това дъгата на елипсата ще се редуцира само до тази точка). В случая, даден на фиг.2 (във външната извивка), стойността на η е 400 mm. При фиксиране също и на ъгъла ξ, например да се определи чрез средствата на инклинация на тангентата в В (равно на 90° + ξ), и като се отчита, че R е от познат порядък (5200 mm за външната извивка на повърхността на плочата на фиг.2), чрез формула III се получава стойността на t. Тази стойност се замества във формула I, за да се получи а и от формула II непосредствено се намира стойността Ь. При това елипсата е дефинирана чрез дължината на своите оси и само нейният център 0 трябва да бъде фиксиран върху оста х, който се намира чрез опредеялне на m, а именно абцисата на O’, която е известна точка в пространството, намерено чрез следващото равенство:

m = b cos t - R cos ξ

Практически, за да се определи профилът на вътрешната и външната плоча, трябва да се изчислят координатите х_м и Υ_Μ на която и да е от броя точки М, отнасящи се до една идеална елипса, междинна между двата профила на вътрешната и външната дъгообразна повърхност. Когато, отбелязвайки с Δ половината от разстоянието между двете плочи (например Δ = 30 mm), координатите на точка Р върху вътрешната, извита повърхност (вътрешната плоча) ще бъдат:

χ = х„ - Δ cos δ ρ Μ χ = у.. - Δ sin δ ρ ^J Μ при което за координатите на кореспондиращата съответна точка Р’ върху външната извита повърхност на страната ще се получи:

х_р. = х_м - Δ cos δ х_р. = У_м - Δ sin δ като δ е ъгълът, съответстващ за всяка точка М на ъгъла ξ, вече дефиниран преди това за точка В.

Така ще бъде възможно да се дефинира точка след точка профилът на двете срещулежащи повърхности с елипсовидна форма, например чрез предвиждане на някакви таблици или на подходяща изчисляваща програма. Както е посочено когато се обработва действителната вътрешна повърхност на двете плочи със съобразяване на двата “базови” профила, определените разлики могат да се възприемат за дефиниране на възможната централна вдлъбнатина или изпъкналост, чийто профил както в хоризонтално напречно сечение, така и във вертикално сечение може да се избере по желание, но съгласно вида, независимо от настоящото изобретение.

Непрекъснатото изменение на извивката на дъгата от стойност, доближаваща безкрайност в съответствие с горния край, към предварително фиксирана стойност, намираща се между 2500 и 6000 mm, осигурява предимството да се избегнат отклонения при отливането в тези начални етапи, при които продуктът не е все още втвърден и съответно има все още “течна сърцевина”. Фактически тези внезапни отклонения биха могли да доведат не само до възможно странично установяване на повърхностната зона на сърцевината от стените на леярската форма с негативни последствия върху степента на охлаждане и с това до нехомогенност на разпределението, но и до деформационни вътрешни напрежения, концентрирани в единични зони, които биха предизвикали появяването на пукнатини по повърхността със следващи нарушения на вътрешната течност (счупвания) със забележителни загуби и щети на съоръжението от гледна точка на това да се възстановят и материалът и загубите от престоя на съоръжението.

Изобретението не се ограничава от погоре цитираните средства за изчисляване, за да се достигне като краен резултатта определянето на желаната елипсовидна извивка.

Claims (9)

1. Патентни претенции

   1. Леярска форма за непрекъснато леене на тънки слаби, двете срещулежащи по-широки страни на която са оформени от медни плочи (1,Г) съответно от външна и вътрешна извивка, като и двете са водноохлаждаеми и за всяка от тях е дефинирана една базова повърхност, която съвпада със съответната вътрешна стена, като е предвидено отклонение /девиация от тази вътрешна стена в случай на възможно наличие на централна вдлъбната повърхност, и в това отношение профилът на базовата повърхност има една дъгообразнооформена извивка (А-В) в долната зова, която е с център на огъване, съвпадащ с центъра на осциалция (0) на леярската форма и с радиус (R), характеризираща се с това, че профилът на базовата повърхност е оформен от брой дъги, всичките очертани с радиуси една към друга и с посочения дъгообразнооформен долен участък, като освен това дъгите имат намаляващи се радиуси на огъване, при което разстоянието по-ниския участък се увеличава без междинни връхни точки и прекъснатост в точките на съединяване между допиращите се дъги до достигане на един почти безкраен радиус в противоположния горен край (F), където тангентата към дъгата по същество е вертикална, като точката (0) е разположена във височина между крайните точки на профила, съответно долният (А) и горният (F) участък.
2. 2. Леярска форма съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че посочените дъги, оформящи профила във вертикална равнина на базовата повърхност на леряската форма, са оформени от периферни дъги, имащи съответен център на огъване в пречистването на правите линии, свързващи краищата на дъгата с центъра на огъване на съседните дъги до посочената крайна дъга от периферната повърхност (А-В), чиито център на огъване съвпада с центъра на осцилация (0) на леряската форма, с всички ъгли а спрямо центъра на различните дъги от периферната повърхност идентични един към друг, с център на огъване (0^ιν), който има връзка с първата горна дъга, започваща от точката (F), разположена върху хоризонталната линия, минаваща през точка (F).
3. 3. Леярска форма съгласно претенция 2, характеризираща се с това, че посочените серии от дъги на периферната повърхност достигат безкраен брой, чрез което резултиращата дъга е от тип елипса, имаща радиус на огъване, намаляващ по посока надолу до непрекъснато променящ се радиус на огъване (р), който достига минимална стойност, съответстваща на предварително фиксирания радиус (R), когато се допира в точка (В) крайната дъгообразнооформена част (А-В).
4. 4. Леярска форма съгласно претенция 3, характеризираща се с това, че елипсовидната дъга се простира между горната крайна точка (F) на базовия профил, съответстваща на входящия ръб на леярската форма, където тангентата е вертикална, до точката (В), където тангентата съвпада с тази, отнасяща се до прилежащата долна крайна дъга (А-В), и е наклонена под ъгъл (90 + ξ) по отношение на хоризонталата, ъгълът (ξ) е с отрицателна стойност и е разположен между хоризонталата в точка (0) и линията, свързваща (0) и (В).
5. 5. Леярска форма съгласно претенция 4, характеризираща се с това, че дъгата от елипса (А-F) е една дължина от елипса, имаща център в (O’) върху хоризонталата през (F) от същата страна на точка (0), за която може да се счита, че произхожда от системата от Картезиански оси с ос (х) на свързващата линия (O’-F), разстоянието на която съвпада с малка ос (Ь) на споменатата елипса.
6. 6. Леярска форма съгласно претенция 5, характеризираща се с това, че ординатата (п) на точката (0), съвпадаща с центъра на осцилация на леярската форма, има отрицателна стойност, разположена между нула и ординатата (Y_B) на точка (В), в която започва дъгата от периферната повърхност (А-В) с център в същата точка (0).
7. 7. Леярска форма съгласно претенция 6, характеризираща се с това, че ординатата (п) на точката (0) е равна на (Y_B /2).
8. 8. Леярска форма съгласно претенция 6 или 7, характеризираща се с това, че за една обща височина на леярската форма, равна на около 1 m дъгообразнооформената крайна част (А-В) има височина от около 100 mm, отнесена като разлика между ординатите на двете крайни точки (А,В). Ιθ
9. 9. Леярска форма съгласно коя да е от претенциите от 3 до 8, характеризираща се с това, че всеки една от двата базови профила, отнасящи се съответно към външната и вътрешната огъната повърхност на плочите, може да бъде определена чрез пресмятане на координатите (n_M; Y_M) на която и да е от точките (М), принадлежаща на елиптичния профил, който е междинен между посочените 2q профили и който в извивката може да се дефинира чрез координатите на точките (Р), спадащи към вътрешната дъгообразна повърхност и <Р'>. прилежащи към външната дъгообразна повърхност чрез средствата на зависимостите х = х. - Δ cos δ р Μ χ = у - Δ sin δ ^χρ = Χ_Μ - Δ COS δ ^χρ = У_м - Δ sin δ като Δ е равно на половината от разстоянието между двата базови профила и δ е ъгъл с променяща се стойност, определен за всяка точка М от посочената междинна елипса, подобен на ъгъла за точка (В).

   Приложение: 4 фигури

   Издание на Патентното ведомство на Република България

   1113 София, бул. Д-р Γ. М. Димитров 52-Б

   Експерт: И.Христова Редактор: Н.Божинова

   Пор. № 39484 Тираж: 40 ЗС