CS163790A2 - Method of thin metallic products manufacture by means of continuous casting and equipment for this method realization - Google Patents

Description

y ’**» ·*

Vynález se týká výroby tenlcých kovových výrobků přímo plynulým litím. Zvláště se týká výroby tenkých ocelových de- .sek, to jest. plochých výrobků, jejichž konečná tlouštka zříd- ka přesahuje 100 až 120 mm, obvykle však spadá do rozmezí 20 až 50 mm.

Zařízení pro plynulé lití ocelových desek o malé tloušt- -ca se liší od zařízení pro plynulé lití desek standardnítloušťky 150 až 200 mm, zvláště pomocí kokily, umístěné poproudu taveniny ve směru vytahování výrobku, a alespoň dvoji-ce stlačovacích válců. Úkolem těchto válců je získat výrobekkonečné žádané tlouštky bez skutečného válcování poté, co vy- . e stoupí z kckily, jednoduchým přiblížením dlouhých stěn odlitkutěsně k sobě. Kokila, jejíž konstrukce je odvozena od kokilpro běžné plynulé lití, neumožňuje přímou výrobu desky žádanémalé tlouštky. štěrbina mezi stlačovacími válci je během litízásadně. neměnná... a rovná .se žádané tlouštee výrobku. Stlačova-cí válce uchopí výrobek po předcházejícím uzavření proudu ta-veniny. Při výstupu ze stlačovacích válců je výrobek zcela pocelém svém průřezu ztuhlý. V žádném případě není již jádrov zcela roztaveném stavu.

Aby se dosáhlo maximálního zmenšení tlouštky, je výhodnéumístit stlač ovací válce přímo na výstupu z kokily. Toto umís-tění však má svoje nevýhody. Je zvláště nebezpečí, že dojde c k předčasnému smrštění odlitku při styku s chladnou stěnoukokily v její koncové části, což může vést k prasknutí. Jeale možno konstruovat zařízení, u nichž stlačovací válce jsoudostatečně daleko vzdáleny od výstupu z kokily, například 1 m.

Problém, který je nutno vyřešit při užívání takovéhotostroje, spočívá v regulaci hloubky proudu taveniny, která setéž nazývá "metalurgickou výškou".' Jak je zřejmé, štlacovácí"válce jsou konstruovány pro tvarování výrobku, jehož jádro jeještě roztavené. Je-li proud taveniny uzavřen nad stlačovací-mi válci, musí tyto válce působit na výrobek, který je zcelav pevném nebo testovitém stavu. Aby se dosáhlo výrobku žádanétloušuky, musí se na výrobek působit silou zmenšující částeč- V* ně tloušťku výrobku a rovnající se ve skutečnosti válcovánípevného výrobku. Tato síla, je-li dostatečně veliká, nebo opa-kuje -li se příliš často nebo po příliš dlouhou dobu, může po-škodit stlačovací válce a jejich držáky. Stroj, který by snesltak vysoké tlačné síly, by sotva odpovídal.svojí velikostíostatní části licího zařízení vzhledem k nutnosti veliké pev-nosti rámu. V každém případě by náklady na takovýto stroj bylydaleko větší než u normálního zařízení. Úkolem vynálezu je vyvinout způsob rychlé regulace hloub-,ky proudu taveniny umožňující vyvinout stlačovacími válci síluodpovídající nominální hodnotě, jakmile se zjistí abnormálnívzrůst teto síly. Předmětem vynálezu je způsob plynulého lití tenkých ko-vových výrobků, zvláště ocelových, na zařízení sestávajícímz kokily, za niž jsou umístěny ve směru vytahování odlitkustlačovací válce, způsobující zmenšení tlouštky odlévanéhovýrobku a uzavření proudu taveniny.

Podstata vynálezu způsobu spočívá v tom, že se nepřetr-žitě měří odtlačovací síla, jíž působí výrobek na stlačovací -=-3- válce, přičemž v oblasti nad stlačovacími válci nebo mezi nimipůsobí na ještě roztavené jádro výrobku proměnlivé magneticképole, přizpůsobující svoji činnost hodnotě odtlačovací síly,jejíž naměřená velikost nepřevyšuje dlouhodobé horní předemstanovenou mezní hodnotu představující sílu, kterou stlačovacíválce mohou snést- po omezenou dobu bez poškození.

Toto proměnlivé magnetické pole může být pohyblivé a mí-chá roztavené jádro odlévaného výrobku. Toto míchání, jak zná-mo, příznivě ovlivňuje snížení teploty, může však být trvaléa působit induktivním ohřevem na odlévaný výrobek.

Dalším předmětem vynálezu je zařízení pro plynulé litík. provádění způsobu podle vynálezu. Podstata vynálezu zařízeníspočívá v tom, že sestává z prostředku pro měření odtlačovacísíly působící odlévaným výrobkem na stlačovací válce, z induk-torů, umístěných v alespoň jednom stlačovacím válci a budícíchproměnlivé magnetické pole v;části odlévaného;výrobku, kterýje ještě roztavený a nachází se nad stlačovacími válci nebomezi nimi a z prostředku pro regulaci odtlačovací síly vybu-zené induktory, jíž působí výrobek na stlačovací válce prozabránění dlouhodobému překročení horní mezní hodnoty stanove-né odtlačovací síly, jíž mohou stlačovací válce snést po ur-čitou dobu bez poškození.

Tyto induktory mohou působit mícháním na roztavené jádroodlévaného výrobku nebo tepelně.

Je zřejmé, že se mícháním roztaveného jádra odstraňujenadměrné teplo nebo naopak teplem působícím na výrobek se re-guluje hloubka proudu taveniny. 4 Míchání roztaveného jádra odlévaného výrobku se v současné době ve velké míre užívá při plynulém lití ocelových výrobků běžného formátu, broků, predvalků a désěktlustých přibližně 200 mm. Obvyklým jeho účelem.je dosažení struktur tuhnutípříznivých pro mechanické vlastnosti konečného výrobku, jakojsou vysoký poměr tuhého průřezu v rovnoosém vrstvení. Avšakmíchání má též význam pro odstraňování tepla z kovu, které jeúčinnější, když, se tekutý kov míchá intenzivně.

Navíc při jinak nezměněných poměrech má zintenzivněnímíchání roztaveného jádra tendenci urychlit tuhnutí výrobkua zvýšit polohu bodu uzavření proudu taveniny, Naopak sníže-ním intenzity míchání vzniká tendence zpomalit tuhnutí výrobka způsobit pokles bodu uzavření proudu taveniny. Při plynulém lití výrobků s velkým průřezem má toto mí-chání pro chlazení pouze relativně podřadný význam, jelikožo chlazení je většinou postaráno pod kokilou chladicí tekuti-nou, rozstřikovanou na povrch výrobku. Naproti tomu se nevy-žaduje velká přesnost regulace bodu uzavření proudu taveniny,který zpravidla leží několik metrů pod kokilou. Naproti tomupři lití tenkých desek nejmenší tlouštíka roztaveného jádračiní toto jádro vysoce citlivým na všechny jevy, které mohouurychlit jeho tuhnutí, zvláště při nuceném proudění vyvolanénapříklad pohyblivým magnetickým polem. Nepřetržitým nastavo-váním takovýchto pohybů v roztaveném jádru a modulací jejichintenzity se umožňuje regulace hloubky bodu tuhnutí beze změ-ny provozních parametrů stroje. V případě plynulého lití ten-kých desek stlačovacími válci umístěnými daleko od kokily, je 5 tato regulace, jak bylo uvedeno, velmi důležitá. K této mož- nosti může přistoupit nebo ji mohou nahradit jiné chladicí pro- středky působící na .povrch výrobku, jako rozprašování chladi- cího média. Výhoda spočívá v tom, že se působí přímo na rozta- vené jádro a dosáhne s.e krátkého reakčního času.

Intenzita míchání se moduluje podle velikosti síly, jížpůsobí výrobek na stlačovací válce, jejichž vzdálenost je přinormálním provozu konstantní a rovná· se žádané tloušťce vý-robku. Stlačovací válce jsou konstruovány tak, aby odolávalysíle, jejíž hodnota F, měřená nepřetržitě nebo v krátkých in-tervalech čidly, odpovídala uzavření proudu taveniny. Zvýši-li se síla F nad normální hodnotu, je to znamením, že na stla-čovací válce působí napětí v části výrobku, jehož jádro jižnení v tekutém stavu. Tato vzdálenost závisí na normálním pro-vozu stroje, který je důsledkem činitelů, jako je žádané nebojiné .snížení rychlosti lití, pokles teploty roztaveného, kovupřiváděného do kokily apod-* - Počátek a konec lití, během nichžse mohou v rozsáhlé míře měnit časy teploty roztaveného kovua rychlost postupu výrobku, přestavují rovněž kritické inter-valy. V těchto případech je vskutku nesnadné nastavit provozníparametry stroje tak, aby bod uzavření proudu taveniny leželtrvale v žádoucí úrovni. Obsluha má možnost ovlivnit rychlosttuhnutí kovu intenzitou míchání roztaveného jádra dalšími ří-dicími prostředky provozu stroje. Dále bude popsán příklad aplikace výše popsaného způsobu.Matematické modelování a testy provedené na stroji stanovíkonkrétní podmínky lití /formát výrobku, rychlost lití, teplo-tu roztaveného kovu přiváděného do kokily atd./, umožňující stanovení provozních parametrů pro míchání roztaveného jádra,v podstatě pro uzavření proudu taveniny v nejvhodnější úrovní, . to jest v úrovni stlačovacích válců. Prahové hodnoty Po a P1jsou pro F pevné. Po je hodnota, pod níž se síla považuje zaabnormálně nízkou a je spojena s nebezpečím, že proud taveninynebude uzavřen. F1 je hodnota, podle níž se usuzuje, že sílavyvíjená stlačovacími válci je příliš veliká a nesmí být trva-le udržována. Dosáhne-li se hodnoty P1 , znamená to, že tuhnutízačíná příliš brzy. V důsledku toho obsluha sníží intenzituelektromagnetického míchání po stupních tak, aby se zpomalilproud kovu a tím i jeho tuhnutí. Po každém zvětšení sníženíse měří síla působící na stlačovací válce. Zůstává-ii většínež P1 , intenzita míchání se dále sníží. Je-li mezi Po a F1 ,udržuje se nová intenzita míchání až do doby, kdy jakýkoli ná-vrat k normálním licím podmínkám nepostačuje k dosažení žá-doucí intenzity míchání a posouvá bod uzavření proudu taveninypod stlačovací válce. Takovýto přesun se musí projevit silou,která je menší než Po, v důsledku čehož je pak nutné zvýšitintenzitu míchání za účelem přenostu síly do rozmezí Fo, F1 .

Je dále možné stanovit prahovou sílu F2, která je vetšínež P1 , z jejíhož překročení se usuzuje, že síla, která mátendenci oddálit stlačovací válce, nesmi trvat déle než něko-lik okamžiků. Překročením tohoto prahu F2 musí dojít nejen kk. velkému a náhlému snížení, intenzity míchání, nýbrž i k po-,stupnému oddálení stlačovacích válců. Po každém stupni se sílavzniklá stlačovacími válci měří. Zůstává-ii její hodnota nadF2, štěrbina mezi stlačovacími válci se zvětšuje. Klesne-li - 7 - pod F2, přibližují se stlačovaeí válce blíže k sobě, načežvzroste-li síla opět na vyšší hodnotu než F2, stlačovaeí válcese opět od sebe vzdalují. Jestliže naproti tomu poté, kdy sestlačovaeí válce k sobě přiblížily, zůstává síla menší než F2,stále se ještě k sobě přibližují a přibližování pokračuje takdlouho, až se stlačené válce vrátí do své nominální vzdálenostisilou, která je menší než F2. Od tohoto okamžiku, aby síla do-sáhla hodnoty mezi Fo a F1, je další změna omezena na inten-zitu míchání. . Zřetel na setrvačnost působení magnetického pole,se beretak, že se stanoví výstražná hodnota F3, která je menší nežF1, takže když oddalovací síla dosáhne hodnoty působení mag-netického pole se mění. Je tedy možné zabránit překročení pra-hu F1 a snížit nebezpečí poškozeni stroje. Symetricky je možnostanovit výstražnou hodnotu F4? která je větší než Fo, takžekdyž. při. snížení, oddalovací síla dosáhne F4, magnetické polese změní. Tím se rovněž poněkud omezuje nebezpečí vadnosti vý-robku způsobené opožděným uzavřením proudu taveniny. části řídící intenzitu míchání a oddalování stlač ovacíchválců jsou řízeny obsluhou nebo jednotkou pro zpracování dat,ovládající provoz licího stroje a využívající dat dodaných po-třebnými měřicími přístroji, a to výsledky měření sil působícína stlačovaeí válce, vzdalování stlaČovacích válců, elektricképarametry elektromagnetických míchačů, rychlosti odlévání atd.

Elektromagnetické míchače s kluzným polem, jichž je možnopoužít, jsou různé typy známých míchačů přenášejících na kov Λ.'.·.·.:·,?;·. pohyby, které jsou svislé nebo korné na směr vytahování výrobkupodél jeho dlouhých stěn, nebo rotační. Výhodné jsou míchačetypu tak zvaného míchacího válce, vestavěné do válců, kterémimoto slouží k podepření výrobku mezi dolní částí kokily astlačovacfmi válci bez jeho stlačení. Je možno teš užít plochýchmíchačů, umístěných naproti dlouhým stěnám výrobku v úrovnistroje.

Jediný připojený obrázek znázorňuje schematicky příkladzařízení pro plynulé lití tenkých desek podle vynálezu v pro-filovém řezu. Výrobek 1_ vystupuje v částečně ztuhlém stavuz kokily 2, do níž se přivádí roztavený kov tryskou 3.» Jádro 4,je v roztaveném stavu a je obklopeno povrchovou vrstvou vtěstovitém nebo zcela ztuhlém stavu, je jíš tlouštka se zvět-šuje postupem výrobku 1_ do stroje a jeho tuhnutím. Zařízenísestává z dvojice volně se otáčejících nebo poháněných stla-čovacích. válců &' ve směru označeném šipkou s umístěnýchv určité vzdálenosti od bezprostřední blízkosti kokily 2_. Tytostlacovací válce 6 zmenšují tlouŠtku výrobku 1_ na žádanouhodnotu tím, že kesobě přibližují vrstvy kovu, které zařalytuhnout na dlouhých stěnách kokily 2_, až se proud taveninyuzavře. Jsou opatřeny prostředky 7, 2. > které umožňují regulo-vat jejich vzdálenost a udržovat je na stanovená hodnotě. Totozařízení též obsahuje elektromagnetické prostředky pro mícháníroztaveného jádra 4. Mohou sestávat’, jak je znázorněno na obr.,z dvojice rovinných vícefázových míchačů 8, 8^, umístěných na-proti dlouhým stěnám výrobku j_ mezi dnem kokily 2 a stlačova-čími válci 6, 6* a vytvářejících kluzné magnetické pole. - 9 - Čidla měří valivé síly F a F, jimiž působí výrobek 1_ na stla-Čovací válce 6^_ 6 , a přenášejí výsledky těchto měření na jed-notku 9 pro zpracování dat. Tato jednotka £ řídí podle dat pře-nášených čidly provozní parametry míchačů 8, 8' určujících in-tenzitu nepřetržitého proudění uvnitř roztaveného jádra 4. Tatojednotka 2 však také řídí vzdálenost stlačovacích válců j5, 6',když valivá síla, působící na jeden z nich výrobkem 1_, převýšípředem stanovený práh F2. K míchačům umístěným mezi dnem kokily 2 a stlačovacímiválci 6, 6. je možno připojit nebo je nahradit míchači vesta-věnými v kokile 2. Avšak, mají-li působit na roztavené jádrorelativně velikého objemu a vzhledem k tomu, že jsou umístěnyv určité vzdálenosti od konce proudu taveniny, je nebezpečí,že tyto míchače uvnitř kokily 2 nepostačí samy o sobě zajistitdostatečně rychlou změnu rychlosti tuhnutí roztaveného jádra 4.

Další; alternativní..·provedení spočíváv umís tění induktorů v stlačovacích válcích 6, o/*, které jsou pro tento účel trub-» kove. Toto uspořádání je zvláště vhodné pro zrychlení tuhnutí,je-li roztavené jádro £ uzavřeno pod stlačovacími válci 6, 6'Navíc mohou míchat roztavený kov pouze v posléze uvedeném pří-padě nebo mohou být činné nepřetržitě, jak je tomu u výše po-psaných zařízení. Je možno jich užívat jako takových nebo v kom-binaci s jinými zařízeními pro míchání roztaveného jádra 4.,

Je možné nahradit část* nebo všechny induktory s pohybli-vým polem, míchajícími roztavené jádro £ přeměnitelným, avšakpevným polem, jehož funkcí je nepřetržitě nebo přerušovanězavádět tepelný proud do roztaveného jádra £, Tento tepelný 1 o 4; proud je možno měnit tak, aby se udržovalo uzavření proudutaveniny nad stlačovacími válci 6} 6/. Tepelný proud stoupá,je-li proud taveniny uzavřen nad stlačovacími válci 6, 6. a * klesá, když je proud taveniny uzavřen pod stlačovacími válci * z 6, 6 . Je zvláště výhodnéstlačovacích válců 6, β',pásmu, kde je jeho účinek. instalovat xakoveto zařízeni uvnitřjelikož může působit v aktuálnímnejvětší·

Claims (10)

PATENTOVÉ NÁROKY

1 . Způsob plynulého lití tenkých kovových výrobků, zvláště ,νς_ ocelových, v zařízení sestávajícím z kokily, pod niž, jpbu Stlačovací válce Zmen- umisteny ve směru vytahovaní výrobkusující tlouštku výrobku uzavřením proudu taveniny, vyznaču-jící se tím,ze se nepřetržitě měří odtlačovací síla, jíž.působí výrobek na stlačovací válce, přičemž v oblasti nadstlačovacími válci nebo mezi nimi působí na ještě rozta-vené jádro výrobku proměnlivé magnetické pole, přizpůsobu-jící svoj?L činnost hodnotě odtlačovací síly, jejíž naměřenávelikost nepřevyšuje dlouhodobě horní předem stanovenou mez-ní hodnotu představující sílu, kterou stlačovací válce mohousnést po omezenou dobu bez poškození*

2» Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že magnetické pole.je pevné a proměnlivé a působí induktivním.ohřevem na. vý-robek.

3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že proměnlivé mag-netické pole je pohyblivé a působí mícháním na roztavenéjádro výrobku.

4. Způsob podle bodu 1 až 3, vyznačující se tím, že činnostmagnetického pole se přizpůsobuje hodnotě valivé síly, jejížnaměřená velikost se udržuje mezi dvěma předem stanovenýmihodnotami, horní hodnotou Fl,.představující odtlačovací sí-lu, která se nesmí dlouhodobě překročit, aby se nepoškodilyodtlačovací válce a dolní mezní hodnotou Fo představujícípřítomnost ještě roztaveného jádra výrobku za odtlačovacími 1 ~ 12 - 4 válci. o.

5. Způsob podle bodu 4, vyznačující se tím,že když odtlačovacísíla převýší pevnou hodnotu F’2, která je větší nebo se rovnámezní hodnotě F1, vzdálenost odtlačovacích válců vzrůstá po-stupně tak, že se odtlačovací síla vrací zpět na hodnotumenší než F1 a vzdálenost odtlačovacích válců-se vrací po-stupně na svoji nominální hodnotu, přičemž zajištuje, žeodtlačovací síla nepřevyšuje hodnotu F2.

6. Způsob podle vodu 4, vyznačující se tím, že vzhledem na se-trvačnost působení magnetického pole, když stoupající odtla-čovací síla dosáhne stanovené hodnoty F3, která je menšinež F1 , se působení magnetického pole mění»

7. Způsob podle bodu 4, vyznačující se tím, že vzhledem na se-trvačnost působení magnetického pole., když klesající odtla-čovací síla dosáhne stanovené varovné hodnoty F4, která jevětší než Fo, se působení magnetického pole mění. Zařízení k provádění způsobu podle bodů 1 až 7 pro plynulé lití tenkých výrobků, zvláště ocelových, sestávající z ko-kily, pod níž jsou umístěny ve směru vytahování výrobkustlačovací válce zmenšující tlouštku výrobku uzavřením prou-du taveniny, vyznačující se tím, že dále sestává z jednotky/9/ pro měření odtlačovací síly působící odlévaným výrob-kem na stlačovací válce /6, 6 V, z induktorů /8, 8 /, umís-těných alespoň v jednom stlačovacím válci /6, 6 7 a budicíchproměnlivé- magnetické pole v části odlévaného výrobku, kterýje ještě roztavený a nachází se nad stlačovacími válci /6,6/ - 13 ~ * nebo mezi nimi a z jednotky /9/,pro regulaci odtlačovacísíly vybuzené induktory /8,

8 V, jíž působí výrobek /1 /na stlačovací válce /6, 6 / pro zabránění dlouhodobého pře-kročení horní mezní stanovené hodnoty odtlačovací síly, jížmohou stlačovací válce /6, 6 / snést po určitou dobu bezpoškození.

Zařízení podle bodu 8, vyznačující se tím, ževícefázový s posuvným polem. induktor je

10. Zařízení podle bodu 8, vyznačující se tím,je jednofázový cívkový. e induktor Zástupce: PATENTSERVIS //PRAHA Aféáw/íŠTĚ DRNOObilsí trh 2663 01 BRNO

o y Z 2996