CZ230096A3 - Method of starting a machine for continuous casting between rolls and apparatus for feeding the machine with liquid metal - Google Patents

Description

Způsob pro spouštění stroje na plynulé lití mezi válce a zařízení pro napájení stroje tekutým kovem

Oblast techniky

Vynález se. týká plynulého lití hliníku a jeho slitin mezi válce (obvykle označovaného anglickým termínem rollcasting). Zejména se vztahuje na lití pásů z hliníku nebo hliníkových slitin tlouštky menší nebo rovné 4,5 mm.

Dosavadní stav techniky

V současné době funguje více než stovka strojů na plynulé lití mezi válce zcela průmyslovým způsobem a vyrábějí více než’ milion tun hliníkových pásů tlouštky od 6 do 10 mm. Tyto pásy se po tě válcují za studená aá na konečnou tlouštku, která závisí na požadovaném použiti. Jako příklad je možné uvést, že pás určený pro plechovku na nápoje se bude válcovat za studená t tlouštky 6 az 10 mm, vycházející ze stroje na plynulé lití, na tlouštku okolo 0,3 mm.

Již delší dobu se výrobci a uživatelé těchto strojů na plynulé lití mezi válce zabývají myšlenkou zmenšení lité tlouštky, aby se zmenšil počet následujících průchodů mezi válci při tváření za studená a tedy i náklady na tváření. Obzvláštním důvodem pro to ;e, že často jsou ve výrobně současně zařízení na plynulé lití mezi válce a zařízení pro běžný způsob používající licí desky a válcovací zařízení pro válcování za tepla v klasické válcovací trati. Pokud by stroje na plynulé lití mezi válce mohly poskytovat pásy této tlouštky, mohla by dále uložená válcovací trať na válcování za studená přijímat jak pásy, získané plynulým litím mezi válce, tak i pásy získané z běžného postupu, s velmi příznivými důsledky na organizaci výroby a produktivitu válcovacích zařízení pro válcování ό studená.

Jiná motivace pro lití tenčích pásů, která je již dlouhodobá, vyplývá ze stuď..'' numerické simulace postupu

-2plynulého lití mezi válce. Tyto stude ukázaly, že pokud se lije v menší tlouštce, může se značné zvýšit rychlost lití do té míry, že produktivita stroje na liti v tunách za hodinu a při konstantní šířce pásu se zvýší, jestliže se sníží tlouštka. Tyto simulační studie byly potvrzeny laboratorními pokusy nebo na pilotní lince.

Je tedy možno řešit litím malé tloustky dva problémy najednou. Jednak je možné zvýšit výrobnost licího stroje a tedy i zmenšit cenu pásu. Dále je možné vyrábět pás, jehož /tlouštka je bližší konečné tlouštce, takže je třeba vynaložit menší náklady na další tváření.

Před tyto potencielní výhody se plynulé lití tenkého pásu {< 4,5 mm) dosud průmyslové nerozvinulo. Jedna ze značných překážek spočívá v obtížích se spouštěním stroje.

Spouštění běžného stroje na plynulé lití s tloušťkami pásu 6 až 10 mm již neni jednoduché. Jednak je třeba zajistit ve směru šířky homogenní'rozděleni tekutého kovu (lijí se pásy o šířce až 2 mm). Dále je třeba najít v podélném směru pásu rovnováhu mezi příliš rychlým tuhnutím, blokujícím stroj, a příliš pomalým tuhnutím, vedoucím k protržením tekutého kovu na výstupu ze stroje.

Je zřejmé, že zvládnutí obou hledisek je obtížnější, k

má-li se litím provádět při tloušťkách (< 4,5 mm). Tyto problémy dlouhodobě blokovaly průmyslový rozvoj liti tenkých pásů mezi válci. Na jejich řešení se zaměřuje vynález.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je způsob pro spouštění stroje na plynulé lití mezi válce na výrobu pásů z hliníku nebo hliníkových slitin tloustky menší nebo rovné 4,5 mm, který še vyznačuje tím, že se osadí do vany napájející střední pásmo injektoru čidlo hladiny, mezi vanu a střední pásmo injektoru se osadí

-3jedno nebo více pohyblivých hradítek, předehřívá se vana a střední pásmo injektoru, předehřívají se válce licího stroje, spustí se otáčení válců, spustí se přívod tekutého kovu, otevře se hradítko nebo hradítka když tekutý kov dosáhne ve vaně dané hladiny, reguluje se hladina tekutého kovu ve vaně a seřizuje se poloha injektoru pro udržování konstantní vzdálenosti mezi hubicovými konci injektoru a válci.

Dále se vynález vztahuje na zařízení pro napájení stroje na plynulé lití mezi válce, na výrobu pásů z hliníku nebo hliníkových slitin tlouštky menší nebo rovné 4,5 mm, tekutým kovem, obsahující sestavu vany/injektoru určenou pro přivádění tekutého kovu mezi válce, jedno nebo více pohyblivých hradítek -umožňuj ících - blokovat a -po -té - uvolňovatprůchod tekutého .kovu:, mezi. vanou.;a.:středním .pásmem.'.injektoru, čidlo hladiny tekutého kovu ve vaně,.ovladač, působící na vykyvování napájecí pece.anebo na zvětšování nebo zmenšování výstupního otvoru napájecí pece, první regulátor, opatřený jako nastavovacím pravidlem zákonitostí hladiny, porovnávající s tímto pravidlem, skutečnou.hladinu poskytovanou čidlem, hladiny, a působícím na základě porovnávání, na ovladač.pro. respektování zákonitostí hladiny, nosič injektoru, přesuvný ve vodorovném směru v ose liti a svisle ve směru kolmém k ose lití, a^zopatřený čidly polohy, a druhý regulátor, který je opatřen jako nastavovacím pravidlem zákonitostí posunu, srovnávající s tímto pravidlem skutečnou polohu poskytovanou čidlem polohy a vyvolávající v důsledku porovnávání posun nosiče injektoru pro respektování tohoto pravidla.

Způsob a zařízení umožňuji lití pásů malé tlouštky. Zařízení umožňuje napájet stroj po celou dobu lití a řeší rovněž kritický problém spouštění stroje.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých

-4znázorňuje obr.l schematický řez strojem na lití mezi válce, obr. 2 schematický pohled shora na stroj na lití mezi válce, obr.3a řez sestavou vany a injektoru podle stavu techniky, obr.3b řez sestavou vany a injektoru podle přednostního provedení vynálezu, obr.4a perspektivní pohled na sestavu vany a injektoru, kde vana má šířku menši, než je šířka středního pásma.injektoru, obr.4b perspektivní pohled na sestavu vany a injektoru, kde vana má šířku stejnou jako je šířka středního pásma injektoru, obr.5a perspektivní pohled na sestavu vany a injektoru, kde průchod mezi vanou a středním pásmem injektoru je uzavřen stěnou opatřenou otvory rozmístěnými po celé šířce, a obr.5b perspektivní pohled na sestavu vany a injektoru, kde průchod mezi vanou a středním pásmem injektoru je zcela volný a kde hradítko je tvořeno deskou z jednoho kusu na celou šířku.

Příklady provedení vynálezu

Jak je patrné z obr.l a 2, obsahuje zařízení injektor 1 určený k zaváděni tekutého kovu mezi válce 51, sestávající z vany 11, středního pásma 12 a hubicových konců 13. Mezi vanou ll a středním pásmem, 12 injektoru je pohyblivé hradítko nebo hraditka 14. Ve vane 11 je umístěno čidlo 21 hladiny tekutého kovu. Napájecí pec 31 je opatřena ovladačem 22 působícím na její vykyvování anebo na zvětšování nebo zmenšování otvoru napájecí pece. Jak je z obrázků patrno, obsahuje zařízení dále první regulátor 23 opatřený jako nastavovacím pravidlem zákonitostí hladiny, porovnávající s tímto pravidlem skutečnou hodnotu hladiny poskytovanou uvedeným čidlem 21 hladiny, a působící na základě porovnáváni na ovladač 22 pro respektování zákonitosti hladiny.

*

Zařízeni dále obsahuje nosič 41 injektoru, který se může posouvat ve vodorovném směru v ose lití a svisle ve směru kolmém k ose liti, a to pomocí posouvacího mechanismu 43. Nosič 41 je opatřen čidly 42 polohy. Nosič 41 je spojen s druhým regulátorem 44, který je opatřen jako nastavovacím

-5pravidlem zákonitostí posunu nosiče 41, se kterou srovnává skutečnou polohou poskytovanou snímači 42 polohy a vyvolává v důsledku porovnávání posun nosiče 41 injektoru pro respektování tohoto pravidla.

V rámci vynálezu je možné použít injektorů, jaké se obvykle používají při plynulém lití mezi válce pro lití tlustších pásů o tlouštce 6 a 10 mm. Tyto injektory mají nejrůznější tvary, obsahující nebo neobsahující přepážky pro zalomení toku nebo mezistěny, a jsou obvykle vyrobeny ze žárovzdorných materiálů, jako například z keramických vláken. Takový běžný injektor je znázorněn na obr.3a.

Injektor obsahuje-horní-část 1-5 a dolní-část 16-, mezi nimiž se. lije. tekutý kov. Injektor obsahuje: tři pásma-,, a ,.to vstupní pásmo nazývané..vana 11., do níž. se přivádí, tekutý..kov z pece 31, dále střední .pásmo 1.2, které může obsahovat určitý počet přepážek, a koncové pásmo na straně válců, které je obvykle označováno jako pásmo hubicových konců 13.

I když v rámci vynálezu, mohou být.použity, obvyklé injektory, prokázal přihlašovatel, že v obzvláště obtížném případě lití tenkého pásu (< 4,5 mm) je výhodné používat obzvláštní injektor, který má následující vlastnosti. Jednou vlastností je to, že vnitřní plochy obou hubicových konců 13, které jsou v dotyku s tekutým kovem, jsou rovnoběžné. Další znak spočívá v tom, že injektor je navržen tak, že vzdálenost, která odděluje jeho horní část 15 od jeho dolní části 16 ve středním pásmu 12, tedy vzdálenost odpovídající tlouštce tekutého kovu, když je licí stroj v provozu, je znatelně vyšší, než je vzdálenost oddělující rovnoběžné plochy obou hubicových konců 13 injektoru. Vytváří se tak vsázka kovu, která se ukazuje jakó příznivá pro spouštění lití tenkých pásů (< 4,5 mm) v rámci vynálezu.

Nej lepších výsledků se dosahuje, když tlouštka teku-6tého kovu ve střední oblasti injektoru je od 1,5 až 5 násobku tlouštky tekutého kovu mezi hubicemi. Takový injektor je znázorněn na obr.3b.

Vana 11, do níž se přivádí tekutý kov pocházející z pece, a která ho rozděluje do středního pásma 12 injektoru, může mít šířku menší než je šířka středního pásma 12 injektoru. Tento případ je znázorněn na obr.4a. V tomto případě se však vytvářejí mrtvé” oblasti v proudu tekutého kovu, které znesnadňuj í zvládání teploty tekutého kovu během během spouštění. Pro spouštění lití tenkého pásu (< 4,5 mm) je výhodnější použít vany, jejíž šířka je rovná šířce středního pásma injektoru (obr.4b). Tato vana může nebo nemusí být vybavena elektromagnetickým míchačem, určeným pro homogenizaci teploty kovu, v ní obsaženého.

Jsou možná různá uspořádání pro hradítko nebo hradítka 14, oddělující vanu 11 od středního pásma 12 injektoru. Obr.5a znázorňuje' uspořádání, kde je injektor navržen tak, že průchod mezi vanou 11 a středním pásmem 12 je zcela volný na celé šířce injektoru. v tomto případě je odpovídající hradítko 14 tvořeno destičkou z jednoho kusu na celou šířku.. Obr.5b znázorňuje uspořádání, kde průchod mezi vanou 11 a středním pásmem 12 injektoru je blokován stěnou tvořící nedílnou součást injektoru. Tato stěna je opatřena více průchody, rozdělenými po celé šířce injektoru. v úrovni každého otvoru je umístěno hradítko 14.

Všechna tato uspořádání jsou možná v rámci vynálezu. Materiály použité pro toto hradítko nebo hradítka jsou všechny materiály, obvykle používané při lití hliníku, jako je žárovzdorné materiály nebo ocel s úpravou pro použití ve slévárenství, jako na bázi grafitu.

Zvládnutí teplot tekutého kovu po celé délce linky z pece k válcům je podstatným hlediskem pro to, aby se zda-Ίřilo spuštění. V některých zařízeních znesnadňují tepelná setrvačnost pece nebo přítomnost zpracovávacích zařízení a/nebo kontinuální filtrace tento proces. Dochází k tomu, že optimální podmínky pro spouštění, pokud jde o teplotu tekutého kovu, jsou značně odlišné od podmínek trvalého režimu a přechod ze spouštěcího režimu na trvalý režim vyžaduje značný čas, což škodí kvalitě pásu. V tomto případě je účelné počítat se zásobou dodatečného tekutého kovu v peci nebo s přídavnou pánví, udržovanou na přesné teplotě. Tento přídavný tekutý kov nahrazuje tekutý kov pocházející s pece během spouštění, nebo se k němu přidává.

V rámci vynálezu je možné použít jakýkoli regulační systém, hladiny, obvykle, používaný ..pří...lití -hliníku... čidlo. mu--, že být indukční nebo . kapacitní nebo. laserové.. . Ovladač 23 můr. že být. ovladač, se zátkovou, tyčí nebo..klapkou.. Přihlašovatel, však prokázal, že je obzvláště, výhodné používat pro spouštění lití tenkých pásů (< 4,5 mm) kapacitní čidlo, jehož výhodou je rychlá odezva.

Zákonitost změn hladiny, zadávaná, jako. nastavovací.. . pravidlo do regulátoru 23., je ve zjednodušené verzi vynálezu vynálezu předem stanovená zákonitost na základě předchozích experimentu a jednoduše funkce času. Je rovněž možné zadat do regulátoru 23 jako nastavovací pravidlo zákonitost změn hladiny v závislosti na rychlosti lití a nikoliv na čase. Je konečně možné použít smíšené řešení, kde hladina je závislá dle předem stanovených zákonitostí na čase a eventuelně se koriguje měřením rychlosti, když se odchyluje od předem určeného rozsahu.

Zákonitost posunu nosiče injektoru, zadávaná jako nastavovací pravidlo do regulátoru 44., je ve zjednodušené verzi vynálezu vynálezu je předem stanovená zákonitost na základě předchozích experimentů a jednoduše funkce času. Je rovněž možné zadat do regulátoru 44 jako nastavovací pravid-βίο zákonitost posunu nosiče injektoru v závislosti na sevření válců nebo zákonitost posunu závisející na měření polohy injektoru na místě. Je konečně možné použít smíšené řešení, kde posun je závislý dle předem stanovených zákonitosti na čase a eventuelně se koriguje měřením sevření válců a/nebo měřením polohy injektoru, když se tyto parametry odchylují od předem určeného rozsahu. Cílem tohoto trvalého seřizování polohy injektoru je to, aby se udržovala vzdálenost oddělující hubicové konce od válců v rozsahu 0,1 a 0,5 mm a aby se zajišťovala shoda střední roviny injektoru s licí rovinou 53, ležící ve stejné vzdálenosti od válců.

Přesný posun nosiče injektoru, který dovoluje seřizovat jeho polohu, se zajištuje jakýmkoli klasickým mechanickým prostředkem s ohledu na sledovanou přesnost a na obzv*>·' láštni prostředí lití hliníku. Například se pro tento účel dokonale hodí krokové motory.

Způsob a zařízeni pro spouštění podle vynálezu nabývají na plné účinnosti, když je soubor operací automatizovaný, takže nedochází k rizikům selhání lidského faktoru. Způsob podle vynálezu je však rovněž možné použít při zachování zásahů ze strany obsluhy, jako je otevírání hradítka nebo hraditek.

Ve zcela automatizované verzi způsobu podle vynálezu sestává postup ž následujících kroku:

- ručně se zavedou údaje týkající se slitiny a tlouštky lití,

- automaticky se vyhledají v kartotéce zákonitosti odpovídář?

jící hladině a posunu injektoru,

- automaticky se vyhledají nastavovací pravidla a veličiny týkající se teplot při spuštění ve vaně, injektoru a válcích,

- provede se automatické ověřeni vhodnými čidly, že jsou zadané zákonitosti, pravidla a veličiny respektovány a vhodným

-9čidlem se provede samočinné ověření uzavření hradítka, -'indikuje se připraveno ke spuštění,

- ručně se spustí lití,

- samočinně se spustí otáčení válců,

- samočinně se otevírá hradítko, když se dosáhne nastavené hladiny,

- samočinně se reguluje přívod tekutého kovu dvojicí čidlo-ovladač hladiny podle zvolené zákonitosti,

- samočinně se seřizuje poloha injektoru podle předem zvolené zákonitosti.

mirag 7i>£TECXřl advokát -10TSOCOPRAHAí^^j

Claims (16)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob pro spouštění stroje na plynulé lití mezi válce na výrobu pásů z hliníku nebo hliníkových slitin tloustky menší nebo rovné 4,5 mm, vyznačený tím, že se osadí do vany (11) napájející střední pásmo (12) injektoru čidlo (21) hladiny, mezi vanu (11) a střední pásmo (12). injektoru se osadí jedno nebo vice pohyblivých hradítek (14), předehřívá se vana (11) a střední pásmo (12) injektoru, předehřívají se válce (51) licího stroje, spustí se otáčení válců (51), spustí se přívod tekutého kovu, otevře se hradítko nebo hradítka (14) když tekutý kov dosáhne ve vaně (11) dané hladiny, reguluje se hladina tekutého kovu ve vaně (11) a seřizuje se poloha injektoru pro udržování konstantní vzdálenosti mezi hubicovými konci (13) injektoru a válci (51).
2. 2. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že se různé sledy se spoušti zcela automaticky.
3. 3. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že zákonitost regulace hladiny tekutého kovu ve vaně je předem stanovená zákonitost a funkce času.
4. 4. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že zákonitost posunu nosiče injektoru je předem stanovená zákonitost a funkce času.
5. 5. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že zákonitost regulace hladiny tekutého kovu ve vaně je funkce rychlosti lití.
6. 6. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že zákonitost posunu nosiče injektoru ja funkce sevřeni válců.
7. 7. Způsob podle nároku i vyznačený tím, že v závis-11losti na měřeni vzdálenosti mezi hubicovými konci injektoru a válci na místě se nosič injektoru posouvá pro udržování této vzdálenosti mezi 0,1 a 0,5 mm.
8. 8. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že zákonitost regulace hladiny tekutého kovu ve vaně je funkce času a funkce rychlosti liti.
9. 9. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že zákonitost posunu nosiče injektoru je funkce času a funkce sevření válců.
10. 10. Způsob- podle nároku 1 vyznačený tím, že zákonitost posunu, nosiče- injektoru -j.e. funkce času-a funkce, měření vzdálenosti mezi. hubicovými konci injektoru a válci, na místě.
11. 11. Zařízeni pro napájení stroje na plynulé liti mezi • · · Ή válce, na výrobu pásů z hliníku nebo hliníkových slitin tlouštky menší nebo rovné 4,5 mm, tekutým kovem; obsahující sestavu, vany/injektoru (11, 12, 13) určenou pro přivádění tekutého kovu mezi válce, jedno nebo' více pohyblivých.hradítek (14) umožňujících blokovat, a po té uvolňovat průchod tekutého kovu mezi vanou (11) a středním pásmem (12) injektoru, čidlo (21) hladiny tekutého kovu ve vaně (11), ovladač (22) působící na vykyvování napájecí pece anebo na zvětšování nebo zmenšování výstupního otvoru napájecí pece, první regulátor (23), opatřený jako nastavovacím pravidlem zákonitostí hladiny, porovnávající s tímto pravidlem skutečnou hladinu poskytovanou čidlem hladiny, a působícím na základě porovnávání na ovladač (22) pro respektování zákonitostí hladiny, nosič (41) injektoru, přesuvný ve vodorovném směru v ose lití a svisle ve směru Kolmém k ose lití, a opatřený čidly (42) polohy, a druhý regulátor (44), který je opatřen jako nastavovacím pravidlem zákonitostí posunu, srovnávající s tímto pravidlem skutečnou polohu poskytovanou čidlem (42)

    -12polohy a vyvolávající v důsledku porovnávání posun nosiče (41) injektoru pro respektování tohoto pravidla.
12. 12. Zařízeni podle nároku ll vyznačené tím, že konec injektoru na straně válců obsahuje hubicové konce (13), jejichž vnitřní plochy v dotyku s tekutým kovem jsou rovnoběžné .
13. 13. Zařízení podle nároku 11 vyznačené tím, že tlouštka tekutého kovu ve středním pásmu (12) injektoru je znatelně větší, než je tlouštka tekutého kovu mezi hubicovými konci (13).
14. 14. Zařízení podle nároku 13 vyznačené tím, že tlouštka tekutého kovu ve středním pásmu (12) injektoru je 1,5 až 5 násobek tlouštky tekutého kovu mezi hubicovými konci (13).
15. 15. Zařízení podle nároku 11 vyznačené tím, že vana (11) má stejnou šířku, jakc střední pásmo (12) injektoru, přičemž průchod mezi vanou (1.1) a středním pásmem (12) injektoru je volný po celé šířce a hradítko (14) je tvořeno deskou z jednoho kusu po celé šířce.
16. 16. Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 11 až 16 vyznačenétím, že čidlo (21) hladiny tekutého kovu ve vaně (11) je kapacitní čidlo.