CS223471B1

CS223471B1 - Method of manufacturing coolers for crystallizers for semi-continuous and continuous casting

Info

Publication number: CS223471B1
Application number: CS590881A
Authority: CS
Inventors: Jiri Zucek; Jan Vacek; Lubomir Chladek
Original assignee: Jiri Zucek; Jan Vacek; Lubomir Chladek
Priority date: 1981-08-05
Filing date: 1981-08-05
Publication date: 1983-10-28

Abstract

Vynález se týká způsobu výroby chladičů ke krystalizátorům pro poloplynulé lití, ve kterých se tavenina formuje do odlitku požadovaného tvaru. Vynález řeší problém vytvoření vhodného systému rozvodu chladícího media po celém povrchu odlévaného polotovaru a tím zajištuje intenzivní a rovnoměrný odvod tepla z tohoto povrchu. Vynález spočívá v tom, že základní díl, vytvořený z hliníku nebo z mědi, příp. z nízkolegované slitiny mědi, se opatří frézováním, lisováním nebo jinými postupy kanálkovými vybráními ve tvaru, v rozměrech a v rozmístění optimálního rozvodu chladicího media, tato vybrání se vyplní nízkotavným materiálem a k takto připravenému základnímu dílu se ze strany vybrání přivaří výbuchem po celé styčné ploše krycí díl. Vybráními může být případně opatřen krycí díl, který se k základnímu dílu výbuchem přivaří. Svařenec se ohřeje na teplotu tání nízkotavné výplně, která se z vybrání odstraní sklopením chaldiče a vylitím. Vynález lze využít pro výrobu chladičů ke krystalizátorům ve všech velikostech a s jakýmkoliv systémem rozvodu chladicího media,' příp. může být využit i pro výrobu zařízení s opačným teplotním režimem, tedy ohřívačů, kde ve vytvořených kanálkových vybráníeh proudí médium o takové teplotě, na jakou má být prostředí ohřívače otepleno. Využití vynálezu přichází v úvahu především při odlévání Železných a neželezných kovů.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for the production of coolers for semi-continuous casting crystallizers in which a melt is formed into a cast of the desired shape. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the problem of providing a suitable coolant distribution system over the entire surface of a cast blank, thereby providing intensive and uniform heat dissipation from the surface. The invention is based on the fact that the base part, made of aluminum or copper, or of a copper or copper alloy, is made of aluminum. made of low-alloy copper alloy, provided with milling, pressing or other channel channel recesses in the shape, dimensions and distribution of the optimum distribution of cooling medium, these recesses being filled with a low-melting material and welded to the entire base surface thus formed by the explosion across the covering surface. part. Optionally, a cover piece may be provided with the recesses, which is welded to the base part by an explosion. The weldment is heated to the melting temperature of the low melting filler, which is removed from the recess by tilting the chiller and pouring it out. The invention can be used to make coolers to crystallizers in all sizes and with any coolant distribution system, respectively. it can also be used to produce a device with an opposite temperature regime, i.e. heaters, where a medium at a temperature to which the heater environment is to be heated flows in the channel recesses formed. The use of the invention is particularly useful in casting ferrous and non-ferrous metals.

Description

Vynález se týká způsobu výroby chladičů ke krystalizátorům pro poloplynulé lití, ve kterých se tavenina formuje do odlitku požadovaného tvaru. Vynález řeší problém vytvoření vhodného systému rozvodu chladícího media po celém povrchu odlévaného polotovaru a tím zajištuje intenzivní a rovnoměrný odvod tepla z tohoto povrchu. Vynález spočívá v tom, že základní díl, vytvořený z hliníku nebo z mědi, příp. z nízkolegované slitiny mědi, se opatří frézováním, lisováním nebo jinými postupy kanálkovými vybráními ve tvaru, v rozměrech a v rozmístění optimálního rozvodu chladicího media, tato vybrání se vyplní nízkotavným materiálem a k takto připravenému základnímu dílu se ze strany vybrání přivaří výbuchem po celé styčné ploše krycí díl. Vybráními může být případně opatřen krycí díl, který se k základnímu dílu výbuchem přivaří. Svařenec se ohřeje na teplotu tání nízkotavné výplně, která se z vybrání odstraní sklopením chaldiče a vylitím. Vynález lze využít pro výrobu chladičů ke krystalizátorům ve všech velikostech a s jakýmkoliv systémem rozvodu chladicího media,' příp. může být využit i pro výrobu zařízení s opačným teplotním režimem, tedy ohřívačů, kde ve vytvořených kanálkových vybráníeh proudí médium o takové teplotě, na jakou má být prostředí ohřívače otepleno. Využití vynálezu přichází v úvahu především při odlévání Železných a neželezných kovů.The invention relates to a process for producing coolers for semi-continuous casting crystallisers in which the melt is formed into a casting of the desired shape. The invention solves the problem of providing a suitable coolant distribution system over the entire surface of the molded blank, thereby ensuring intense and uniform heat dissipation from that surface. The invention is characterized in that the base part is made of aluminum or copper or copper. made of low-alloy copper alloy, provided by milling, pressing or other methods, channel recesses in the shape, dimensions and layout of the optimal coolant distribution, these recesses are filled with low-melting material and the base thus prepared is welded from the recess part. The recesses may optionally be provided with a cover part which is welded to the base part by explosion. The weldment is heated to the melting point of the low-melting filler, which is removed from the recess by lowering the chaldic and pouring it out. The invention can be used to produce coolers for crystallizers in all sizes and with any coolant distribution system. It can also be used for the production of devices with the opposite temperature regime, ie heaters, where in the formed channel recesses the medium flows at the temperature to which the heater environment should be warmed. The invention is particularly useful in the casting of ferrous and non-ferrous metals.

223 471223 471

- 1 223 471- 1 223 471

Vynález se týká způsobu výroby chladičů ke krystalizátorům, používaným při poloplynulém a plynulém liti a řeší problém vytvořeni vhodného systému rozvodu chladícího média po celém povrchu ochlazovaného polotovaru a který zároveň zajištuje intenzivní a rovnoměrný odvod tepla z tohoto povrchu·The present invention relates to a process for the production of coolers for crystallizers used in semi-continuous and continuous casting and solves the problem of providing a suitable cooling medium distribution system over the entire surface of the cooled workpiece while ensuring intense and uniform heat dissipation.

Nejdůležitějši součástí každého licího zařízeni používaného pro poloplynulé a plynulé liti polotovarů z železných i neželezných kovů Je krystalizátor, který formuje odlitek do požadovaného tvaru. Krystalizátor v podstatě sestává z chladiče s přívodem, rozvodem a odvodem chladicího média, z upínacího a opěrného zařízeni. Osou známy krystalizátory rozličných konstrukci, které jsou však podřízeny hlavnímu funkčnímu požadavku a to dosaženi maximálně intenzivního a rovnoměrného odvodu tepla z tuhnoucího materiálu, který je nepřetržitě dopravován do funkční dutiny krystalizátoru. Tato funkční dutina je u agregátů, kde je krystalizátor přímo spojen s licí resp. udržovací pecí, vytvářena grafitovou vložkou, na kterou dosedá chladič. U agregátů, kde je krystalizátor oddělen od pece, může tvořit funkční dutinu přímo vnitřní část chladiče. Vysoká intenzita chlazeni je zajišťována jednak volbou vhodného vysode vodivého materiálu, z nějž je chladič vyroben, jednak systémem, tedy kanálky, jimiž proud! chladicí médium, která zprostředkuje odvod tepla. Proto pro odléváni polotovarů ze slitin s relativně nízkou teplotou tavení, kupř. ze slitin hliníku, hořčíku, zinku a pod., se chladiče obvykle vyrábějí z hliníku, pro odléváni oceli, slitin mědi a niklu se vyrábějí z mědi. Konstrukční úprava chladicího systému, tj. tver a rozmístěni kanálků pro průtok chladícího média, kterým je obvykle měkčena čistá voda, je závislá hlavně na tvaru odlévaných polotovarů. Pro liti polotovarů kruhového průřezu, kupř. tyčí, trubek a čepů, se většinou používá dělenýchThe most important part of any casting device used for semi-continuous and continuous casting of ferrous and non-ferrous metal blanks is a crystallizer that shapes the casting into the desired shape. The crystallizer essentially consists of a cooler with a coolant inlet, outlet and outlet, a clamping and support device. Crystallizers of various designs are known, but are subject to the main functional requirement of achieving maximum intensive and uniform heat dissipation from the solidifying material, which is continuously conveyed into the functional cavity of the crystallizer. This functional cavity is in the case of aggregates where the crystallizer is directly connected to the casting resp. a holding furnace formed by a graphite insert on which a cooler rests. In aggregates where the crystallizer is separated from the furnace, the functional cavity may form the inner part of the cooler directly. The high intensity of cooling is ensured on the one hand by choosing a suitable discharge of the conductive material from which the cooler is made, and on the other hand by a system, ie channels through which the current flows! a cooling medium that mediates heat dissipation. Therefore, for casting relatively low melting point blanks, e.g. of aluminum, magnesium, zinc and the like, the heatsinks are usually made of aluminum, for the casting of steel, copper and nickel alloys are made of copper. The design of the cooling system, i.e., the tver and the layout of the coolant flow channels, which are usually softened with pure water, depends mainly on the shape of the blanks being cast. For the casting of semi-finished products of circular cross-section, e.g. rods, tubes and pins, are mostly used split

223 471 chladičů, u kterých díl, který formuje odlitek bud přimo nebo přes zalisovanou grafitovou kokilu, je vyroben z materiálu o vysoké tepelné vodivosti a je mechanicky spojen s vnějším dilem vyrobeným z běžných nizkolegovaných slitin železa. Vzájemné utěš něni obou dílů je zajiátováno vhodně konstruovanými těsnícími prstenci, obvykle z azbestové grafitizovaná šňůry. Takové úprava umožňuje uspořádat tvar chladicího prostoru tak, aby mohlo být dosaženo vysokého součinitele přestupu tepla ve všech mlatech e bylo zabráněno vznikáni nebezpečných parních pytlů** a lokálního přehříváni. V technická praxi je používána řada konstrukčních variant od vedeni chladicího média kanálky nebo štěrbinami až ke sprchovému uspořádáni. Dělených chladičů nelze však obvykle použit při ódláváni čtvercových nebo obdélníkových průřezů a zejména při plynulém liti tenkostěnných širokých pasů, kde problémem zůstává bezpečné zajištěni vodotěsnosti spoje. Kdyby' totiž během provozu účinkem mechanických nebo tepelných pnuti došlo k poruše těsnosti stykových ploch a chladicí médium by proniklo do taveniny, došlo by k vážné havárii přip. k výbuchu. Proto se běžné používají chladiče nedělené, ve kterých je vytvořen samostatný průtočný chladicí okruh a to buč vrtáním nebo odléváním. Obě varianty jsou v praxi spojeny s problémy. U vrtaných kanálků jde o problémy především výrobního rázu. Rovnoměrnost chlazeni totiž vyžaduje vytvořeni velkého počtu.kanálků v minimálních rozestupech, maximální intenzita vyžaduje jejich minimální průměr, aby byla docila vysoká rychlost prouděni chladicího média. Vyvrtáni takových otvorů ve špatně obrobitelnám materiálu, kterým je kupř. čistý hliník nebo měň a zvláště při někdy značných rozměrech chladičů, je za současného stavu techniky těžko realizovatelná. Proto se čistá měň nahrazuje lépe obrobitelnou nizkolegovanou slitinou mědi se stříbrem, chromém, zirkonem, železem, činem nebo zinkem, což však v podstatě zhoršuje intenzitu chlazeni a v některých případech vede k neúnosnému zvýšeni nákladů. Oe možno též vyvrtat podstatně větší otvory ve větších rozestupech a jejich průtočný průřez zmenšit rozdšlovacími vložkami. Tento způsob však vede k výraznému zhoršeni rovnoměrnosti odvodu tepla. Nevýhodou vrtaných kanálků je dále to, že se omezuje možnost volby různého uspořádání chladicích rozvodů, chladiči systém je v podstatě omezen na pravoúhlé křižováni příčných a podélných vybrání a to z hydrodyna3223 471 coolers, in which the part that molds the casting either directly or through a molded graphite ingot is made of a material of high thermal conductivity and is mechanically connected to an outer piece made of conventional low alloyed iron alloys. The mutual sealing of both parts is ensured by suitably designed sealing rings, usually made of asbestos graphitized cord. Such an arrangement makes it possible to arrange the shape of the cooling space in such a way that a high heat transfer coefficient can be achieved in all grains, avoiding the formation of hazardous steam bags ** and local overheating. In the technical practice, a number of design variants are used, from coolant ducts or slots to the shower arrangement. However, split chillers cannot usually be used in the rectangular or rectangular cross-sectioning, and in particular in the continuous casting of thin-walled wide belts, where the safe waterproofing of the joint remains a problem. Indeed, if mechanical or thermal stresses cause a failure of the sealing surfaces during operation and the coolant penetrates into the melt, a serious accident or explosion would occur. Therefore, non-split coolers are commonly used in which a separate once-through cooling circuit is created, either by drilling or casting. Both variants are in practice connected with problems. The drilled ducts are mainly of a production nature. Indeed, uniformity of cooling requires the formation of a large number of channels at minimum spacing, maximum intensity requires a minimum diameter in order to achieve a high coolant flow rate. Drilling such holes in poorly machinable materials such as e.g. pure aluminum or currency, and especially at sometimes large dimensions of coolers, is difficult to achieve in the prior art. Therefore, the net currency is replaced by a more machinable, low alloyed copper alloy with silver, chromium, zirconium, iron, tin or zinc, which, however, substantially worsens the cooling rate and in some cases leads to an unbearable cost increase. It is also possible to drill substantially larger holes at larger intervals and to reduce their flow cross-section through the spacers. However, this method leads to a significant deterioration in the uniformity of heat dissipation. Another disadvantage of the drilled ducts is that the choice of different cooling manifolds is limited, the cooling system is essentially limited to the rectangular crossing of the transverse and longitudinal recesses of the hydrodyne3.

223 471 míckého hlediska vytváří nevhodné podmínky pro rovnoměrný a lamí nární průtok chladicí vody· U odlévaných chladičů je velmi obtížná doeici z čisté mědi hutný a bezporézni odlitek, nehledě k tomu, že problémem je rovněž výroba relativně dlouhých a tffnkostěnných jader, která musí být na jedné straně dostatečně mechanicky pevná, avšak na druhé straně enadno odstranitelná z odlitku· Povrchová kvalita litých rozvodů neni tak dokonalá jako u rozvodů vrtaných, což se promítá nepříznivě do podmínek pro laminárnl prouděni vody· U všech typů vrtaných i odlévaných chladičů nelze v žádném případě doeici štěrbinových rozvodů pod určitou světlost proto, že neni možno je bu3 vyvrtat nebo u odlévaných chladičů vyrobit tak tenkoštěnná nebo dlouhá jádra·223 471 in ball form creates unsuitable conditions for uniform and lumpy national cooling water flow · For cast chillers, it is very difficult to make pure copper dense and non-porous casting, despite the fact that the production of relatively long and thick-walled cores is also a problem. On the one hand, sufficiently mechanically strong, but on the other hand easily removable from the casting · The surface quality of the cast piping is not as perfect as the drilled piping, which is unfavorable to the conditions for laminar water flow. slot distribution below a certain diameter because it is not possible to drill or to produce such thin-walled or long cores for cast coolers ·

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob výroby.chladičů ka kryetelizátorům pro poloplynulá a plynulá liti podle vynálezu, který spočívá v tom, že na vrchní ploše základního dilu chladiče vyrobeného z hliníku nebo mědi, přip« z nizkolegovaná slitiny mědi, vytvoří frázováním, lisováním nebo jiným postupem kanálková vybráni ve tvaru, v rozměrech a v rozmístění zamýšleného optimálního rozvodu chladicího média· Tato vybráni se výplni nizkotavným materiálem, kupř. olovem nebo zinkem či jejich slitinou· Na takto připravený základní dil se přiloží ze strany těchto vybráni stejný krycí dil bud z téhož materiálu, nebo z ocele či z nizkolegovaného železa a přivaři se výbuchem po celé styčné ploše· V takto naplátovaném krycím dilu se vyvrtají otvory pro připojeni přívodu a odvodu chladicího mádla, celý 8vařenec se ohřeje na teplotu vyěěi než je teplota táni výplně a výplň se z vybráni sklopením vyleje· Tlm se vytvoří dutinové rozvody pro průchod chladicího média·The above-mentioned drawbacks are eliminated by a process for the production of chillers and semi-continuous and continuous casting co-crystallisers according to the invention, which consists in forming channel channels on the upper surface of a radiator base made of aluminum or copper, or low alloyed copper alloy. the recesses in the shape, dimensions and location of the intended optimum coolant distribution. These recesses are filled with a low-melting material, e.g. lead or zinc or their alloy · The base part prepared in this way is provided with the same cover part from either side of the same material or steel or low-alloy iron and welded with an explosion all over the contact area. for the connection of the inlet and outlet of the coolant, the entire 8-cooker is heated to a temperature higher than the melting temperature of the filler and the filler is poured out of the recess by tilting.

Může být zvolen i postup obrácený· Krycí dil vyrobený kupř· z oceli či z nizkolegovaného železa, se opatři frézováním vybráními, která ee vyplní nizkotavným materiálem a na takto připravený dil se přilož! základní dil vyrobený z hliníku nebo z mědi, přlp· z nizkolegovaná slitiny mědi a výbuchem se po celé styčné ploše přivaři, V krycím dilu se potom vyvrtají otvory pro připojeni přívodu a odvodu chladicího média, svařenec se ohřeje a výplň se odstraní z kanálkových vybráni sklopením chladiče· I v tomto případě Základní dil zajiětuje vysokou intenzitu odvodu tepla z tuhnoucího odlitku a kanálková vybrání svým uspořáThe reverse process can also be chosen. A cover piece made of, for example, steel or low-alloy iron is provided with recesses which are filled with a low-melting material and applied to the prepared part! base part made of aluminum or copper, adhesive of low-alloy copper alloy and explosion welded over the entire contact area, holes are then drilled in the cover part for connection of coolant inlet and outlet, the weldment is heated and the filler is removed from the channel recesses by tilting Heatsinks · Even in this case, the basic part ensures a high intensity of heat removal from the solidifying casting and the channel recesses

113 «71 dáním a rozmístěním rovnoměrný odvod tepla z celého povrchu ochla zovené taveniny·113 «71 by uniform distribution of heat from the entire surface of the cooled melt ·

Výhodou tohoto postupu je výroba chladičů ke krystalizétorům pro poloplynulé a plynulé liti ve všech v úvahu přicházejících velikostech, s jakýmkoliv systémem rozvodu chladicího média, se systémem kruhovým, čtvercovým, obdélníkovým i štěrbinovým, v rifeěrech a v rozmístěni, jež umožňuji jak maximální odvod tepla z povrchu odlitků, ták rovnoměrnost tohoto odvodu a zajiětuji nejvyšší intenzitu prouděni chladicího média za podmínek, jež jinak a při jakémkoliv jiném postupu výroby nejsou splnitelné· Vhodným vybráním může být docílen pro zesíleni chladicího účinku dlfueorový tvar kanálkových štěrbin při absolutní bezpečnosti provozu* Umožňuje vyrábět chladiče deskové, kruhové a v jakýchkoliv jiných tvarech a konstrukčních úpravách· Mechanické energie vyvolané výbuchem, působícím na malé ploše chladící desky, zaručuje vysokou pevnost spoje a tím spolehlivost a provozní bezpečnost·The advantage of this process is the production of semi-continuous and continuous casting coolers for crystallisers in all possible sizes, with any coolant distribution system, with a circular, square, rectangular and slotted system, in rifers and in a layout that allows maximum heat dissipation from the surface of the castings, the uniformity of this discharge and ensure the highest flow rate of the coolant under conditions which otherwise and in any other production process are not feasible. · Appropriate recess can achieve the cooling effect longitudinal channel slots for absolute operational safety. · Explosion-induced mechanical energy acting on a small surface of the cooling plate ensures high joint strength and thus reliability and operational safety ·

Způsob výroby dle vynálezu může být déle využit i pro výrobu zařízeni pracujících s opačným teplotním režimem, kupř· ohřívačů· V tom případě je médium proudící ve vytvořených kanálcích bud ohříváno na požadovanou teplotu, nebo proudioi médium o vysoké teplotě předává teplo jinému prostředí, které ohřívač obklopuje·The production method according to the invention can also be used for the production of devices operating in the opposite temperature mode, for example heaters. In this case, the medium flowing in the formed channels is either heated to the desired temperature or the high temperature medium transfers heat to another environment. surrounds ·

Claims

Method for producing coolers for crystallizers for semi-continuous and continuous casting of ferrous and non-ferrous metals, characterized in that the base of the cooler, made of aluminum or copper, or of low-alloy alloys of these metals, is provided by milling, pressing or other processes shape, dimensions and distribution of the optimum distribution of the cooling handrail, this recess being filled with a non-refractory material, for example, lead or zinc or their alloy, to the base part so prepared and placing the same covering part of the material, of steel or low-alloy iron and the explosion is welded to the base part all over the contact area, in such welded cover part ea drill holes for connecting the cooling grommet inlets and outlets to the formed recesses and heats up to a temperature higher than removes it during evolution by tilting and pouring out,

2. A method according to claim 1, characterized in that the recesses are provided with a cover part, which recesses are filled with non-combustible material, and the cover part with the recesses with explosion is poured over the entire contact surface to the base part.