CS224927B1

CS224927B1 - The pouring plug of the crystallizer in the semi-continuous casting of metal

Info

Publication number: CS224927B1
Application number: CS389482A
Authority: CS
Inventors: Karel Ing Csc Placek; Pavel Ing Markos
Original assignee: Karel Ing Csc Placek; Pavel Ing Markos
Priority date: 1982-05-27
Filing date: 1982-05-27
Publication date: 1984-02-13

Description

Vynález se týká licí zátky ke krystalizátoru při poloplynulém lití kovů a řeší problém plynulého odtahu odlévaného ingotu z výstupu krystalizátoru.The present invention relates to a casting plug for a crystallizer in a semi-continuous casting of metals and solves the problem of a continuous withdrawal of a casting ingot from the crystallizer outlet.

Pro průtlačné lisování a válcováni kovových materiálů se jako výchozí materiál používají odlitky, které se připravují metodou poloplynulého lití. Při tom tavenina kovů vtéká do vertikálního krystalizátoru, který je ve výstupu při zahájení odlévání uzavřen licí zátkou, umístěnou na licím stole a to bu3 volně loženou nebo s licím stolem pevně spojenou. Krystalizátor je chlazen vodou. Po ztuhnutí části taveniny v prostoru výstupu z krystalizátoru se pozvolna uvádí posuvný licí stůl, a tim i licí zátka v pohyb směrem dolů, přičemž ztuhlá část taveniny kovu zároveň klesá působením vlastni hmotnosti a do uvolněného prosto ru v krystalizátoru přitéká další tavenina. Krystalizátorem je současně dáván odlitku požadovaný tvar a průřez. Tím se vytvoří odlitek se stálým průřezem, v délce, jejiž hranice je dána délkou možného posuvu licího stolu směrem dolů. Při provozu vzniká jí potíže z počátku lití. Mezi., vnitřní stěnou krystalizátoru a kovem vzniká tření, jehož překonání vyžaduje určitou sílu, kterou vyvozuje hmotnost odlitku a která je tím větší, čím větší je ztuhlá část taveniny kovu. Na počátku lití nízká hmotnost ztuhlého kovu často nestačí překonat odpor vznikající tímto třením a odlitek s posuvem licího stolu neklesá, ale zůstává v krys talizátoru. V tom případě si obsluha pomáhá srážením ztuhlého ko vu pomoci kladiva Či jiného nástroje. Nezdaří-li se ztuhlou část kovu srazit z výstupu krystalizátoru, a to zvláště tehdy, když se odlévá více odlitků současně, tavenina přitékající do krystalizátoru přetéká a rozlévá se po rámu nesoucím krystalizátor. Stává se, že ztuhlá část kovu se náhle propadne a mezi odlitkemFor extrusion and rolling of metallic materials, castings are used as the starting material, which are prepared by the semi-continuous casting method. In this case, the metal melt flows into a vertical crystallizer which is closed at the outlet at the start of casting by a casting plug placed on the casting table either in bulk or fixedly connected to the casting table. The crystallizer is water-cooled. Upon solidification of a portion of the melt in the exit area of the crystallizer, the sliding table, and hence the casting plug, is moved downwardly while the solidified portion of the metal melt sinks under its own weight and another melt flows into the free space in the crystallizer. At the same time, the required shape and cross-section are given to the casting by the crystallizer. This produces a casting with a constant cross-section in a length whose limit is determined by the length of the possible downward displacement of the casting table. During operation it causes difficulties from the beginning of the casting. Between the inner wall of the crystallizer and the metal, friction arises, overcoming of which requires a certain force exerted by the weight of the casting and which is the greater the stiffened part of the metal melt. At the beginning of the casting, the low weight of the solidified metal is often not sufficient to overcome the resistance resulting from this friction and the casting with the casting table feed does not decrease but remains in the rat rat. In this case, the operator assists himself by hitting the solidified metal with a hammer or other tool. If the solidified part of the metal fails to shrink from the outlet of the crystallizer, especially when multiple castings are cast simultaneously, the melt flowing into the crystallizer overflows and spills over the frame carrying the crystallizer. It happens that the solidified part of the metal suddenly sinks and between the casting

224 927 a výstupem z krystalizátoru vznikne mezera, kterou tavenina vytéká na licí stůl. Dojde-li k tomu. je nutno lití přerušit a pracně odstranit vyteklý a ztuhly kov z licího zařízení. Podaří-li se mechanickým srážením odlitku udržet odlévání v chodu. projeví se potíže při zalévání ve zhoršené povrchové kvalitě odlitku. Zvláště výrazně se tím zhoršují podmínky bezpečností práce, protože přetékající nebo volně protékající tavenina ve st yku s chladící vodou může explodovat.224 927, and an outlet from the crystallizer creates a gap through which the melt flows to the casting table. If this happens. it is necessary to interrupt the casting and laboriously remove spilled and solidified metal from the casting machine. If it is possible to keep the casting running by mechanical precipitation of the casting. there will be difficulties in casting with a deteriorated surface quality of the casting. This particularly deteriorates the conditions of work safety, as overflowing or free flowing melt in contact with cooling water can explode.

V průmyslové praxi se tyto nedostatky odstraňují různým způsobem. Kupř. krystalizátor se rozšiřuje směrem k výstupu, což má ale nevýhodu v tom, že se nedaří dodržovat požadovaný průřez odlitku. V jiném případě je v licí zátce, která je pevně spojena s licím stolem, vytvořen po vnitřním obvodu kolmo na směr pohybu odlitku hlubší zářez, do kterého kov při zalévání zateče, v zářezu ztuhne a odlitek je potom takto vytvořeným zámkem nucené odtahován směrem dolů podle posuvu licího stolu. Po odlití se ztuhlý kov ze zářezu vylomí. Toto vylamování je však velmi svízelné, zvláště tehdy, jde-li o krátké odlitky, protože při malé délce odlitku je třeba vyvinout mimořádně velkou sílu, aby moment síly postačil pro vylomení odlitku. V některých případech ee posuv odlitku zajištuje pomocí odtahovacích válců, což je velmi komplikované a má nevýhodu v tom, že odtah působí, až když odlitek má určitou délku, takže problémy vznikající při zahájení odlévánítim nejsou řešeny. V některých případech se licí zátka opatřuje uvnitř závitem, do kterého při zahájení odlévání tavenina zatéká a po ztuhnuti se odlitek ze závitu vyšroubuje.In industrial practice these deficiencies are remedied in various ways. For example. the crystallizer expands towards the outlet, but this has the disadvantage that the required cross-section of the casting cannot be maintained. Alternatively, in a casting plug that is rigidly connected to the casting table, a deeper slot is formed perpendicularly to the direction of movement of the casting, into which the metal solidifies in the cut, and the casting is then forced downwards by the lock thus formed. casting table feed. After casting, the solidified metal breaks out of the indentation. However, this break-out is very difficult, especially in the case of short castings, because with a small casting length an extremely high force is required to be sufficient to break off the casting. In some cases, the casting movement is provided by the draw-off rollers, which is very complicated and has the disadvantage that the draw-off only acts when the casting has a certain length, so that the problems arising at the start of casting are not solved. In some cases, the casting plug is threaded inside, into which the melt flows when the casting starts, and after solidification, the casting is unscrewed from the thread.

Na vyšroubování je však zapotřebí vyvinout mimořádně velkou silu a je pracné. Pro uvedené nedostatky se žádné z popsaných řešení v praxi běžně neapoužívá»However, it is necessary to develop an extremely high force for unscrewing and is laborious. For these shortcomings none of the described solutions are commonly used in practice »

Uvedené nedostatky odstraňuje licí zátka ke krystalizátoru při poloplynulém lití kovů podle vynálezu í jehož podstata spočívá v tom, že licí zátka je na vnitřním obvodu opatřena vybráním kolmým na směr odlévání, a to o hloubce, která je stejná nebo menší než smrštění odlévaného kovu při ztuhnutí a ochlazování na teplotu okolí.The above mentioned drawbacks are eliminated by the casting plug to the crystallizer in the semi-continuous casting of the metals according to the invention, characterized in that the casting plug is provided with a recess on the inner perpendicular to the casting direction at a depth equal to or less than the shrinkage of the cast metal upon solidification and cooling to ambient temperature.

224 927224 927

Při zahájení odlévání zateče tavenina kovu do hloubky vybrání v licí zátce a po ztuhnutí části na výstupu z krystalizátoru se uvede v pohyb vertikální licí stůl směrem dolů. Odlitek se postupně odtahuje z výstupu krystalizátoru až na plnou délku vertikálního posuvu licího stolu, který zároveň limituje délku odlitku. Chladnoucí kov ve vybrání zátky při postupném ochlazování na teplotu okolí, tedy v každém případě na teplotu pod 100 °C, se smrštuje v opaku roztažnosti až na průřez, jaký má na teplotě okolí a tím vypadne z vybrání v licí zátce a uvolní se. Působí tedy vybrání v licí zátce jako zámek, z nějž však odlitek právě proto, že jeho hloubka odpovídá roztažnosti při vysoké teplotě, se automaticky'vysune a uvolní, anižby bylo nutné víjet jakoukoliv sílu pro vyražení odlitku z vybrání, ježto ke smrštění dojde právě o hloubku vybrání. Dojde-li l< vypadnutí odlitku z vybrání liči zátky před ukončením odtahu, velká hmotnost části odlitku vysunuté již z výstupu krystalizétoru bezpečně zaručuje překonání tření mezi odlitkem a stěnou krystalizátoru, takže dojde k plynulému chodu odlévání až do vytvoření odlitku v požadované délceUpon initiation of casting, the metal melt flows to the depth of the recess in the casting plug and, after solidification of the portion at the outlet of the crystallizer, the vertical casting table is moved downwards. The casting is gradually withdrawn from the crystallizer outlet to the full length of the vertical casting table displacement, which also limits the casting length. The cooling metal in the recess of the stopper as it gradually cools to ambient temperature, i.e. in any case below 100 ° C, shrinks in the expansion to its cross-section at ambient temperature and thus falls out of the recess in the casting plug and is released. Thus, the recess in the casting plug acts as a lock, but from which the casting precisely because its depth corresponds to the expansion at high temperature is automatically ejected and released without having to exert any force to push the casting out of the recess as the shrinkage recess depth. If l <casting falls out of the lychee recess before the end of the withdrawal, the high weight of the part cast out already from the crystallizer outlet safely overcomes the friction between the casting and the crystallizer wall so that the casting runs smoothly until the casting

Na připojeném výkrese je na obr. 1 znázorněno provedeni zařízení v celku, na obr. 2 provedení licí zátky dle vynálezu, vesměs v příčném řezu.1 shows an embodiment of the device as a whole, FIG. 2 shows an embodiment of the casting plug according to the invention, generally in cross-section.

Na obr. 1 je znázorněna tavenina JL vtékající do krystalizátoru 2, chlazeného vodní sprchou 5. Na výstupu z krystalizátoru 2 je licí zátka 3, pevně spojená s licím stolem 4.FIG. 1 shows a melt 11 flowing into a crystallizer 2 cooled by a water spray 5. At the outlet of the crystallizer 2 there is a casting plug 3 firmly connected to the casting table 4.

Na obr. 2 je znázorněna licí zátka 3 s vybráním 6 o hloubce 7, odpovídající roztažnosti odlévaného kovu 8.FIG. 2 shows a casting plug 3 with a recess 6 having a depth 7 corresponding to the expansion of the cast metal 8.

PříkladExample

Byly odlévány čepy A 255 mm z hliníkové slitiny obsahujícíThe aluminum alloy containing A 255 mm pins were cast

4,5 % mědi, 1 % hořčíku a 0,7 % olova. Roztažnost tohoto materiálu z teploty okolí až na teplotu lití, tedy 680 až 720 °C při daném průměru činí 3 mm. Proto licí zátka obvyklého tvaru byla po vnitřním obvodu opatřena vybráním o hloubce 3 mm. Při odléváni tavenina zatekla do tohoto vybrání. Oakmile část taveniny při výstupu z krystalizátoru ztuhla, byl uveden licí stůl, s nimž licí zátka byla pevně spojena, ve vertikální posuv. Kov ztuhlý ve vybrání zátky vytvořil zámek a odlitek byl jého pomocí plynule odtahován. Po skončení lití klesla teplota spodní části odlitku na teplotu chladící vody4.5% copper, 1% magnesium and 0.7% lead. The extensibility of this material from ambient to casting temperature, i.e. 680-720 ° C at a given diameter, is 3 mm. Therefore, a casting plug of conventional shape was provided with a recess 3 mm deep around the inner circumference. During casting, the melt leaked into this recess. Once a portion of the melt solidified as it exited the crystallizer, the casting table, with which the casting plug was firmly attached, was introduced at a vertical displacement. The metal solidified in the recess of the plug formed a lock and the casting was continuously pulled through it. After the casting was finished, the temperature of the lower part of the casting dropped to the temperature of the cooling water

224 927 tedy na 15 až 35 °C, došlo ke smrštěni kovu na normální stav, tedy při daném průřezu o 3 mm. Tím zateklá část odlitku vypadla z vybrání zátky a odlitek bylo možno vyjmout bez dalšího.224 927 thus at 15 to 35 ° C, the metal contracted to its normal state, ie at a given cross-section of 3 mm. The leaked part of the casting fell out of the recess of the plug and the casting could be removed without further action.

Využití vynálezu přichází v úvahu ve všech slévárnách při poloplynulém liti kovů zejména hliníku a jeho slitin a umožňuje odtaho» vání odlitků bez nezbytnosti jakýchkoliv dalších opatření.Application of the invention is possible in all foundries in semi-continuous casting of metals, in particular aluminum and its alloys, and allows casting of castings without the need for any further measures.

Tím, že při použití liči zátky dle vynálezu nemůže dojít k viseni ingotů v krystalizátorech, které vede k nekvalitnímu povrchu ingotů, k přetečení a k protečení taveniny kovu, se docílí oproti běžně používanému způsobu značných výhod, V prvé řadě se zvýší produktivita práce, protože se sníží neproduktivní časy a vyrobí se více kvalitních ingotů. Dále se odstraní ztráty kovu, které vznikají při přetavování nekvalitních a tím Nepoužitelných ingotů a jiného odpadového materiálu, který vzniká, když se vynález nepoužívá. Odstra nění nutnosti přetavování materiálu přináší také značné úspory na energii. Další úspory pramení z vyšší kvality odlitých ingotů.The use of lychee plugs according to the invention does not allow for the hanging of ingots in the crystallizers leading to an ingot surface of the ingots, overflowing and leakage of the metal melt, to achieve considerable advantages over the conventional method. Firstly, labor productivity is increased because Reduces unproductive times and produces more quality ingots. In addition, the metal losses resulting from the remelting of poor quality and thus unusable ingots and other waste material that arises when the invention is not in use are eliminated. The elimination of material remelting also brings considerable energy savings. Further savings stem from the higher quality of cast ingots.

Jednak je to dáno možností využívat vyšších tvářecích rychlostí, což zvyšuje produktivitu práce, a dále se zvýší kvalita a tím i užitná hodnota hotových výrobků.On the one hand, this is due to the possibility of using higher forming speeds, which increases labor productivity, and further increases the quality and thus the utility value of the finished products.

Tím, že použití vynálezu zabrání přetečení a protečení kovu v krystalizátorech, se zamezí vážnému poškození výrobního zařízení a zabrání se dlouhodobým výpadkům výroby. Mimo takto vzniklých úspor je velkou přechostí spolehlivost odlévání, která je významná zvláště vzhledem k návaznosti na další zpracování ingotů ve výrobě.By using the invention to prevent metal overflow and leakage in the crystallizers, serious damage to the production equipment is avoided and long-term production outages are prevented. In addition to the resulting savings, the casting reliability, which is particularly important in relation to the further processing of ingots in production, is a great bridge.

V neposlední řadě zvyšuje použití vynálezu významným způsobem bezpečnost práce, nebot při protečení taveniny kovu do šachty s chladící vodou nelze vyloučit explozi a tim i nebezpečné úrazy obsluhujících pracovníků.Last but not least, the use of the invention significantly increases occupational safety, since an explosion and thus a dangerous injury to the operator cannot be excluded when the metal melt flows into the cooling water shaft.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

224 S27

Casting plug to a crystallizer for semi-continuous casting of metals, in particular aluminum and its alloys, with a recess on the inner circumference and perpendicular to the casting direction, characterized in that the recess depth is less than or equal to the shrinkage value of the cast metal from the liquid phase to ambient.

1 exclamation. *

224 927

FIG