CZ200767A3

CZ200767A3 - Method of die casting of ingots and apparatus for making the same

Info

Publication number: CZ200767A3
Application number: CZ20070067A
Authority: CZ
Inventors: Krejcí@Josef
Original assignee: Krejcí@Josef
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2008-08-06

Abstract

Zpusob odlévání ingotu od kokil, zejména ocelových ingotu, spocívající ve vypouštení roztaveného kovu z tavící pece prostrednictvím licí soupravy (1)shora do odlévací dutiny alespon jedné kokily (8), v níž se roztavený kov ochlazuje a tuhne do ingotu, pricemž po zahájení licího procesu od okamžikudosažení alespon minimálního množství roztavenéhokovu v kokile (8), potrebného pro dosažení urcitépocátecní hladiny taveniny v kokile (8), se výtokroztaveného kovu do kokily (8) pod hladinu taveniny shora vertikálne zanorí, nacež v dalším prubehulicího procesu až do jeho ukoncení se tento výtoksvým pohybem smerem vzhuru stále udržuje v konstantní hloubce pod prubežne stoupající hladinou taveniny v kokile (8). Licí souprava (1) a/nebo pod níusporádaná kokila (8) ci jejich soustava jsou vuci sobe ve vertikálním smeru uloženy pohyblive s rízenou rychlostí jejich vzájemného pohybu vuci sobe, pricemž licí souprava (1) je podle poctu pod ní umístených kokil (8) opatrena trubicovými výlevkami (4).A method of casting an ingot from a mold, in particular a steel ingot, by discharging molten metal from the melting furnace through a casting assembly (1) from above into a casting cavity, at least one mold (8) in which molten metal cools and solidifies into an ingot while In the process, from the moment of reaching at least the minimum amount of molten metal in the mold (8) required to achieve a certain level of melt in the mold (8), the molten metal discharges into the mold (8) below the surface of the melt vertically, until the process is completed. this upward movement still keeps it at a constant depth below the continuously rising melt level in the mold (8). The casting set (1) and / or the ingot mold (8) arranged therein or the assembly thereof are disposed in a vertical direction relative to each other in a vertical direction with their respective movement relative to each other, wherein the casting set (1) is in accordance with the number of below-ground molds (8) fitted with tubular spouts (4).

Description

Způsob odlévání ingotů do kokil a zařízení k provádění tohoto způsobuProcess for casting ingots into molds and apparatus for carrying out the process

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká způsobu odlévání ingotů do kokil, zejména ocelových ingotů, a zařízení k provádění tohoto způsobu.The invention relates to a method for casting ingots into molds, in particular steel ingots, and to an apparatus for carrying out the method.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současné době je kromě modernějších metod lití kovů, jako je například plynulé odlévání, vyžadující poměrně značně složité zařízení, stále ve značné míře používané odlévání ingotů do kokil, a to tak zvaně horem nebo spodem. Při lití horem roztavený kov, například ocel, vtéká do kokil shora přímo z licí pánve nebo prostřednictvím mezipánve, nálevky nebo licího žlabu, které se vkládají mezi licí pánev a kokilu. Výhodou tohoto způsobu je poměrně jednoduchá licí souprava a malá spotřeba licí keramiky, nevýhodou zejména jeho pomalost a možnost rozstřikování odlévaného kovu v kokile a tím i horší povrch ingotu.Nowadays, in addition to more modern metal casting methods, such as continuous casting, requiring a relatively complicated device, the casting of ingots into molds is still largely used, so-called top or bottom. In casting, molten metal, for example steel, flows into the ingot molds from above directly from the ladle or through a tundish, funnel or casting trough that is inserted between the ladle and the ingot mold. The advantage of this method is the relatively simple casting set and low consumption of the casting ceramics, the disadvantage being its slowness and the possibility of spraying the cast metal in the ingot mold and thus the worse surface of the ingot.

Při odlévání spodem se roztavený kov lije z licí pánve do vysoké licí nálevky, postavené na licí desce a spojené kanálky se dnem obvykle více kokil současně. Ocel poté stoupá v jednotlivých kokilách na principu spojených nádob. Výhodou tohoto způsobu oproti lití horem je zamezení rozstřiku odlévaného kovu v kokile a tím i lepší povrch ingotu. Jeho nevýhodou je však zejména složitá licí souprava, velká spotřeba licí keramiky resp. šamotových tvárnic, nebezpečí znečištění oceli keramikou z licích cest a ztuhnutí odlévaného kovu po ukončení licího procesu v kanálcích a nálevce licí soustavy.When casting from below, the molten metal is poured from the ladle into a high pouring funnel built on the casting plate and connected by channels to the bottom, usually more chillers simultaneously. The steel then rises in the individual molds on the principle of connected vessels. The advantage of this method over casting is the prevention of spattering of the cast metal in the ingot mold and hence a better ingot surface. Its disadvantage, however, is especially complicated casting set, high consumption of casting ceramics respectively. fireclay blocks, danger of steel contamination from ceramics from the casting paths and solidification of the cast metal after the casting process in the channels and the funnel of the casting system.

Úkolem předkládaného vynálezu je do určité míry spojit výhody obou těchto způsobů a odstranit jejich výše uvedené nevýhody.The object of the present invention is to some extent to combine the advantages of both methods and to overcome their disadvantages.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Tento úkol je řešen způsobem odlévání ingotů do kokil, zejména ocelových ingotů litím horem, podle vynálezu a zařízením k provádění tohoto způsobu.This object is achieved by a method for casting ingots into chill molds, in particular steel ingots, by casting according to the invention, and an apparatus for carrying out the process.

Při způsobu odlévání ingotů do kokil podle vynálezu se roztavený kov, zejména ocel, vypouští z tavící pece prostřednictvím licí soupravy shora do odlévací dutiny alespoň jedné kokily, v níž se roztavený kov ochlazuje a tuhne do ingotu, určeného pro další zpracování. Podstata vynálezu přitom spočívá v tom, že po zahájeni licího procesu od okamžiku dosažení alespoň minimálního množství roztaveného kovu v kokile, potřebného pro dosažení určité počáteční hladiny taveniny v kokile, se výtok roztaveného kovu do kokily pod hladinu taveniny shora vertikálně zanoří, načež v dalším průběhu licího procesu až do jeho ukončení se tento výtok svým pohybem směrem vzhůru stále udržuje v konstantní hloubce pod průběžně stoupající hladinou taveniny v kokile. Výška hladiny, odpovídající počátečnímu minimálnímu množství taveniny v kokile, jakož i maximální hloubka zanoření a přípustná odchylka konstantní hloubky zanoření výtoku roztaveného kovu pod hladinou taveniny v dalším průběhu licího procesu je přitom dána délkou tohoto vertikálního zanoření.In the method for casting ingots into molds according to the invention, molten metal, in particular steel, is discharged from the melting furnace via a casting set from above into a casting cavity of at least one ingot mold in which the molten metal is cooled and solidified into an ingot to be processed. The principle of the invention is that after the casting process has started, from the moment at least the minimum amount of molten metal in the ingot required to achieve a certain initial level of melt in the ingot mold is reached, the molten metal discharge into the ingot mold is submerged vertically from above. up to the end of the casting process, this upward flow is still maintained at a constant depth below the continuously rising melt level in the ingot mold by its upward movement. The level of the level corresponding to the initial minimum amount of melt in the ingot mold as well as the maximum immersion depth and the permissible deviation of the constant immersion depth of the molten metal discharge below the melt level in the further course of the casting process are determined by the length of this vertical immersion.

V průběhu licího procesu se roztavený kov s výhodou chrání před reoxidací inertní atmosférou.During the casting process, the molten metal is preferably protected from reoxidation by an inert atmosphere.

Zařízení k provádění tohoto způsobu sestává z licí soupravy, uspořádané nad alespoň jednou kokilou, přičemž ♦ ♦ · · « · • · • ·«· ·· ··· · ··The apparatus for carrying out this method consists of a casting set arranged above the at least one ingot mold, wherein

• · · · · ····· • · ♦ · · «·· ·····« ·· · ·· ·· · podstata vynálezu spočívá v tom, že licí souprava a/nebo pod ní uspořádaná kokila či soustava kokil jsou vůči sobě ve vertikálním směru uloženy pohyblivě s řízenou rychlostí jejich vzájemného pohybu vůči sobě. Licí souprava je zároveň podle počtu pod ní umístěných kokil opatřena trubicovými výlevkami, zasahujícími ve spodní poloze licí soupravy a/nebo v horní poloze jednotlivých kokil do spodní oblasti odlévací dutiny příslušné kokily.The essence of the invention is that the casting set and / or the mold or assembly arranged below it is The chill molds are mounted movably relative to each other in a vertical direction at a controlled rate of relative movement relative to each other. At the same time, according to the number of molds placed therein, the casting set is provided with tubular nozzles extending in the lower position of the casting set and / or in the upper position of the individual molds into the lower region of the casting cavity of the respective mold.

Řízením rychlosti vertikálního vzhůru soupravy a hladiny taveniny vzájemného pohybu je v hladiny a trubicových viskozitě.By controlling the vertical upward speed of the kit and the level of the melt relative movement is in the level and tubular viscosity.

pohybu licí soupravy směrem směrem dolů případně licí přitom sleduje stoupání přičemž rychlost jejich rychlostí tohoto stoupání kokily. průměru a její nebo jednotlivých kokil kokil současně se v kokile, souladu s závisí zejména na velikosti výlevek, ferrostatickém tlaku taveninythe downward movement of the casting set or the casting in this case follows the pitch and the velocity thereof at this pitch of the ingot mold. diameter and its or individual ingot molds at the same time in the ingot mold, according to the particular size of the nozzle, the ferrostatic pressure of the melt

Vzhledem k tomu, že při odlévání více kokil současně může docházet v jednotlivých kokilách k nestejnoměrnému stoupání hladiny taveniny je nutné bud' v kokile s rychleji stoupající hladinou brzdit přítok roztaveného kovu, nebo řešit tento problém nezávislým vertikálním pohybem jednotlivých kokil vůči licí soupravě.Since the casting of several molds at the same time can lead to an uneven rise in the level of the melt, it is necessary either to slow the flow of molten metal in the ingot mold at a faster rising level or to solve this problem by independent vertical movement of the molds relative to the casting set.

Licí souprava s jednou trubicovou výlevkou pro odlévání jedné kokily je tvořena licí pánví s uzaviratelným licím otvorem, přičemž trubicová výlevka je upevněna pod uzaviratelným výtokovým otvorem licí pánve licí soupravy prostřednictvím závěsu.A casting set with one tube nozzle for casting one mold is formed by a ladle with a closable pouring hole, the tube nozzle being fixed below the closable outlet opening of the pouring ladle of the casting kit by a hinge.

Licí souprava se soustavou trubicových výlevek pro odlévání více kokil současně je rovněž tvořena licí pánví s uzaviratelným licím otvorem, pod nímž je upraven licí žlab, přičemž trubicové výlevky roztaveného kovu do jednotlivých kokil jsou upevněny obdobnými závěsy pod ·« ···· ·· · ·· ♦··· * · · ♦ ♦ ·· ·« « • ··· · · · · · výstupními otvory licího žlabu. Tvar licího žlabu je dán uspořádáním současně odlévaných kokil.A casting set with a tube nozzle system for casting multiple molds at the same time is also formed by a ladle with a closable pouring hole, under which a pouring trough is provided, the tubular sinks of molten metal into individual molds being fastened with similar hinges. The outlet openings of the casting trough. The shape of the casting trough is determined by the arrangement of the simultaneously cast molds.

Přívod inertního plynu pro ochranu odlévaného roztaveného kovu přitom může být řešen například zaústěním tohoto přívodu do závěsů trubicových výlevek.The inert gas inlet for the protection of the molten metal to be cast can be solved, for example, by connecting this inlet to the hinges of the tubular nozzles.

Podstata vynálezu spočívá dále v tom, že spodní konec každé trubicové výlevky je s výhodou opatřen vyměnitelnou keramickou zanořovací koncovkou s nejméně jedním výtokovým otvorem. Obvykle je tento výtokový otvor vytvořen v ose trubicové výlevky, nicméně tato keramická zanořovací koncovka může být opatřena i soustavou bočních výtokových otvorů, orientovaných směrem k vnitřním stěnám odlévací dutiny kokily. Uspořádání těchto výtokových otvorů je důležité zejména s ohledem na dosažení optimálního součinitele tvaru lázně tuhnoucího kovu v kokile tak, že hloubka lázně je stejná nebo menší než průměr ingotu. V takových podmínkách se značně usnadňuje možnost vyplouvání a odstranění nekovových vměstků a rozpuštěných plynů z lázně.The invention is furthermore characterized in that the lower end of each tubular nozzle is preferably provided with a replaceable ceramic plunger end with at least one outlet opening. Typically, this spout is formed along the axis of the tubular spout, but the ceramic plunger end may also be provided with a set of side spout openings facing the inner walls of the mold cavity of the ingot mold. The arrangement of these outlets is particularly important with a view to achieving an optimal coefficient of shape for the solidification metal bath in the ingot mold such that the depth of the bath is equal to or less than the ingot diameter. Under such conditions, the possibility of floatation and removal of non-metallic inclusions and dissolved gases from the bath is greatly facilitated.

Kvalita způsobem a zařízením podle vynálezu odlévaných ingotů je srovnatelná s kvalitou spodem odlévaných ingotů nebo i lepší, přičemž spotřeba licí keramiky je proti způsobu odlévání spodem nesrovnatelně menší. Odlévání se může provádět do klasických litinových kokil používaných pro odlévání horem, nicméně kvalita odlévaných ingotů se může ještě dále zvýšit použitím vodou chlazených kokil, které jsou předmětem dosud nezveřejněné české přihlášky vynálezu PV 2007- Gk · Tyto vodou chlazené kokily jsou bud' celé vytvořeny z mědi a/nebo jejích slitin, nebo jsou z mědi či měděných slitin zhotoveny alespoň vnitřní stěny těchto kokil, přicházející do styku s roztaveným kovem. Kontrolovaným průtokem chladící vody chladícím systémem, kterým jsou tyto kokily opatřeny, a intenzivním odvodem • ·· · · • · · · • * · · • · ··· ·· tepla materiálem, z něhož jsou zhotoveny, je v těchto vodou chlazených kokilách docíleno řízené krystalizace odlévaného kovu v průběhu celého licího procesu a tuhnutí ingotu. Tím jsou pak odstraněny i vnitřní vady ingotu, jako jsou středové řediny, vměstky, precipitáty i jiné případné další nehomogenity.The quality of the method and apparatus according to the invention for cast ingots is comparable to or better than that of the cast ingots, and the consumption of casting ceramics is incomparably lower than that of the casting process. The casting can be carried out in conventional cast iron molds used for casting in the mountains, however, the quality of cast ingots can be further improved by using water-cooled molds, which are the subject of a previously unpublished Czech patent application PV 2007-Gk. or at least the inner walls of these molds in contact with the molten metal are made of copper or copper alloys. The controlled flow of cooling water through the cooling system provided by these molds and the intensive heat dissipation of the material from which they are made is in these water-cooled molds. controlled crystallization of the cast metal during the entire casting process and solidification of the ingot. This also removes internal defects of the ingot, such as center thinners, inclusions, precipitates and other possible other inhomogeneities.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález bude dále blíže objasněn schematickým výkresem příkladného provedení zařízení dle vynálezu, kde je znázorněna celá licí souprava pro lití oceli horem v sestavě s klasickou litinovou kokilou.The invention will be further elucidated by a schematic drawing of an exemplary embodiment of the apparatus of the invention, showing the entire casting set for casting steel in an assembly with a conventional cast iron mold.

Příklad provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Způsobem dle vynálezu v příkladném provedení se odlévá ocel o teplotě 1590°C, která obsahuje v hmotnostním množství 0,38% uhlíku, 0,60% manganu, 0,20% křemíku, 0,95% chrómu, 0,020% fosforu, 0,020% síry, zbytek železo a obvyklé doprovodné nečistoty a přímíseniny. Ocel se odlévá do kruhového ingotu o průměru 300 mm a délce 2000 mm.By the process of the present invention, a steel having a temperature of 1590 [deg.] C. is cast, which contains by weight 0.38% carbon, 0.60% manganese, 0.20% silicon, 0.95% chromium, 0.020% phosphorus, 0.020% sulfur, the rest iron and the usual accompanying impurities and admixtures. The steel is cast into a circular ingot with a diameter of 300 mm and a length of 2000 mm.

V průběhu licího procesu se vypouští roztavená ocel z tavící pece prostřednictvím licí soupravy shora do odlévací dutiny kokily, v níž se roztavený kov ochlazuje a tuhne do ingotu, určeného pro další zpracování. Po zahájení licího procesu od okamžiku dosaženi alespoň minimálního množství roztaveného kov v kokile, potřebného pro dosažení určité počáteční hladiny taveniny v kokile, v tomto případě 50 mm, se výtok roztaveného kovu do kokily pod hladinu taveniny shora vertikálně zanoří, načež v dalším průběhu licího procesu až do jeho ukončení se tento výtok svým pohybem směrem vzhůru stále udržujeDuring the casting process, the molten steel is discharged from the melting furnace via the casting set from above into the mold cavity of the ingot mold, in which the molten metal is cooled and solidified into an ingot for further processing. After the start of the casting process from the moment of at least the minimum amount of molten metal in the ingot required to achieve a certain initial melt level in the ingot mold, in this case 50 mm, the molten metal discharge into the ingot mold below the melt level is vertically plunged from above. the discharge is still maintained by its upward movement until its completion

I · · · « • · • · · · • · ·· ··· · • · • · • · • · · ·· · v konstantní hloubce pod průběžně stoupající hladinou taveniny v kokile. Výška hladiny, odpovídající počátečnímu minimálnímu množství taveniny v kokile, jakož i maximální hloubka zanoření a přípustná odchylka konstantní hloubky zanoření výtoku roztaveného kovu pod hladinou taveniny v dalším průběhu licího procesu je dána délkou tohoto vertikálního zanoření. V průběhu licího procesu se roztavený kov chrání před reoxidací inertní atmosférou, zde argonem.I at a constant depth below the continuously rising melt level in the ingot mold. The level height corresponding to the initial minimum amount of melt in the ingot mold, as well as the maximum plunging depth and the permissible deviation of the constant plunging depth of the molten metal outflow below the melt during the next casting process are given by the length of this vertical plunging. During the casting process, the molten metal is protected from reoxidation by an inert atmosphere, here argon.

Zařízení dle zobrazeného příkladného provedení vynálezu sestává z řízeně ve vertikálním směru pohyblivé licí soupravy 1, uspořádané nad kokilou 8. a opatřené trubicovou výlevkou 4, zasahující ve spodní poloze licí soupravy i do spodní oblasti odlévací dutiny 9 kokily 8. Licí souprava 1 je tvořena licí pánví 2 s licím otvorem 3, uzaviratelným zde již neznázoměnou zátkovou tyčí. Trubicová výlevka 4 je na licí pánvi 2 upevněna pod uzaviratelným licím otvorem 3 prostřednictvím závěsu 6, opatřeného přívodem 7 inertního plynu, oboustranně zaústěného do vnitřního prostoru závěsu 6. Spodní konec trubicové výlevky 4 je tvořen vyměnitelnou keramickou zanořovací koncovkou 5 s výtokovým otvorem IQ, vytvořeným v ose trubicové výlevky 4. Délka této vyměnitelné zanořovací koncovky 5, určující mimo jiné maximální hloubku zanoření výtoku oceli pod hladinu taveniny 11 v kokile 8 v průběhu licího procesu, činí 300 mm. Kokila 8 je v průběhu licího procesu ustavena na licí desce 12., opatřené již pouze naznačeným vytlačovacím mechanismem 13 ingotu z kokily 8.The device according to the illustrated embodiment of the invention consists of a controllable casting set 1 arranged in a vertical direction above the ingot mold 8 and provided with a tubular spout 4 extending into the lower position of the casting set 1 into the lower region of the mold cavity 9. a ladle 2 with a pouring opening 3, which can be closed here by a stopper (not shown). The tubing spout 4 is attached to the ladle 2 below the lockable orifice 3 by means of a hinge 6 provided with an inert gas inlet 7 on both sides into the interior of the hinge 6. The lower end of the tubing spout 4 is a replaceable ceramic plunger 5 The length of this interchangeable plunger end 5, which determines, inter alia, the maximum depth of immersion of the steel outlet below the melt level 11 in the mold 8 during the casting process, is 300 mm. During the casting process, the ingot mold 8 is mounted on a casting plate 12 provided with only the ingot extrusion mechanism 13 outlined from the ingot mold 8.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Vynález je široce využitelný jak v ocelárnách při odlévání oceli ingotovou cestou, tak při odlévání ingotů obecně, například ve slévárnách barevných kovů.The invention is widely applicable both in steelworks by ingot casting of steel and in ingots casting in general, for example in non-ferrous metal foundries.

Claims

PATENT CLAIMS

Method for casting ingots into molds, in particular steel ingots by casting, comprising discharging molten metal from a melting furnace via a casting set from above into a casting cavity of at least one ingot mold in which the molten metal cools and solidifies into an ingot intended for further processing, characterized in that, after the casting process has commenced at least the minimum amount of molten metal in the ingot required to achieve a certain initial level of melt in the ingot mold, the molten metal discharge into the ingot mold below the melt level is vertically plunged from above up to the end of the process, the upward movement of the spout is still maintained at a constant depth below the continuously rising melt level in the ingot mold, the level corresponding to the initial minimum amount of melt in the ingot mold as well as the permissible deviation of the constant immersion depth of the molten metal discharge below the melt level in the further course of the casting process is given by the length of this vertical immersion.

Method according to claim 1, characterized in that during the casting process the molten metal is protected from reoxidation by an inert atmosphere.

* 4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4

4 4 4 ·· ···

An apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising a casting set (1) arranged above the at least one ingot mold (8), characterized in that the casting set (1) and / or the ingot mold (8) or the casting mold (8) thereof the assembly is movable relative to each other in a vertical direction with a controlled speed of their relative movement relative to each other, the casting set (1) being provided with tubular nozzles (4) extending in the lower position of the casting set (1) and / or in the upper position of the individual molds (8) into the lower region of the casting cavity (9) of the respective mold (8).

Device according to claim 3, characterized in that the lower end of each tubular nozzle (4) is provided with a replaceable ceramic plunger end (5) with at least one outlet opening (10).