ITUD940096A1

ITUD940096A1 - THIN WALL CRYSTALLIZER

Info

Publication number: ITUD940096A1
Application number: IT94UD000096A
Authority: IT
Inventors: Gianpietro Benedetti; Milorad Pavlicevic; Gianni Gensini; Alfredo Poloni
Original assignee: Danieli Off Mecc
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1994-06-06
Publication date: 1995-12-06
Also published as: ZA954223B; ITUD940096A0; TW297791B; IT1267249B1

Abstract

Cristallizzatore a pareti sottili per colata continua di billette o blumi (24) associato ad una lingottiera (10), detto cristallizzatore (11) comprendendo una struttura scatolare le cui pareti cooperano esternamente con camere di circolazione (14) fluido refrigerante ed internamente con la pelle delle billette o dei blumi (24) in formazione, il cristallizzatore (11) presentando uno spessore compreso tra 4 e 7 mm e la pressione del fluido refrigerante circolante all'interno delle camere di circolazione (14) essendo definita dalla spinta e dalle deformazioni che si vogliono indurre nella parete del cristallizzatore (11).Thin-walled crystallizer for continuous casting of billets or blooms (24) associated with an ingot mold (10), said crystallizer (11) comprising a box-like structure whose walls cooperate externally with circulation chambers (14) refrigerant fluid and internally with the skin of the billets or blooms (24) being formed, the crystallizer (11) having a thickness between 4 and 7 mm and the pressure of the refrigerant fluid circulating inside the circulation chambers (14) being defined by the thrust and deformations that they want to be induced in the wall of the crystallizer (11).

Description

Descrizione del trovato avente per titolo: Description of the invention having as title:

"CRISTALLIZZATORE A PARETI SOTTILI" "THIN-WALL CRYSTALLIZER"

CAMPO DI APPLICAZIONE FIELD OF APPLICATION

Forma oggetto del presente trovato un cristallizzatore a pareti sottili come espresso nella rivendicazione principale. The present invention relates to a thin-walled crystallizer as expressed in the main claim.

Il cristallizzatore a pareti sottili secondo il trovato viene utilizzato in un impianto di colata continua per la produzione di billette o di blumi di qualsivoglia tipo e sezione. The thin-walled crystallizer according to the invention is used in a continuous casting plant for the production of billets or blooms of any type and section.

STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE

Nel campo della colata continua sono ancora presentì una pluralità di problemi ancora non risolti legati alle elevate temperature a cui vengono sottoposte le pareti del cristallizzatore. Più particolarmente, è noto da molto tempo che la temperatura della parete del cristallizzatore, nonostante la intensa circolazione di fluido refrigerante, varia nel senso della direzione di colata con un massimo raggiunto nell'intorno del menisco del metallo liquido. In the field of continuous casting there are still a plurality of still unsolved problems linked to the high temperatures to which the walls of the crystalliser are subjected. More particularly, it has been known for a long time that the temperature of the crystallizer wall, despite the intense circulation of the cooling fluid, varies in the direction of casting with a maximum reached around the meniscus of the liquid metal.

La temperatura non uniforme lungo le pareti longitudinali del cristallizzatore provoca una deformazione non uniforme delle stesse dovuta alla dilatazione termica del materiale con conseguenti problemi legati ai difetti superficiali che ciò provoca sulle billette o blumi in formazione. The non-uniform temperature along the longitudinal walls of the crystallizer causes a non-uniform deformation of the same due to the thermal expansion of the material with consequent problems linked to the surface defects that this causes on the billets or blooms in formation.

Inoltre, è noto che durante la discesa all'interno del cristallizzatore, la pelle delle billette o blumi solidificantisi tende a ritirarsi. Furthermore, it is known that during the descent inside the crystallizer, the skin of the solidifying billets or blooms tends to shrink.

Questo provoca un distacco della pelle della billetta o del blumo dalla parete del cristallizzatore riducendo enormemente lo scambio termico fra billetta o blumo e cristallizzatore a tal punto che il raffreddamento della billetta o del blumo, e quindi la formazione della pelle, viene praticamente bloccato con conseguenze molto gravi per la billetta o il blumo in formazione. This causes a detachment of the skin of the billet or of the bloom from the wall of the crystallizer, enormously reducing the heat exchange between the billet or bloom and the crystallizer to such an extent that the cooling of the billet or the bloom, and therefore the formation of the skin, is practically blocked with consequences very serious for the forming billet or bloom.

In fig. 4 è illustrata schematicamente, con una sezione longitudinale, una lingottiera rigida di tipo noto. In fig. 4 schematically shows, with a longitudinal section, a rigid mold of a known type.

In questo tipo di lingottiere rigide, lo scambio termico ha valori accettabili solo per il primo tratto del cristallizzatore, che si estende per circa un quarto del cristallizzatore, in cui la pelle della billetta o del blumo è sostanzialmente a contatto con la parete del cristallizzatore. In this type of rigid mold, the heat exchange has acceptable values only for the first portion of the crystallizer, which extends for about a quarter of the crystallizer, in which the skin of the billet or bloom is substantially in contact with the wall of the crystallizer.

Per assicurare che la billetta o blumo in uscita dal cristallizzatore abbia uno spessore della pelle tale da evitare la sua rottura e la conseguente fuoriuscita del metallo liquido è necessario adottare una velocità di colata molto ridotta. To ensure that the billet or bloom leaving the crystallizer has a skin thickness such as to avoid its breakage and the consequent leakage of the liquid metal, it is necessary to adopt a very low casting speed.

Per evitare questo distacco della pelle della billetta o del blumo dalle pareti del cristallizzatore, sono stati proposti alcuni modelli di cristallizzatori a sezione variabile in cui le pareti laterali sono convergenti verso il basso. To avoid this detachment of the skin of the billet or of the bloom from the walls of the crystallizer, some models of variable section crystallizers have been proposed in which the side walls converge downwards.

Più particolarmente, la forma dell'andamento delle pareti del cristallizzatore lungo la direzione di colata è stata proposta essere funzione del coefficiente di ritiro del materiale. More particularly, the shape of the course of the crystallizer walls along the casting direction has been proposed to be a function of the shrinkage coefficient of the material.

In questo modo, nella maggior parte dei casi viene sostanzialmente evitato il distacco della pelle della billetta o del blumo dalla parete del cristallizzatore . In this way, in most cases the detachment of the skin of the billet or of the bloom from the wall of the crystallizer is substantially avoided.

Questo sistema non è però economicamente proponibile in quanto il cristallizzatore deve essere sostituito ogni volta che cambia la composizione del metallo colato con un onere economico molto gravoso per l'utilizzatore . However, this system is not economically feasible as the crystallizer must be replaced every time the composition of the cast metal changes with a very heavy economic burden for the user.

Per cercare di ridurre la deformazione della parete del cristallizzatore sono stati adottati cristallizzatori rigidi le cui pareti hanno uno spessore, in corrispondenza del menisco, dell'ordine di 11 mm e anche superiore. In order to try to reduce the deformation of the crystallizer wall, rigid crystallizers have been adopted whose walls have a thickness, in correspondence with the meniscus, of the order of 11 mm and even greater.

Con le diverse conicità del cristallizzatore si cerca di minimizzare l'interspazio d'aria che si viene a creare fra la faccia esterna della pelle solidificata e la parete del cristallizzatore in modo da evitare la notevole riduzione di flusso termico dovuta al basso coefficiente di scambio termico dell'aria. With the different conicities of the crystallizer, an attempt is made to minimize the air gap that is created between the external face of the solidified skin and the wall of the crystallizer in order to avoid the significant reduction in heat flow due to the low heat exchange coefficient of the air.

Nel caso di billette o blumi a sezione quadrata, rettangolare o poligonale in generale, un altro problema è legato al fatto che gli spigoli della billetta del blumo sono soggetti ad un raffreddamento più intenso in quanto, in corrispondenza dei detti spigoli, il calore viene asportato su entrambi i lati dello spigolo. In the case of billets or blooms with a square, rectangular or polygonal section in general, another problem is linked to the fact that the edges of the bloom billet are subjected to a more intense cooling since, in correspondence with said edges, the heat is removed on both sides of the corner.

Da ciò deriva che, in corrispondenza degli spigoli della billetta o del blumo, la pelle si forma più rapidamente ed il conseguente ritiro del materiale fa sì che la billetta o il blumo si stacchi molto presto dalla parete del cristallizzatore, interrompendo così il processo di raffreddamento e solidificazione. From this it follows that, at the edges of the billet or bloom, the skin forms more rapidly and the consequent shrinkage of the material causes the billet or bloom to detach very quickly from the crystallizer wall, thus interrupting the cooling process. and solidification.

Per questo motivo, in corrispondenza degli spigoli, la pelle della billetta o del blumo presenta uno spessore ridotto rispetto alle pareti laterali della billetta o del blumo e si instaurano dei gradienti di temperatura fra gli spigoli e le pareti laterali della billetta o del blumo. For this reason, at the edges, the skin of the billet or bloom has a reduced thickness with respect to the side walls of the billet or bloom and temperature gradients are established between the edges and the side walls of the billet or bloom.

Questi gradienti di temperatura generano delle tensioni, sia nella parete del cristallizzatore che all'interno della billetta o del blumo in raffreddamento, che portano alla formazione di cricche e di altri difetti superficiali che abbassano la qualità del prodotto in uscita. These temperature gradients generate tensions, both in the crystallizer wall and inside the cooling billet or bloom, which lead to the formation of cracks and other surface defects that lower the quality of the output product.

Inoltre, per evitare un’abrasione eccessiva delle pareti del cristallizzatore, la faccia interna di dette pareti viene generalmente rivestita con Ni/Cr che però presenta un basso coefficiente di scorrevolezza. Furthermore, to avoid excessive abrasion of the walls of the crystallizer, the internal face of said walls is generally coated with Ni / Cr which however has a low coefficient of smoothness.

Nei cristallizzatori noti si rende quindi necessario l'impiego di olii o di polveri lubrificanti che comportano un costo di produzione aggiuntivo e che riducono ulteriormente lo scambio termico. In known crystallizers it is therefore necessary to use lubricating oils or powders which involve an additional production cost and which further reduce the heat exchange.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere altri ed ulteriori vantaggi la proponente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato. To obviate the drawbacks of the known art and to obtain other and further advantages, the present applicant has studied, tested and implemented the present invention.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO EXPOSURE OF THE FOUND

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nella rivendicazione principale. The present invention is expressed and characterized in the main claim.

Le rivendicazioni secondarie espongono varianti all'idea di soluzione principale. The secondary claims set out variants to the main solution idea.

Scopo del presente trovato è quello di fornire un cristallizzatore per colata continua di billette o blumi in cui, da una parte, venga evitato il distacco della pelle della billetta o del blumo solidificantesi dal cristallizzatore e, dall'altra parte, venga ridotta al minimo la deformazione termica dello stesso cristallizzatore. The purpose of the present invention is to provide a crystallizer for continuous casting of billets or blooms in which, on the one hand, the detachment of the skin of the billet or of the solidifying bloom from the crystallizer is avoided and, on the other hand, the thermal deformation of the crystallizer itself.

Il cristallizzatore secondo il trovato presenta uno spessore ridotto, compreso tra 4 e 10 mm, vantaggiosamente tra 5 e 6 mm, che ne rendono "elastico" il comportamento. The crystallizer according to the invention has a reduced thickness, between 4 and 10 mm, advantageously between 5 and 6 mm, which make its behavior "elastic".

Più particolarmente, il cristallizzatore secondo il trovato risulta essere di tipo elastico e si deforma in modo da adattarsi alle dimensioni ed alla forma della billetta o del blumo in formazione mano a mano che detta si solidifica attraversando il detto cristallizzatore. More particularly, the crystallizer according to the invention is of the elastic type and deforms so as to adapt to the size and shape of the billet or bloom in formation as it solidifies as it passes through the crystallizer.

Tale azione di deformazione è posta in essere dalla pressione del fluido refrigerante sì che, variando detta pressione, si varia la deformazione e si può adattare lo stesso cristallizzatore a più tipi di metallo colato. This deformation action is brought about by the pressure of the cooling fluid so that, by varying said pressure, the deformation is varied and the same crystallizer can be adapted to several types of cast metal.

Il cristallizzatore secondo il trovato viene realizzato in modo tale che le sue dimensioni, sia in senso trasversale che longitudinale, tengano già conto della dilatazione termica derivante dal suo riscaldamento . The crystallizer according to the invention is made in such a way that its dimensions, both in the transverse and longitudinal directions, already take into account the thermal expansion deriving from its heating.

Più particolarmente, il cristallizzatore secondo il trovato viene dimensionato in modo tale che la sua sezione trasversale, quando è allo stato dilatato per la presenza del metallo liquido al suo interno, corrisponde alla sezione della billetta o del blumo che si vuole ottenere in uscita. More particularly, the crystallizer according to the invention is dimensioned in such a way that its cross section, when it is in the expanded state due to the presence of the liquid metal inside it, corresponds to the section of the billet or bloom to be obtained at the outlet.

Inoltre, il cristallizzatore secondo il trovato viene dimensionato in modo tale che la sua sezione longitudinale tenga conto di una dilatazione base nella gamma di acciai che si vogliono colare con detto cristallizzatore. Furthermore, the crystallizer according to the invention is dimensioned in such a way that its longitudinal section takes into account a basic expansion in the range of steels to be cast with said crystallizer.

Le pareti del cristallizzatore cooperano esternamente con camere di circolazione in cui circola un fluido refrigerante in pressione, ad esempio acqua. The walls of the crystallizer cooperate externally with circulation chambers in which a pressurized cooling fluid, for example water, circulates.

Più particolarmente, dette camere di raffreddamento presentano una parete intermedia, sostanzialmente parallela alla parete del cristallizzatore, a definire con detta un canale di circolazione, di sezione ridotta, che viene attraversato dal fluido refrigerante. More particularly, said cooling chambers have an intermediate wall, substantially parallel to the crystalliser wall, to define with said a circulation channel, of reduced section, which is crossed by the cooling fluid.

Il fluido refrigerante fluisce vantaggiosamente in controcorrente rispetto alla direzione di avanzamento della billetta o del blumo all'interno della camera di colata. The cooling fluid advantageously flows in counter-current with respect to the direction of advancement of the billet or of the bloom inside the casting chamber.

Infatti, la maggiore pressione del fluido di raffreddamento in ingresso, corrispondente alla sezione inferiore del cristallizzatore, consente di deformare le pareti del cristallizzatore verso l'interno minimizzando così l'interspazio d'aria che viene a crearsi tra la parete del cristallizzatore e la pelle del metallo solidificato, quando questa si ritira . In fact, the higher pressure of the inlet cooling fluid, corresponding to the lower section of the crystallizer, allows the crystallizer walls to be deformed inwards, thus minimizing the air gap that is created between the crystallizer wall and the skin. of solidified metal, when it shrinks.

Inoltre, dato il ridotto spessore de cristallizzatore è possibile controllare le distorsioni e le deformazioni delle pareti del cristallizzatore dovute alla dilatazione termica utilizzando fluido refrigerante con pressioni differenziate lungo il cristallizzatore. Furthermore, given the reduced thickness of the crystallizer it is possible to control the distortions and deformations of the walls of the crystallizer due to thermal expansion by using refrigerant fluid with different pressures along the crystallizer.

Secondo una variante, il fluido refrigerante fluisce in equicorrente con la billetta o blumo all'interno della camera di colata. According to a variant, the cooling fluid flows in co-current with the billet or bloom inside the casting chamber.

La combinazione delle pareti elastiche e della'. pressione differenziata del fluido refrigerante che agisce su dette, consente di ridurre notevolmente, se non addirittura di eliminare, il distacco della pelle della billetta o del blumo solidificantesi dalla parete del cristallizzatore, garantendo uno scambio termico sempre elevato. The combination of the elastic walls and the '. differentiated pressure of the refrigerant fluid acting on them, allows to considerably reduce, if not even eliminate, the detachment of the skin of the billet or of the solidifying bloom from the crystallizer wall, guaranteeing an always high heat exchange.

Dato che lo spessore della pelle della billetta o del blumo è proporzionale alla quantità di calore sottratta alla billetta o al blumo, tanto maggiore sarà lo scambio termico tanto maggiore potrà essere la velocità di colata. Since the thickness of the skin of the billet or bloom is proportional to the amount of heat removed from the billet or bloom, the greater the heat exchange, the greater the casting speed.

A parità di altre condizioni, il cristallizzatore secondo il trovato consente quindi di aumentare la velocità di colata, con conseguente aumento della produttività dell'impianto stesso. Other conditions being equal, the crystallizer according to the invention therefore allows the casting speed to be increased, with a consequent increase in the productivity of the plant itself.

Secondo una prima formulazione del cristallizzatore secondo il trovato, dette camere di raffreddamento non interessano le zone d'angolo del cristallizzatore per evitare di provocare un raffreddamento eccessivo degli spigoli della billetta o del blumo in formazione che cooperano con le dette zone d'angolo. According to a first formulation of the crystallizer according to the invention, said cooling chambers do not affect the corner areas of the crystallizer in order to avoid causing excessive cooling of the edges of the billet or of the bloom in formation which cooperate with said corner areas.

Secondo una variante, dette zone d'angolo vengono raffreddate direttamente o indirettamente. According to a variant, said corner areas are cooled directly or indirectly.

In corrispondenza degli spigoli, i l cristallizzatore secondo il trovato presenta degli elementi angolari di irrigidimento che impediscono le deformazioni del cristallizzatore provocate dalla dilatazione termica conseguente al suo riscaldamento . In correspondence with the edges, the crystallizer according to the invention has angular stiffening elements which prevent the deformations of the crystallizer caused by the thermal expansion consequent to its heating.

Detti elementi di irrigidimento possono essere ricavati direttamente nel cristallizzatore stesso. Secondo una variante, detti elementi di irrigidimento sono elementi ausiliari esterni che vengono fissati sugli spigoli del cristallizzatore. Secondo una variante, per aumentare lo scambio termico fra fluido refrigerante e parete del cristallizzatore, la faccia esterna del cristallizzatore a contatto con il fluido refrigerante coopera con mezzi perturbatori del flusso che, rompendo i filetti fluidi dello strato limite, portano il fluido refrigerante a scorrere in moto turbolento con conseguente aumento dello scambio termico. Said stiffening elements can be obtained directly in the crystallizer itself. According to a variant, said stiffening elements are external auxiliary elements which are fixed on the edges of the crystallizer. According to a variant, in order to increase the heat exchange between the cooling fluid and the crystallizer wall, the external face of the crystallizer in contact with the cooling fluid cooperates with flow perturbing means which, breaking the fluid threads of the boundary layer, cause the cooling fluid to flow in turbulent motion with consequent increase in heat exchange.

Detti mezzi perturbatori possono anche aumentare l'area della superficie di scambio termico. Said perturbing means can also increase the area of the heat exchange surface.

Detti mezzi perturbatori possono essere realizzati mediante rugosità ricavate sulla parete del cristallizzatore. Said perturbing means can be made by means of roughness obtained on the wall of the crystallizer.

Detti mezzi perturbatori possono essere presenti sulla faccia esterna del cristallizzatore ed essere costituiti da una pluralità di cave parallele. Said perturbing means can be present on the external face of the crystallizer and consist of a plurality of parallel slots.

Dette cave possono essere sostanzialmente orizzontali, sostanzialmente verticali ovvero inclinate rispetto alla direzione del flusso del fluido refrigerante a seconda dell'effetto che si vuole ottenere. Said slots can be substantially horizontal, substantially vertical or inclined with respect to the direction of the flow of the cooling fluid according to the desired effect.

Secondo una variante, le cave possono avere un andamento non parallelo fra loro. According to a variant, the quarries can have a course that is not parallel to each other.

Secondo un'altra variante ancora, la faccia interna della parete intermedia della camera di circolazione definente il canale di circolazione presenta un'alternanza di restringimenti ed allargamenti che, creando un effetto venturi, costringono il fluido refrigerante ad un moto turbolento e vorticoso che rompe i filetti dello strato limite e migliora lo scambio termico con la parete del cristallizzatore. According to yet another variant, the internal face of the intermediate wall of the circulation chamber defining the circulation channel has an alternation of narrowings and widenings which, creating a venturi effect, force the refrigerant fluid to a turbulent and swirling motion which breaks the fillets of the boundary layer and improves the heat exchange with the crystallizer wall.

In una vantaggiosa forma di realizzazione del cristallizzatore secondo il trovato la parete intermedia della camera di circolazione è vantaggiosamente mobile trasversalmente, per avvicinarsi od allontanarsi dalla parete del cristallizzatore, allo scopo di variare la larghezza del canale di circolazione e quindi la sezione di passaggio del fluido refrigerante. In an advantageous embodiment of the crystallizer according to the invention, the intermediate wall of the circulation chamber is advantageously movable transversely, to approach or move away from the wall of the crystalliser, in order to vary the width of the circulation channel and therefore the section through which the fluid passes. refrigerant.

In questo modo, è possibile regolare la pressione e le velocità del detto fluido refrigerante all'interno del canale di circolazione per regolare lo scambio termico. In this way, it is possible to regulate the pressure and the speeds of the said refrigerant fluid inside the circulation channel to regulate the heat exchange.

Il cristallizzatore secondo il trovato presenta vantaggiosamente la faccia interna rivestita con materiali di rivestimento aventi una buona conducibilità termica, una buona resistenza all'usura ed una elevata scorrevolezza (basso coefficiente di attrito) , quale ad esempio i carburi . The crystallizer according to the invention advantageously has the inner face coated with coating materials having good thermal conductivity, good wear resistance and high flowability (low coefficient of friction), such as for example carbides.

Nel cristallizzatore secondo il trovato detti materiali di rivestimento vengono vantaggiosamente applicati mediante la tecnica della spruzzatura al plasma, denominata anche "plasma spray", che garantisce un'adesione ottimale dei materiali di rivestimento anche sulle pareti di rame. In the crystallizer according to the invention, said coating materials are advantageously applied by means of the plasma spray technique, also known as "plasma spray", which guarantees optimum adhesion of the coating materials also on the copper walls.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI ILLUSTRATION OF DRAWINGS

Le figure allegate sono fornite a titolo esemplificativo non limitativo ed illustrano alcune soluzioni preferenziali del trovato. The attached figures are provided by way of non-limiting example and illustrate some preferential solutions of the invention.

Nelle tavole abbiamo che: In the tables we have that:

- la fig. 1 illustra con una sezione trasversale una lingottiera adottante cristallizzatore secondo il trovato; - le figg. da 2a a 2f illustrano con una sezione trasversale parziale alcune forme di realizzazione dell'elemento angolare di irrigidimento; - fig. 1 shows a cross section of an ingot mold adopting a crystallizer according to the invention; - figs. 2a to 2f illustrate with a partial cross section some embodiments of the angular stiffening element;

la fig. 3 illustra in scala ridotta una sezione longitudinale della lingottiera secondo il trovato; fig. 3 is a reduced-scale view of a longitudinal section of the mold according to the invention;

- la fig 4 illustra una sezione longitudinale parziale di una lingottiera di tipo noto; - fig 4 shows a partial longitudinal section of an ingot mold of a known type;

la fig. 5 illustra una sezione longitudinale parziale di una lingottiera secondo il trovato; fig. 5 shows a partial longitudinal section of an ingot mold according to the invention;

- la fig. 6 illustra in scala ingrandita una sezione parziale del cristallizzatore di fig. - fig. 6 shows on an enlarged scale a partial section of the crystallizer of fig.

3; 3;

la fig. 7 illustra con una vista lungo la linea A-A la faccia esterna del cristallizzatore di fig. 6; fig. 7 shows a view along the line A-A of the external face of the crystallizer of fig. 6;

la fig. 8 illustra una variante della fig. 6; la fig. 9 illustra con una vista lungo la linea B-B la faccia esterna del cristallizzatore di fig. 8; fig. 8 shows a variant of fig. 6; fig. 9 is a view along the line B-B of the external face of the crystallizer of fig. 8;

la fig . 10 illustra con una sezione trasversale parziale lungo la linea C-C del cristallizzatore di fig. 9. fig. 10 illustrates with a partial cross section along the line C-C of the crystallizer of fig. 9.

DESCRIZIONE DEI DISEGNI DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Con riferimento alle figure allegate, il numero di riferimento 10 indica generalmente una lingottiera secondo il trovato con cui viene fatto cooperare uno scaricatore 25 di metallo liquido. With reference to the attached figures, the reference number 10 generally indicates an ingot mold according to the invention with which an unloader 25 of liquid metal is made to cooperate.

Nel caso di specie, la lingottiera 10 illustrata nelle figure ha una sezione trasversale quadrata, ma il trovato si riferisce sia a lingottiere a sezione rettangolare, sia a lingottiere a sezione poligonale che a lingottiere aventi una qualsivoglia sezione trasversale. In the present case, the mold 10 illustrated in the figures has a square cross section, but the invention relates both to molds with a rectangular section and to molds with a polygonal section and to molds having any cross section.

La lingottiera 10 secondo il trovato comprende un cristallizzatore 11 avente uno spessore compreso tra 4 e 10 mm, vantaggiosamente tra 5 e 6 miti. The mold 10 according to the invention comprises a crystallizer 11 having a thickness between 4 and 10 mm, advantageously between 5 and 6 mm.

La faccia interna 12a del cristallizzatore 11 secondo il trovato è vantaggiosamente rivestita da materiali di rivestimento aventi una buona conducibilità termica, una buona resistenza all'usura ed una elevata scorrevolezza (basso coefficiente di attrito), quale ad esempio i carburi. The internal face 12a of the crystallizer 11 according to the invention is advantageously coated with coating materials having good thermal conductivity, good wear resistance and high flowability (low coefficient of friction), such as for example carbides.

Detti materiali di rivestimento vengono vantaggiosamente applicati mediante la tecnica della spruzzatura al plasma, denominata anche "plasma spray". Said coating materials are advantageously applied by means of the plasma spray technique, also known as "plasma spray".

La tecnica di spruzzatura al plasma utilizzata può essere sia quella di plasma spray in aria (APS) che la spruzzatura ipersonica (Detonation Jet o HVOF). La lingottiera 10 secondo il trovato comprende delle pareti di contenimento 13 disposte esternamente al cristallizzatore 11 e definenti con detto, delle camere di circolazione 14 in cui viene fatto scorrere il fluido refrigerante in pressione, ad esempio acqua. The plasma spraying technique used can be either that of plasma spray in air (APS) or hypersonic spraying (Detonation Jet or HVOF). The mold 10 according to the invention comprises containment walls 13 disposed externally to the crystallizer 11 and defining therewith, circulation chambers 14 in which the pressurized cooling fluid, for example water, is made to flow.

Per aumentare lo scambio termico fra fluido refrigerante e cristallizzatore 11, e quindi migliorare il raffreddamento e la solidificazione della billetta o del blumo 24 in formazione, detto fluido refrigerante viene vantaggiosamente fatto scorrere in controcorrente, ovvero dal basso verso l'alto, alla billetta o al blumo 24 in formazione che scorre dall'alto verso il basso all'interno del cristallizzatore 11. In order to increase the heat exchange between the refrigerant fluid and the crystallizer 11, and therefore to improve the cooling and solidification of the billet or of the bloom 24 in formation, said refrigerant fluid is advantageously made to flow in countercurrent, or from the bottom upwards, to the billet or to the forming bloom 24 which flows from top to bottom inside the crystallizer 11.

nel caso di specie, detta camera di circolazione 14 presenta un condotto di alimentazione 22a munito di mezzi a valvola di regolazione 23a ed un condotto di uscita 22b dotato anch'esso di mezzi a valvola di regolazione 23b. in this case, said circulation chamber 14 has a supply duct 22a equipped with adjustment valve means 23a and an outlet duct 22b also equipped with adjustment valve means 23b.

Secondo una variante, il fluido refrigerante scorre in equicorrente all'interno delle camere di circolazione 14. According to a variant, the refrigerant fluid flows in co-current inside the circulation chambers 14.

Nella lingottiera 10 secondo il trovato, dette camere di raffreddamento 14 presentano una parete intermedia 20, vantaggiosamente mobile trasversalmente secondo le frecce 17, che definisce con il cristallizzatore 11 un canale di circolazione 21 in cui il fluido refrigerante fluisce in controcorrente, o in equicorrente, al blumo o alla billetta 24 in formazione. In the mold 10 according to the invention, said cooling chambers 14 have an intermediate wall 20, advantageously movable transversely according to the arrows 17, which defines with the crystallizer 11 a circulation channel 21 in which the cooling fluid flows in countercurrent, or in equicurrent, to the bloom or to the billet 24 in formation.

Posizionando trasversalmente detta parete intermedia 20 è possibile variare la larghezza del canale di circolazione 21 e quindi le condizioni idrauliche del flusso di fluido refrigerante. By transversely positioning said intermediate wall 20 it is possible to vary the width of the circulation channel 21 and therefore the hydraulic conditions of the flow of refrigerant fluid.

In una prima formulazione del trovato, dette camere di raffreddamento 14 non cooperano con gli spigoli 15 del cristallizzatore 11, che non vengono quindi raffreddati dal fluido refrigerante che scorre all'interno delle dette camere di raffreddamento 14. In a first formulation of the invention, said cooling chambers 14 do not cooperate with the edges 15 of the crystallizer 11, which are therefore not cooled by the cooling fluid which flows inside the said cooling chambers 14.

Secondo una variante, dette camere di raffreddamento 14 interessano anche gli spigoli 15 del cristallizzatore 11 che possono venire raffreddati direttamente o indirettamente dal fluido refrigerante. According to a variant, said cooling chambers 14 also affect the edges 15 of the crystallizer 11 which can be cooled directly or indirectly by the cooling fluid.

Nella forma di realizzazione illustrata nelle figg. 1 e 2f, la parete intermedia 20 presenta un tratto a spessore maggiorato 120 in corrispondenza degli spigoli 15 della lingottiera 11 in modo da ridurre lo scambio termico con il fluido refrigerante che circola all'interno della camera di circolazione 14. In the embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2f, the intermediate wall 20 has a section with increased thickness 120 in correspondence with the corners 15 of the mold 11 so as to reduce the heat exchange with the cooling fluid which circulates inside the circulation chamber 14.

Nelle dette figure 1 e 2f, il canale di circolazione 21 presenta le pareti laterali 30, coniugate al tratto 120 a spessore maggiorato della parete intermedia 20, svasate. In said figures 1 and 2f, the circulation channel 21 has the side walls 30, mating with the section 120 with increased thickness of the intermediate wall 20, flared.

L'inclinazione delle dette pareti laterali 30 può essere variata a piacere in modo da modulare e da graduare lo scambio termico in corrispondenza degli spigoli 15 del cristallizzatore 11. The inclination of said side walls 30 can be varied as desired so as to modulate and graduate the heat exchange at the edges 15 of the crystallizer 11.

Il cristallizzatore 11, riscaldandosi per effetto del metallo liquido che scorre all'interno della camera di colata, si deforma in maniera elastica e la pressione del fluido refrigerante agisce in modo da compensare detta deformazione. The crystallizer 11, heating up due to the effect of the liquid metal flowing inside the casting chamber, deforms in an elastic manner and the pressure of the cooling fluid acts to compensate for said deformation.

Ciò permette al cristallizzatore 11 di rimanere a contatto con la pelle della billetta o del blumo 24 solidif icantesi e quindi di mantenere elevato coefficiente di scambio termico fra billetta o blumo 24 e cristallizzatore 11 come illustrato nella fig. This allows the crystallizer 11 to remain in contact with the skin of the solidifying billet or bloom 24 and therefore to maintain a high heat exchange coefficient between billet or bloom 24 and crystallizer 11 as illustrated in Fig.

5 . 5.

Più particolarmente, nella fig. 5 è illustrata in doppia linea tratteggiata il cristallizzatore 11 allo stato non deformato mentre con linea tratteggiata semplice è illustrata il cristallizzatore 11 deformato sotto l'effetto del riscaldamento e della pressione del fluido refrigerante agente dall'esterno. More particularly, in FIG. 5 shows the crystallizer 11 in the non-deformed state in a double dashed line, while the crystallizer 11 deformed under the effect of heating and pressure of the refrigerating fluid acting from the outside is illustrated with a simple dashed line.

Variando la pressione del fluido refrigerante che circola all'interno della camera di circolazione 14, e quindi all'interno del canale di circolazione 21, è possibile far sostanzialmente aderire il cristallizzatore 11 alla pelle della billetta o del blumo 24 anche nella zona inferiore del cristallizzatore 11, per assicurare un alto coefficiente di scambio termico. By varying the pressure of the refrigerant fluid that circulates inside the circulation chamber 14, and therefore inside the circulation channel 21, it is possible to make the crystallizer 11 substantially adhere to the skin of the billet or bloom 24 also in the lower area of the crystallizer. 11, to ensure a high heat exchange coefficient.

Nel caso di specie (fig. 1), con gli spigoli 15 del cristallizzatore cooperano elementi di irrigidimento angolare 16 che bloccano le deformazioni del cristallizzatore 11 provocate dalla dilatazione termica conseguente al suo riscaldamento . In the present case (Fig. 1), angular stiffening elements 16 cooperate with the edges 15 of the crystallizer, which block the deformations of the crystallizer 11 caused by the thermal expansion consequent to its heating.

Detti elementi di irrigidimento angolare 16 possono essere costituiti da elementi esterni autonomi (figg. 2e, 2f) che devono essere associati, ad esempio mediante brasatura, agli spigoli 15 del cristallizzatore 11 secondo il trovato ovvero possono essere parte integrante delle stesse pareti laterali 12 del cristallizzatore 11 (figg. 2a, 2b, 2c, 2d). Said angular stiffening elements 16 can be constituted by autonomous external elements (figs. 2e, 2f) which must be associated, for example by brazing, with the edges 15 of the crystalliser 11 according to the invention or can be an integral part of the same side walls 12 of the crystallizer 11 (figs. 2a, 2b, 2c, 2d).

L'elemento di irrigidimento angolare 16 può essere conformato a forma di poligono cavo (fig. 2a), di poligono pieno (figg. 2b, 2c), a forma di "T" (fig. The angular stiffening element 16 can be shaped in the shape of a hollow polygon (fig. 2a), of a solid polygon (figs. 2b, 2c), in the shape of a "T" (fig.

2d), o altra forma. 2d), or other form.

Nel caso di elementi di irrigidimento 16 autonomi, essi possono essere conformati a "T" (fig. 2f) o ad "L" (fig. 2e), o avere anche altre forme. In the case of autonomous stiffening elements 16, they can be "T" (fig. 2f) or "L" shaped (fig. 2e), or have other shapes as well.

Nella forma realizzativa illustrata nelle figg. 1 e 2f, l'elemento di irrigidimento 16 è conformato a "T" ed è inserito all'interno di un vano 29 ricavato nella parete di contenimento esterno 20 in corrispondenza degli spigoli del cristallizzatore 11. In the embodiment illustrated in figs. 1 and 2f, the stiffening element 16 is shaped like a "T" and is inserted inside a compartment 29 obtained in the external containment wall 20 in correspondence with the edges of the crystallizer 11.

Secondo una prima formulazione del trovato, l'elemento di irrigidimento 16 è raffreddato dal fluido refrigerante che scorre all’interno del vano 29. According to a first formulation of the invention, the stiffening element 16 is cooled by the refrigerant fluid that flows inside the compartment 29.

Secondo una variante, il vano 29 non è percorso da fluido refrigerante. According to a variant, the compartment 29 is not traversed by refrigerant fluid.

Nel caso illustrato in figura 2e, l'elemento di irrigidimento 16 esterno assolve ad una duplice funzione di irrigidimento e di riduzione dello scambio termico in corrispondenza degli spigoli del cristallizzatore 11. In the case illustrated in Figure 2e, the external stiffening element 16 performs a dual function of stiffening and reducing the heat exchange at the edges of the crystallizer 11.

Per aumentare lo scambio termico fra fluido refrigerante e cristallizzatore 11, la faccia esterna 12b del cristallizzatore 11 può presentare vantaggiosamente degli elementi perturbatori 18 che, rompendo i filetti fluidi dello strato limite, portano il fluido refrigerante a scorrere con moto turbolento all'interno del canale di circolazione 20 con conseguente aumento dello scambio termico. To increase the heat exchange between the cooling fluid and the crystallizer 11, the external face 12b of the crystallizer 11 can advantageously have perturbing elements 18 which, breaking the fluid threads of the boundary layer, cause the cooling fluid to flow with turbulent motion inside the channel. circulation 20 with a consequent increase in heat exchange.

Detti elementi perturbatori 18 possono essere realizzati da rugosità ricavate sulla faccia esterna 12b del cristallizzatore 11 e/o da rugosità ricavate sulla faccia interna della parete intermedia 20. Said perturbing elements 18 can be made from roughness obtained on the external face 12b of the crystallizer 11 and / or from roughness obtained on the internal face of the intermediate wall 20.

Nel caso di specie, detti elementi perturbatori 18 comprendono una pluralità di cave 19 in cui il fluido refrigerante si insinua determinando la rottura dello strato limite che il fluido refrigerante crea sulla faccia esterna 12b del cristallizzatore. In the present case, said perturbing elements 18 comprise a plurality of slots 19 into which the cooling fluid enters, causing the breakage of the boundary layer that the cooling fluid creates on the external face 12b of the crystallizer.

Dette cave 19 possono avere un andamento sostanzialmente orizzontale 19a, ovvero inclinato 19b (figg. 3, 6 e 7). Said hollows 19 can have a substantially horizontal course 19a, or inclined 19b (figs. 3, 6 and 7).

Secondo una variante, dette cave 19 hanno un andamento sostanzialmente verticale 19c (figg. 8, 9, 10). According to a variant, said hollows 19 have a substantially vertical course 19c (figs. 8, 9, 10).

Nel caso di specie, dette cave longitudinali sostanzialmente verticali 19c sono realizzate mediante una pluralità di risalti 26 equidistanti. In the present case, said substantially vertical longitudinal slots 19c are made by means of a plurality of equidistant projections 26.

Secondo un'altra variante ancora, anche la parete intermedia 20 presenta sulla sua faccia interna elementi perturbatori 18 comprendenti un'alternanza di allargamenti 27 e restringimenti 28 allo scopo di determinare sul fluido refrigerante circolante un effetto venturi che rende vorticoso e turbolento il moto del fluido refrigerante, accentuando così lo scambio termico. According to yet another variant, the intermediate wall 20 also has perturbing elements 18 on its internal face comprising an alternation of enlargements 27 and narrowings 28 in order to cause a venturi effect on the circulating refrigerant fluid that makes the motion of the fluid swirl and turbulent. refrigerant, thus accentuating the heat exchange.

Claims

CLAIMS 1 - Thin-walled crystallizer for continuous casting of billets or blooms (24) associated with an ingot mold (10), said crystallizer (11) comprising a box-like structure whose walls cooperate externally with circulation chambers (14) of the cooling fluid and internally with the skin of the billets or blooms (24) being formed, characterized in that the crystallizer (11) has a thickness of between 4 and 7 mm and that the pressure of the refrigerant fluid circulating inside the circulation chambers (14) is defined by the thrust and deformations to be induced in the crystallizer wall (11). 2 - Crystallizer as in claim 1, characterized in that it has a thickness of between 5 and 6 mm. 3 - Crystallizer as claimed in Claim 1 or 2, characterized in that the edges (15) of the crystallizer (11) are not cooled by the refrigerant fluid which circulates in the cooling chambers (14). 4 - Crystallizer as claimed in Claim 1 or 2, characterized in that the edges (15) of the crystallizer (11) are directly or indirectly cooled by the refrigerant fluid which circulates in the cooling chambers (14). 5 - Crystallizer as in one or the other of the preceding claims, characterized by the fact that it has stiffening elements (16) associated with the edges (15) of the crystallizer (11) · 6 - Crystallizer as in one or the other of the preceding claims up to 5, characterized in that the stiffening elements (16) are obtained directly from the crystallizer (11) -7 - Crystallizer as in one or the other of the preceding claims up to 5, characterized in that the stiffening elements (16) are external auxiliary elements which are fixed on the edges (15) of the crystallizer (11). 8 - Crystallizer as claimed in either of the preceding claims, characterized in that the external face (12b) of the crystallizer (11) in contact with the cooling fluid cooperates with disturbing elements (18) of the boundary layer of the fluid threads. 9 - Crystallizer as in the preceding claim, characterized in that said perturbing elements (18) are present in the external face (12b) of the crystallizer (11) and comprise a plurality of hollows (19) or projections (26). 10 - Crystallizer as claimed in one or the other of the preceding claims, characterized in that said perturbing elements (18) are present in the containment wall (13) and comprise an alternation of enlargements (27) and narrowings (28). 11 - Crystallizer as claimed in one or the other of the preceding claims, characterized in that the internal face (12a) of the crystallizer (11) is coated with carbides. 12 - Crystallizer as in Claim 11, characterized in that the coating of the inner face (12a) of the crystallizer (11) is achieved by plasma spray deposition in air. 13 - Crystallizer as in Claim 11, characterized in that the coating of the inner face (12a) of the crystallizer (11) is achieved by deposition via hypersonic spraying.