PL218241B1 - Method for continuous casting of crystalline materials and apparatus for horizontal continuous casting of crystalline materials - Google Patents
Method for continuous casting of crystalline materials and apparatus for horizontal continuous casting of crystalline materialsInfo
- Publication number
- PL218241B1 PL218241B1 PL393457A PL39345710A PL218241B1 PL 218241 B1 PL218241 B1 PL 218241B1 PL 393457 A PL393457 A PL 393457A PL 39345710 A PL39345710 A PL 39345710A PL 218241 B1 PL218241 B1 PL 218241B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- crystallizer
- insulated
- casting
- liquid
- metal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób ciągłego, poziomego odlewania materiałów krystalicznych i urządzenie do ciągłego, poziomego odlewania materiałów krystalicznych, zwłaszcza do ciągłego odlewania materiałów krystalicznych takich jak pręty, rury, taśmy, profile i tym podobne wyroby, jako odlewy charakteryzujące się strukturą ukierunkowaną bez zerwań, pęknięć czy przerwań, nawet w przypadkach gdy szybkość wyciągania materiału krystalicznego będzie wzrastała.The subject of the invention is a method of continuous, horizontal casting of crystalline materials and a device for continuous, horizontal casting of crystalline materials, especially for the continuous casting of crystalline materials such as bars, pipes, strips, profiles and the like, as castings characterized by an oriented structure without breaks, cracks or interruptions, even in cases where the rate of withdrawal of the crystalline material will increase.
Znany jest z europejskiego opisu patentowego nr EP443268 sposób i urządzenie do poziomego, ciągłego odlewania taśm metalowych o ukierunkowanej strukturze i ziarnach wydłużonych w kierunku odlewania, w którym ciekły metal z pieca topielnego dostarczany jest do krystalizatora, z równoczesnym podgrzewaniem za pomocą elementów grzejnych do temperatury nie niższej niż temperatura krzepnięcia odlewanego metalu, po czym następuje wyciąganie skrystalizowanego metalu powstałego w podgrzewanym krystalizatorze, które odbywa się następnie za pomocą metalowego elementu przy jednoczesnym chłodzeniu wyciąganego odlanego metalu, przy czym chłodzenie odbywa się w podgrzewanym krystalizatorze przed rozpoczęciem krystalizacji, przy wyjściu z krystalizatora w odniesieniu do ruchu formowanego materiału, tak że odlany metal jest wyciągany po uprzednim schłodzeniu w krystalizatorze. W opisanym rozwiązaniu dzięki zastosowanie podgrzewanego krystalizatora z możliwością chłodzenia metalu nie tworzy się skrystalizowana warstwa na wewnętrznej powierzchni ściany krystalizatora, zatem nie powstają w tym miejscu zarodki krystalizacji będące uprzywilejowanymi miejscami tworzenia nowych kolumnowych kryształów skierowanych prostopadle do ściany krystalizatora, i ukierunkowanych w stronę odprowadzania ciepła tj. w kierunku prostopadłym do ścianki krystalizatora. Powstały w ten sposób materiał charakteryzuje się ukierunkowaną strukturę o kryształach wydłużonych w kierunku odlewania, natomiast wadom powierzchniowym, w wyniku tarcia na styku krystalizator-materiał, zapobiega się już od początku procesu odlewania, uzyskując materiał o gładkiej powierzchni i żądanym przekroju poprzecznym. Opisana według rozwiązania nr EP443268 metoda ciągłego odlewania jest sposobem, w którym krystalizator jest podgrzewany za pomocą elementów grzejnych tak, że temperatura wewnętrznej powierzchni ściany przy wyjściu z krystalizatora nie jest niższa niż temperatura krzepnięcia materiału, przy czym ciekły metal dostarczany z pieca topielnego nie tworzy skrystalizowanej powłoki na wewnętrznej powierzchni ścianki krystalizatora, a zaczyna krystalizować dopiero na wyjściu z niego. W taki sposób odlew posiada ukierunkowaną strukturę o ziarnach wydłużonych w kierunku odlewania.There is known from the European patent description No. EP443268 a method and a device for horizontal, continuous casting of metal strips with directed structure and grains elongated in the casting direction, in which liquid metal from the melting furnace is supplied to the crystallizer, with simultaneous heating by means of heating elements to a temperature not lower than the freezing point of the cast metal, followed by drawing of the crystallized metal formed in the heated crystallizer, which is then carried out by the metal element while cooling the drawn-out metal, cooling takes place in the heated crystallizer before crystallization begins, at the exit of the crystallizer in with respect to the movement of the material being molded so that the cast metal is drawn out after it has been cooled in the mold. In the described solution, thanks to the use of a heated crystallizer with the possibility of cooling the metal, no crystallized layer is formed on the inner surface of the crystallizer wall, therefore no crystallization nuclei are formed here, which are the privileged places for the formation of new columnar crystals directed perpendicularly to the crystallizer wall, and directed towards heat dissipation, i.e. in a direction perpendicular to the wall of the crystallizer. The material obtained in this way is characterized by an oriented structure with crystals elongated in the casting direction, while surface defects, due to friction at the mold-material interface, are prevented from the very beginning of the casting process, obtaining a material with a smooth surface and the desired cross-section. The continuous casting method described according to the solution No. EP443268 is a method in which the crystallizer is heated by means of heating elements so that the temperature of the inner wall surface at the outlet of the crystallizer is not lower than the solidification point of the material, and the liquid metal supplied from the melting furnace does not form crystallized coating on the inner wall surface of the crystallizer, and begins to crystallize only at the exit from it. In this way, the casting has an oriented structure with grains elongated in the casting direction.
Jakkolwiek ten sposób i urządzenie do realizacji sposobu działają dość dobrze, to nadal istnieje możliwość wystąpienia pęknięć lub przerwań powierzchni metalu na wyjściu z krystalizatora, w zależności od występowania zmian takich czynników jak temperatura we wnętrzu krystalizatora, temperatura wody chłodzącej oraz szybkość odlewania, ponieważ krzepnięcie odlewu odbywa się w sąsiedztwie wyjścia z krystalizatora.Although this method and the method for carrying out the method work quite well, there is still the possibility of cracks or tears in the metal surface at the outlet of the mold depending on the occurrence of changes in factors such as the temperature inside the mold, the temperature of the cooling water and the rate of casting as the casting solidifies takes place in the vicinity of the crystallizer exit.
Znany jest sposób i urządzenie do ciągłego odlewania z amerykańskiego opisu patentowego nr US4605056 polegający na tym, że wykorzystuje się podgrzewany krystalizator posiadający odcinek wklęsły, który otwarty jest w jego górnej części, przy czym ciekły metal dostarczony jest do poziomo usytuowanego krystalizatora umieszczonego na ścianie bocznej pieca grzewczego. Po zamocowaniu elementu metalowego w krystalizatorze następuje wyciąganie odlewu z krystalizatora, oraz następuje jego przejście przez układ chłodzenia. W opisanym rozwiązaniu krystalizator jest ogrzewany za pomocą elementu grzejnego umieszczonego w krystalizatorze w taki sposób, aby utrzymać temperaturę na wewnętrznej powierzchni ścian krystalizatora do wartości nie niższej niż temperatura krzepnięcia odlewu. Wówczas ciekły metal w krystalizatorze nie zaczyna krzepnąć na wewnętrznej powierzchni ścian krystalizatora, ale krzepnie wzdłuż osi odlewanego materiału. Zatem rozwiązanie to umożliwia otrzymanie odlewu o gładkiej powierzchni zewnętrznej, bez wad i wgłębień powierzchniowych, i o ukierunkowanej strukturze wydłużonej w kierunku odlewania.There is known a continuous casting method and apparatus from US4605056, which consists in using a heated crystallizer having a concave section which is open in its upper part, with liquid metal being supplied to a horizontally arranged crystallizer placed on the side wall of the furnace. heating. After fixing the metal element in the mold, the casting is pulled out of the mold and it passes through the cooling system. In the described solution, the crystallizer is heated by means of a heating element placed in the crystallizer in such a way as to maintain the temperature on the inner surface of the crystallizer walls to a value not lower than the solidification point of the casting. Then, the liquid metal in the mold does not start to solidify on the inner surface of the mold walls, but solidifies along the axis of the material being cast. Thus, this solution makes it possible to obtain a casting with a smooth outer surface, without surface defects and pits, and with an oriented structure elongated in the casting direction.
Jednakże okazało się, iż to rozwiązanie posiada określone niedogodności i wady, ponieważ nie umożliwia w sposób dostateczny prowadzenia tego procesu tak, aby krystalizacja następowała wyłącznie wzdłuż osi odlewanego materiału, i jednocześnie bez krystalizacji przy wewnętrznej powierzchni ścian krystalizatora, ponieważ proces ciągłego odlewania należy prowadzić ze stałą i dość małą prędkością. W przeciwnym wypadku istnieje niebezpieczeństwo, że odlany metal nie zdąży skrystalizować i może wypłynąć z podgrzanego krystalizatora, w którym panuje wysoka temperatura. Nie jest to zatem metoda odpowiednia do zastosowania przemysłowego.However, it turned out that this solution has certain disadvantages and disadvantages, as it does not allow the process to be carried out sufficiently so that the crystallization occurs only along the axis of the material to be cast, and at the same time without crystallization at the inner surface of the crystallizer walls, since the continuous casting process must be carried out with constant and quite low speed. Otherwise, there is a danger that the cast metal will not have time to crystallize and may flow out of the heated crystallizer, which is at high temperature. It is therefore not a suitable method for industrial use.
PL 218 241 B1PL 218 241 B1
Inny sposób i urządzenie do ciągłego odlewania, znane z europejskiego opisu patentowego nr EP452252, charakteryzują się tym, że wykorzystuje ciekły metal jako medium chłodzącego i izolowany krystalizator, który umożliwia krystalizację metalu w bliskim sąsiedztwie wyjścia z krystalizatora. Krzepnięcie zachodzi pod wpływem bezpośredniego chłodzenia materiału metalicznego za pomocą ciekłego metalu takiego jak ołów, cyna, bizmut, gal, ind lub ich stopów, jak również innych metali o temperaturze krzepnięcia niższej niż dla odlewanego metalu. Zastosowanie bezpośredniego chłodzenia ciekłego metalu zapewnia równomierną krystalizację, zapobiega utlenianiu powierzchni wytworzonego materiału i eliminuje niejednorodną warstwę podpowierzchniową odlewu, a tym samym konieczność energochłonnej i kosztownej obróbki.Another continuous casting method and apparatus, known from European Patent No. EP452252, is characterized by using liquid metal as a cooling medium and an insulated crystallizer which allows the metal to crystallize in close proximity to the outlet of the crystallizer. Solidification occurs by direct cooling of the metallic material with a liquid metal such as lead, tin, bismuth, gallium, indium or their alloys, as well as other metals with a freezing point lower than that of the cast metal. The use of direct cooling of liquid metal ensures uniform crystallization, prevents oxidation of the surface of the produced material and eliminates the inhomogeneous subsurface layer of the casting, and thus the need for energy-consuming and costly processing.
Jednakże opisany sposób i urządzenie do jego realizacji mają tego rodzaju niedogodność, że wymagana jest konieczność regulacji temperatury ciekłego metalu w celu uzyskania kierunkowej struktury. Dalszym mankamentem tego rozwiązania jest możliwość występowania tzw. zimnych i gorących naderwań, jako wad odlewniczych powstałych na skutek niewłaściwego doboru temperatury cieczy chłodzącej na różnych etapach procesu chłodzenia jak również konieczność właściwego doboru rodzaju metalu chłodzącego, który nie będzie reagował z materiałem odlewanym. Ponadto sam krystalizatory ma ograniczone wykorzystanie, ponieważ umożliwia jedynie chłodzenie pośrednie.However, the described method and apparatus for carrying it out have the disadvantage that it is required to adjust the temperature of the molten metal in order to obtain a directional structure. A further drawback of this solution is the possibility of the so-called cold and hot tears, as casting defects resulting from the wrong choice of coolant temperature at various stages of the cooling process, as well as the need to properly select the type of cooling metal that will not react with the cast material. Moreover, the crystallizers themselves have a limited use since they only allow indirect cooling.
Jeszcze inny sposób wytwarzania odlewanej taśmy przez odlewanie ciągłe znany jest z polskiego zgłoszenia wynalazku nr P.383329. Polega on na tym, że cienka odlewana taśma jest wytwarzana w dwuwalcowym urządzeniu do odlewania poprzez dostarczanie ciekłej stali pomiędzy walce tworząc basen odlewniczy. Basen odlewniczy jest ograniczony pomiędzy dwoma walcami za pomocą pary bocznych zapór w pobliżu końców walców odlewniczych. Ciekła stal jest dostarczana do dołu do chwytu poprzez układ zawierający kadź i dysze rdzeniowe.Yet another method of producing a cast strip by continuous casting is known from the Polish patent application No. P.383329. It consists in the fact that a thin cast strip is produced in a two-roll caster by supplying liquid steel between the rolls to form a casting pool. The foundry pool is delimited between the two rolls by a pair of side dams near the ends of the casting rolls. Liquid steel is delivered downstream to the nip via a system comprising a ladle and core nozzles.
Znany jest też sposób i urządzenie do otrzymywania cienkich wyrobów metalowych przez odlewanie ciągłe z polskiego zgłoszenia wynalazku nr P.284678. Rozwiązanie charakteryzuje się tym, że w urządzeniu zawierającym wlewnicę, za którą w kierunku ciągnienia odlewanego wyrobu znajdują się walce ciągnące, przeznaczone do wywoływania zamknięcia komory zestalania przez mniejsze grubości wyrobu, mierzy się siłę rozsuwającą wywieraną na walce ciągnące przez wyrób, a w strefie położonej przed walcami ciągnącymi lub między nimi przykłada się do jeszcze ciekłego rdzenia wyrobu zmienne pole magnetyczne, z jednoczesnym uzależnieniem działania wymienionego pola magnetycznego od wartości mierzonej siły rozsuwającej tak, aby siła ta nie przekraczała trwale zadanej górnej wartości granicznej, odpowiadającej naciskowi jaki walce ciągnące znoszą przez chwilę bez uszkodzenia. Ponadto urządzenie charakteryzuje się tym, że ma środki do pomiaru siły rozsuwającej z jaką na walce ciągnące działa odlewany wyrób, wzbudniki umieszczone w co najmniej jednym z walców ciągnących lub przed nimi, i które to wzbudniki mogą wytwarzać zmienne pole magnetyczne w jeszcze ciekłej części odlewanego wyrobu, położonej przed walcami ciągnącymi lub między nimi, oraz środki do uzależniania wymienionych wzbudników od siły rozsuwającej, wywieranej przez wyrób na walce ciągnące.Also known is a method and an apparatus for obtaining thin metal products by continuous casting from the Polish patent application No. P.284678. The solution is characterized by the fact that in a device comprising an ingot mold, behind which, in the direction of drawing of the cast product, there are drawing rolls, intended to cause the closure of the solidification chamber by smaller product thicknesses, the spreading force exerted on the drawing rolls by the product is measured, and in the zone located in front of the rolls alternating magnetic field is applied to the still liquid core of the product, with simultaneous dependence of the action of the said magnetic field on the value of the measured spreading force, so that this force does not permanently exceed the predetermined upper limit value, corresponding to the pressure that the pulling rollers withstand for a while without damage . Furthermore, the device is characterized in that it comprises means for measuring the pull-out force exerted on the pull rollers by the cast product, inductors disposed in or upstream of at least one of the pull rollers, and which inductors can generate an alternating magnetic field in the still liquid part of the cast product. located in front of or between the draw rolls, and means for making said inductors subject to the expansion force exerted by the product on the draw rolls.
Niedogodnością opisanego sposobu i urządzenia do jego realizacji jest skomplikowana jego budowa i duża awaryjność oraz niska jakość wyrobu finalnego.The disadvantage of the described method and the device for its implementation is its complicated structure, high failure rate and low quality of the final product.
Zagadnieniem technicznym wymagającym rozwiązania jest opracowanie nowego sposobu ciągłego odlewania materiałów krystalicznych o ukierunkowanej strukturze, charakteryzującej się ziarnami wydłużonymi w kierunku zgodnym z wektorem gradientu temperatury, bez szkodliwych zerwań, pęknięć czy przerwań, nawet w przypadkach gdy szybkość wyciągania materiału z krystalizatora krystalicznego będzie wzrastała.A technical problem that requires a solution is the development of a new method of continuous casting of crystalline materials with a directed structure, characterized by grains elongated in the direction of the temperature gradient vector, without harmful breaks, cracks or breaks, even in cases where the speed of removing the material from the crystalline crystallizer will increase.
Zagadnieniem technicznym również wymagającym rozwiązania jest opracowanie nowego urządzenia do poziomego, ciągłego odlewania materiałów krystalicznych w tym prętów, rur, taśm, profili i tym podobnych wyrobów, jako odlewów o ukierunkowanej strukturze charakteryzującej się ziarnami wydłużonymi w kierunku zgodnym z wektorem gradientu temperatury, bez szkodliwych zerwań, pęknięć, przerwań, nawet w przypadku gdy szybkość wyciągania materiału z krystalizatora będzie wzrastała. Ponadto, zagadnieniem technicznym wymagającym rozwiązania jest opracowanie konstrukcji krystalizatora o małym współczynniku odprowadzania ciepła oraz stref układu chłodzenia. Zgodnie z wynalazkiem sposób ciągłego, poziomego odlewania materiałów krystalicznych, charakteryzuje się tym, że materiał wyjściowy ogrzewa się do temperatury topnienia w zakresie od 250°C do 2000°C, po czym roztopiony, ciekły materiał wprowadza się do izolowanego krystalizatora, w którym poddaje się go chłodzeniu pierwotnemu do uzyskania materiału krystalicznego, przy czym medium chłodzące opływa chłodzony materiał w sposób ciągły, a następnie odlany materiał krystaliczny poddaje sięA technical issue that also requires a solution is the development of a new device for horizontal, continuous casting of crystalline materials, including bars, pipes, strips, profiles and the like, as castings with a directed structure characterized by grains elongated in the direction of the temperature gradient vector, without harmful breaks. , cracks, breaks, even when the speed of drawing the material from the crystallizer will be increased. Moreover, the technical issue that requires a solution is the development of a crystallizer structure with a low heat dissipation coefficient and cooling system zones. According to the invention, the process of continuous horizontal casting of crystalline materials is characterized in that the starting material is heated to a melting point in the range of 250 ° C to 2000 ° C, after which the molten liquid material is fed into an insulated crystallizer, where it is subjected to primary cooling to obtain a crystalline material, the cooling medium flowing continuously around the cooled material, and then the cast crystalline material is subjected to
PL 218 241 B1 chłodzeniu wtórnemu w układzie chłodzenia wtórnego, przy czym medium chłodzące skierowane jest w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu materiału krystalicznego, po czym materiał kierowany jest do zestawu wyciągającego złożonego z rolek dociskowych i rolek prowadzących o regulowanej sile nacisku. Korzystnie, medium chłodzącym w etapie chłodzenia pierwotnego w krystalizatorze jest gaz albo ciecz, w tym woda lub ciekły metal, natomiast medium chłodzącym w etapie chłodzenia wtórnego w układzie chłodzenia wtórnego jest gaz albo ciecz, w tym woda lub ciekły metal.After cooling in the secondary cooling system, the cooling medium is directed in the opposite direction to the direction of movement of the crystalline material, and the material is directed to the extraction set consisting of pressure rollers and guide rollers with adjustable pressure. Preferably, the cooling medium in the primary cooling step in the crystallizer is a gas or liquid, including water or a liquid metal, and the cooling medium in the secondary cooling step in the secondary cooling system is a gas or a liquid, including water or liquid metal.
Zgodnie z wynalazkiem urządzenie do ciągłego, poziomego odlewania materiałów krystalicznych charakteryzuje się tym, że tygiel jest połączony z izolowanym krystalizatorem poprzez układ mocujący usytuowany w otworze ściany bocznej tygla, przy czym krystalizator ma kształt rynny przelewowej otoczonej strefą układu chłodzenia pierwotnego w formie metalowej tulei, zaś za wyjściem krystalizatora znajduje się układ chłodzenia wtórnego z automatycznym układem sterowania, natomiast pokrywa pieca wyposażona jest w gazoszczelną rurkę doprowadzającą i gazoszczelną rurkę odprowadzającą gazu ochronnego. Korzystnie, wyjście krystalizatora jest odchylone od poziomu w dół o kąt 1° do 10°, natomiast izolowany krystalizator ma formę jedno- lub wielowarstwowej tulei. Korzystnie jest również, gdy izolowany krystalizator jest grubościenną tuleją grafitową, lub gdy izolowany krystalizator jest grubościenną tuleją bimetalową, grafitowo-stalową. Korzystnie, układ chłodzenia wtórnego stanowi metalowa obudowa o kształcie prostokątnego naczynia, zaś zestaw wyciągający jest wyposażony w co najmniej jedną parę rolek dociskowych oraz co najmniej jedną parę rolek prowadzących.According to the invention, a device for the continuous horizontal casting of crystalline materials is characterized in that the crucible is connected to an insulated crystallizer through a mounting system located in an opening of the crucible sidewall, the crystallizer having the shape of an overflow trough surrounded by a zone of the primary cooling system in the form of a metal sleeve, and after the crystallizer outlet there is a secondary cooling system with an automatic control system, while the furnace cover is equipped with a gas-tight inlet pipe and a gas-tight protective gas outlet pipe. Preferably, the outlet of the crystallizer is deviated from the horizontal downwards by an angle of 1 ° to 10 °, while the insulated crystallizer is in the form of a single or multi-layer sleeve. It is also preferred that the insulated crystallizer is a thick-walled graphite sleeve, or the insulated crystallizer is a thick-walled bimetallic graphite-steel sleeve. Preferably, the secondary cooling system is a metal housing in the shape of a rectangular vessel, and the extraction assembly is equipped with at least one pair of pressure rollers and at least one pair of guide rollers.
Zaletą sposobu ciągłego, poziomego odlewania materiałów krystalicznych według wynalazku jest możliwość uzyskania materiałów krystalicznych, w szczególności prętów, rur, taśm i profili o ukierunkowanej strukturze, charakteryzującej się ziarnami wydłużonymi w kierunku odlewania, dzięki czemu uzyskuje się zmniejszenie ilości granic ziaren jako miejsc rozpraszających elektrony przewodnictwa elektrycznego. Dalszą zaletą sposobu według wynalazku jest wytwarzanie materiałów krystalicznych o ukierunkowanej strukturze łatwo dostosowanej do procesu walcowania lub ciągnienia, i nie zawierającej wad wewnętrznych takich jak porowatości i pęcherze lub zewnętrznych takich jak pęknięcia czy naderwania, poprzez zastosowanie nieskomplikowanych zabiegów technologicznych polegających na doprowadzeniu stopionego metalu przez izolowany krystalizator do układu wyciągającego i krystalizację materiału w jednym określonym kierunku. Kolejną zaletą sposobu według wynalazku jest to, że ciekły metal nie krzepnie przy wewnętrznej ściance izolowanego krystalizatora wykonanego z materiału o małym współczynniku odprowadzania ciepła, lecz krzepnięcie rozpoczyna się od tej części, gdzie stopiony metal wchodzi w kontakt z metalowym elementem startowym. Jeszcze inną zaletą tegoż sposobu jest zapobieganie utlenianiu powierzchni wytworzonego odlewu. Ponadto, dodatkową zaletą sposobu jest brak niejednorodnej warstwy podpowierzchniowej odlewu, co eliminuje kosztowną i skomplikowaną obróbkę powierzchniową. Zaletą jest także możliwość eliminacji tzw. gorących i zimnych naderwań jako wad odlewniczych, poprzez zmianę i kontrolę temperatury cieczy chłodzącej w procesie chłodzenia, jak również przez wybór medium chłodzącego. Także zaletą sposobu według wynalazku jest możliwość uzyskiwania materiału krystalicznego o ukierunkowanej strukturze, kształcie i położeniu ziaren, regulowanych przez wektor gradientu temperatury.The advantage of the method of continuous, horizontal casting of crystalline materials according to the invention is the possibility of obtaining crystalline materials, in particular bars, pipes, strips and profiles with a directed structure, characterized by grains elongated in the casting direction, thanks to which the number of grain boundaries as places for scattering conductivity electrons is reduced. electric. A further advantage of the method according to the invention is the production of crystalline materials with an oriented structure that is easily adapted to the rolling or drawing process, and does not contain internal defects such as porosity and blisters or external defects such as cracks or tears, by applying uncomplicated technological steps consisting in feeding the molten metal through the insulated a crystallizer to the draw system and crystallization of the material in one specific direction. A further advantage of the method according to the invention is that the liquid metal does not solidify at the inner wall of an insulated crystallizer made of a material with a low heat dissipation coefficient, but solidification begins at that part where the molten metal comes into contact with the metal starting element. Yet another advantage of this method is that it prevents oxidation of the surface of the produced casting. Moreover, an additional advantage of the method is the lack of a non-uniform sub-surface layer of the casting, which eliminates costly and complicated surface treatment. The advantage is also the possibility of eliminating the so-called hot and cold tears as casting defects, by changing and controlling the temperature of the cooling liquid in the cooling process, as well as by selecting the cooling medium. Also an advantage of the method according to the invention is the possibility of obtaining a crystalline material with an oriented grain structure, shape and position, controlled by a temperature gradient vector.
Urządzenie do ciągłego poziomego odlewania materiałów krystalicznych według wynalazku odznacza się nieskomplikowaną budową, umożliwiającą dołączenie do linii ciągłego odlewania dodatkowych urządzeń na przykład w postaci walcarki lub ciągarki, co pociąga za sobą eliminację kosztów energii związanych z podgrzewaniem materiału. Dalszą zaletą jest prosta i nieskomplikowana budowa wysoko wydajnego krystalizatora oraz układu wtórnego chłodzenia na wyjściu materiału z krystalizatora, tuż przy powierzchni odlewu, co umożliwia kształtowanie struktury materiału metalicznego o ograniczonej ilości ziaren i ich kontrolowanym kierunku wzrostu. Wynika to z charakterystyki procesu krzepnięcia, a dokładniej ze sposobu odbierania ciepła przez krystalizator zmieniającego kierunek wektora gradientu temperatur na froncie krystalizacji metalu z promieniowego na osiowy (płaski front krystalizacji). Urządzenie wedle wynalazku umożliwia spełnienie zależności, że różnica temperatur pomiędzy ciekłym metalem w krystalizatorze a ściankami izolowanego krystalizatora (ΔΤ1) jest mniejsza niż różnica temperatur pomiędzy ciekłym metalem w krystalizatorze a skrystalizowaną już częścią materiału (ΔΤ2) w ten sposób, aby spełniona była zależność ΔΤ1 < ΔΤ2. Urządzenie umożliwia osiągnięcie tego celu poprzez umiejętne sterowanie zarówno prędkością odlewania jak i warunkami chłodzenia. Urządzenie według wynalazku poprzez zmianę szybkości odlewania jak i poprzez wprowadzenie kontrolowanej strefy odbioru ciepła w krystalizatorze, umożliwia uzyskanie zgodności kierunku odbioru ciepła z kierunkiem osi odlewanego wyrobu.The device for the continuous horizontal casting of crystalline materials according to the invention is distinguished by a simple structure, allowing additional devices, for example in the form of a rolling mill or drawing machine, to be added to the continuous casting line, which eliminates the energy costs related to heating the material. A further advantage is the simple and uncomplicated construction of a high-efficiency crystallizer and a secondary cooling system at the outlet of the material from the crystallizer, right next to the casting surface, which enables the formation of a metallic material structure with a limited number of grains and their controlled growth direction. It results from the characteristics of the solidification process, and more precisely from the method of heat reception by the crystallizer changing the direction of the temperature gradient vector at the metal crystallization front from radial to axial (flat crystallization front). The device according to the invention makes it possible to meet the dependence that the temperature difference between the liquid metal in the crystallizer and the walls of the insulated crystallizer (ΔΤ 1 ) is smaller than the temperature difference between the liquid metal in the crystallizer and the already crystallized part of the material (ΔΤ 2 ), so that the relationship is satisfied ΔΤ 1 <ΔΤ 2 . The device enables achieving this goal by skilful control of both the casting speed and cooling conditions. The device according to the invention, by changing the pouring speed and by introducing a controlled heat receiving zone in the mold, allows to obtain the compliance of the heat reception direction with the direction of the cast product axis.
PL 218 241 B1PL 218 241 B1
Wynalazek zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie w schematycznym widoku perspektywicznym od przodu, fig. 2 przedstawia urządzenie w widoku z boku, fig. 3 przedstawia widok w przekroju wzdłuż linii A-A na fig. 2, fig. 4 przedstawia urządzenie w widoku z góry, fig. 5 jest schematycznym widokiem makrostruktury przekroju wzdłużnego uzyskanego odlewu, fig. 6 przedstawia schematyczny widok makrostruktury przekroju wzdłużnego uzyskanego odlewu według konwencjonalnych metod odlewania, fig. 7 przedstawia alternatywne rozwiązanie izolowanego krystalizatora dla odlewania rur w widoku ogólnym perspektywicznym, fig. 8 przedstawia rozwiązanie izolowanego krystalizatora dla odlewania rur w widoku ogólnym od czoła, a fig. 9 przedstawia izolowany krystalizator z trzpieniem wewnętrznym w przekroju osiowym wzdłuż linii B-B na fig. 8.The invention will be explained in more detail in the embodiment shown in the drawing, in which fig. 1 shows the device in a schematic perspective view from the front, fig. 2 shows the device in a side view, fig. 3 shows a sectional view along line AA in fig. 2, Fig. 4 is a plan view of the device, Fig. 5 is a schematic longitudinal sectional macrostructure view of the resulting casting, Fig. 6 is a schematic longitudinal sectional macrostructure view of the obtained casting according to conventional casting methods, Fig. 7 shows an alternative insulated mold solution for pipe casting in In general perspective view, Fig. 8 is an overview end view of an insulated mold solution for tube casting, and Fig. 9 is an axial sectional view of an insulated mold with an inner mandrel along line BB in Fig. 8.
W urządzenie według wynalazku znajduje się ciekły materiał 1 uzyskany w wyniku procesu podgrzewania w tyglu 2 znajdującym się w indukcyjnym piecu topielnym 3, którego element grzejny cewka 4 otacza tygiel 2, służący do utrzymywania temperatury ciekłego materiału 1 na stałym poziomie. Piec topielny 3 zamknięty jest w sposób szczelny od góry za pomocą zamykającej pokrywy 5. Znajdująca się na jej powierzchni gazoszczelna rurka 6 służy do wprowadzana gazu ochronnego do wewnętrznej części pieca topielnego 3, tym samym chroni się ciekły materiał 1 znajdujący się w tyglu 2 przed utlenieniem. Umiejscowiona na pokrywie zamykającej 5 gazoszczelna rurka 7 służy do wyprowadzania gazu ochronnego z wnętrza pieca topielnego 3. Regulacja i dobór parametrów prowadzonego procesu topienia, np. moc cewki, zachodzącego w piecu topielnym 3 oraz regulacja i dobór parametrów gazu ochronnego, np. ciśnienie, doprowadzanego do pieca topielnego 3 za pomocą gazoszczelnej rurki 6 następuje za pomocą układu regulacji 8, który może pracować zarówno w systemie manualnym jak i w systemie automatycznym. Otwór 9 tulei 9' jest utworzony w ścianie bocznej 10 pieca topielnego 3. Tuleja metalowa 9' z otworem 9 jest połączona klejem z grubościennym izolowanym krystalizatorem 11 poprzez układ mocujący 12 krystalizator 11, który przymocowany jest do otwartej części otworu 9 tak, że ciekły materiał 1 z pieca topielnego 3 przekazywany jest od strony wejściowej do krystalizatora 11. Element grzejny w postaci cewki indukcyjnej 4 jest przyłączony do zewnętrznej strony ściany tygla 2 na całym jego obwodzie. Cewka 4 jest elementem, przy użyciu którego temperatura wewnętrznej ściany tygla 2 zmienia się (tzn. jest regulowana) proporcjonalnie do wartości prądu elektrycznego. Izolowany krystalizator 11 jest zamocowany do wewnętrznej strony ściany bocznej 10 pieca topielnego 3, przy czym wyjście z katalizatora 11 jest odchylone od poziomu w dół o kąt 1°do 10°. Izolowany krystalizator 11 ma formę jedno- lub wielowarstwowej tulei i może być grubościenną tuleją grafitową albo grubościenną tuleją bimetalową, grafitowo-stalową, i ma kształt rynny przelewowej o grubej ściance, której wewnętrzna powierzchnia styka sie z ciekłym materiałem 1 i jest utrzymywana w temperaturze nie niższej niż temperatura krzepnięcia odlewanego materiału krystalicznego 14. Urządzenie posiada metalowy element startowy 13, który jest umieszczony w strefie izolowanego krystalizatora 11 tak, że jego końcowa część od strony wyjścia z krystalizatora 11 znajduje się pomiędzy górnymi i dolnymi rolkami dociskowymi 15, ułożonymi w pary w pozycji pionowej. Rolki dociskowe 15 są rozmieszczone tak, że kierunek wyciągania odlanego materiału krystalicznego 14 jest lekko skierowany w dół w tym celu, aby wyciąganie materiału krystalicznego 14 odbywało się liniowo w układzie poziomym poprzez element startowy 13, począwszy od izolowanego krystalizatora 11. Układ chłodzenia wtórnego 16, służący do rozprowadzania medium chłodzącego 17 na powierzchni odlanego materiału krystalicznego 14, umieszczony jest na wyjściu odlanego materiału krystalicznego 14 z izolowanego krystalizatora 11, tuż przy powierzchni tegoż materiału 14. Medium chłodzące 17, którym jest gaz albo ciecz w tym woda lub ciekły metal, służy do chłodzenia odlanego materiału krystalicznego 14, przy czym regulacja medium 17, a więc sterowanie ilością przepływu, sposobem podawania i dozowania, może odbywać się manualnie lub automatycznie, korzystnie przy pomocy komputera. Strefa układu chłodzenia wtórnego 16 usytuowana jest tak, aby strumień medium chłodzącego 17 skierowany był zasadniczo na całą powierzchnię odlanego materiału krystalicznego 14, a ponadto usytuowana jest tak, aby strumień medium chłodzącego 17 znajdował się na wyjściu z izolowanego krystalizatora 11 ale nie miał kontaktu z ciekłym materiałem 1 znajdującym się wewnątrz izolowanego krystalizatora 11 Medium chłodzące 17 doprowadzane jest do układu chłodzenia wtórnego 16 za pomocą gazoszczelnej rurki 18, natomiast jego odprowadzenie odbywa się poprzez gazoszczelną rurkę 19. Optymalny dobór i regulację parametrów chłodzenia wtórnego prowadzi się układem sterowania 20 znajdującym się w skrzynce sterowniczej 20', przy czym jako medium chłodzące 17 wykorzystuje gaz lub ciecz, w tym wodę lub ciekły metal.The device according to the invention includes a liquid material 1 obtained by the heating process in a crucible 2 located in an induction melting furnace 3, the heating element of which 4 is surrounded by a crucible 2, serving to keep the temperature of the liquid material 1 constant. The melting furnace 3 is sealed from above by means of a closing cover 5. A gas-tight tube 6 on its surface is used to introduce protective gas into the inner part of the melting furnace 3, thus protecting the liquid material 1 contained in the crucible 2 against oxidation . A gas-tight tube 7 located on the closing cover 5 is used to discharge the protective gas from the inside of the melting furnace 3. Adjustment and selection of the parameters of the melting process, e.g. the power of the coil, taking place in the melting furnace 3, and the adjustment and selection of the protective gas parameters, e.g. pressure, supplied to the melting furnace 3 by means of a gas-tight tube 6 takes place by means of a control system 8, which can work both in a manual system and in an automatic system. The opening 9 of the sleeve 9 'is formed in the side wall 10 of the melting furnace 3. The metal sleeve 9' with the opening 9 is glued to the thick-walled insulated crystallizer 11 through a mounting system 12 of the crystallizer 11, which is attached to the open part of the opening 9 so that the liquid material 1 from the melting furnace 3 is transferred from the inlet side to the crystallizer 11. The heating element in the form of an induction coil 4 is connected to the outer side of the crucible wall 2 along its entire circumference. The coil 4 is the element by which the temperature of the inner wall of the crucible 2 changes (i.e. is regulated) in proportion to the value of the electric current. The insulated crystallizer 11 is attached to the inside of the sidewall 10 of the melting furnace 3, with the outlet of the catalyst 11 deviating from the horizontal downwards by an angle of 1 ° to 10 °. The insulated crystallizer 11 is in the form of a single or multilayer sleeve and may be a thick-walled graphite sleeve or a thick-walled bimetallic graphite-steel sleeve, and has the shape of a thick-walled overflow trough, the inner surface of which contacts the liquid material 1 and is kept at a temperature not lower. than the solidification point of the cast crystalline material 14. The device has a metal starting element 13 which is placed in the zone of the insulated crystallizer 11 so that its end part on the exit side of the crystallizer 11 is between the upper and lower pressure rollers 15 arranged in pairs in position vertical. The pressure rollers 15 are arranged so that the withdrawal direction of the cast crystalline material 14 is slightly downward in order that the withdrawal of the crystalline material 14 occurs in a linear horizontal pattern through the starting element 13, starting with the insulated crystallizer 11. Secondary cooling system 16, used to distribute the cooling medium 17 over the surface of the cast crystalline material 14, is located at the outlet of the cast crystalline material 14 from the insulated crystallizer 11, right next to the surface of this material 14. The cooling medium 17, which is a gas or liquid, including water or liquid metal, serves for cooling the as-cast crystalline material 14, wherein the regulation of the medium 17, and therefore the control of the flow quantity, feeding and dosing method, can be performed manually or automatically, preferably by means of a computer. The zone of the secondary cooling system 16 is positioned so that the stream of cooling medium 17 is directed towards substantially the entire surface of the cast crystalline material 14, and is further arranged so that the stream of cooling medium 17 is at the exit of the insulated crystallizer 11 but not in contact with the liquid. material 1 inside the insulated crystallizer 11 The cooling medium 17 is fed to the secondary cooling system 16 by means of a gas-tight pipe 18, while its discharge is carried out through a gas-tight pipe 19. The optimal selection and adjustment of the secondary cooling parameters is carried out by the control system 20 in the box control 20 ', wherein the cooling medium 17 uses a gas or a liquid, including water or liquid metal.
PL 218 241 B1PL 218 241 B1
Strefa układu chłodzenia pierwotnego 21, wykonana w postaci metalowej tulei 22 zamykającej w sposób szczelny krystalizator 11, w początkowym etapie procesu odlewania poddaje odlewany materiał 1 procesowi chłodzenia za pomocą medium chłodzącego. Medium chłodzące doprowadzane i odprowadzane jest ze strefy układu chłodzenia pierwotnego 21 za pomocą gazoszczelnej rurki 23 podłączonej do układu sterowania 20 znajdującego się w skrzynce sterowniczej 20'.The primary cooling system zone 21, made in the form of a metal sleeve 22 that seals the mold 11, in an initial stage of the casting process, subjects the cast material 1 to a cooling process with a cooling medium. The cooling medium is supplied to and discharged from the primary cooling zone 21 by means of a gas-tight tube 23 connected to the control system 20 in the control box 20 '.
Odlany materiał krystaliczny 14 po przejściu przez układ chłodzenia wtórnego 16 kierowany jest do zestawu wyciągającego 24, wyposażonego w co najmniej jedną parę rolek dociskowych 15 i co najmniej jedną parę rolek prowadzących 25, spełniających również rolę rolek poziomujących. Poziomujące rolki prowadzące mogą być również usytuowane pomiędzy wyjściem z izolowanego krystalizatora 11 a układem chłodzenia wtórnego 16 oraz pomiędzy rolkami dociskowymi 15. Rolki prowadzące znajdują się w położeniu umożliwiającym przekazywanie odlanego materiału krystalicznego 14, który wyciągany jest za pomocą elementu startowego 13. Dobór i regulacja pracy zestawu wyciągającego 24 odbywa się za pomocą automatycznych sterowników umieszczonych w szafie sterowniczej układu sterującego 26, połączonej z zestawem wyciągającym 24 za pomocą zestawu zasilania 27 w postaci rurki.The cast crystalline material 14, after passing through the secondary cooling system 16, is directed to the drawing assembly 24, provided with at least one pair of pressure rollers 15 and at least one pair of guide rollers 25, also acting as leveling rollers. Leveling guide rollers may also be located between the exit of the insulated crystallizer 11 and the secondary cooling system 16 and between the pressure rollers 15. The guide rollers are in a position to convey the cast crystalline material 14 which is pulled out by the starting element 13. Selection and adjustment of operation the extraction set 24 takes place by automatic controllers located in the control cabinet of the control system 26 connected to the extraction set 24 by means of a power supply set 27 in the form of a tube.
W alternatywnym rozwiązaniu urządzenia do ciągłego, poziomego odlewania materiałów krystalicznych, w zależności od przyjętych parametrów procesu odlewania, szczególnie prędkości odlewania, istnieje możliwość regulacji położenia układu chłodzenia wtórnego 16, znajdującego się na wyjściu krystalizatora 11, poprzez jego umieszczenie na nieruchomej prowadnicy 28 w kształcie cienkościennej rurki, łączącej podstawę 29 pieca topielnego 3 z osłoną zestawu wyciągającego 24, mającą w postać metalowej blachy 30. Ponadto istnieje możliwość regulowania położeniem zestawu wyciągającego 24, wyposażonego w co najmniej jedną parę rolek dociskowych 15, poprzez układ sterujący 26 zestawu wyciągającego 24 sprzężony z nieruchomą prowadnicą 31 zestawu, oraz za sprawą śrub 33 regulujących siłę docisku dociskowych rolek 15. W przypadku ciągłego odlewania prętów średnica odlanego materiału krystalicznego 14 może być regulowana poprzez zmianę średnicy izolowanego krystalizatora 11.In an alternative solution of the device for continuous, horizontal casting of crystalline materials, depending on the parameters of the casting process, especially the casting speed, it is possible to adjust the position of the secondary cooling system 16 at the outlet of the crystallizer 11 by placing it on a fixed guide 28 in the shape of a thin-walled a tube connecting the base 29 of the melting furnace 3 with the cover of the drawing set 24, which is in the form of a metal sheet 30. Moreover, it is possible to adjust the position of the drawing set 24, provided with at least one pair of pressure rollers 15, through the control system 26 of the drawing set 24 coupled to the fixed one guide 31 of the assembly, and by means of screws 33 regulating the pressure force of the pressure rollers 15. In the case of continuous casting of rods, the diameter of the cast crystalline material 14 can be adjusted by changing the diameter of the insulated crystallizer 11.
W przypadku ciągłego odlewania rur wprowadza się element startowy do izolowanego krystalizatora 39 zaopatrzonego w trzpień wewnętrzny, przy czym izolowany krystalizator 39 jest wykonany ze stali nierdzewnej i ma zakończenie rurowe.In the case of continuous casting of pipes, the starting element is inserted into an insulated mold 39 provided with an inner mandrel, the insulated mold 39 being made of stainless steel and having a tubular end.
W innym rozwiązaniu układ chłodzenia wtórnego 16 ma postać płaszcza wodnego. Układu chłodzenia 16 składa się z metalowej obudowy 32 i znajdującego się w niej medium chłodzącego 17. Metalowa obudowa 32 zawierająca medium chłodzące 17 znajduje się w stałym kontakcie z odlanym materiałem krystalicznym 14 powodując jego chłodzenie.In another embodiment, the secondary cooling system 16 is in the form of a water jacket. The cooling system 16 consists of a metal housing 32 and a cooling medium 17 therein. A metal housing 32 containing a cooling medium 17 is in constant contact with the as-cast crystalline material 14, cooling it.
W przypadku ciągłego odlewania taśm ich grubość jest regulowana poprzez zmianę poziomu ciekłego materiału 1 w piecu topielnym 3 w stosunku do poziomu dolnej ścianki izolowanego krystalizatora 11. Ponadto, szerokość odlanego materiału krystalicznego 14 jest regulowana poprzez zmianę szerokości przeciwległych ścian bocznych izolowanego krystalizatora 11. W związku z powyższym, otrzymanie wyrobu o pożądanej średnicy, grubości lub szerokości następuje na drodze zmiany kształtu krystalizatora 11.In the case of continuous strip casting, their thickness is adjusted by changing the level of the liquid material 1 in the melting furnace 3 with respect to the level of the bottom wall of the insulated crystallizer 11. Moreover, the width of the cast crystalline material 14 is adjusted by varying the width of the opposing side walls of the insulated crystallizer 11. In connection with therefore, obtaining a product of the desired diameter, thickness or width is achieved by changing the shape of the crystallizer 11.
Izolowany krystalizator 11 może być wykonany z grafitu, a wtedy służy do odlewania stopów o niskiej temperaturze krzepnięcia takich jak na przykład stopy aluminium czy stopy miedzi. Możliwe jest również zastosowanie krystalizatora wykonanego z materiału ogniotrwałego jak na przykład korund, krzemionka, tlenek berylu, tlenek magnezu, tlenek toru, tlenek cyrkonu, tlenek boru, węglik krzemu, azotek krzemu itp. Do odlewania stali, żelaza lub stopów o wysokiej temperaturze topnienia konieczny jest odpowiedni dobór materiału krystalizatora, który z jednej strony dobrze reaguje z odlewanym ciekłym metalem, a z drugiej strony nie ulega korozji. Ponadto pożądanym jest, aby powierzchnia odlanego materiału utrzymywana była w atmosferze obojętnej lub w atmosferze redukującej w celu eliminacji utleniania.The insulated crystallizer 11 can be made of graphite and is then used for casting low pour point alloys such as, for example, aluminum alloys or copper alloys. It is also possible to use a crystallizer made of a refractory material such as, for example, corundum, silica, beryllium oxide, magnesium oxide, thorium oxide, zirconium oxide, boron oxide, silicon carbide, silicon nitride, etc. For casting steel, iron or alloys with high melting point it is necessary is the right choice of the crystallizer material which, on the one hand, reacts well with the cast metal, and on the other hand, does not corrode. Further, it is desirable that the surface of the material as cast be kept in an inert atmosphere or in a reducing atmosphere to eliminate oxidation.
Ponieważ odlany materiał krystaliczny 14 poddawany jest procesowi chłodzenia w układzie chłodzenia wtórnego 16 a następnie jest wyciągany poprzez zestaw wyciągający 24 za pomocą rolek dociskowych 15, to występują nieregularne wahania lub drgania odlanego materiału krystalicznego 14, którym można zapobiec. W celu lepszej ochrony przed zjawiskiem tarcia odlewanego materiału krystalicznego 14, podczas procesu wyciągania strefa wyjścia z izolowanego krystalizatora 11 może być nieco szersza niż jego strefa wejściowa. W powyższym przypadku izolowany krystalizator 11 służy do ciągłego odlewania metali, które rozprężają się w chwili krystalizacji na przykład bizmutu czy krzemu.As the cast crystalline material 14 undergoes a cooling process in the secondary cooling system 16 and is then pulled through the draw assembly 24 by the pinch rollers 15, irregular oscillations or vibrations of the cast crystalline material 14 that can be prevented occur. In order to better protect the cast crystalline material 14 from frictional phenomena, during the drawing process, the exit area of the insulated crystallizer 11 may be slightly wider than its entry area. In the above case, the insulated crystallizer 11 serves for the continuous casting of metals which expand upon crystallization, for example bismuth or silicon.
Ponadto, jeżeli izolowany krystalizator 11 usytuowany jest tak, że jego strefa wyjściowa znajduje się w położeniu nieco niższym niż strefa wejściowa, to medium chłodzące nie dostaje się na poPL 218 241 B1 wierzchnię ciekłego materiału 1, ale przepływa w sposób naturalny po powierzchni odlanego materiału krystalicznego 14.Moreover, if the insulated crystallizer 11 is positioned so that its exit zone is slightly lower than the entry zone, the cooling medium does not reach the surface of the liquid material 1, but flows naturally over the surface of the cast crystalline material. 14.
P r z y k ł a d IP r z k ł a d I
Ciekłą miedź o czystości chemicznej 99,99%, podgrzaną do temperatury 1100°C w piecu topielnym 3, utrzymuje się zawsze na określonej doświadczalnie wysokości powyżej dna tygla 2. Równocześnie wprowadza się element startowy 13 do izolowanego krystalizatora 11, a z chwilą zetknięcia się ciekłego metalu z końcówką elementu startowego 13 zostaje on wprawiony w ruch przez zestaw wyciągający 24. Z kolei izolowany krystalizator 11 o ustalonych wymiarach, znajdujący się w tulei 9', utrzymywany jest w stałej temperaturze 1080°C przez cały czas trwania procesu ciągłego odlewania. Element startowy 13 jest wyciągany z izolowanego krystalizatora 11 w kierunku poziomym korzystnie z prędkością 0,01 mm/s, podczas gdy medium chłodzące, znajdujące się w odległości minimum 50 mm o d wyjścia z izolowanego krystalizatora 11, jest rozprowadzane metodą ciągłego rozpylania na odlany materiał krystaliczny 14 w ilości ustalonej przez komputerowy układ sterowania 20 strefą chłodzenia wtórnego. Otrzymany za pomocą omówionego przykładu ciągłego odlewania, i zilustrowany na fig. 5, odlew końcowy 34 przedstawia ukierunkowaną makrostrukture w przekroju wzdłużnym, charakteryzującą się ziarnami wydłużonymi w kierunku odlewania, nazywanymi strefą kryształów wydłużonych 35, i skierowanymi wzdłuż osi odlewanego materiału krystalicznego 14, na przykład pręta, z gładką powierzchnią, przy czym otrzymany materiał jest wolny od wad wewnętrznych. Wyrób końcowy 34 posiada długie ziarna, skierowane równolegle do osi, które ukosują się w kierunku odprowadzania ciepła, tj. do zewnętrznej powierzchni odlewanego materiału krystalicznego 14.Liquid copper with a chemical purity of 99.99%, heated to 1100 ° C in a melting furnace 3, is always kept at an experimentally determined height above the bottom of the crucible 2. At the same time, the starting element 13 is introduced into the insulated crystallizer 11, and as soon as the liquid metal comes into contact with the tip of the starting element 13 it is set in motion by the drawing assembly 24. In turn, the fixed sized insulated mold 11 in the sleeve 9 'is kept at a constant temperature of 1080 ° C throughout the continuous casting process. The starting element 13 is pulled out of the insulated crystallizer 11 in the horizontal direction preferably at a speed of 0.01 mm / s, while the cooling medium, at a minimum distance of 50 mm from the exit of the insulated crystallizer 11, is distributed by continuous spraying onto the cast crystalline material 14 in an amount determined by the computer control system 20 of the secondary cooling zone. The end casting 34 obtained with the example of continuous casting discussed in Figure 5 shows a longitudinally oriented oriented macrostructure characterized by grains elongated in the casting direction, called elongated crystal zone 35, and oriented along the axis of the casting crystalline material 14, e.g. a rod with a smooth surface, the material obtained being free from internal defects. The final product 34 has long grains oriented parallel to the axis which will slope in the direction of heat removal, i.e. to the outer surface of the crystalline material 14 to be cast.
P r z y k ł a d IIP r z x l a d II
Ciekłą miedź o czystości chemicznej 99,99%, podgrzaną do temperatury 1250°C w piecu topielnym 3, utrzymuje się zawsze na określonej doświadczalnie wysokości powyżej dna tygla 2. Równocześnie wprowadza się element startowy 13 do izolowanego krystalizatora 11, a z chwilą zetknięcia się ciekłego metalu z końcówką elementu startowego 13 zostaje on wprawiony w ruch przez zestaw wyciągający 24. Z kolei izolowany krystalizator 11 o ustalonych wymiarach, znajdujący się w tulei 9', utrzymywany jest w stałej temperaturze 1100°C przez cały czas trwania procesu ciągłego odlewania. Element startowy 13 jest wyciągany z izolowanego krystalizatora 11 w kierunku poziomym korzystnie z prędkością 30 mm/s, podczas gdy medium chłodzące, znajdujące się w odległości minimum 50 mm od wyjścia z izolowanego krystalizatora 11, jest rozprowadzane metodą ciągłego rozpylania na odlany materiał krystaliczny 14 w ilości ustalonej przez komputerowy układ sterowania 20 strefą chłodzenia wtórnego. Otrzymany za pomocą omówionego przykładu ciągłego odlewania, i zilustrowany na fig. 6, odlew końcowy 36 przedstawia ukierunkowaną makrostrukture w przekroju wzdłużnym, charakteryzującą się silną koncentracją, prostopadłych do powierzchni zewnętrznej ścianki izolowanego krystalizatora, kryształów kolumnowych 37 w centralnym punkcie pręta, z gładką powierzchnią, przy czym otrzymany materiał jest wolny od wad wewnętrznych. Wyrób końcowy 36 posiada strefę kryształów równoosiowych 38. Otrzymana struktura jest skutkiem gwałtownego procesu krystalizacji, podczas której ciepło jest odprowadzane przez ścianki krystalizatora i powoduje wzrost kryształów w kierunku prostopadłym do osi. Szybkość odprowadzania ciepła, która dla dużych prędkości odlewania jest największa, determinuje wzrost kryształów kolumnowych, aż do zakrzepnięcia całego ciekłego materiału 1. Ponadto ziarna w tym przykładzie ciągłego odlewania są smuklejsze, i przez swoje prostopadłe ułożenie są krótsze niż w strukturach prętów wytwarzanych przy niższych prędkościach wyciągania.Liquid copper with a chemical purity of 99.99%, heated to a temperature of 1250 ° C in a melting furnace 3, is always kept at an experimentally determined height above the bottom of the crucible 2. At the same time, the starting element 13 is inserted into the insulated crystallizer 11, and as soon as the liquid metal comes into contact with the tip of the starting element 13 it is set in motion by the drawing assembly 24. In turn, the fixed sized insulated mold 11 in the sleeve 9 'is kept at a constant temperature of 1100 ° C throughout the continuous casting process. The starting element 13 is pulled from the insulated crystallizer 11 in a horizontal direction preferably at a speed of 30 mm / s, while the cooling medium, which is a minimum distance of 50 mm from the exit of the insulated crystallizer 11, is distributed by continuous spraying onto the cast crystalline material 14 in an amount determined by the computer control system 20 of the secondary cooling zone. The final casting 36 obtained with the example of continuous casting discussed in Figure 6 shows a longitudinally oriented oriented macrostructure characterized by a strong concentration of columnar crystals 37 perpendicular to the outer wall surface of the insulated crystallizer at the central point of the rod, with a smooth surface, the material obtained is free from internal defects. The final product 36 has an equiaxial crystal zone 38. The resulting structure is the result of a vigorous crystallization process in which heat is removed through the walls of the crystallizer and causes the crystals to grow in a direction perpendicular to the axis. The heat dissipation rate, which is the highest for high casting speeds, determines the growth of the columnar crystals until all the liquid material 1 solidifies. Moreover, the grains in this example of continuous casting are more slender and, due to their perpendicular arrangement, shorter than in bar structures produced at lower speeds. extraction.
P r z y k ł a d IIIP r x l a d III
Ciekłą miedź o czystości chemicznej 99,99%, podgrzaną do temperatury 1200°C w piecu topielnym 3, utrzymuje się zawsze na określonej doświadczalnie wysokości powyżej dna tygla 2. Równocześnie wprowadza się element startowy 13 do izolowanego krystalizatora 11 z trzpieniem wewnętrznym, przy czym element startowy 13 jest wykonany ze stali nierdzewnej i ma zakończenie rurowe, a z chwilą zetknięcia się ciekłego metalu z końcówką elementu startowego 13 zostaje on wprawiony w ruch przez zestaw wyciągający 24. Z kolei izolowany krystalizator 11 o ustalonych wymiarach, znajdujący się w tulei 9', utrzymywany jest w stałej temperaturze 1180°C przez cały czas trwania procesu ciągłego odlewania. Element startowy 13 jest wyciągany z izolowanego krystalizatora 11 w kierunku poziomym korzystnie z prędkością 0,08 mm/s, podczas gdy medium chłodzące, znajdujące się w odległości minimum 20 mm od wyjścia z izolowanego krystalizatora 11, jest rozprowadzane metodą ciągłego rozpylania na odlany materiał krystaliczny 14 w ilości ustalonej przez komputerowy układ sterowania 20 strefą chłodzenia wtórnego. Omówiony przykład pozwala na uzyskanie rury o gładkiej powierzchni i krystalicznej strukturze.Liquid copper with a chemical purity of 99.99%, heated to a temperature of 1200 ° C in a melting furnace 3, is always kept at an experimentally determined height above the bottom of the crucible 2. At the same time, the starting element 13 is inserted into the insulated crystallizer 11 with an internal pin. the starter 13 is made of stainless steel and has a tubular end, and as soon as the molten metal contacts the tip of the starter 13, it is set in motion by the drawing assembly 24. In turn, a predetermined insulated crystallizer 11 contained in the sleeve 9 ', held in place. is at a constant temperature of 1180 ° C throughout the continuous casting process. The starting element 13 is pulled from the insulated crystallizer 11 in the horizontal direction preferably at a speed of 0.08 mm / s, while the cooling medium, at a minimum distance of 20 mm from the exit of the insulated crystallizer 11, is distributed by continuous spraying onto the cast crystalline material 14 in an amount determined by the computer control system 20 of the secondary cooling zone. The discussed example allows to obtain a pipe with a smooth surface and a crystalline structure.
PL 218 241 B1PL 218 241 B1
P r z y k ł a d IVP r x l a d IV
Ciekłą miedź o czystości chemicznej 99,99%, podgrzaną do temperatury 1200°C w piecu topielnym 3, utrzymuje się zawsze na określonej doświadczalnie wysokości powyżej dna tygla 2. Równocześnie wprowadza się element startowy 13 do izolowanego krystalizatora 11 mającego postać prostopadłościanu o podstawie prostokąta, a z chwilą zetknięcia się ciekłego metalu z końcówką elementu startowego 13 zostaje on wprawiony w ruch przez zestaw wyciągający 24. Z kolei izolowany krystalizator 11 o ustalonych wymiarach, znajdujący się w tulei 9', utrzymywany jest w stałej temperaturze 1180°C przez cały czas trwania procesu ciągłego odlewania. Element startowy 13 jest wyciągany z izolowanego krystalizatora 11 w kierunku poziomym korzystnie z prędkością 1 mm/s, podczas gdy medium chłodzące, znajdujące się w odległości minimum 50 mm od wyjścia z izolowanego krystalizatora 11, jest rozprowadzane metodą ciągłego rozpylania na odlany materiał krystaliczny 14 w ilości ustalonej przez komputerowy układ sterowania 20 strefą chłodzenia wtórnego. Omówiony przykład pozwala na uzyskanie taśmy o gładkiej powierzchni i wolnej od wad wewnętrznych, oraz o ukierunkowanej strukturze ziaren wydłużonych w kierunku odprowadzania ciepła.Liquid copper with a chemical purity of 99.99%, heated to a temperature of 1200 ° C in a melting furnace 3, is always kept at an experimentally determined height above the bottom of the crucible 2. At the same time, the starting element 13 is introduced into the insulated crystallizer 11 in the form of a cuboid with a rectangular base, and as soon as the liquid metal contacts the tip of the starting element 13, it is set in motion by the drawing assembly 24. In turn, the fixed-size insulated crystallizer 11 located in the sleeve 9 'is kept at a constant temperature of 1180 ° C throughout the process. continuous casting. The starting element 13 is pulled out of the insulated crystallizer 11 in the horizontal direction preferably at a speed of 1 mm / s, while the cooling medium, which is a minimum distance of 50 mm from the exit of the insulated crystallizer 11, is distributed by continuous spraying onto the cast crystalline material 14 in an amount determined by the computer control system 20 of the secondary cooling zone. The discussed example allows to obtain a strip with a smooth surface and free from internal defects, and with a directed grain structure elongated in the direction of heat dissipation.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL393457A PL218241B1 (en) | 2010-12-29 | 2010-12-29 | Method for continuous casting of crystalline materials and apparatus for horizontal continuous casting of crystalline materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL393457A PL218241B1 (en) | 2010-12-29 | 2010-12-29 | Method for continuous casting of crystalline materials and apparatus for horizontal continuous casting of crystalline materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL393457A1 PL393457A1 (en) | 2011-05-23 |
| PL218241B1 true PL218241B1 (en) | 2014-10-31 |
Family
ID=44070315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL393457A PL218241B1 (en) | 2010-12-29 | 2010-12-29 | Method for continuous casting of crystalline materials and apparatus for horizontal continuous casting of crystalline materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL218241B1 (en) |
-
2010
- 2010-12-29 PL PL393457A patent/PL218241B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL393457A1 (en) | 2011-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1178781A (en) | Device for producing metallic slurries | |
| RU2641935C2 (en) | Device for casting metal ingots | |
| US3746077A (en) | Apparatus for upward casting | |
| ZA200506448B (en) | Continuous casting method | |
| JPS5881546A (en) | Method and apparatus for controlling position of cast ingot | |
| KR860000127B1 (en) | Electromagnetic thin strip casting apparatus | |
| US20210154730A1 (en) | Dynamically positioned diffuser for metal distribution during a casting operation | |
| JP6947737B2 (en) | Continuous steel casting method | |
| EP4084918A1 (en) | Method and device for directional crystallization of castings with oriented or monocrystalline structure | |
| PL218241B1 (en) | Method for continuous casting of crystalline materials and apparatus for horizontal continuous casting of crystalline materials | |
| JP2727887B2 (en) | Horizontal continuous casting method | |
| EP0174765B1 (en) | Method and apparatus for continuous casting of crystalline strip | |
| US4830087A (en) | Continuous casting of thin slab ingots | |
| EP0174767B1 (en) | Method and apparatus for direct casting of crystalline strip by radiantly cooling | |
| US5084089A (en) | Method for in-line induction heating of molten metals for supplying continuous casting devices | |
| KR101400040B1 (en) | Control method for molten steel in tundish | |
| US4516625A (en) | Electromagnetic control system for casting thin strip | |
| KR102515295B1 (en) | Manufacturing method of thin cast steel | |
| RU2253541C2 (en) | Aggregate for making thin strips | |
| Dutta et al. | Continuous casting (concast) | |
| JPH01170551A (en) | Mold for continuously casting steel | |
| PL238360B1 (en) | Method of continuous horizontal casting of metals and their alloys with shaping of the solidification zone and system for its implementation | |
| RU2009005C1 (en) | Method of producing sheet slab from aluminium and its alloys | |
| JPS58179541A (en) | Method and device for continuous casting of metallic material having smooth surface | |
| JPS58187243A (en) | Method and device for diagonal upward type continuous casting of metallic molding |