RU100931U1

RU100931U1 - DEVICE FOR CASTING ROLL BARS FROM ALUMINUM AND ALUMINUM ALLOYS

Info

Publication number: RU100931U1
Application number: RU2010116459/02U
Authority: RU
Inventors: Андрей Анатольевич Бабинов; Георгий Алексеевич Суслов
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма"
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2011-01-10

Abstract

Устройство для литья слитков круглого сечения из алюминия и алюминиевых сплавов, содержащее кристаллизатор первичной зоны охлаждения, зону вторичного прямого охлаждения слитка водой, которая поступает из отверстий, расположенных в нижней части кристаллизаторам, и перемещаемый поддон, отличающееся тем, что воду в кристаллизатор подают по патрубкам, последовательно расположенным и установленным под углом 30° к цилиндрической образующей поверхности кристаллизатора, при этом отношение высоты сечения отверстия патрубка к ширине составляет 3,5:1,0. A device for casting ingots of circular cross section from aluminum and aluminum alloys containing a mold of the primary cooling zone, a zone of secondary direct cooling of the ingot with water, which comes from the openings located in the lower part of the molds, and a movable tray, characterized in that the water is supplied through the nozzles to the mold sequentially located and installed at an angle of 30 ° to the cylindrical forming surface of the mold, the ratio of the height of the cross section of the nozzle opening to the width being t 3.5: 1.0.

Description

Полезная модель относится к металлургии к устройству для охлаждения слитков в установках для полунепрерывной разливки металла, в частности алюминия или алюминиевых сплавов.The utility model relates to metallurgy for a device for cooling ingots in plants for semi-continuous casting of metal, in particular aluminum or aluminum alloys.

Известно устройство для литья слитков круглого сечения из алюминия и его сплавов. Металл охлаждают и отверждают в два этапа. Этап 1 называют основным охлаждением, при котором первичное охлаждение металла достигают путем охлаждения через стенку литейной камеры кристаллизатора. Охлаждение в первичной зоне в кристаллизаторе осуществляют водой, которую, в соответствии с ранее известной технологией, используют также для вторичного охлаждения. Этап 2 называют вторичным охлаждением, при котором распыляют воду непосредственно ниже зоны первичного охлаждения прямо на металл через щель для воды или отверстия, расположенные по периферии кристаллизатора. Подвижный поддон под каждым кристаллизатором опускают вниз по мере затвердевания металла так, что формируется слиток круглого сечения в виде длинной заготовки, которая может иметь различный диаметр в зависимости от назначения слитка. В известных конструкциях подача охлаждающей жидкости в корпус кристаллизатора осуществляется через патрубки расположенные под углом 90° к образующей поверхности кристаллизатора. (В.И.Добаткин, «Плавка и литье алюминиевых сплавов» М., Металлургия, 1983 г., стр.147 - прототип).A device for casting ingots of circular cross section from aluminum and its alloys is known. The metal is cooled and cured in two stages. Stage 1 is called basic cooling, in which the primary cooling of the metal is achieved by cooling through the wall of the mold chamber of the mold. The cooling in the primary zone in the mold is carried out with water, which, in accordance with previously known technology, is also used for secondary cooling. Stage 2 is called secondary cooling, in which water is sprayed directly below the primary cooling zone directly onto the metal through a water slot or holes located on the periphery of the mold. A movable tray under each mold is lowered down as the metal solidifies so that a round ingot is formed in the form of a long blank, which may have a different diameter depending on the purpose of the ingot. In known designs, the coolant is supplied to the mold body through nozzles located at an angle of 90 ° to the mold surface of the mold. (V.I.Dobatkin, “Melting and casting of aluminum alloys” M., Metallurgy, 1983, p. 147 - prototype).

Применение данного кристаллизатора, в корпус которого подача охлаждающей жидкости осуществляется через патрубки, расположенные под углом 90° к образующей поверхности кристаллизатора, приводит к снижению скорости потока воды в результате разделения потока жидкости на две составляющих, движущихся в противоположные стороны и столкновению в процессе движения потоков между собой. Последствием такого движения охлаждающей жидкости является образование местных возмущений в кристаллизаторе, снижение скорости движения жидкости и замедление и неравномерность отвода тепла от поверхности кристаллизатора, что приводит к возникновению дополнительных напряжений при кристаллизации слитка и, как следствие, образование горячих и холодных трещин. Кроме того, вода, выводимая из полости кристаллизатора, из-за ее хаотичного перемешивания, имеет значительные колебания температуры, которая непосредственно влияет на ее вязкость. Эта зависимость приведена в таблице.The use of this mold, into the housing of which coolant is supplied through nozzles located at an angle of 90 ° to the forming surface of the mold, leads to a decrease in the flow rate of water as a result of the separation of the fluid flow into two components moving in opposite directions and to a collision during the movement of flows between by myself. The consequence of this movement of the coolant is the formation of local disturbances in the mold, a decrease in the fluid velocity and a slowdown and uneven heat removal from the mold surface, which leads to additional stresses during crystallization of the ingot and, as a result, the formation of hot and cold cracks. In addition, the water discharged from the mold cavity, due to its random mixing, has significant temperature fluctuations, which directly affects its viscosity. This dependence is given in the table.

Размерность вязкостиViscosity dimension температура, °Сtemperature, ° С 00 55 1010 15fifteen 20twenty 2525 30thirty 3535 182,27182.27 154,43154.43 133,09133.09 116,23116.23 102,37102.37 91,1191.11 81,7181.71 73,4273.42

Стабилизация вязкости охлаждающей жидкости обеспечивает ее равномерное растекание на поверхности отливаемых слитков, обеспечивает равномерное охлаждение слитка, а, следовательно, снижает вероятность их разрушения, как в процессе литья, так и после.Stabilization of the viscosity of the coolant ensures its uniform spreading on the surface of the cast ingots, provides uniform cooling of the ingot, and, therefore, reduces the likelihood of their destruction, both during casting and after.

Задачей, на которое направлено данное изобретение, является разработка конструкции кристаллизатора, обеспечивающего эффективный равномерный отвод тепла от слитка при первичном и вторичном охлаждении с целью снижения температурных напряжений в слитке, приводящих к дефектам.The objective of this invention is to develop a mold design that provides efficient uniform heat removal from the ingot during primary and secondary cooling in order to reduce the temperature stresses in the ingot, leading to defects.

Техническим результатом является равномерный отвод тепла от поверхности кристаллизатора и снижение вероятности образования горячих и холодных трещин при литье слитков из алюминиевых сплавов на всех этапах его охлаждения.The technical result is a uniform heat removal from the surface of the mold and a decrease in the likelihood of the formation of hot and cold cracks when casting ingots of aluminum alloys at all stages of its cooling.

Данный технический результат достигается тем, что устройство для литья слитков круглого сечения из алюминия и алюминиевых сплавов, содержащее кристаллизатор первичной зоны охлаждения, зону вторичного прямого охлаждения слитка водой, которая поступает из отверстий, расположенных в нижней части кристаллизатора и перемещаемый поддон, при этом воду в кристаллизатор подают по патрубкам, последовательно расположенным и установленным под углом 30° к цилиндрической образующей поверхности, при этом отношение высоты сечения отверстия патрубка к ширине как 3,5:1,0.This technical result is achieved by the fact that a device for casting ingots of circular cross section from aluminum and aluminum alloys containing a mold of the primary cooling zone, a zone of secondary direct cooling of the ingot with water, which comes from the holes located in the lower part of the mold and a moving tray, while water the mold is fed through nozzles sequentially located and installed at an angle of 30 ° to the cylindrical generatrix surface, while the ratio of the height of the section of the hole of the nozzle to the width to be 3.5: 1.0.

На фиг.1 показано поперечное сечение устройства для полунепрерывного литья слитков, на фиг 2 - кристаллизатор (вид сверху), фиг.3 - сечение А-А.In Fig.1 shows a cross section of a device for semi-continuous casting of ingots, Fig.2 is a mold (top view), Fig.3 is a section aa.

Устройство содержит кристаллизатор 1, слиток 2, подводящий патрубок 3, отверстия для подачи воды в зону вторичного прямого охлаждения 5, вторичная зона охлаждения 4, перемещаемый поддон 6, патрубки 7.The device comprises a mold 1, an ingot 2, a supply pipe 3, openings for supplying water to the secondary direct cooling zone 5, a secondary cooling zone 4, a movable tray 6, nozzles 7.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Сквозной водоохлаждаемый кристаллизатор 1 закрыт снизу поддоном 6. В корпус кристаллизатора по подводящим патрубкам 3 подается охлаждающая жидкость (вода). Цикл начинается с заливки в кристаллизатор 1 расплава из алюминия технической чистоты (например марки А7) и последующей подачей в кристаллизатор разливаемого сплава. Заливаемый расплавленный металл в контакте с поддоном и подливкой из алюминия и стенками кристаллизатора, омываемыми охлаждающей жидкостью, начинает кристаллизоваться. В этот момент включают привод опускания поддона 6, и последний вместе с формирующимся слитком 2 выводят из кристаллизатора. Вторичное охлаждение слитка происходит на выходе слитка из кристаллизатора в зоне вторичного охлаждения 4, когда охладитель через отверстия 5 в нижней части корпуса кристаллизатора поступает на поверхность слитка.The through water-cooled mold 1 is closed from below by a pallet 6. Coolant (water) is supplied to the mold housing through the supply pipes 3. The cycle begins with pouring into the crystallizer 1 a melt of aluminum of technical purity (for example, grade A7) and then feeding the cast alloy into the mold. The molten metal to be poured, in contact with a pan and aluminum casting and crystallizer walls washed by a coolant, begins to crystallize. At this moment, the lowering drive of the pan 6 is turned on, and the latter, together with the forming ingot 2, is withdrawn from the mold. Secondary cooling of the ingot occurs at the ingot exit from the mold in the secondary cooling zone 4, when the cooler enters the surface of the ingot through openings 5 in the lower part of the mold body.

В данном кристаллизаторе подача охлаждающей жидкости в кристаллизатор осуществляется по патрубкам, расположенным под углом 30° к образующей поверхности кристаллизатора. Поток охлаждающей жидкости движется в одном направлении без образования местных возмущений и создаются условия для снижения турбулентности охлаждаемой жидкости в кристаллизаторе.In this mold, coolant is supplied to the mold through nozzles located at an angle of 30 ° to the mold surface of the mold. The flow of coolant moves in one direction without the formation of local disturbances and conditions are created to reduce turbulence of the cooled fluid in the mold.

Подача охлаждающей жидкости под углом 30° к образующей кристаллизатора осуществляется с применением патрубков 7, имеющих в месте входа в кристаллизатор прямоугольное сечение с соотношением широких граней к узким - 3,5:1,0 (наиболее оптимальное соотношение, полученное опытным путем).The supply of coolant at an angle of 30 ° to the mold of the mold is carried out using nozzles 7 having a rectangular section at the entrance to the mold with a ratio of wide faces to narrow - 3.5: 1.0 (the most optimal ratio obtained experimentally).

При подаче охлаждающей жидкости под углом больше или меньше 30° к образующей кристаллизатора изменяется соотношение широких граней в сторону сужения или уширения сечения и приводит к изменению характера течения охлаждающей жидкости в кристаллизаторе и изменению теплопередачи, обусловленной разностью температур передачи теплоты от одних частей тела к другим частям того же тела.When coolant is supplied at an angle greater than or less than 30 ° to the mold of the mold, the ratio of wide faces changes towards narrowing or broadening of the cross section and leads to a change in the nature of the flow of coolant in the mold and a change in heat transfer due to the difference in temperature of heat transfer from one part of the body to other parts the same body.

Применение схемы подачи охлаждающей жидкости под углом 30° к образующей кристаллизатора приводит к стабилизации процесса отбора теплоты от кристаллизатора, происходит усреднение температуры охлаждающей жидкости и, как следствие, усреднение ее вязкости. Это гарантирует равномерное растекание воды на поверхность отливаемых слитков и их равномерное охлаждение.The application of the coolant supply circuit at an angle of 30 ° to the mold of the mold leads to stabilization of the process of heat extraction from the mold, the temperature of the coolant is averaged and, as a result, the viscosity is averaged. This ensures uniform spreading of water on the surface of the cast ingots and their uniform cooling.

Предлагаемая конструкция устройства предотвращает возможное образование паровых пробок, местных возмущений жидкости в кристаллизаторе, что способствует повышению скорости движения жидкости, равномерному отводу тепла от поверхности кристаллизатора и снижению вероятности образования горячих и холодных трещин при литье слитков из алюминиевых сплавов.The proposed design of the device prevents the possible formation of vapor plugs, local disturbances of the liquid in the mold, which helps to increase the speed of the liquid, uniform heat removal from the surface of the mold and reduce the likelihood of hot and cold cracks when casting aluminum alloy ingots.

Claims

A device for casting ingots of circular cross section from aluminum and aluminum alloys containing a mold of the primary cooling zone, a zone of secondary direct cooling of the ingot with water, which comes from the openings located in the lower part of the molds, and a movable tray, characterized in that the water is supplied through the nozzles to the mold sequentially located and installed at an angle of 30 ° to the cylindrical generatrix of the mold surface, the ratio of the height of the cross section of the nozzle opening to the width being t 3.5: 1.0.