RU2030955C1

RU2030955C1 - Metal continuous pouring crystallizer

Info

Publication number: RU2030955C1
Application number: RU94013615A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; В.И. Лебедев; А.Ф. Копылов; И.В. Сафонов; А.И. Бокачев; В.М. Мазуров; Ю.А. Ильин; Н.В. Андросов; С.М. Чиграй
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: crystallizer has support plates, working walls fixed to support walls and provided with longitudinal channels interconnected by transverse channels in upper and lower parts of working walls, and supplying and discharge pipelines. Axes of longitudinal channels are offset towards plates relative to working wall thickness axis of symmetry for a distance equal to 0.1-0.4 of wall thickness. Transverse channels are formed as open grooves disposed adjacent to plates. EFFECT: increased efficiency, high quality of metal and enhanced reliability in operation. 1 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке металлов. The invention relates to metallurgy, and more particularly, to continuous casting of metals.

Наиболее близким по технической сущности является кристаллизатор для непрерывной разливки металлов, включающий опорные плиты, прикрепленные к ним рабочие стенки с продольными каналами, соединенными поперечными каналами в верхней и нижней частях рабочих стенок, а также подводящие и отводящие трубопроводы. Оси продольных и поперечных каналов расположены по оси симметрии толщины рабочих стенок. Торцы продольных и поперечных каналов заглушены пробками. По продольным и поперечным каналам проходит охлаждающая вода. Диаметр поперечных каналов выполнен больше диаметра продольных каналов. The closest in technical essence is a mold for continuous casting of metals, including base plates, attached to them working walls with longitudinal channels connected by transverse channels in the upper and lower parts of the working walls, as well as inlet and outlet pipelines. The axes of the longitudinal and transverse channels are located along the axis of symmetry of the thickness of the working walls. The ends of the longitudinal and transverse channels are plugged with plugs. Cooling water flows along the longitudinal and transverse channels. The diameter of the transverse channels is made larger than the diameter of the longitudinal channels.

(См. Евтеев Д.П., Колыбалов И.Н. Непрерывное литье стали. М.: Металлургия, 1984, с.73, рис.64). (See Evteev D.P., Kolybalov I.N. Continuous casting of steel. M: Metallurgy, 1984, p. 73, Fig. 64).

Недостатком известного кристаллизатора является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков, а также недостаточная производительность процесса непрерывной разливки металла. Это объясняется тем, что внутренняя поверхность продольных каналов близко расположена к поверхности рабочих стенок со стороны рабочей полости кристаллизатора или слитка. A disadvantage of the known mold is the unsatisfactory quality of continuously cast ingots, as well as the insufficient productivity of the process of continuous casting of metal. This is because the inner surface of the longitudinal channels is close to the surface of the working walls from the side of the working cavity of the mold or ingot.

В этих условиях не происходит усреднение теплоотвода от слитка по его периметру, существуют локальные переохлажденные участки поверхности слитка, расположенные напротив охлаждающих каналов, а также разогретые участки поверхности слитка, расположенные между каналами. Это приводит к неравномерному охлаждению поверхности слитка по его периметру, в оболочке слитка возникают температурные градиенты и термические напряжения, превосходящие допустимые значения. В результате в слитках возникают внутренние и наружные трещины, а также происходят прорывы металла под кристаллизатором. Under these conditions, there is no averaging of heat removal from the ingot along its perimeter; there are local supercooled sections of the surface of the ingot located opposite the cooling channels, as well as heated sections of the surface of the ingot located between the channels. This leads to uneven cooling of the surface of the ingot along its perimeter; temperature gradients and thermal stresses exceeding permissible values appear in the shell of the ingot. As a result, internal and external cracks occur in the ingots, as well as breakouts of the metal under the mold.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в улучшении качества непрерывнолитых слитков, повышении производительности процесса непрерывной разливки металлов, а также в увеличении срока службы кристаллизатора. The technical effect when using the invention is to improve the quality of continuously cast ingots, increase the productivity of the process of continuous casting of metals, as well as to increase the life of the mold.

Указанный технический эффект достигается тем, что кристаллизатор для непрерывной разливки металлов включает опорные плиты, прикрепленные к ним рабочие стенки с продольными каналами, соединенными поперечными каналами в верхней и нижней частях рабочих стенок, а также подводящие и отводящие трубопроводы. The specified technical effect is achieved in that the mold for continuous casting of metals includes base plates, working walls attached to them with longitudinal channels connected by transverse channels in the upper and lower parts of the working walls, as well as inlet and outlet pipelines.

Оси продольных каналов смещены в сторону опорных плит относительно оси симметрии толщины рабочих стенок на 0,1-0,4 их толщины, а поперечные каналы выполнены в виде открытых проточек, расположенных со стороны плит. The axis of the longitudinal channels is shifted towards the base plates relative to the axis of symmetry of the thickness of the working walls by 0.1-0.4 of their thickness, and the transverse channels are made in the form of open grooves located on the side of the plates.

Улучшение качества непрерывнолитых слитков будет происходить вследствие выравнивания теплоотвода от слитка в кристаллизаторе по его периметру из-за увеличения расстояния внутренней поверхности продольных каналов от поверхности рабочих стенок со стороны слитка. Improving the quality of continuously cast ingots will occur due to the alignment of the heat sink from the ingot in the mold along its perimeter due to the increase in the distance of the inner surface of the longitudinal channels from the surface of the working walls from the side of the ingot.

Повышение производительности процесса непрерывной разливки металлов будет происходить вследствие выравнивания толщины оболочки слитка на его выходе из кристаллизатора и, как следствие, устранения прорывов металла. The increase in productivity of the process of continuous casting of metals will occur due to the alignment of the thickness of the shell of the ingot at its exit from the mold and, as a result, the elimination of metal breakthroughs.

Повышение срока службы кристаллизатора будет происходить вследствие увеличения числа проточек поверхности рабочих стенок при их ремонте. An increase in the life of the mold will occur due to an increase in the number of grooves on the surface of the working walls during their repair.

Диапазон значений величины смещения осей продольных каналов от оси симметрии толщины рабочих стенок в пределах 0,1-0,4 их толщины объясняется закономерностями теплопередачи от поверхности слитка к охлаждающей воде в продольных каналах рабочих стенок. При меньших значениях не будет устраняться неравномерность теплоотвода от поверхности слитка вследствие близкого расположения этих каналов к поверхности рабочих стенок со стороны слитка. При больших значениях увеличится термическое сопротивление слоя материала рабочих стенок при теплоотводе от слитка к охлаждающей воде в продольных каналах, что приведет к уменьшению теплоотвода от слитка, к замедлению его кристаллизации и уменьшению толщины оболочки слитка на выходе из кристаллизатора. The range of values of the displacement of the axes of the longitudinal channels from the axis of symmetry of the thickness of the working walls within 0.1-0.4 of their thickness is explained by the laws of heat transfer from the surface of the ingot to the cooling water in the longitudinal channels of the working walls. At lower values, the unevenness of heat removal from the surface of the ingot due to the close location of these channels to the surface of the working walls from the side of the ingot will not be eliminated. At large values, the thermal resistance of the layer of material of the working walls will increase during heat removal from the ingot to cooling water in the longitudinal channels, which will lead to a decrease in heat removal from the ingot, to a slowdown in its crystallization and a decrease in the thickness of the shell of the ingot at the exit of the mold.

Указанный диапазон устанавливается в обратной пропорциональной зависимости от толщины рабочих стенок кристаллизатора и расстояния или шага между продольными каналами. The specified range is set in inverse proportion to the thickness of the working walls of the mold and the distance or step between the longitudinal channels.

Выполнение поперечных каналов в виде открытых проточек объясняется тем, что диаметр этих каналов значительно больше диаметра продольных каналов. При смещении осей продольных каналов внутренняя полость поперечных каналов будет выходить за габариты толщины рабочих стенок в сторону опорных плит. Замена сверленых поперечных каналов на открытые проточки устраняет этот недостаток. The implementation of the transverse channels in the form of open grooves is explained by the fact that the diameter of these channels is much larger than the diameter of the longitudinal channels. When the axes of the longitudinal channels are displaced, the internal cavity of the transverse channels will go beyond the dimensions of the thickness of the working walls towards the base plates. Replacing the drilled transverse channels with open grooves eliminates this drawback.

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения, со ссылкой на чертеж, на котором показано на фиг.1 - кристаллизатор для непрерывной разливки металлов, продольный разрез; на фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1. The following is an embodiment of the invention, not excluding other options within the scope of the claims, with reference to the drawing, which shows in Fig.1 - a mold for continuous casting of metals, a longitudinal section; figure 2 is the same, a section aa in figure 1.

Кристаллизатор для непрерывной разливки металлов состоит из опорных плит 1 и 2, широких 3 и узких 4 рабочих стенок, продольных каналов 5, проточек 6, трубопроводов 7, шпилек 8, уплотнений 9 и 10, пробок 11, каналов 12. Позицией 13 обозначена оси симметрии толщины рабочих стенок, 14 - оси продольных каналов, ε- величина смещения осей продольных каналов. The mold for continuous casting of metals consists of base plates 1 and 2, wide 3 and narrow 4 working walls, longitudinal channels 5, grooves 6, pipelines 7, studs 8, seals 9 and 10, plugs 11, channels 12. The position of symmetry is indicated by 13; the thickness of the working walls, 14 are the axes of the longitudinal channels, ε is the displacement of the axes of the longitudinal channels.

Кристаллизатор для непрерывной разливки металлов работает следующим образом. A mold for continuous casting of metals works as follows.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подают сталь марки ст3, из которого вытягивают слиток. Кристаллизатор состоит из опорных металлических плит 1 и 2, к которым прикреплены при помощи шпилек медные рабочие стенки, соответственно широкие 3 и узкие 4. В рабочих стенках 3 и 4 просверлены продольные каналы 5, которые сообщаются между собой при помощи открытых со стороны опорных плит 1 и 2 проточек 6, в данном случае прямоугольных. Широкие рабочие стенки 3 прижаты к торцам узких рабочих стенок 4 при помощи шпилек 8, проходящих через опорные плиты 1 широких рабочих стенок 3. PRI me R. In the process of continuous casting, steel of the st3 grade is fed into the mold, from which an ingot is drawn. The mold consists of metal support plates 1 and 2, to which copper working walls, respectively wide 3 and narrow 4, are attached using studs. Longitudinal channels 5 are drilled in working walls 3 and 4, which communicate with each other using support plates 1 open from the side and 2 grooves 6, in this case rectangular. The wide working walls 3 are pressed against the ends of the narrow working walls 4 with the help of studs 8 passing through the base plates 1 of the wide working walls 3.

Охлаждающая вода подается и отводится по трубопроводам 7 через каналы 12 в полость проточек 6, открытых со стороны опорных плит соответственно 1 и 2. Проточки 6 расположены в верхней и нижней частях рабочих стенок 3 и 4 и соединяют продольные каналы 5. Торцы продольных каналов 5 герметизированы при помощи пробок 11. Охлаждающая вода через проточку 6, расположенную в нижней части рабочих стенок соответственно 3 и 4, проходит в каналы 5 и сливается через проточку 6, расположенную в верхней части рабочих стенок 3 и 4. Полость проточек 6 герметизируется при помощи уплотнений 9, а канал 12 - при помощи уплотнений 10. Cooling water is supplied and discharged through pipelines 7 through channels 12 into the cavity of the grooves 6, open on the side of the base plates 1 and 2, respectively. Grooves 6 are located in the upper and lower parts of the working walls 3 and 4 and connect the longitudinal channels 5. The ends of the longitudinal channels 5 are sealed using plugs 11. Cooling water through the groove 6 located in the lower part of the working walls 3 and 4, respectively, passes into the channels 5 and merges through the groove 6 located in the upper part of the working walls 3 and 4. The cavity of the grooves 6 is sealed by seals 9 and the duct 12 - with the help of the seals 10.

Оси 14 продольных каналов 5 смещены в сторону опорных плит соответственно 1 и 2 относительно оси 13 симметрии толщины рабочих стенок 3 и 4 на величину, равную 0,1-0,4 их толщины. The axis 14 of the longitudinal channels 5 are shifted towards the base plates 1 and 2, respectively, relative to the axis of symmetry 13 of the thickness of the working walls 3 and 4 by an amount equal to 0.1-0.4 of their thickness.

В таблице приведены примеры конструкции кристаллизатора с различными технологическими параметрами. The table shows examples of the design of the mold with various technological parameters.

В первом примере вследствие малого смещения осей 14 продольных каналов 5 относительно оси 13 симметрии толщины рабочих стенок 3 и 4 не устраняется неравномерность теплоотвода от поверхности слитка по его периметру, что приводит к браку слитков по внутренним и наружным трещинам, а также к прорывам металла под кристаллизатором. In the first example, due to the small displacement of the axes 14 of the longitudinal channels 5 relative to the axis of symmetry 13 of the thickness of the working walls 3 and 4, the unevenness of heat removal from the surface of the ingot along its perimeter is not eliminated, which leads to the rejection of ingots along internal and external cracks, as well as to breakthroughs of metal under the mold .

В пятом примере вследствие большого смещения осей продольных каналов относительно осей симметрии толщины рабочих стенок увеличивается термическое сопротивление теплоотводу от слитка к охлаждающей воде, протекающей в продольных каналах, сверх допустимых значений. В результате замедляется теплоотвод от слитка, что приводит к замедлению роста толщины оболочки слитка и, как следствие, к прорывам металла под кристаллизатором. In the fifth example, due to the large displacement of the axes of the longitudinal channels relative to the axis of symmetry of the thickness of the working walls, the thermal resistance to the heat sink from the ingot to the cooling water flowing in the longitudinal channels increases above the permissible values. As a result, heat transfer from the ingot slows down, which leads to a slowdown in the growth of the ingot shell thickness and, as a result, to breakthroughs of the metal under the mold.

В шестом примере, прототипе, вследствие расположения осей продольных каналов по оси симметрии рабочих стенок происходит неравномерное охлаждение поверхности слитка по его периметру, что приводит к браку слитков по внутренним и наружным трещинам, а также к прорывам металла под кристаллизатором. In the sixth example, the prototype, due to the location of the axes of the longitudinal channels along the axis of symmetry of the working walls, uneven cooling of the surface of the ingot along its perimeter occurs, which leads to the rejection of the ingots along internal and external cracks, as well as to breakthroughs of the metal under the mold.

В примерах 2-4 вследствие смещения осей продольных каналов относительно оси симметрии толщины рабочих стенок в оптимальных пределах происходит усреднение теплоотвода от поверхности слитка без уменьшения его величины. In examples 2-4, due to the displacement of the axes of the longitudinal channels relative to the axis of symmetry of the thickness of the working walls in the optimal range, the heat removal from the surface of the ingot is averaged without decreasing its value.

Кроме того, в этих условиях увеличивается число необходимых проточек поверхности рабочих стенок со стороны слитка при ремонте кристаллизатора. In addition, under these conditions, the number of necessary grooves of the surface of the working walls from the side of the ingot increases during the repair of the mold.

Применение предлагаемого кристаллизатора позволяет сократить брак слитков по внутренним и наружным трещинам на 8-9%, уменьшить количество прорывов металла под кристаллизатором на 3-4% , а также увеличить срок службы кристаллизатора на 15-20%. Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят кристаллизатор, применяемый на Новолипецком металлургическом комбинате. The use of the proposed mold allows to reduce the marriage of ingots for internal and external cracks by 8-9%, reduce the number of breakthroughs of the metal under the mold by 3-4%, and also increase the life of the mold by 15-20%. The economic effect is calculated in comparison with the base object, for which the mold used at the Novolipetsk Metallurgical Plant is taken.

Claims

CRYSTALIZER FOR CONTINUOUS METAL Pouring, containing base plates, attached to them work machines with longitudinal channels connected by transverse channels in the upper and lower parts of the working walls and inlet and outlet pipes, characterized in that the axes of the longitudinal channels are offset towards the base plates relative to the axis of symmetry the thickness of the working walls is 0.1 - 0.4 of their thickness, and the transverse channels are made in the form of open grooves located on the side of the base plates.