RU2073585C1 - Method and apparatus for continuous casting of small-section bimetallic billets - Google Patents
Method and apparatus for continuous casting of small-section bimetallic billets Download PDFInfo
- Publication number
- RU2073585C1 RU2073585C1 SU5044337A RU2073585C1 RU 2073585 C1 RU2073585 C1 RU 2073585C1 SU 5044337 A SU5044337 A SU 5044337A RU 2073585 C1 RU2073585 C1 RU 2073585C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ingots
- partition
- mold
- continuous casting
- walls
- Prior art date
Links
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке биметаллических слитков. The invention relates to metallurgy, and more particularly to continuous casting of bimetallic ingots.
Известен способ непрерывного литья биметаллических слитков, включающий подачу различных металлов и стальной ленты для предотвращения их смешивания в кристаллизатор, и устройство для его осуществления (Заявка Японии N 55-68156, кл. 11 В 091, 1980). A known method of continuous casting of bimetallic ingots, including the supply of various metals and steel tape to prevent their mixing in the mold, and a device for its implementation (Japanese Application N 55-68156, CL 11 B 091, 1980).
Недостатком известного способа и устройства является необходимость сложной и длительной подготовки стальной ленты в виде зачистки, обезжиривания, промывки и др. что усложняет процесс разливки и не гарантирует качество свариваемых металлов. The disadvantage of this method and device is the need for complex and lengthy preparation of a steel strip in the form of stripping, degreasing, washing, etc. which complicates the casting process and does not guarantee the quality of the metals being welded.
Наиболее близким к предлагаемому является способ непрерывного литья биметаллических заготовок малого сечения, включающий подачу расплавов с регулированием их расхода в кристаллизатор с подвижными стенками, формирование в нем двухфазных состояний обоих слитков, измерение температуры расплавов и приведение в контакт свариваемых граней слитков, и устройство, содержащее кристаллизатор с подвижными стенками, перегородку и датчик температуры (авт. св. СССР N 539668, кл. В 22 D 11/00, 1977). Closest to the proposed method is a continuous casting of bimetallic billets of small cross section, including the supply of melts with the regulation of their flow into a mold with moving walls, the formation of two-phase states of both ingots in it, measuring the temperature of the melts and bringing the welded faces of the ingots into contact, and a device containing a mold with movable walls, a partition and a temperature sensor (ed. St. USSR N 539668, class B 22 D 11/00, 1977).
Недостатком данного способа является возможность полного смешивания затвердевающих металлов, образования окисных пленок на открытых поверхностях менисков металлов. The disadvantage of this method is the possibility of complete mixing of hardened metals, the formation of oxide films on the open surfaces of the meniscus of metals.
Известно, что качество сварки и сцепления различных металлов в условиях разливки биметаллических заготовок зависит от степени развития и характеристик двухфазной зоны свариваемых слитков. Если слитки соединяются в жидком или двухфазном состоянии, когда доля твердой фазы fs по всему сечению соединяемых слитков менее 20 40% (fs=f
Целью изобретения является улучшение качестве биметаллических заготовок малого сечения. The aim of the invention is to improve the quality of bimetallic billets of small cross section.
Цель достигается тем, что согласно способу непрерывного литья биметаллических заготовок, включающему подачу расплавленных металлов с управляемым расходом в кристаллизатор с подвижными стенками, формирование в нем двухфазных состояний обоих слитков, приведение в контакт сопряженных граней слитков, которое осуществляют по границе выливаемости высокотемпературного сплава, определяемой измерением температуры, значение которой для металлических сплавов соответствует сечению (доли) твердой фазы f
Согласно правилу неравновесного рычага (Борисов В.Т. Теория двухфазной зоны металлического слитка. М. Металлургия, 1986), температура в двухфазной зоне слитка Т связана с сечением твердой фазы fs соотношением
где ТA температура плавления чистого компонента растворителя; Тl температура ликвидуса; k коэффициент распределения. Из (1) после несложных преобразований получим выражение для температуры границы выливаемости
Tвыл=TA-β(TA-Tl), (2)
где β=(1-f
According to the rule of non-equilibrium lever (Borisov VT Theory of a two-phase zone of a metal ingot. M. Metallurgy, 1986), the temperature in the two-phase zone of an ingot T is related to the cross section of the solid phase f s by the ratio
where T A is the melting point of the pure solvent component; T l liquidus temperature; k distribution coefficient. From (1), after simple transformations, we obtain the expression for the temperature of the pour out boundary
T sc = T A -β (T A -T l ), (2)
where β = (1-f
Таким образом, сопоставляя показания термопары, зачеканенной в нижнюю кромку перегородки, со значением температуры, следующим из (2), осуществляют контроль за погружением перегородки на требуемую глубину. Thus, comparing the readings of a thermocouple hammered into the lower edge of the partition with the temperature value following from (2), they control the immersion of the partition to the required depth.
В устройстве для непрерывного литья биметаллических заготовок малого сечения, содержащем кристаллизатор с подвижными стенками и установленную в нем перегородку, перегородка погружена в жидкую лунку на глубину Hвыл=nd, где n= (4,0 10,0); d, Нвыл соответственно толщина слитка и расстояние от "зеркала" металла до границы выливаемости сплава, имеющего более высокую температуру ликвидуса, наружная поверхность стенок перегородки выполнена конусной книзу под углом 5 10o к вертикали, а внутренняя поверхность стенок верхней части кристаллизатора, составляющей одну треть его длины, имеет наклон к вертикали под углом 5 15o.In a device for continuous casting of bimetallic billets of small cross section, containing a mold with movable walls and a septum installed in it, the septum is immersed in a liquid well to a depth of H howl = nd, where n = (4.0 10.0); d, H howling respectively the thickness of the ingot and the distance from the "mirror" metal to vylivaemosti alloy boundaries having a higher liquidus temperature, the outer surface of the partition walls is formed tapered downwardly at an angle May 10 o to the vertical, and the inner surface walls of the top portion of the mold constituting one a third of its length, has a slope to the vertical at an angle of 5 15 o .
Выполнение наружных поверхностей перегородки и внутренних поверхностей верхней части кристаллизатора под углом α ~ 5÷15° обеспечивает свободное перемещение вниз закристаллизовавшегося объема металла, оптимальную стыковку и подпитку свариваемых граней слитков, позволяет регулировать объем жидкой ванны металла. Увеличение угла раствора внутренних поверхностей кристаллизатора может вызвать образование развитой корочки затвердевшего металла, что приведет к большим растягивающим напряжениям и дефекту поверхностей слитка.The implementation of the outer surfaces of the partition and the inner surfaces of the upper part of the mold at an angle α ~ 5 ÷ 15 ° provides free movement downward of the crystallized metal volume, optimal joining and feeding of the welded faces of the ingots, allows you to adjust the volume of the liquid metal bath. An increase in the angle of the solution of the inner surfaces of the mold can cause the formation of a developed crust of hardened metal, which will lead to large tensile stresses and defect of the surfaces of the ingot.
Улучшение качества биметаллических заготовок происходит благодаря отсутствию чрезмерного перемещения сплавов и достаточного развития зоны двухфазного состояния слитков. При этом зона соединения металлов имеет достаточную ширину, вследствие чего не происходит расслоения биметаллических сплавов при дальнейшем переделе и уменьшается брак готовой металлопродукции. Improving the quality of bimetallic billets occurs due to the absence of excessive movement of the alloys and the sufficient development of the two-phase state of the ingots. Moreover, the zone of metal joining has a sufficient width, as a result of which there is no stratification of bimetallic alloys during further redistribution and the rejection of finished metal products is reduced.
На чертеже изображено устройство для осуществления способа непрерывного литья биметаллических заготовок (продольный разрез). The drawing shows a device for implementing the method of continuous casting of bimetallic billets (longitudinal section).
Устройство содержит промежуточный ковш 1 с разделительной стенкой 2, в днище которого имеется отверстие с формующим насадком 3 и обтекателем 4, соединенным с перегородкой 5, входящей в рабочую полость кристаллизатора, образованную двумя бесконечными лентами 6, движущимися в противоположных направлениях; в верхней части обтекатель соединен с подвижным штоком 7, обеспечивающим перемещение обтекателя и перегородки в вертикальной плоскости; жидкие металлы 8 и 9, термопара 10, зона соединения металлов (сплавов) 11. The device comprises an intermediate bucket 1 with a dividing wall 2, in the bottom of which there is an opening with a forming nozzle 3 and a fairing 4 connected to the partition 5 included in the working cavity of the mold, formed by two endless belts 6 moving in opposite directions; in the upper part of the fairing is connected to a movable rod 7, providing movement of the fairing and partitions in a vertical plane; liquid metals 8 and 9, thermocouple 10, the zone of the connection of metals (alloys) 11.
Работа устройства заключается в следующем. В процессе непрерывной разливки в одну половину промежуточного ковша 1 с перегородкой 2 заливают металл 8 (например, сплав Fe + 0,11% С), а в другую половину подают жидкую сталь 12 х 13 (металл 9). Из промежуточного ковша 1 металлы 8 и 9 поступают через выходные отверстия сопла, образованные насадком 3 и обтекателем 4, в подвижный кристаллизатор, образованный двумя бесконечными лентами 6 с погруженной в него огнеупорной перегородкой 5. Бесконечные ленты 6 движутся в противоположных направлениях с одинаковыми скоростями. The operation of the device is as follows. During continuous casting, metal 8 (for example, Fe + 0.11% C alloy) is poured into one half of the intermediate ladle 1 with the partition 2, and liquid steel 12 x 13 (metal 9) is fed into the other half. From the ladle 1, metals 8 and 9 enter through the nozzle exit openings formed by the nozzle 3 and the cowl 4 into a movable mold formed by two endless belts 6 with a refractory partition immersed into it 5. The endless belts 6 move in opposite directions at the same speeds.
Формирующиеся слитки из металлов (сплавов) 8 и 9 сопрягаются в двухфазном состоянии своими внутренними гранями на уровне нижней кромки перегородки и ниже. Далее происходит сваривание обоих слитков за счет смешивания металлов вплоть до границы затвердевания. При этом биметаллическая заготовка непрерывно вытягивается вниз из кристаллизатора с постоянной скоростью. The formed ingots of metals (alloys) 8 and 9 are conjugated in a two-phase state by their internal faces at the level of the lower edge of the septum and below. Next, both ingots are welded by mixing metals up to the solidification boundary. In this case, the bimetallic billet is continuously pulled down from the mold with a constant speed.
Пример. В качестве примера рассмотрим формирование биметаллической заготовки из сплавов на основе железа. Сплав 8: Fe + 0,5% С, и сплав 9 сталь марки 12 х 13. Температура ликвидуса Тl сплава 8 равна 1525,42oС, сплава 9 1504oС. Температура плавления чистого компонента растворителя (Fe) ТА= 1538oС, коэффициент распределения углеводорода С в α -железе k=0,163. Следовательно, согласно формуле (2), изотерма выливаемости для более высокотемпературного сплава 8 при f
Из условия баланса осевых потоков тепла, пренебрегая теплоотдачей металла к перегородке, найдем приблизительное значение расстояния от зеркала расплава 8 до его границы выливаемости
где Тl температура ликвидуса сплава 8; ΔTпер значение перегрева этого сплава; Нпер высота зоны отвода теплоты перегрева. Для оценки величины Нпер воспользуемся формулой (А. Н.Степанов, Ю.В.Зилберг, А.А. Неустроев. Производство листа из расплава. М. Металлургия, 1978).From the condition of the balance of axial heat fluxes, neglecting the heat transfer of the metal to the partition, we find the approximate value of the distance from the melt mirror 8 to its pour out boundary
where T l the liquidus temperature of the alloy 8; ΔT lane the superheat value of this alloy; N lane the height of the heat removal zone of overheating. To estimate the value of H per we use the formula (A. N. Stepanov, Yu.V. Zilberg, A. A. Neustroev. Production of a sheet from a melt. M. Metallurgy, 1978).
где c, ρ теплоемкость и плотность металла соответственно; k - коэффициент теплопередачи от металла к охлаждающей среде, имеющей температуру Тc; v1= 2vod/(d+b) средняя скорость движения металла в кристаллизаторе между поверхностями ленты и перегородки; d толщина слитка из сплава 8; vo скорость вытягивания заготовки; b ширина зеркала ванны сплава 8. При этом b=d+Hltgα, где α угол наклона ленты кристаллизатора в его верхней части к вертикали; d
Из соотношений (3) (5) следует
Нвыл=nd, (6)
где
Примем для технологических и кристаллизационных параметров следующие характерные для рассматриваемого процесса значения: d=3•10-3 м; Тпер=30oС; v= 0,2 м/с; k=1,2 •103 Вт/(м2•oС); κo=2,72•105 Дж/кг; ρ=7,02•103 кг/м3 с=838 Дж/(кг•oС); Тc= 313oС; α5o. Подставив эти величины в (4) (6) и выполнив соответствующие вычисления, найдем
Нl=59,2 мм, Нвыл=101,76 мм.
where c, ρ are the specific heat and density of the metal, respectively; k is the heat transfer coefficient from the metal to the cooling medium having a temperature T c ; v 1 = 2v o d / (d + b) the average speed of the metal in the mold between the surfaces of the tape and the partition; d thickness of the alloy ingot 8; v o the speed of drawing the workpiece; b the width of the mirror of the alloy bath 8. Moreover, b = d + H l tgα, where α is the angle of inclination of the mold ribbon in its upper part to the vertical; d
From relations (3) (5) it follows
H yout = nd
Where
Let us take the following characteristic values for the process under consideration for the process and crystallization parameters: d = 3 • 10 -3 m; T lane = 30 o C; v = 0.2 m / s; k = 1.2 • 10 3 W / (m 2 • o С); κ o = 2.72 • 10 5 J / kg; ρ = 7.02 • 10 3 kg / m 3 s = 838 J / (kg • o С); T c = 313 o C; α5 o . Substituting these quantities in (4) (6) and performing the corresponding calculations, we find
H l = 59,2 mm H howling = 101.76 mm.
Таким образом, глубина погружения перегородки в жидкую лунку до границы выливаемости, характеризуемой изотермой Твыл=1503,85oС составляет ≈ 102 мм. Эта величина корректируется в соответствии с показанием датчика температуры с помощью перемещения кристаллизатора в вертикальной плоскости. Оценка ширины зоны фильтрационного смешения рассматриваемых металлов дает величину Lc=0,2 мм.Thus, the septum depth of immersion into the liquid well to vylivaemosti border, characterized howling isotherm T = 1503,85 o C is ≈ 102 mm. This value is adjusted in accordance with the temperature sensor by moving the mold in a vertical plane. Assessing the width of the filtration mixing zone of the metals in question gives L c = 0.2 mm.
Для более точного регулирования расхода металла вместо перемещающегося обтекателя могут быть применены электромагнитные вентили либо газодинамический способ компенсации гидростатического давления расплава с использованием перемещающихся барботажных каналов и герметичным промежуточным миксером. For more precise control of the metal flow instead of a moving fairing, electromagnetic valves or a gas-dynamic method of compensating the hydrostatic pressure of the melt using moving bubble channels and a hermetic intermediate mixer can be used.
Применение предлагаемых способа и устройства позволяет регулировать в процессе разливки величину смешанного состояния металлов в зависимости от их состава и скорости вытягивания изделия, определяя тем самым высокое качество соединения составляющих слоев биметаллической заготовки, исключающего расслоение при дальнейшем переделе. The application of the proposed method and device allows you to adjust the value of the mixed state of metals in the process of casting, depending on their composition and product drawing speed, thereby determining the high quality of the connection of the constituent layers of the bimetallic billet, which excludes separation during further processing.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5044337 RU2073585C1 (en) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | Method and apparatus for continuous casting of small-section bimetallic billets |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5044337 RU2073585C1 (en) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | Method and apparatus for continuous casting of small-section bimetallic billets |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2073585C1 true RU2073585C1 (en) | 1997-02-20 |
Family
ID=21605303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5044337 RU2073585C1 (en) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | Method and apparatus for continuous casting of small-section bimetallic billets |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2073585C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009123502A1 (en) | 2008-04-04 | 2009-10-08 | Anisimov Oleg Vladimirovich | Method for producing composite metal materials by crystallisation in a centrifuge force field |
-
1992
- 1992-06-25 RU SU5044337 patent/RU2073585C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 539668, кл. В 22 D 11/00, 1977. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009123502A1 (en) | 2008-04-04 | 2009-10-08 | Anisimov Oleg Vladimirovich | Method for producing composite metal materials by crystallisation in a centrifuge force field |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4157728A (en) | Process for direct chill casting of metals | |
US3519059A (en) | Method of vacuum slag refining of metal in the course of continuous casting | |
US3206808A (en) | Composite-ingot casting system | |
US9460248B2 (en) | Method for predicting degree of contamination of molten steel during ladle exchange | |
EP0265235B1 (en) | Continuous casting of composite metal material | |
KR810001555B1 (en) | Method for continuous casting | |
US3354937A (en) | Process and apparatus for continuous casting | |
KR950014347B1 (en) | Method and apparatus for continuously casting strip | |
US4519439A (en) | Method of preventing formation of segregations during continuous casting | |
Lewis et al. | The principles of continuous casting of metals | |
RU2073585C1 (en) | Method and apparatus for continuous casting of small-section bimetallic billets | |
US4036280A (en) | Method of starting the casting of a strand in a continuous casting installation | |
EP0743115B1 (en) | Method and apparatus for continuous casting of steel materials | |
EP0249158B1 (en) | A method for continuous casting of metal and an apparatus therefor | |
US4917171A (en) | Lubricating a continuous-casting mold | |
Soda et al. | Studies of the solid–liquid interface location during heated mould continuous casting of metals and alloys | |
EP0387006A2 (en) | Dual plate strip caster | |
KR101400035B1 (en) | Method for producing high quality slab | |
US4100960A (en) | Method and apparatus for casting metals | |
CA1325324C (en) | Method and apparatus for sequence casting of steel strip | |
SU961850A1 (en) | Method of continuous casting of metal to slabs | |
RU2093299C1 (en) | Method for production of continuously cast hollow bimetallic blanks | |
SU1235648A1 (en) | Method of producing polymetallic castings | |
KR101377484B1 (en) | Method for estimating carbon-increasing of molten steel | |
FI72663C (en) | Method and apparatus for making metal ingots. |