RU2090302C1

RU2090302C1 - Crystallizer for continuous casting of rectangular ingots

Info

Publication number: RU2090302C1
Application number: RU95117220A
Authority: RU
Inventors: В.И. Уманец; Б.А. Чумарин; В.И. Лебедев
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1995-10-09
Filing date: 1995-10-09
Publication date: 1997-09-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: crystallizer has narrow walls with length exceeding that of wider walls and making 1.1-1.2 of its length. Narrow walls are positioned for vertical displacement and inclination relative to wide walls. Working surface of narrow walls has two flat longitudinal portions positioned in angular relation one to another. Flat portion joining line is spaced from top end of wide walls by distance equal to 0.2-0.5 of their length. EFFECT: increased efficiency and improved quality of ingots. 2 cl, 2 dwg, 1 tbl

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 к изобретению является кристаллизатор для непрерывной разливки прямоугольных слитков, включающий опорные плиты с широкими и узкими рабочими стенками, а также стяжки для прижима широких стенок к узким. Длина широких и узких стенок выполнена одинаковой. Рабочая поверхность узких стенок выполнена плоской. Узкие стенки смонтированы между широкими стенками с возможностью наклона к продольной оси кристаллизатора и образования "конусности" (см. А.И.Целиков и др. Машины и агрегаты металлургических заводов. Т.2, М. Металлургия, 1978, с. 151, рис. IV.15). The closest in technical essence to the invention is a mold for continuous casting of rectangular ingots, including base plates with wide and narrow working walls, as well as ties for clamping wide walls to narrow. The length of the wide and narrow walls is the same. The working surface of the narrow walls is made flat. Narrow walls are mounted between wide walls with the possibility of tilt to the longitudinal axis of the mold and the formation of "taper" (see A.I. Tselikov et al. Machines and assemblies of metallurgical plants. T.2, M. Metallurgy, 1978, p. 151, fig. . IV.15).

Недостатком известного кристаллизатора является низкая стабильность и производительность процесса непрерывной разливки. Это объясняется тем, что при повышенных скоростях вытягивания слитков проходят прорывы металла по узким граням прямоугольного слитка из-за отсутствия их поддержки при выходе слитка из кристаллизатора. Кроме того, выполнение рабочей поверхности узких стенок плоской приводит к локальному отходу поверхности граней слитка от узких стенок. Это объясняется усадкой широких граней слитка в соответствии с неравномерным изменением их температуры по длине кристаллизатора. Это также приводит к уменьшению теплоотвода от узких граней слитка, уменьшению толщины их оболочки и, как следствие, к прорыву металла под кристаллизатором. A disadvantage of the known mold is the low stability and productivity of the continuous casting process. This is explained by the fact that, at elevated ingot drawing speeds, metal breakthroughs occur along the narrow faces of a rectangular ingot due to the lack of their support when the ingot exits the mold. In addition, the execution of the working surface of the narrow walls of the flat leads to a local withdrawal of the surface of the faces of the ingot from the narrow walls. This is due to the shrinkage of the wide faces of the ingot in accordance with the uneven change in their temperature along the length of the mold. This also leads to a decrease in heat removal from the narrow faces of the ingot, a decrease in the thickness of their shell and, as a result, to a breakthrough of the metal under the mold.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении стабильности и производительности процесса непрерывной разливки. The technical effect when using the invention is to increase the stability and productivity of the continuous casting process.

Указанный технический эффект достигается тем, что кристаллизатор для непрерывной разливки прямоугольных слитков включает опорные плиты с широкими и узкими рабочими стенками, стяжки для прижима широких стенок к узким. The specified technical effect is achieved by the fact that the mold for continuous casting of rectangular ingots includes base plates with wide and narrow working walls, couplers for clamping wide walls to narrow ones.

Длина узких стенок выполнена больше длины широких стенок и составляет 1,1 1,2 их длины, при этом узкие стенки установлены с возможностью их вертикального и наклонного перемещения относительно широких стенок. Кроме того, рабочая поверхность узких стенок выполнена по длине из двух плоских участков, расположенных под углом друг к другу, при этом линия сопряжения плоских участков расположена от верхнего торца широких стенок на расстоянии, равном 0,2 0,5 их длины. The length of the narrow walls is greater than the length of the wide walls and is 1.1 to 1.2 of their length, while the narrow walls are installed with the possibility of their vertical and inclined movement relative to the wide walls. In addition, the working surface of the narrow walls is made along the length of two flat sections located at an angle to each other, while the interface line of the flat sections is located from the upper end of the wide walls at a distance equal to 0.2 0.5 of their length.

Повышение стабильности и производительности процесса непрерывной разливки будет происходить вследствие обеспечения поддержки узких граней слитка при его выходе из кристаллизатора. Кроме того, обеспечивается соответствие поверхности узких стенок величине усадки широких граней слитка по длине кристаллизатора. Increasing the stability and productivity of the continuous casting process will occur due to the support of the narrow faces of the ingot when it leaves the mold. In addition, it ensures that the surface of the narrow walls corresponds to the shrinkage of the wide faces of the ingot along the length of the mold.

Диапазон длины узких стенок в пределах 1,1 1,2 длины широких стенок кристаллизатора объясняется теплофизическими закономерностями роста толщины оболочки узких граней слитка и их прочностными свойствами при выходе слитка из кристаллизатора. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая поддержка узких граней слитка при его выходе из кристаллизатора. Большие значения устанавливать не имеет смысла, т.к. вы этих условиях толщина оболочки слитка будет достаточной для сопротивления ферростатическому давлению металла в кристаллизаторе. The range of lengths of narrow walls within 1.1 to 1.2 of the lengths of the wide walls of the mold is explained by the thermophysical laws of growth of the shell thickness of the narrow faces of the ingot and their strength properties when the ingot leaves the mold. At lower values, the necessary support for the narrow faces of the ingot will not be provided when it leaves the mold. It does not make sense to set large values, because Under these conditions, the thickness of the shell of the ingot will be sufficient to resist the ferrostatic pressure of the metal in the mold.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от рабочего значения скорости вытягивания слитка. The specified range is set in direct proportion to the working value of the speed of drawing the ingot.

Выполнение рабочей поверхности узких стенок выпуклой из двух плоских участков, расположенных под углом друг к другу, объясняется необходимостью устранения зазоров между поверхностями узких граней слитка и узких стенок по длине кристаллизатора. При этом обеспечивается соответствие выпуклости рабочих поверхностей узких стенок по длине кристаллизатора величине усадки широких граней слитка в соответствии с уменьшением по их длине. The implementation of the working surface of the narrow walls convex of two flat sections located at an angle to each other, due to the need to eliminate gaps between the surfaces of the narrow faces of the ingot and narrow walls along the length of the mold. This ensures that the convexity of the working surfaces of the narrow walls along the length of the mold corresponds to the shrinkage of the wide faces of the ingot in accordance with a decrease in their length.

Диапазон значений расстояния линии сопряжения плоских участков рабочей поверхности узких стенок от верхнего торца широких стенок кристаллизатора в пределах 0,2 0,5 их длины объясняется закономерностями усадки широких граней слитка по длине кристаллизатора. При меньших и больших значениях не будет обеспечиваться соответствие величины усадки широких граней форме поверхности узких стенок. 0указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от скорости вытягивания слитка. The range of values of the distance of the interface line of flat sections of the working surface of narrow walls from the upper end of the wide walls of the mold within 0.2 0.5 of their length is explained by the laws of shrinkage of the wide faces of the ingot along the length of the mold. For smaller and larger values, the shrinkage of the wide faces will not be consistent with the shape of the surface of the narrow walls. The indicated range is set in direct proportion to the speed of drawing the ingot.

В общем случае торцы узких стенок могут располагаться относительно торцев широких стенок в различном соотношении. In the General case, the ends of the narrow walls can be located relative to the ends of the wide walls in various proportions.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого кристаллизатора с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень". The analysis of scientific, technical and patent literature shows the lack of coincidence of the distinctive features of the inventive crystallizer with signs of known technical solutions. Based on this, it is concluded that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения, со ссылкой на чертеж, на котором показан кристаллизатор для непрерывной разливки прямоугольных слитков, продольный разрез фиг. 1; фиг. 2 то же, разрез А-А. Below is an embodiment of the invention, not excluding other options within the scope of the claims, with reference to the drawing, which shows a mold for continuous casting of rectangular ingots, a longitudinal section of FIG. one; FIG. 2 the same, section AA.

Кристаллизатор для непрерывной разливки прямоугольных слитков состоит из опорных плит 1 и 2, широких 3 и узких 4 рабочих стенок, продольных отверстий 5, стяжек 6 с гайками 7, участков поверхностей 8 и 9. l обозначена длина широких стенок, L длина узких стенок, γ угол между участками поверхностей 8 и 9, 10 линия сопряжения участков поверхностей 8 и 9, DL - величина узкой стенки 4, расположенной ниже нижнего торца широкой стенки 3, h расстояние линии 10 от верхнего торца широкой стенки 3, α уг7ол наклона узкой стенки 4 вместе с плитой 2. The mold for continuous casting of rectangular ingots consists of base plates 1 and 2, wide 3 and narrow 4 working walls, longitudinal holes 5, couplers 6 with nuts 7, surface sections 8 and 9. l indicates the length of the wide walls, L the length of the narrow walls, γ the angle between the sections of surfaces 8 and 9, 10 the line of conjugation of the sections of surfaces 8 and 9, DL is the size of the narrow wall 4 located below the lower end of the wide wall 3, h the distance of the line 10 from the upper end of the wide wall 3, α with stove 2.

Кристаллизатор для непрерывной разливки прямоугольных слитков работает следующим образом. A mold for continuous casting of rectangular ingots works as follows.

Пример. В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подается сталь ст. 3 и вытягивается из него прямоугольный слиток с переменной скоростью. Кристаллизатор состоит из опорных стальных плит 1 и 2, к которым прикреплены при помощи шпилек (на фигурах не показаны) рабочие медные стенки 3 и 4. В рабочих стенках 3 и 4 выполнены продольные каналы для проточной охлаждающей воды (на фигурах не показаны). Узкие стенки 4 зажаты при помощи стяжек 6 с гайками 7. Стяжки 6 пропущены с зазором через продольные отверстия 5, выполненные в опорных плитах 1. Рабочая поверхность узких стенок 4 выполнена выпуклой по длине и состоит из двух плоских участков 8 и 9, расположенных под углом g друг к другу, величина которого выбирается из теплофизических условий процесса затвердевания слитка в кристаллизаторе. Линия сопряжения 10 участка поверхностей 8 и 9 расположена на расстоянии h от верхнего торца широких стенок 3, равном 0,2 0,5 их длины. Длина L узких стенок 4 выполнена больше длины l широких стенок 3 и составляет 1,1 1,2 длины этих стенок. При этом узкие стенки 4 установлены с возможностью их вертикального и наклонного перемещения по продольным отверстиям 5 относительно широких стенок 3. Вертикальное перемещение узких стенок 4 позволяет увеличивать длину участков узких граней слитка, поддерживаемых узкими стенками 4 при его выходе из кристаллизатора. Наклонное перемещение узких стенок 4 в зазорах продольных отверстий 5 позволяет изменять необходимое значение "конусности" кристаллизатора или наклона узких стенок к продольной оси кристаллизатора в целом. Перемещение узких стенок 4 вместе с опорными плитами 2 может производиться как вручную, так и при помощи специальных механизмов между разливками или в процессе непрерывной разливки. При этом выдерживается расстояние между узкими стенками 4 на их нижнем торце широких стенок 3 меньше, чем то же расстояние на их верхнем торце. Example. During continuous casting, steel st. 3 and a rectangular ingot with a variable speed is drawn from it. The mold consists of supporting steel plates 1 and 2, to which working copper walls 3 and 4 are attached using pins (not shown in the figures). Longitudinal channels for flowing cooling water (not shown in the figures) are made in the working walls 3 and 4. The narrow walls 4 are clamped using screeds 6 with nuts 7. The screeds 6 are passed with a gap through the longitudinal holes 5 made in the base plates 1. The working surface of the narrow walls 4 is made convex in length and consists of two flat sections 8 and 9, located at an angle g to each other, the value of which is selected from the thermophysical conditions of the solidification process of the ingot in the mold. The interface line 10 of the surface 8 and 9 is located at a distance h from the upper end of the wide walls 3, equal to 0.2 0.5 of their length. The length L of the narrow walls 4 is made greater than the length l of the wide walls 3 and is 1.1 to 1.2 the lengths of these walls. In this case, the narrow walls 4 are installed with the possibility of their vertical and inclined movement along the longitudinal holes 5 of the relatively wide walls 3. The vertical movement of the narrow walls 4 allows you to increase the length of the sections of the narrow faces of the ingot supported by the narrow walls 4 when it leaves the mold. The inclined movement of the narrow walls 4 in the gaps of the longitudinal holes 5 allows you to change the desired value of the "taper" of the mold or the inclination of the narrow walls to the longitudinal axis of the mold as a whole. The movement of narrow walls 4 together with the base plates 2 can be carried out both manually and using special mechanisms between castings or during continuous casting. In this case, the distance between the narrow walls 4 at their lower end of the wide walls 3 is maintained less than the same distance at their upper end.

При увеличении рабочей скорости вытягивания слитка увеличивается длина участка DL узкой грани 4, расположенной ниже торцев широких стенок 3. При этом также увеличивается расстояние h линии 10 узких стенок 4 от верхнего торца широких стенок 3. With an increase in the working speed of drawing the ingot, the length DL of the narrow face 4 located below the ends of the wide walls 3 increases. The distance h of the line 10 of the narrow walls 4 from the upper end of the wide walls 3 also increases.

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

В первом примере вследствие малых величин h и ΔL происходят прорывы металла под кристаллизатором. In the first example, due to the small values of h and ΔL, metal breakouts occur under the mold.

В пятом примере вследствие больших величин h и ΔL не обеспечивается соответствие положение стенок 4 величине усадки широких граней слитка по длине кристаллизатора, что приводит к прорывам металла под кристаллизатором. In the fifth example, due to the large values of h and ΔL, the position of the walls 4 does not correspond to the shrinkage of the wide faces of the ingot along the length of the mold, which leads to breakthroughs of the metal under the mold.

В шестом примере, прототипе, вследствие одинаковой длины узких и широких рабочих стенок кристаллизатора не обеспечивается необходимая поддержка узких граней слитка под кристаллизатором. Кроме того, плоская поверхность узких стенок не обеспечивает соответствие их положения величине усадки широких граней слитка. In the sixth example, the prototype, due to the same length of the narrow and wide working walls of the mold, the necessary support for the narrow faces of the ingot under the mold is not provided. In addition, the flat surface of the narrow walls does not ensure that their position corresponds to the shrinkage of the wide faces of the ingot.

В оптимальных примерах 2 4 вследствие необходимых значений h и ΔL обеспечивается достаточная поддержка узких граней слитка на выходе из кристаллизатора, а также достигается соответствие положения узких стенок величине усадки широких граней слитка. In the optimal examples 2 to 4, due to the necessary values of h and ΔL, sufficient support is provided for the narrow faces of the ingot at the exit of the mold, and the position of the narrow walls is achieved by the shrinkage of the wide faces of the ingot.

Применение кристаллизатора позволяет сократить количество прорывов металла под кристаллизатором на 5 6% The use of the mold allows you to reduce the number of breakthroughs of metal under the mold by 5 6%

Claims

1. A mold for continuous casting of rectangular ingots, including base plates with wide and narrow working walls, couplers for clamping wide walls to narrow, characterized in that the narrow walls are installed with the possibility of their vertical and inclined movement relative to wide walls, and the length of the narrow walls exceeds the length of the wide walls is 1.1 1.2 times.

2. The mold according to claim 1, characterized in that the working surface of the narrow walls is made along the length of two flat sections located at an angle to each other, the interface line of which is located at a distance from the upper end of the wide walls, equal to 0.2 to 0.5 lengths.