RU2154543C1

RU2154543C1 - Device for production of continuous shaped castings from forming metal

Info

Publication number: RU2154543C1
Application number: RU99105109A
Authority: RU
Inventors: В.В. Стулов; В.И. Одиноков
Original assignee: Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2000-08-20

Abstract

FIELD: metallurgy, particularly, designs of continuous casting molds. SUBSTANCE: removable cover plates are installed on internal surfaces of mold walls inclined in their upper part and made dismountable. Changeable inserts with β angle of inclination to vertical are located from edges of removable cover plates adjacent to mold vertical walls. Width c of changeable insert is related to width a of entire removable cover plate as c/a = 0.01-0.25. Changeable inserts are made from material with lower thermal conductivity than that of removable cover plates. Ratio of thermal conductivity of changeable cover plates to that of changeable inserts is within 1.5-5. With reduction in thickness of changeable insert with given thickness of removable cover plates, thermal conductivity of material of changeable inserts undergoes proportional reduction. EFFECT: higher efficiency of production process of continuously cast shaped castings and their improved quality of surface. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к непрерывной разливке металлов, а именно к конструкции кристаллизатора. The invention relates to continuous casting of metals, namely, the design of the mold.

Известно устройство для непрерывной разливки металла [патент RU N 2108198. Устройство для непрерывной разливки металла/В.В.Стулов, В.И.Одиноков. Опубл. 10.04.98. Бюл. N 10], содержащее разливочный ковш со стаканом, кристаллизатор с рабочими стенками, внутри которых просверлены сквозные каналы для прохода охлаждающей воды, две вертикальные стенки кристаллизатора выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения, а две наклонные в верхней части стенки выполнены с возможностью вращательного движения, съемные накладки с наклонным и вертикальным участками, установленные на внутренних поверхностях наклонных в верхней части стенок кристаллизатора, термопары в рабочих стенках и систему автоматизированного управления уровнем жидкого металла. A device for continuous casting of metal [patent RU N 2108198. A device for continuous casting of metal / VV Stulov, V.I. Odinokov. Publ. 04/10/98. Bull. N 10], containing a casting ladle with a glass, a mold with working walls, inside of which through channels for the passage of cooling water are drilled, two vertical walls of the mold are made with the possibility of reciprocating motion, and two inclined in the upper part of the wall are made with the possibility of rotational motion, removable linings with inclined and vertical sections mounted on the inner surfaces of the molds inclined in the upper part, thermocouples in the working walls and an automatic system th e control the level of liquid metal.

Недостаток известного устройства заключается в невозможности получения непрерывных профильных заготовок с регулируемой глубиной пазов. A disadvantage of the known device is the impossibility of obtaining continuous profile blanks with adjustable groove depth.

Заявляемое устройство направлено на создание высокопроизводительного процесса получения непрерывных профильных заготовок. The inventive device is aimed at creating a high-performance process for producing continuous shaped workpieces.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого устройства, заключается в
- повышении производительности процесса получения непрерывных профильных заготовок;
- улучшении качества поверхности профильных заготовок.The technical result obtained by the implementation of the inventive device is
- increasing the productivity of the process of obtaining continuous profile billets;
- improving the surface quality of the profile blanks.

Заявляемое устройство характеризуется следующими существенными признаками. The inventive device is characterized by the following essential features.

Ограничительные признаки: разливочный ковш со стаканом; кристаллизатор с рабочими стенками, внутри которых просверлены сквозные каналы для прохода охлаждающей воды; две вертикальные стенки кристаллизатора выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения; две наклонные в верхней части стенки выполнены с возможностью вращательного движения; съемные накладки с наклонным и вертикальным участками, установленные на внутренних поверхностях наклонных в верхней части стенок кристаллизатора. Restrictive signs: pouring ladle with a glass; a mold with working walls, inside of which through channels are drilled for the passage of cooling water; two vertical walls of the mold are made with the possibility of reciprocating motion; two inclined in the upper part of the wall are made with the possibility of rotational movement; removable linings with inclined and vertical sections mounted on the inner surfaces of the inclined in the upper part of the mold walls.

Отличительные признаки: съемные накладки изготовлены разборными, с краев которых, граничащих с вертикальными стенками, размещены сменные вставки с углом наклона β к вертикали; ширина сменной вставки "с" связана с шириной всей съемной накладки "а" соотношением с/а=0,1-0,25; сменные вставки изготовлены из материала с более низким значением коэффициента теплопроводности λ₁, чем материал съемной накладки λ; соотношение коэффициента теплопроводности съемной накладки λ и сменной вставки λ₁ равняется λ/λ₁ = 1,5÷5; с уменьшением толщины сменной вставки "в₁" при толщине съемной накладки "в" коэффициент теплопроводности материала сменной вставки уменьшается в прямо пропорциональной зависимости.Distinctive features: removable linings are made collapsible, with the edges of which bordering the vertical walls, removable inserts with an angle of inclination β to the vertical are placed; the width of the removable insert "c" is related to the width of the entire removable lining "a" with the ratio c / a = 0.1-0.25; interchangeable inserts are made of a material with a lower value of the coefficient of thermal conductivity λ ₁ than the material of the removable lining λ; the ratio of the thermal conductivity of the removable lining λ and the removable insert λ ₁ is equal to λ / λ ₁ = 1.5 ÷ 5; with a decrease in the thickness of the removable insert " ₁ " with a thickness of the removable lining "in" the coefficient of thermal conductivity of the material of the removable insert decreases in direct proportion.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем. A causal relationship between the set of essential features of the claimed device and the achieved technical result is as follows.

Изготовление съемных накладок разборными, с краев которых, граничащих с вертикальными стенками, размещены сменные вставки с углом наклона β к вертикали, облегчает ремонт съемных накладок при износе трущихся поверхностей. Кроме того, обеспечивается возможность получения профильной поверхности заготовки при изготовлении сменных вставок различной толщины. The manufacture of removable linings is collapsible, from the edges of which bordering the vertical walls, removable inserts with an angle of inclination β to the vertical are placed, facilitates the repair of removable linings when worn rubbing surfaces. In addition, it is possible to obtain a profile surface of the workpiece in the manufacture of removable inserts of various thicknesses.

Уменьшение соотношения с/а<0,1 (где с - ширина сменной вставки, а - ширина всей съемной накладки) затрудняет закрепление сменной вставки на поверхности съемной накладки. Кроме того, устраняется необходимость изготовления самих сменных вставок как таковых. A decrease in the ratio c / a <0.1 (where c is the width of the removable insert and a is the width of the entire removable lining) makes it difficult to fix the removable insert on the surface of the removable lining. In addition, eliminates the need for the manufacture of interchangeable inserts themselves.

Увеличение соотношения с/а>0,25 также приводит к нецелесообразности изготовления съемных накладок разборными и затрудняет технологию их изготовления. The increase in the ratio s / a> 0.25 also leads to the inappropriateness of the manufacture of removable linings collapsible and complicates the technology of their manufacture.

Изготовление сменных вставок из материала с более низким значением коэффициента теплопроводности λ₁, чем материал съемной накладки λ, исключает переохлаждение расплава в районе вертикальных стенок и создает благоприятные условия для формирования профиля на поверхности сменных вставок.The manufacture of removable inserts from a material with a lower thermal conductivity coefficient λ ₁ than the material of the removable lining λ eliminates melt overcooling in the region of vertical walls and creates favorable conditions for forming a profile on the surface of removable inserts.

Уменьшение соотношения λ/λ₁ < 1,5 (где λ - коэффициент теплопроводности материала съемной накладки, λ₁ - коэффициент теплопроводности материала сменной вставки) приводит к вероятности растрескивания профильных заготовок из труднодеформируемых металлов и сплавов по поверхности профиля.A decrease in the ratio λ / λ ₁ <1.5 (where λ is the coefficient of thermal conductivity of the material of the removable cover, λ ₁ is the coefficient of thermal conductivity of the material of the removable insert) leads to the likelihood of cracking of profile workpieces made of hardly deformed metals and alloys over the surface of the profile.

Увеличение соотношения λ/λ₁ > 5 приводит к необходимости изготовления съемных накладок из чистых металлов, в частности из меди и алюминия, обладающиx сравнительно высокими значениями коэффициента теплопроводности. Однако изготовление съемных накладок из меди и алюминия приводит к возможности их деформации и выходу из строя по причине недостаточной твердости поверхности при разливке расплавов, обладающих более высокими механическими свойствами.An increase in the ratio λ / λ ₁ > 5 leads to the need for the manufacture of removable linings of pure metals, in particular of copper and aluminum, which have relatively high values of the coefficient of thermal conductivity. However, the manufacture of removable linings made of copper and aluminum leads to the possibility of their deformation and failure due to insufficient hardness of the surface during casting of melts with higher mechanical properties.

Необходимость изготовления сменной вставки из материала с более низким значением коэффициента теплопроводности λ₁ при уменьшении толщины сменной вставки "в₁" обусловлено требованием сохранения постоянного значения термического сопротивления сменной вставки (в₁/λ₁). Термическое сопротивление сменной вставки определяет температуру ее рабочей поверхности, контактирующей с заготовкой, и входит в выражение для плотности теплового потока q = (λ₁/в₁)•Δt (где q - плотность теплового потока от заготовки, Δt - перепад температур в сменной вставке). При постоянном значении q постоянство Δt достигается соответственно неизменным соотношением λ₁/в₁, то есть с уменьшением толщины сменной вставки в₁ коэффициент теплопроводности λ₁ материала должен уменьшаться в прямо пропорциональной зависимости.The need to manufacture a removable insert from a material with a lower thermal conductivity coefficient λ ₁ with a decrease in the thickness of the replaceable insert “in ₁ ” is due to the requirement to maintain a constant value of the thermal resistance of the replaceable insert (in ₁ / λ ₁ ). The thermal resistance of the removable insert determines the temperature of its working surface in contact with the workpiece, and is included in the expression for the heat flux density q = (λ ₁ / in ₁ ) • Δt (where q is the heat flux density from the workpiece, Δt is the temperature difference in the removable insert ) With a constant value of q, the constancy of Δt is achieved, respectively, by an unchanged ratio λ ₁ / in ₁ , i.e., with a decrease in the thickness of the removable insert in _1, the thermal conductivity coefficient λ _{1 of the} material should decrease in direct proportion.

На фиг. 1 и 2 показана съемная накладка с наклонным под углом к вертикали 1 и вертикальным 2 участками. С краев съемной накладки на фиг. 2 размещены сменные вставки 3 с наклонным под углом к вертикали участком 4 и вертикальным участком 5. На нерабочей поверхности 6 съемной накладки расположен выступ 7 с круглым отверстием 8. Сменные вставки 3 закрепляются на поверхности съемной накладки при помощи потайных болтов 9. In FIG. Figures 1 and 2 show a removable cover plate inclined at an angle to vertical 1 and vertical 2 sections. From the edges of the removable lining in FIG. 2, removable inserts 3 are placed with a portion 4 inclined at a vertical angle to a vertical portion 5. On a non-working surface 6 of the removable cover there is a protrusion 7 with a round hole 8. The replaceable inserts 3 are fixed to the surface of the removable cover using countersunk bolts 9.

На фиг. 3 показана стенка, в которую устанавливается съемная накладка. Стенка на фиг. 3 имеет горизонтально и вертикально расположенные поверхности соответственно 10 и 11, паз 12, отверстие 13 с резьбой и каналы 14 для прохода охлаждающей воды. In FIG. 3 shows the wall into which the removable pad is mounted. The wall in FIG. 3 has horizontally and vertically arranged surfaces, respectively 10 and 11, a groove 12, a threaded hole 13 and channels 14 for the passage of cooling water.

На фиг. 4 приведен внешний вид заявляемого устройства для получения непрерывных профильных заготовок; на фиг. 5 - сечение А-А по фиг.4. In FIG. 4 shows the appearance of the inventive device for producing continuous profile blanks; in FIG. 5 is a section aa in FIG. 4.

Заявляемое устройство на фиг. 4 и 5 состоит из разливочного ковша 15 со стаканом 16, кристаллизатора 17 с двумя вертикальными стенками 18 и двумя наклонными в верхней части стенками 19, на которых болтами 20 крепятся съемные накладки 21, и водоохлаждающих каналов 14. The inventive device of FIG. 4 and 5 consists of a casting ladle 15 with a glass 16, a mold 17 with two vertical walls 18 and two walls 19 inclined at the top, on which removable linings 21 are attached with bolts 20, and water cooling channels 14.

Предварительно к съемной накладке при помощи потайных болтов 9 закрепляются сменные вставки 3. В наклонные в верхней части стенки 19 устанавливаются съемные накладки 21. При этом выступ 7 накладки входит в паз 12 стенки, а через отверстия 8 и 13 припускается болт 20 с последующим его вворачиванием в тело стенки 19. Основное требование при установке съемной накладки 21 - не допускать перекоса поверхности сменной вставки 3, соприкасающейся с поверхностью вертикальных стенок 18, а также обеспечение минимального зазора между поверхностями 6 накладки 21 и поверхностями 10 и 11 стенки 19. В кристаллизатор 17 устанавливается специальное приспособление - затравка, предотвращающая выливание расплава. Включается подача воды в водоохлаждающие каналы 14. Previously, removable inserts 3 are fixed to the removable cover using countersunk bolts 9. Removable plates 21 are installed in the inclined upper part of the wall 19. In this case, the protrusion 7 of the cover enters the groove 12 of the wall, and the bolt 20 is let through the holes 8 and 13, followed by screwing into the body of the wall 19. The main requirement when installing the removable lining 21 is to prevent the surface of the removable insert 3 from skewing in contact with the surface of the vertical walls 18, as well as to ensure a minimum clearance between the surfaces 6 of the lining 21 and the surfaces 10 and 11 of the wall 19. A special device is installed in the mold 17 — a seed, which prevents pouring of the melt. Turns on the water supply to the water cooling channels 14.

Заявляемое устройство работает следующим образом. The inventive device operates as follows.

Жидкий металл из разливочного ковша 15 через стакан 16 поступает в кристаллизатор 17 и заполняет его. После достижения расплавом определенного уровня включается привод стенок 18 и 19. При этом две вертикальные стенки 18 совершают возвратно-поступательное движение с выталкиванием заготовки, а две наклонные в верхней части стенки 19 с закрепленными на них съемными накладками 21 - вертикальное движение с обжатием металла на наклонном под углом к вертикали участке 1 и калиброванием поверхности заготовки на вертикальном участке 2. Одновременно с деформацией металла на участке 1 съемной накладки 21 происходит затекание металла на наклонный участок 4 сменной вставки 3 с последующим его движением на вертикальный участок 5. Liquid metal from the casting ladle 15 through the glass 16 enters the mold 17 and fills it. After the melt reaches a certain level, the drive of the walls 18 and 19 is turned on. In this case, two vertical walls 18 make a reciprocating motion with pushing the workpiece, and two sloping in the upper part of the wall 19 with removable plates 21 fixed to them - vertical movement with metal compression on the inclined at an angle to the vertical section 1 and the calibration of the surface of the workpiece in the vertical section 2. Simultaneously with the deformation of the metal in section 1 of the removable lining 21, the metal flows into the inclined section 4 removable insert 3 with its subsequent movement to the vertical section 5.

В случае необходимости получения профиля с другой высотой выступов или износа трущейся поверхности вставки 3 происходит их замена. If it is necessary to obtain a profile with a different height of the protrusions or wear of the rubbing surface of the insert 3, they are replaced.

Claims

1. A device for producing continuous profile billets of wrought metal, containing a casting ladle with a glass, a mold with working walls, inside of which through channels for the passage of cooling water are drilled, two vertical walls of the mold are made with the possibility of reciprocating motion, and two inclined at the top parts of the wall are made with the possibility of rotational movement, removable linings with an inclination at an angle γ to the vertical and vertical sections mounted on internal surfaces surfaces inclined in the upper part of the walls, characterized in that the removable linings are made collapsible, with the edges of which adjacent to the vertical walls, interchangeable inserts with an angle of inclination β to the vertical are placed, and the width of the removable insert c is related to the width of the entire removable liner a by the ratio c / a = 0.1 - 0.25.

2. The device according to claim 1, characterized in that the removable inserts are made of a material with a lower value of the thermal conductivity coefficient λ ₁ than the material of the removable lining λ, and the ratio of thermal conductivity coefficients of the removable lining λ and removable insert λ ₁ is equal to λ / λ ₁ = 1.5-5.
3. The device according to claim 1, characterized in that with a decrease in the thickness of the removable insert in ₁ with a thickness of the removable lining in the coefficient of thermal conductivity of the material of the removable insert decreases in direct proportion.