RU217042U1

RU217042U1 - Continuous Casting Machine Mold

Info

Publication number: RU217042U1
Application number: RU2022134545U
Authority: RU
Inventors: Игорь Михайлович Ячиков; Александр Дмитриевич Дрозин; Виктор Васильевич Точилкин; Артур Арутюнович Подосян; Григорий Артурович Подосян; Сергей Михайлович Добрынин; Алексей Николаевич Еремин; Павел Юрьевич Чернов
Filing date: 2022-12-27
Publication date: 2023-03-15

Abstract

Полезная модель относится к металлургии. Кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок содержит опорные плиты 1 и 2, между которыми установлены широкие стенки 3 и узкие стенки 4, образующие рабочую полость 5 кристаллизатора. Узкие стенки 4 состыкованы своими торцевыми поверхностями с внутренними рабочими поверхностями широких стенок 3. На концах узких стенок 4 по всей длине кристаллизатора выполнены бурты 6. Бурты 6 выполнены в виде части вписанной окружности радиусом R = (0,07–0,08)⋅В, где В – ширина узкой стенки 4 кристаллизатора. Центр вписанной окружности лежит на пересечении перпендикуляров 7 и 8 соответственно к стенкам 3 и 4. Концы буртов 6 имеют перпендикулярные рабочим поверхностям стенок 3 площадки 9 шириной 0,003-0,005 ширины узкой стенки кристаллизатора. Положительный эффект: повышение качества разливаемого металла путем снижения дефектов, в частности трещин в угловых областях слитка.

utility model related to metallurgy. The mold of the continuous casting machine contains base plates 1 and 2, between which wide walls 3 and narrow walls 4 are installed, forming a working cavity 5 of the mold. Narrow walls 4 are joined by their end surfaces with the inner working surfaces of wide walls 3. At the ends of narrow walls 4 along the entire length of the mold, shoulders 6 are made.IN, WhereIN - the width of the narrow wall 4 of the mold. The center of the inscribed circle lies at the intersection of perpendiculars 7 and 8 to walls 3 and 4, respectively. Positive effect: improved quality of cast metal by reducing defects, in particular cracks in the corner areas of the ingot.

Description

Полезная модель относится к области металлургии и может быть использована в машинах непрерывного литья заготовок.The utility model relates to the field of metallurgy and can be used in continuous casting machines.

Известен кристаллизатор (патент РФ №2101130, «Кристаллизатор для непрерывной разливки металла», B22D 11/043, опубл. 10.01.1998) для непрерывной разливки металла, содержащий опорные плиты с прикрепленными к ним широкими и узкими рабочими стенками с продольными внутренними каналами, а также стяжки с гайками, пропущенными через опорные плиты и прижимающими широкие стенки к продольным торцам узких рабочих стенок. Между продольными торцами узких и поверхностью широких стенок установлены плоские продольные вставки, выступающие над рабочей поверхностью узких стенок и имеющие скошенный торец со стороны рабочей полости кристаллизатора. На торцах узких стенок на поверхности вставок в местах их контакта выполнены продольные выступы и впадины, взаимно входящие друг в друга и расположенные со стороны опорных плит узких стенок.A mold is known (RF patent No. 2101130, "Mold for continuous casting of metal", B22D 11/043, publ. 01/10/1998) for continuous casting of metal, containing base plates with wide and narrow working walls attached to them with longitudinal internal channels, and also couplers with nuts passed through the base plates and pressing the wide walls to the longitudinal ends of the narrow working walls. Between the longitudinal ends of the narrow and the surface of the wide walls there are flat longitudinal inserts protruding above the working surface of the narrow walls and having a beveled end on the side of the working cavity of the mold. At the ends of the narrow walls on the surface of the inserts in the places of their contact, there are longitudinal protrusions and depressions, mutually entering into each other and located from the side of the supporting plates of the narrow walls.

Недостатком известного кристаллизатора является увеличение количества деталей его составляющих, сложность изготовления продольных вставок, поверхности которых должны повторять конфигурацию рабочих широких и узких стенок кристаллизатора, что приводит к уменьшению жесткости конструкции, повышенному износу вставок, следовательно, к ухудшению качества слитка за счет изменения его геометрии и образования трещин в районе углов слитка.The disadvantage of the known mold is an increase in the number of parts of its components, the complexity of manufacturing longitudinal inserts, the surfaces of which must repeat the configuration of the working wide and narrow walls of the mold, which leads to a decrease in structural rigidity, increased wear of the inserts, and therefore to a deterioration in the quality of the ingot due to changes in its geometry and formation of cracks in the region of the corners of the ingot.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту предлагаемому является кристаллизатор (Патент РФ на полезную модель 89996, «Кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок», МПК B22D 11/043, от 27.12.2009), содержащий опорные плиты с прикрепленными к ним широкими и узкими рабочими стенками с продольными внутренними каналами, а также стяжки с гайками, пропущенными через опорные плиты и прижимающими широкие стенки к продольным торцам узких рабочих стенок с выступающими над рабочей поверхностью буртами с односторонними скосами от вершины до основания в сторону рабочей полости. Бурты выполнены неравнобокими с основанием, большим высоты, а скосы выполнены ломаными по середине и встречно направленными относительно друг друга, при этом угол скоса поверхности верхнего участка составляет 40–50°, а нижнего участка 20–10° относительно рабочей поверхности узких рабочих стенок. The closest in technical essence and achieved effect to the proposed one is a mold (RF Patent for utility model 89996, "Mold for continuous casting machine", IPC B22D 11/043, dated 12/27/2009), containing base plates with wide and narrow workers attached to them walls with longitudinal internal channels, as well as couplers with nuts passed through the base plates and pressing wide walls to the longitudinal ends of narrow working walls with shoulders protruding above the working surface with one-sided bevels from the top to the base towards the working cavity. The collars are made unequal with a base of greater height, and the bevels are broken in the middle and oppositely directed relative to each other, while the bevel angle of the surface of the upper section is 40–50°, and the lower section is 20–10° relative to the working surface of the narrow working walls.

Недостатком известного кристаллизатора является отсутствие плавных переходов в буртах, из-за чего в месте угловых изломов будет иметь место неравномерность охлаждения, разнотолщинность корочки слитка, что будет способствовать и стимулировать возникновение термических напряжений и трещин в корочке в процессе разливки.The disadvantage of the known mold is the absence of smooth transitions in the collars, due to which, in the place of angular fractures, there will be uneven cooling, uneven thickness of the ingot crust, which will promote and stimulate the occurrence of thermal stresses and cracks in the crust during the casting process.

Технической проблемой в настоящее время является сложность устранения термических напряжений и трещин в металле, образующихся в кристаллизаторе при разливке. The technical problem at present is the difficulty of eliminating thermal stresses and cracks in the metal formed in the mold during casting.

Техническим результатом предлагаемого решения повышение качества слитков за счет исключения концентраторов трещин.The technical result of the proposed solution is to improve the quality of ingots by eliminating crack concentrators.

Поставленный технический результат в предлагаемом решении достигается тем, что в кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок, содержащем установленные между опорными плитами узкие и широки стенки, узкие стенки у которого состыкованы своими торцевыми поверхностями с внутренними рабочими поверхностями широких стенок, и на обоих концах которых по всей длине кристаллизатора выполнены бурты, направленные в сторону рабочей полости, согласно предлагаемому решению, рабочая поверхность буртов выполнена в виде части вписанной окружности, центр которой лежит на пересечении перпендикуляров к стенкам кристаллизатора, радиус которой равен 0,07–0,08 ширины узкой стенки кристаллизатора, при этом концы каждого бурта имеют перпендикулярные рабочим поверхностям широких стенок площадки шириной 0,003–0,005 ширины узкой стенки кристаллизатора.The stated technical result in the proposed solution is achieved by the fact that in the mold of the continuous casting machine, containing narrow and wide walls installed between the base plates, the narrow walls of which are joined by their end surfaces with the inner working surfaces of the wide walls, and at both ends of which along the entire length the mold is made with collars directed towards the working cavity, according to the proposed solution, the working surface of the collars is made in the form of a part of an inscribed circle, the center of which lies at the intersection of perpendiculars to the walls of the mold, the radius of which is equal to 0.07–0.08 of the width of the narrow wall of the mold, with In this case, the ends of each shoulder have a platform with a width of 0.003–0.005 of the width of the narrow wall of the mold perpendicular to the working surfaces of the wide walls.

Указанные отличительные признаки исключают наличие концентраторов трещин в виде углов, обеспечивают практически равномерную толщину корочки сляба на выходе из кристаллизатора, создают в кристаллизаторе равномерное охлаждение слитка по всему периметру его поперечного сечения путем снижения отвода тепла из угловых зон слитка, уменьшают силы сопротивления при движении слитка вдоль кристаллизатора, минимизируют число порывов по угловым зонам слитка, что повышает его качество. Выполнение буртов радиусом менее 0,07 ширины узкой стенки не позволит устранить в достаточной мере возникающие термические напряжения и повысить качество готового слитка. Выполнение буртов более 0,08 ширины узкой стенки ведет к погрешностям геометрической формы готового слитка. Выполнение перпендикулярных широким стенкам кристаллизатора площадок на концах буртов обусловлено, прежде всего, технологией изготовления узкой стенки кристаллизатора с необходимостью исключить острые края на изготавливаемом бурте. Уменьшение ширины площадки менее 0,003 ширины узкой стенки ведет к появлению опасной острой грани, а увеличение ее более 0,005 ширины узкой стенки ведет к искажению формы слитка.These distinguishing features exclude the presence of crack concentrators in the form of corners, provide an almost uniform thickness of the slab crust at the outlet of the mold, create uniform cooling of the ingot in the mold along the entire perimeter of its cross section by reducing heat removal from the corner zones of the ingot, reduce the resistance forces when the ingot moves along mold, minimize the number of ruptures in the corner zones of the ingot, which improves its quality. The implementation of collars with a radius of less than 0.07 of the width of the narrow wall will not allow to sufficiently eliminate the resulting thermal stresses and improve the quality of the finished ingot. The implementation of the shoulders more than 0.08 of the width of the narrow wall leads to errors in the geometric shape of the finished ingot. The execution of areas perpendicular to the wide walls of the mold at the ends of the collars is primarily due to the manufacturing technology of the narrow wall of the mold with the need to exclude sharp edges on the manufactured collar. Reducing the width of the area less than 0.003 of the width of the narrow wall leads to the appearance of a dangerous sharp edge, and increasing it to more than 0.005 of the width of the narrow wall leads to distortion of the shape of the ingot.

Сущность полезной модели поясняется чертежами на фиг. 1–3, где The essence of the utility model is illustrated by the drawings in Fig. 1–3, where

на фиг. 1 изображен общий вид кристаллизатора МНЛЗ в разрезе;in fig. 1 shows a general view of the CCM mold in section;

на фиг. 2 – поперечный разрез узкой стенки;in fig. 2 - cross section of a narrow wall;

на фиг. 3 – вид I фиг. 2.in fig. 3 - view I of Fig. 2.

Кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок содержит опорные плиты 1 и 2, между которыми установлены широкие стенки 3 и узкие стенки 4, образующие рабочую полость 5 кристаллизатора. Узкие стенки 4 состыкованы своими торцевыми поверхностями с внутренними рабочими поверхностями широких стенок 3. На концах узких стенок 4 по всей длине кристаллизатора выполнены бурты 6. Бурты 6 выполнены в виде части вписанной окружности радиусом R =(0,07–0,08)⋅В, где B – ширина узкой стенки 4 кристаллизатора. Центр вписанной окружности лежит на пересечении перпендикуляров 7 и 8 соответственно к стенкам 3 и 4. Концы буртов 6 имеют перпендикулярные рабочим поверхностям стенок 3 площадки 9 шириной 0,003–0,005 ширины узкой стенки кристаллизатора.The mold of the continuous casting machine contains base plates 1 and 2, between which wide walls 3 and narrow walls 4 are installed, forming a working cavity 5 of the mold. Narrow walls 4 are joined by their end surfaces with the inner working surfaces of wide walls 3. At the ends of narrow walls 4 along the entire length of the mold, shoulders 6 are made . , where B is the width of the narrow wall 4 of the mold. The center of the inscribed circle lies at the intersection of perpendiculars 7 and 8, respectively, to walls 3 and 4. The ends of collars 6 have pads 9 perpendicular to the working surfaces of walls 3 with a width of 0.003–0.005 of the width of the narrow wall of the mold.

Кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок работает следующим образом.The mold of the continuous casting machine works as follows.

В кристаллизатор в процессе непрерывной разливки подают жидкий металл с температурой выше температуры ликвидуса. Жидкий металл поступает в рабочую полость 5, образованную широкими стенками 3 и узкими стенками 4, установленными между опорными плитами 1, 2. В рабочей полости 5 металл частично кристаллизуется, при этом при формировании заготовки слитка образуется корочка, которая при вытягивании по периметру рабочей полости 5 начинает взаимодействовать с широкими стенками 3 и узкими стенками 4, а также с буртами 6 стенок 4. При этом форма буртов 6, выполненная по заявляемому радиусу R вписанной окружности с центром на пересечении перпендикуляров 7 и 8 к стенкам кристаллизатора, значительно повышает жесткость всей конструкции кристаллизатора, обеспечивая при этом стабильность геометрических форм рабочей полости 5, а, следовательно, точность геометрии заготовки слитка. Кроме того, плавное изменение конфигурации рабочей полости 5 за счет заявляемой формы буртов 6 исключает фактор возникновения дополнительной нормальной составляющей силы, что позволяет в процессе вытягивания слитка значительно снизить трение его о поверхность узких 4 и широких 3 стенок в местах их контакта. В процессе взаимодействия узкой стенки 4 с заготовкой слитка при первой разливке металла происходит сглаживание угла между площадками 9 и поверхностью бурта, выполненной по радиусу R.In the mold in the process of continuous casting serves liquid metal with a temperature above the liquidus temperature. The liquid metal enters the working cavity 5, formed by wide walls 3 and narrow walls 4, installed between the support plates 1, 2. In the working cavity 5, the metal partially crystallizes; begins to interact with wide walls 3 and narrow walls 4, as well as with collars 6 of walls 4. At the same time, the shape of collars 6, made along the claimed radius R of the inscribed circle centered at the intersection of perpendiculars 7 and 8 to the walls of the mold, significantly increases the rigidity of the entire structure of the mold , while ensuring the stability of the geometric shapes of the working cavity 5, and, consequently, the accuracy of the geometry of the billet ingot. In addition, a smooth change in the configuration of the working cavity 5 due to the inventive shape of the collars 6 eliminates the factor of the occurrence of an additional normal component of the force, which makes it possible to significantly reduce its friction against the surface of the narrow 4 and wide 3 walls at the points of their contact in the process of drawing the ingot. In the process of interaction of the narrow wall 4 with the billet of the ingot during the first pouring of the metal, the angle between the platforms 9 and the surface of the shoulder, made along the radius R , is smoothed.

Изготовлен опытный образец предлагаемого кристаллизатора на ПАО «ММК». Он предназначен для получения слитков толщиной 250 мм и шириной и имеет размеры от 910 до 1350 мм. В рабочей полости на концах узких стенках выполнены бурты радиусом R=19 мм, с площадками 1 мм. Получаемые литые заготовки имели меньшее количество угловых дефектов по сравнению с заготовками, разливаемых в кристаллизаторах с узкими стенками без буртов.A prototype of the proposed mold was made at MMK PJSC. It is designed to produce ingots with a thickness of 250 mm and a width of 910 to 1350 mm. In the working cavity at the ends of the narrow walls, collars with a radius of R = 19 mm are made, with platforms of 1 mm. The resulting cast blanks had a smaller number of corner defects compared to blanks cast in molds with narrow walls without collars.

Предлагаемый кристаллизатор найдет применение в металлургии в машинах непрерывной разливки заготовок. The proposed mold will find application in metallurgy in continuous casting machines.

Claims

The mold of the continuous casting machine, containing narrow and wide walls installed between the support plates, the narrow walls of which are docked with their end surfaces with the inner working surfaces of the wide walls, and at both ends of which collars are made along the entire length of the mold, directed towards the working cavity, differing the fact that the working surface of the collars is made in the form of a part of an inscribed circle, the center of which lies at the intersection of perpendiculars to the walls of the mold, the radius of which is equal to 0.07–0.08 of the width of the narrow wall of the mold, while the ends of each collar are perpendicular to the working surfaces of the wide walls of the site with a width of 0.003–0.005 of the width of the narrow wall of the mold.