RU2217264C2

RU2217264C2 - Method for making continuously cast deformed bimetallic billets and plant for performing the same

Info

Publication number: RU2217264C2
Application number: RU2000124485/02A
Authority: RU
Inventors: В.В. Стулов; В.И. Одиноков
Original assignee: Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2003-11-27

Abstract

FIELD: metallurgy, mainly systems for metal continuous casting. SUBSTANCE: method comprises steps of casting into mold basic melt metal; forming skin on mold walls having two paired vertical wall portions and two paired wall portions having inclined upper and vertical lower zones; imparting to said paired vertical wall portions reciprocation motion and imparting rotation to said second paired wall portions; feeding into mold two bands of other metal in solid state along mean zone of each of paired vertical wall portions; reducing metals; calibrating surface of bimetallic billet and knocking it out of mold. Bands are made of different materials having higher melting temperature than that of basic cast metal. Plant for performing the method includes casting vessel with metal metering device; water cooled mold whose design is described above and two bands provided with mechanisms for their feed. There are recesses on working surface of each belt. Size δ, of each recess is related with thickness a of band by relation δ=(0.1 -0.2)a; recesses are arranged normally relative to band axis and they are mutually spaced by distance l related with width b of band by relation l = (0.05 -0.1)b. Layer of basic metal is deposited onto working surface of each band. EFFECT: enhanced quality of bimetallic billets, improved reliability of plant operation, enlarged assortment of billets. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к непрерывной разливке металлов. The invention relates to metallurgy, mainly to the continuous casting of metals.

Известен способ получения непрерывнолитых биметаллических заготовок [Патент RU 2086346. Способ получения непрерывнолитых биметаллических заготовок и устройство для его осуществления /В.В. Стулов, В.И. Одиноков. Опубл. 10.08.97, БИ 22], включающий заливку в кристаллизатор основного жидкого металла, формирование корочки на стенках кристаллизатора, выполненного с двумя парными вертикальными и двумя парными с наклонным верхним и вертикальным нижним участками стенками, первым из которых сообщают возвратно-поступательное движение, а вторым - вращательное движение, подачу в кристаллизатор ленты из другого металла в твердом состоянии после разрушения корочки и предварительного обжатия основного металла в двухфазном состоянии, дополнительное обжатие двух слоев металлов в твердом состоянии, калибрование поверхности затвердевшей биметаллической заготовки и ее выталкивание из кристаллизатора. A known method for producing continuously cast bimetallic billets [Patent RU 2086346. A method for producing continuously cast bimetallic billets and a device for its implementation / B.V. Stulov, V.I. Lonely. Publ. 08/10/97, BI 22], which includes pouring the base liquid metal into the mold, forming a crust on the walls of the mold made with two paired vertical and two paired with inclined upper and vertical lower sections of the walls, the first of which is reciprocating, and the second - rotational movement, feeding into the mold a tape of another metal in the solid state after crust breaking and preliminary compression of the base metal in a two-phase state, additional compression of two layers metals in the solid state, calibration of the surface of the hardened bimetallic billet and its expulsion from the mold.

Недостатком известного способа получения биметаллических заготовок является возможность растрескивания основного металла со стороны парных вертикальных стенок, совершающих возвратно-поступательное движение. Кроме этого, введение одной ленты после разрушения корочки и предварительного обжатия основного металла приводит к недостаточной прочности биметаллического соединения и ограничивает сортамент получаемых заготовок. A disadvantage of the known method for producing bimetallic billets is the possibility of cracking of the base metal from the side of paired vertical walls, making a reciprocating motion. In addition, the introduction of one tape after breaking the crust and preliminary compression of the base metal leads to insufficient strength of the bimetallic compound and limits the assortment of the resulting blanks.

Предложенный способ направлен на создание высокоэффективного процесса получения деформированных биметаллических заготовок. The proposed method is aimed at creating a highly efficient process for producing deformed bimetallic workpieces.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого способа, заключается:
1. в повышении качества биметаллических заготовок,
2. в расширении сортамента заготовок.The technical result obtained by the implementation of the proposed method is:
1. in improving the quality of bimetallic billets,
2. in expanding the range of blanks.

Заявляемый способ характеризуется следующими существенными признаками. The inventive method is characterized by the following essential features.

Ограничительные признаки: заливка в кристаллизатор основного жидкого металла; формирование корочки на стенках кристаллизатора; кристаллизатор выполняют с двумя парными вертикальными и двумя парными с наклонным верхним и вертикальным нижним участками стенками, первым из которых сообщают возвратно-поступательное движение, а вторым - вращательное движение; подача в кристаллизатор ленты из другого металла в твердом состоянии; обжатие металлов; калибрование поверхности биметаллической заготовки и ее выталкивание из кристаллизатора. Restrictive signs: pouring into the mold the main liquid metal; the formation of a crust on the walls of the mold; the mold is performed with two paired vertical and two paired with an inclined upper and vertical lower sections of the walls, the first of which reports a reciprocating movement, and the second rotational movement; feeding to the mold a tape of another metal in the solid state; metal compression; calibration of the surface of the bimetallic billet and its expulsion from the mold.

Отличительные признаки: подача в кристаллизатор двух лент вдоль середины каждой из парных вертикальных стенок, совершающих возвратно-поступательное движение; ленты изготовлены из материала, имеющего более высокую температуру плавления, чем у основного заливаемого металла; вдоль середины каждой из вертикальных стенок подают ленты, изготовленные из различных металлов. Distinctive features: feeding into the mold two ribbons along the middle of each of the paired vertical walls, making a reciprocating motion; tapes are made of a material having a higher melting point than that of the main cast metal; along the middle of each of the vertical walls serves ribbons made of various metals.

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

Подача в кристаллизатор двух лент вдоль середины каждой из парных вертикальных стенок, совершающих возвратно-поступательное движение, обеспечивает защиту формирующейся корочки из основного заливаемого металла от непосредственного контакта с поверхностью вертикальных стенок, совершающих возвратно-поступательное движение. В результате уменьшается трение корочки с поверхностью стенок и величины касательных напряжений, приводящие к разрыву корочки в процессе деформации. Кроме этого, уменьшается вероятность сварки заливаемого металла с поверхностью вертикальных стенок. The filing in the mold of two tapes along the middle of each of the pair of vertical walls that make a reciprocating motion, protects the forming crust of the main cast metal from direct contact with the surface of the vertical walls that make a reciprocating motion. As a result, the friction of the crust with the surface of the walls and the values of tangential stresses leading to rupture of the crust during deformation are reduced. In addition, the probability of welding cast metal with the surface of vertical walls is reduced.

Изготовление лент из материала, имеющего более высокую температуру плавления, чем у основного заливаемого металла, исключает возможность расплавления лент и обеспечивает получение прочного биметаллического соединения в процессе сварки металлов. Кроме этого, может быть значительно уменьшена толщина лент. The manufacture of tapes from a material having a higher melting temperature than that of the main cast metal eliminates the possibility of melting tapes and provides a durable bimetallic compound in the process of welding metals. In addition, the thickness of the tapes can be significantly reduced.

Подача в кристаллизатор вдоль середины каждой из вертикальных стенок лент, изготовленных из различных материалов, обеспечивает возможность получения заготовок из сочетания трех металлов. Submission to the mold along the middle of each of the vertical walls of tapes made of various materials, provides the ability to obtain blanks from a combination of three metals.

Для реализации заявляемого способа заявляется устройство, уровень техники которого известен [Патент RU 2086346]. Известное устройство для получения непрерывнолитых биметаллических заготовок содержит разливочную емкость со средством для дозирования металла, водоохлаждаемый кристаллизатор с двумя парными вертикальными стенками, выполненными с возможностью возвратно-поступательного движения, и двумя парными стенками с наклонным верхним и вертикальным нижним участками, выполненными с возможностью вращательного движения, ленту с механизмом ее подачи. To implement the proposed method, a device is claimed, the prior art of which is known [Patent RU 2086346]. A known device for producing continuously cast bimetallic billets contains a casting container with a means for dispensing metal, a water-cooled mold with two paired vertical walls made with the possibility of reciprocating motion, and two paired walls with an inclined upper and vertical lower sections made with the possibility of rotational movement, tape with a feed mechanism.

Недостаток известного устройства заключается в том, что наличие одной ленты с механизмом ее подачи не обеспечивает возможности получения качественного биметаллического соединения. Кроме этого, отсутствие сведений о состоянии поверхности ленты ограничивает возможности реализации способа получения биметаллических заготовок. A disadvantage of the known device is that the presence of one tape with a feed mechanism does not provide the possibility of obtaining high-quality bimetallic compounds. In addition, the lack of information about the state of the surface of the tape limits the possibility of implementing a method for producing bimetal blanks.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого устройства, заключается:
1. в повышении надежности работы устройства,
2. в расширении возможностей процесса получения биметаллических заготовок.The technical result obtained by the implementation of the inventive device is:
1. in improving the reliability of the device,
2. to expand the capabilities of the process for producing bimetallic billets.

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

Ограничительные признаки: разливочная емкость со средством для дозирования металла; водоохлаждаемый кристаллизатор с двумя парными вертикальными стенками, выполненными с возможностью возвратно-поступательного движения, и двумя парными стенками с наклонным верхним и вертикальным нижним участками, выполненными с возможностью вращательного движения; лента с механизмом ее подачи. Limiting signs: pouring container with a means for dispensing metal; a water-cooled mold with two paired vertical walls made with the possibility of reciprocating motion, and two paired walls with an inclined upper and vertical lower sections made with the possibility of rotational movement; tape with a feed mechanism.

Отличительные признаки: две ленты с механизмами их подачи; на рабочей поверхности каждой ленты выполнены углубления с размером δ, связанные с толщиной ленты а соотношением δ=(0,1-0,2)а; углубления расположены перпендикулярно оси ленты на расстоянии l друг от друга, связанном с шириной ленты b, соотношением l=(0,05-0,1)b; на рабочую поверхность каждой ленты напылен слой материала из заливаемого в кристаллизатор основного жидкого металла. Distinctive features: two tapes with mechanisms for their supply; recesses with a size of δ are made on the working surface of each tape, associated with the thickness of the tape and by the ratio δ = (0.1-0.2) a; the recesses are located perpendicular to the axis of the tape at a distance l from each other, associated with the width of the tape b, the ratio l = (0.05-0.1) b; on the working surface of each tape a layer of material is sprayed from the base liquid metal poured into the mold.

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

Наличие двух лент с механизмами их подачи увеличивает прочность биметаллического соединения и исключает растрескивание в процессе затвердевания основного металла. The presence of two tapes with feeding mechanisms increases the strength of the bimetallic compound and eliminates cracking during the hardening of the base metal.

Наличие на рабочей поверхности каждой ленты углублений увеличивает поверхность ее контакта с основным заливаемым металлом. В результате увеличивается величина силы сцепления поверхности ленты с основным металлом. The presence on the working surface of each tape indentations increases the surface of its contact with the main cast metal. As a result, the magnitude of the adhesive force of the surface of the tape with the base metal increases.

Уменьшение соотношения δ<0,1а (где δ - размер углубления, а - толщина ленты) приводит к недостаточному увеличению поверхности контакта ленты с основным металлом и возможности проскальзывания ленты относительно затвердевающего металла в процессе возвратно-поступательного движения вертикальных стенок. A decrease in the ratio δ <0.1a (where δ is the size of the recess, and is the thickness of the tape) leads to an insufficient increase in the contact surface of the tape with the base metal and the possibility of slipping of the tape relative to the hardening metal in the process of reciprocating movement of vertical walls.

Увеличение соотношения δ>0,2а ослабляет поперечное сечение ленты и приводит к концентрации напряжений в местах углублений, что уменьшает прочность лент и биметаллической заготовки в целом. An increase in the ratio δ> 0.2a weakens the cross section of the tape and leads to a concentration of stresses in the places of the recesses, which reduces the strength of the tapes and the bimetallic billet as a whole.

Расположение углублений перпендикулярно оси ленты обеспечивает достижение максимального сопротивления проскальзыванию ленты относительно основного заливаемого металла. The location of the recesses perpendicular to the axis of the tape ensures maximum resistance to slipping of the tape relative to the main cast metal.

Уменьшение соотношения l<0,05в, (где l - расстояние между углублениями, в - ширина ленты) увеличивает трудоемкость изготовления углублений на поверхности ленты и незначительно отражается на прочность сцепления ленты с основным металлом. The decrease in the ratio l <0,05v, (where l is the distance between the recesses, in is the width of the tape) increases the complexity of manufacturing the recesses on the surface of the tape and slightly affects the adhesion of the tape to the base metal.

Увеличение соотношения l >0,1в приводит к уменьшению прочности сцепления ленты с основным металлом. An increase in the ratio l> 0.1c leads to a decrease in the adhesion strength of the tape with the base metal.

Напыление на рабочую поверхность каждой ленты слоя материала из заливаемого в кристаллизатор основного жидкого металла уменьшает время формирования прочного соединения на границе двух металлов и обеспечивает возможность увеличения производительности процесса. Spraying on the working surface of each tape a layer of material from the base liquid metal poured into the mold reduces the formation time of a strong joint at the border of two metals and provides an opportunity to increase the productivity of the process.

На фиг. 1 и 3 приведен внешний вид заявляемого устройства; на фиг.2 - сечение А-А фиг.1; на фиг.4 - внешний вид ленты. In FIG. 1 and 3 shows the appearance of the claimed device; figure 2 is a section aa of figure 1; figure 4 - appearance of the tape.

Устройство на фиг.1-3 состоит из разливочной емкости 1 со средством для дозирования металла 2, водоохлаждаемого кристаллизатора 3 с двумя парными вертикальными стенками 4 и двумя парными стенками 5 с наклонным верхним 6 и вертикальным нижним участком 7, ленты 8 с механизмами их подачи 9. Охлаждение кристаллизатора осуществляется за счет подачи воды в каналы 10 и 11. The device in figures 1-3 consists of a casting tank 1 with means for dispensing metal 2, a water-cooled crystallizer 3 with two paired vertical walls 4 and two paired walls 5 with an inclined upper 6 and a vertical lower section 7, a tape 8 with their feeding mechanisms 9 . The crystallizer is cooled by supplying water to channels 10 and 11.

Лента на фиг. 4 имеет рабочую поверхность 12 с напыленным на нее слоем материала 13 из заливаемого в кристаллизатор основного жидкого металла, углубления 14 и нерабочую поверхность 15. The tape in FIG. 4 has a working surface 12 with a layer of material 13 sprayed onto it from a base liquid metal poured into the mold, a recess 14 and a non-working surface 15.

Перед заливкой основного жидкого металла в кристаллизатор 3 вдоль вертикальных стенок 4 заводятся ленты 8 с механизмов их подачи 9 и устанавливается затравка, предотвращающая выливание жидкого металла. Включается подача воды в каналы 10 и 11. Before pouring the main liquid metal into the crystallizer 3 along the vertical walls 4, tapes 8 are wound from the mechanisms of their supply 9 and a seed is set to prevent pouring of the liquid metal. The water supply to channels 10 and 11 is turned on.

Способ реализуется заявляемым устройством следующим образом. Жидкий металл из разливочной емкости 1 через средство для дозирования металла 2 поступает в водоохлаждаемый кристаллизатор 3 и заполняет его. После достижения расплавом определенного уровня заливки включается привод стенок 4 и 5. В результате парные стенки 5 совершают вращательное движение с обжатием затвердевшего металла на наклонном верхнем участке 6 и калибрование поверхности биметаллической заготовки на вертикальном участке 7, а две парные вертикальные стенки 4 совершают возвратно-поступательное движение относительно нерабочей поверхности 15 лент 8 с выталкиванием биметаллической заготовки. Наличие углублений 14 на рабочей поверхности 12 лент 8 и слоя напыленного материала 13 обеспечивает получение надежного биметаллического соединения с основным металлом. The method is implemented by the claimed device as follows. Liquid metal from the casting tank 1 through a means for dispensing metal 2 enters the water-cooled crystallizer 3 and fills it. After the melt reaches a certain level of pouring, the drive of walls 4 and 5 is turned on. As a result, the paired walls 5 rotate with compression of the hardened metal on the inclined upper section 6 and calibrate the surface of the bimetallic workpiece on the vertical section 7, and two paired vertical walls 4 make a reciprocating the movement relative to the idle surface 15 of the tape 8 with the expulsion of the bimetallic workpiece. The presence of recesses 14 on the working surface 12 of the tapes 8 and a layer of sprayed material 13 provides a reliable bimetallic connection with the base metal.

Claims

1. A method of producing continuously cast deformed bimetallic billets, including pouring a base liquid metal into the mold, forming a crust on the walls of the mold made with two paired vertical and two paired with inclined upper and vertical lower sections of the walls, the first of which is reciprocating, and the second - rotational motion, feeding into the mold a ribbon of another metal in the solid state, metal reduction, surface calibration with a bimetal billets and their pushing out of the mold, characterized in that two tapes are fed into the crystallizer along the middle of each of the pair of vertical walls that perform reciprocating motion, the tapes being made of a material having a higher melting temperature than that of the main cast metal.

2. The method according to claim 1, characterized in that along the middle of each of the vertical walls serves tapes made of various metals.

3. A device for producing continuously cast deformed bimetallic billets, comprising a casting container with metal dosing means, a water-cooled crystallizer with two paired vertical walls made with the possibility of reciprocating motion, and two paired walls with an inclined upper and vertical lower sections made with the possibility of rotational movement, a tape with a feed mechanism, characterized in that it is equipped with two tapes with feed mechanisms, on the working the surface of each tape is made recesses with size δ, associated with the thickness of the tape and the ratio δ = (0.1-0.2) · a, and located perpendicular to the axis of the tape at a distance "l" from each other, associated with the width b of the tape by the ratio = (0.05-0.1) b.

4. The device according to claim 3, characterized in that a layer of material from the base liquid metal poured into the mold is sprayed onto the working surface of each tape.