RU2263003C2

RU2263003C2 - Method for metal continuous casting in electromagnetic mold

Info

Publication number: RU2263003C2
Application number: RU2003113482/02A
Authority: RU
Inventors: М.Н. Булгаков (RU); М.Н. Булгаков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Самарский металлургический завод"
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2005-10-27

Abstract

FIELD: metallurgy, possibly plants for continuous and semi-continuous casting of ingots, mainly to thin strips.

SUBSTANCE: method comprises steps of introducing stool to intermediate reservoir arranged over inductor of mold and having bottom opening whose profile is similar to that of stool; holding melt metal fed to intermediate reservoir by means of outer electromagnetic field of inductor until filling with melt upper end surface of stool; descending stool and feeding melt to zone subjected to action of inner electromagnetic field of inductor. Efforts of electromagnetic field occurred inside inductor act upon crystallized ingot, they are directed normally relative to lengthwise axis of ingot and form its target geometry. It is preferably to heat intermediate reservoir and tray by means of induction currents before supplying melt.

EFFECT: enhanced stability of initial stage of casting process of thin ingots, uniform supply of melt metal onto end surface of stool.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в установках непрерывного и полунепрерывного литья слитков в электромагнитном кристаллизаторе, преимущественно в тонкую полосу.The invention relates to the field of metallurgy and can be used in installations for continuous and semi-continuous casting of ingots in an electromagnetic mold, mainly in a thin strip.

Известен способ разливки металла с использованием электромагнитного поля индуктора для удержания геометрии слитка с последующим охлаждением боковой поверхности слитка (авторское свидетельство СССР №437331, М.кл.2 В 22 D 11/ 00, приоритет от 04.10.65 опубл. 25.02.77) - аналог. В известном способе разливки металла над закристаллизировавшейся частью слитка сохраняют слой жидкого металла высотой 15-80 мм, а охлаждающую среду подают на слиток таким образом, чтобы фронт кристаллизации располагался в пределах высоты индуктора.A known method of casting metal using the electromagnetic field of the inductor to maintain the geometry of the ingot with subsequent cooling of the side surface of the ingot (USSR author's certificate No. 437331, M.cl.2 V 22 D 11/00, priority from 04.10.65 publ. 25.02.77) - analogue. In the known method of casting metal over the crystallized part of the ingot, a layer of liquid metal with a height of 15-80 mm is stored, and the cooling medium is fed to the ingot so that the crystallization front is located within the height of the inductor.

Недостаток вышеуказанного известного способа заключается в ограниченности размеров отливаемых слитков, толщина которых должна превышать 80-400 мм. Для отливки полос известным способом очень трудно поддерживать постоянным уровень расплавленного металла в кристаллизаторе, а значит, и фронт кристаллизации подвержен порой недопустимым колебаниям с частичным или полным нарушением непрерывности процесса формирования геометрии слитка. Все это не дает возможности получения тонких слитков до 80 мм с нужной геометрией и внутренней структурой.The disadvantage of the above known method is the limited size of the cast ingots, the thickness of which should exceed 80-400 mm For casting strips in a known manner, it is very difficult to maintain a constant level of molten metal in the mold, and hence the crystallization front is sometimes subject to unacceptable vibrations with a partial or complete violation of the continuity of the process of forming the geometry of the ingot. All this does not make it possible to obtain thin ingots up to 80 mm with the desired geometry and internal structure.

Известен способ разливки металла в электромагнитном кристаллизаторе, включающий подачу расплава металла на поддон, его опускание и введение в зону действия электромагнитного поля индуктора кристаллизатора для удержания расплава и формирования требуемой геометрии поверхности слитка и последующую фиксацию профиля слитка охлаждением. С целью улучшения качества и структуры отливаемых слитков толщиной до 80 мм и обеспечения устойчивости процесса литья объем слоя жидкого металла над формирующейся частью слитка определяют соотношением:A known method of casting metal in an electromagnetic mold, comprising supplying the molten metal to the pallet, lowering it and introducing it into the electromagnetic field of the mold inductor to hold the melt and form the desired geometry of the surface of the ingot and subsequent fixing the profile of the ingot by cooling. In order to improve the quality and structure of cast ingots up to 80 mm thick and ensure the stability of the casting process, the volume of the liquid metal layer over the forming part of the ingot is determined by the ratio:

V[(10-50)+(1-3)δ²]×1, гдеV [(10-50) + (1-3) δ ² ] × 1, where

δ - толщина слитка, 1 - ширина слитка, при этом отношение ширины слоя жидкого металла к толщине слитка выдерживают в пределах 2-20, отношение длины этого слоя к ширине слитка - в пределах 1,05-1,5, а угол падения струй охладителя на поверхность слитка плавно меняют от 10° до 40° в начале процесса при минимальной скорости литья и до 70°-90° при достижении технологической скорости литья (авторское свидетельство СССР №908487, МКИ В 22 D 11/ 00, приоритет от 11.03.80 г., опубл.28.02.82 г.)- прототип.δ is the thickness of the ingot, 1 is the width of the ingot, while the ratio of the width of the liquid metal layer to the thickness of the ingot is kept within 2-20, the ratio of the length of this layer to the width of the ingot is between 1.05-1.5, and the angle of incidence of the cooler jets on the surface of the ingot smoothly change from 10 ° to 40 ° at the beginning of the process with a minimum casting speed and up to 70 ° -90 ° when the technological casting speed is reached (USSR author's certificate No. 908487, MKI B 22 D 11/00, priority from 11.03.80 city, publ. 28.02.82 g.) - prototype.

Недостатком рассматриваемого способа является то, что подача расплава металла на поддон, введенный в зону индуктора, чрезвычайно затруднена особенно при отливке тонких слитков до 80 мм, так как направленный в поддон расплавленный металл быстро кристаллизуется, затвердевание происходит вплоть до верхнего мениска слитка с частичным или полным нарушением непрерывности процесса формирования слитка. Это влечет за собой проливы жидкого металла и выброс его при взаимодействии с охлаждающей средой.The disadvantage of this method is that the supply of the molten metal to the tray introduced into the inductor zone is extremely difficult especially when casting thin ingots up to 80 mm, since the molten metal directed into the tray quickly crystallizes, solidification occurs up to the upper meniscus of the ingot with partial or full violation of the continuity of the ingot formation process. This entails spills of liquid metal and its release when interacting with a cooling medium.

Существующие способы не разрешают задачу отливки тонких слитков до 80 мм на начальной стадии процесса. Задачей изобретения является повышение устойчивости литья тонких слитков на начальной стадии и обеспечение равномерного поступления расплава металла на торцевую поверхность поддона.Existing methods do not solve the problem of casting thin ingots up to 80 mm at the initial stage of the process. The objective of the invention is to increase the stability of casting thin ingots at the initial stage and to ensure uniform flow of molten metal on the end surface of the pallet.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что в электромагнитном кристаллизаторе поддон вводят в расположенный над индуктором кристаллизатора промежуточный резервуар, имеющий донное отверстие, с профилем, аналогичным профилю поддона, удерживают внешним электромагнитным полем индуктора (его радиальной составляющей) поступающий в него расплав до заполнения им торцевой поверхности поддона, после чего опускают поддон и вводят расплав в зону действия внутреннего электромагнитного поля индуктора (тангенциальной его составляющей) для формирования требуемой геометрии поверхности слитка и последующую фиксацию профиля слитка охлаждением. Сущность изобретения поясняется следующими чертежами.The achievement of the technical result is ensured by the fact that in the electromagnetic mold the pan is introduced into the intermediate reservoir located above the mold inductor, having a bottom hole, with a profile similar to the profile of the pan, the melt entering it by the external electromagnetic field (its radial component) until the end surface is filled with it the pallet, after which the pallet is lowered and the melt is introduced into the zone of action of the internal electromagnetic field of the inductor (its tangential composition yayuschey) for forming the desired geometry of the ingot surface and the subsequent fixation of the profile of the ingot cooled. The invention is illustrated by the following drawings.

На фиг.1, 2, 3 схематически изображена установка для реализации предложенного способа, включающая в себя электромагнитный кристаллизатор, состоящий из индуктора 1, совмещенного с системой охлаждения, поддон 2, промежуточный резервуар 3, выполненный с донным отверстием, аналогичным профилю поддона, расплав 4, стол литейной машины 5, слиток 6. Стрелками показана охлаждающая вода, вытекающая из поясов охлаждения, которые конструктивно совмещены с индуктором 1. Начальная стадия реализации способа показана на фиг.1. Поддон 2 вводят в расположенный над индуктором 1 кристаллизатора промежуточный резервуар 3, подают ток на индуктор 1 электромагнитного кристаллизатора. Прогревают индукционными токами промежуточный резервуар 3 и поверхность поддона 2. Расплав 4 подают на поддон 2 и удерживают его внешним электромагнитным полем индуктора 1 до заполнения им торцевой поверхности поддона 2 за счет расталкивающих электромагнитных сил, возникающих между жестко закрепленным индуктором 1 и расплавом 4, направленных вдоль оси слитка 6. После чего опускают поддон 2 с плавно возрастающей скоростью до технологически требуемой и вводят расплав 4 в зону действия внутреннего электромагнитного поля индуктора 1 (фиг.3). Возникающие силы внутреннего электромагнитного поля внутри индуктора 1 воздействуют на кристаллизирующийся слиток 6, направлены нормально к продольной оси слитка 6 и формируют требуемую геометрию слитка 6. Затем производят фиксацию профиля слитка 6 охлаждением.Figure 1, 2, 3 schematically shows the installation for implementing the proposed method, including an electromagnetic mold, consisting of an inductor 1, combined with a cooling system, pan 2, an intermediate tank 3 made with a bottom hole similar to the profile of the pan, melt 4 , table of the casting machine 5, ingot 6. The arrows indicate the cooling water flowing from the cooling belts, which are structurally combined with the inductor 1. The initial stage of the implementation of the method is shown in figure 1. The pan 2 is introduced into the intermediate reservoir 3 located above the mold inductor 1, and a current is supplied to the inductor 1 of the electromagnetic mold. The intermediate tank 3 and the surface of the pallet 2 are heated by induction currents. The melt 4 is fed to the pallet 2 and held by the external electromagnetic field of the inductor 1 until it is filled with the end surface of the pallet 2 due to repulsive electromagnetic forces arising between the rigidly fixed inductor 1 and the melt 4 directed along axis of the ingot 6. Then lower the pallet 2 with a gradually increasing speed to the technologically required and introduce the melt 4 into the zone of action of the internal electromagnetic field of the inductor 1 (Fig.3). The resulting forces of the internal electromagnetic field inside the inductor 1 act on the crystallizing ingot 6, are directed normally to the longitudinal axis of the ingot 6 and form the desired geometry of the ingot 6. Then, the profile of the ingot 6 is fixed by cooling.

Для повышения срока службы поддона 2 рекомендуется его изготавливать из металла с температурой плавления выше, чем у расплава 4. На поверхность поддона 2 с той же целью целесообразно нанести покрытие, исключающее разъедание его расплавом 4.To increase the life of the pallet 2, it is recommended that it be made of metal with a melting point higher than that of the melt 4. It is advisable to apply a coating on the surface of the pallet 2 to prevent it from being corroded by the melt 4.

Применение предлагаемого способа в производстве позволит обеспечить высокопроизводительный и качественный процесс непрерывной разливки металла в электромагнитном кристаллизаторе.The application of the proposed method in production will ensure a high-performance and high-quality process of continuous casting of metal in an electromagnetic mold.

Claims

1. A method of continuous casting of metal in an electromagnetic mold, comprising supplying the molten metal to the pallet, lowering it and introducing it into the electromagnetic field of the mold inductor to hold the melt and form the desired surface geometry of the ingot and then fixing the ingot profile by cooling, characterized in that the tray is introduced in the intermediate tank located above the mold inductor having a bottom hole with a profile similar to the profile of the pallet, hold the external ele with the inductor's magnetic field, the melt entering it until it is filled with the upper end surface of the pallet, then the pallet is lowered and the melt is introduced into the zone of action of the internal electromagnetic field of the inductor.

2. The method according to claim 1, characterized in that the intermediate tank and the surface of the pallet are heated by induction currents before the melt is fed.