RU2348481C2

RU2348481C2 - Molder of continuous caster

Info

Publication number: RU2348481C2
Application number: RU2007111701/02A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иосифович Миценгендлер (RU); Юрий Иосифович Миценгендлер; Борис Виль мович Певзнер (RU); Борис Вильямович Певзнер; Александр Борисович Котельников (RU); Александр Борисович Котельников; Сергей Петрович Копысов (RU); Сергей Петрович Копысов
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Машпром" (ЗАО НПП "Машпром")
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2009-03-10
Also published as: RU2007111701A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: molder contains operating copper walls, each of them is affixed by stud bolts with spacer block. In each copper wall and spacer block there are implemented cooling parallel-plate duct. In angular ledge, implemented all around the copper wall, by means of pad weld method it is implemented connecting spacer in the form of framework. In spacer block all around the edge there are implemented chamfers for closed weld seam, sealed connecting copper operating wall and spacer block. Stud bolts are welded on between cooling channels and uniformly distributed by plane of copper operating wall.

EFFECT: reliability improvement of walls sealing, increasing of its mechanical rigidity.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к кристаллизаторам машин непрерывного литья заготовок.The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to molds of continuous casting machines.

От эксплуатационной стойкости рабочих стенок кристаллизатора, определяемой количеством разливок за одну кампанию, включающую несколько, как правило, три-четыре переточки рабочей поверхности медных плит стенок по причине их износа и деформации, зависит длительность его межремонтных периодов и, следовательно, производительность машины, а состояние его рабочей полости влияет на качество отливаемых заготовок.The operational durability of the mold walls, determined by the number of castings per campaign, including several, usually three or four regrinds of the working surface of the copper plates of the walls due to their wear and deformation, depends on the duration of its overhaul periods and, consequently, the performance of the machine, and the condition its working cavity affects the quality of cast billets.

Известен кристаллизатор с двухслойными плитами рабочих стенок (Франция, заявка №2440795, МКИ B22D 11/04, опубл. 11.06.80, РЖ №11-1980). Каждая рабочая стенка содержит плиту из меди, закрепленную при помощи резьбовых штанг на примыкающей к ней стальной плите рамы, полость которой образует охлаждающую рубашку. Резьбовые штанги крепятся посредством резьбовых отверстий, выполненных в медной плите.Known mold with two-layer plates of the working walls (France, application No. 2440795, MKI B22D 11/04, publ. 11.06.80, RZ No. 11-1980). Each working wall contains a copper plate fixed with threaded rods to an adjacent steel plate of the frame, the cavity of which forms a cooling jacket. The threaded rods are fastened by threaded holes made in a copper plate.

Недостатком такой конструкции является неэффективное охлаждение медной стенки через отделяющую ее от полости охлаждения стальную плиту. При циклической тепловой работе стенок во время эксплуатации крепление медных плит на стальных плитах необходимо регулярно подтягивать. Кроме того, соединение медных и стальных плит требует уплотнения плоскости стыка как по всему периметру стенок, так и в местах крепления шпилек, а также подвода и отвода охлаждающей воды. В результате снижается эксплуатационная стойкость рабочих стенок.The disadvantage of this design is the inefficient cooling of the copper wall through a steel plate separating it from the cooling cavity. During cyclic thermal work of the walls during operation, the fastening of copper plates on steel plates must be regularly tightened. In addition, the connection of copper and steel plates requires compaction of the joint plane both around the entire perimeter of the walls and at the points of fastening of the studs, as well as the supply and discharge of cooling water. As a result, the operational resistance of the working walls is reduced.

Усовершенствования по повышению стойкости стенок, как правило, проводятся в сочетании с рациональным уменьшением общей толщины рабочих стенок, ведущим к экономии меди, особенно для слябовых машин непрерывного литья, путем пакетирования медной и стальной плит. Полезная толщина медной плиты, принятая равной расстоянию от рабочей поверхности до охлаждающих каналов, в этом случае определяется назначением (сляб, блюм, сорт) конструкции кристаллизатора и его температурными характеристиками.Improvements to increase the resistance of the walls, as a rule, are carried out in combination with a rational decrease in the total thickness of the working walls, leading to the saving of copper, especially for continuous slab casting machines, by packing copper and steel plates. The useful thickness of the copper plate, taken equal to the distance from the working surface to the cooling channels, in this case is determined by the purpose (slab, bloom, grade) of the crystallizer design and its temperature characteristics.

Известно также (журнал «Сталь», 1985, №6, с.33-36), что тепловой поток от слитка при его формировании в кристаллизаторе поглощается охлаждающей жидкостью в основном передней частью каналов охлаждения медной стенки, т.е. от оси каналов до рабочей поверхности медной стенки, а через заднюю часть стенки (от оси каналов до задней части стенки) передача тепла практически не происходит, что дает возможность, не снижая общей теплопроводности, сместить каналы охлаждения путем выполнения их определенной части в стальной плите.It is also known (Steel magazine, 1985, No. 6, p. 33-36) that the heat flux from the ingot during its formation in the mold is absorbed by the coolant mainly in the front part of the cooling channels of the copper wall, i.e. from the channel axis to the working surface of the copper wall, and through the back of the wall (from the channel axis to the back of the wall), heat transfer practically does not occur, which makes it possible, without reducing the overall thermal conductivity, to shift the cooling channels by performing a certain part of them in a steel plate.

Для уплотнения плоскости стыка стальной и медной плит по плоскости медной плиты между каналами охлаждения расположены резьбовые отверстия для шпилек.To seal the junction plane of the steel and copper plates along the plane of the copper plate, threaded holes for studs are located between the cooling channels.

Так, известно устройство трехслойной рабочей стенки кристаллизатора для непрерывного литья металла, содержащее медную плиту со слоем износостойкого материала на рабочей поверхности, спакетированную под давлением (диффузионной сваркой) со стальной плитой (Япония, заявка №60 - 18252, заявл. 13.07.83, №52 - 126089, опубл. 30.01.85, МКИ В22D 11/04).Thus, a device is known for a three-layer working wall of a mold for continuous casting of metal, containing a copper plate with a layer of wear-resistant material on the working surface, sealed under pressure (diffusion welding) with a steel plate (Japan, application No. 60 - 18252, application. 13.07.83, No. 52 - 126089, publ. 30.01.85, MKI B22D 11/04).

Особенностью устройства является облицовка рабочей поверхности медной плиты износостойким материалом, снижающим частично теплопроводность рабочей стенки, и выполнение открытых со стороны стальной стенки продольных шлицевых каналов охлаждения.A feature of the device is the lining of the working surface of the copper plate with a wear-resistant material that partially reduces the thermal conductivity of the working wall, and the execution of longitudinal splined cooling channels open from the side of the steel wall.

К недостаткам известного устройства следует отнести, во-первых, неконтролируемую герметичность диффузионного соединения плит по всей плоскости контакта медной и стальной плит, вызванную возможным раскрытием стыка в результате термоциклических нагрузок сопрягаемых элементов трехслойной стенки в период эксплуатации. Выполнение ремонта дефектов сварки в условиях эксплуатации при этом требует организации специального технологического производства. Во-вторых, открытые каналы охлаждения требуют дополнительного уплотнения при сборке рабочей стенки с опорным каркасом корпуса кристаллизатора, что снижает надежность и усложняет изготовление конструкции в целом.The disadvantages of the known device include, firstly, the uncontrolled tightness of the diffusion connection of the plates along the entire contact plane of the copper and steel plates caused by the possible opening of the joint as a result of thermocyclic loads of the mating elements of the three-layer wall during operation. Performing repair of welding defects under operating conditions requires the organization of a special technological production. Secondly, open cooling channels require additional sealing when assembling the working wall with the support frame of the mold body, which reduces reliability and complicates the fabrication of the structure as a whole.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению известен кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок по патенту РФ №2173605 с приоритетом от 12.10.1999, МПК B22D 11/055, опубл. 20.09.2001. Кристаллизатор содержит корпус и рабочие медные стенки со щелевыми каналами для охлаждения, при этом между каждой медной стенкой и корпусом кристаллизатора установлен промежуточный элемент в виде плиты. В плоскости стыка по периметру в медной стенке и промежуточной плите в канавках размещено средство герметизации (устройство принято за прототип).Closest to the proposed technical solution is known as a mold of a continuous casting machine according to the patent of the Russian Federation No. 2173605 with a priority of 10/12/1999, IPC B22D 11/055, publ. 09/20/2001. The mold contains a housing and working copper walls with slotted channels for cooling, and an intermediate element in the form of a plate is installed between each copper wall and the mold housing. In the plane of the joint along the perimeter in the copper wall and the intermediate plate in the grooves there is a sealing tool (the device is taken as a prototype).

Особенность устройства состоит в том, что форма и наружные размеры промежуточной плиты соответствуют контуру примыкающей к ней медной стенки, а каналы охлаждения образуют сопряженные шлицевые пазы, выполненные в медной стенке и частично в промежуточной плите. Известное устройство направлено на улучшение охлаждения кристаллизатора и уменьшение расхода меди за счет выполнения промежуточной плиты.A feature of the device is that the shape and outer dimensions of the intermediate plate correspond to the contour of the adjacent copper wall, and the cooling channels form conjugate spline grooves made in the copper wall and partially in the intermediate plate. The known device is aimed at improving the cooling of the mold and reducing the consumption of copper due to the implementation of the intermediate plate.

К основным недостаткам устройства следует отнести ненадежность уплотнения стыка сопрягаемых плоскостей по контуру медной стенки с промежуточной плитой, обусловленную образованием люфтов резьбового крепления при термоциклических нагрузках во время работы кристаллизатора.The main disadvantages of the device include the unreliability of the seal of the junction of the mating planes along the contour of the copper wall with the intermediate plate, due to the formation of threaded backlash during thermal cyclic loads during operation of the mold.

Указанные недостатки стимулировали поиск новых технических решений.These shortcomings stimulated the search for new technical solutions.

Предложенное техническое решение направлено на повышение надежности герметизации рабочих стенок и увеличение их механической жесткости без увеличения габаритов, упрощение обслуживания и эксплуатации кристаллизатора.The proposed technical solution is aimed at improving the reliability of sealing the working walls and increasing their mechanical rigidity without increasing dimensions, simplifying the maintenance and operation of the mold.

Для получения такого технического результата в кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок, содержащем корпус, медные рабочие стенки, между каждой рабочей стенкой и корпусом закрепленные на них резьбовыми шпильками промежуточные плиты, и щелевые каналы охлаждения, разделенные по сечению плоскостью стыка каждой медной стенки и промежуточной плиты, а также средство герметизации плоскости стыка по периметру кромок медных стенок и промежуточных плит, согласно изобретению средство герметизации плоскости стыка по периметру кромок медных стенок и промежуточных плит выполнено в виде замкнутого по периметру сварного шва, для чего в каждой медной рабочей стенке со стороны щелевых каналов по периметру кромки выполнен угловой уступ, в котором, например, методом наплавки выполнена и закреплена соединительная проставка в виде замкнутой по периметру рамки, соизмеримой по габаритам с промежуточной плитой, в каждой промежуточной плите по периметру кромки выполнены ответные фаски под сварной шов, при этом на каждой медной рабочей стенке, в шаге между каналами выполнены глуходонные расточки-гнезда, в которых выполнены и закреплены, например, методом наплавки «пятаки», равномерно распределенные по плоскости каждой медной стенки, к которым приварены резьбовые шпильки крепления медной рабочей стенки к промежуточной плите.To obtain such a technical result, in the mold of a continuous casting machine comprising a case, copper working walls, intermediate plates fixed to them by threaded rods between each working wall and the housing, and slotted cooling channels separated by a section by the joint plane of each copper wall and the intermediate plate, and also means for sealing the joint plane around the perimeter of the edges of the copper walls and intermediate plates, according to the invention, means for sealing the joint plane around the perimeter of the chrome copper walls and intermediate plates are made in the form of a weld closed around the perimeter, for which an angled ledge is made in each copper working wall from the slotted channels along the edge perimeter, in which, for example, a spacer in the form of a frame closed around the perimeter is made and fixed , commensurate in size with the intermediate plate, in each intermediate plate along the perimeter of the edge, reciprocal chamfers are made under the weld, while on each copper working wall, in the step between the channels, Odón bore jacks, which are made and fastened, eg by welding "coppers" uniformly distributed over the plane of each copper wall to which fastening studs welded copper working wall to the intermediate plate.

Для реализации технического решения наплавленные рамка соединительной проставки и «пятаки» медной плиты выполнены из материала по химическому составу одной группы свариваемости с материалом промежуточной плиты и резьбовыми шпильками крепления.To implement the technical solution, the weld-in frame of the connecting spacer and the “five-copeck" copper plate are made of material according to the chemical composition of one weldability group with the material of the intermediate plate and threaded fasteners.

Сопоставительный анализ предложенного устройства с прототипом и с другими техническими решениями в данной области техники показывает, что сварной шов, наложенный на однородный материал промежуточной плиты и наплавленной в медной стенке рамки/соединительной проставки по периметру стыка медной и промежуточной плит, снимает проблему герметизации полости охлаждающих каналов, а крепление стальных шпилек сварным швом к «пятакам» медной плиты обеспечивает надежность крепления и исключение зазоров в плоскости стыка.A comparative analysis of the proposed device with the prototype and with other technical solutions in the art shows that the weld seam on a homogeneous material of the intermediate plate and the frame / connecting spacer deposited in the copper wall around the perimeter of the joint of the copper and intermediate plates eliminates the problem of sealing the cooling channel cavity , and the fastening of steel studs with a welded seam to the “nickles” of a copper plate ensures reliable fastening and elimination of gaps in the joint plane.

Это позволяет сделать вывод о нетрадиционном решении разработки устройства, его новизне, изобретательском уровне и не вызывает проблем реализации в современных условиях производства.This allows us to conclude that there is an unconventional solution to the development of the device, its novelty, and inventive step and does not cause implementation problems in modern production conditions.

Сущность изобретения и пример конкретного выполнения поясняются чертежами, где на фиг.1 изображена рабочая стенка кристаллизатора в сборе, на фиг.2 - рабочая медная и стальная промежуточная плиты стенки перед сборкой в разрезе, на фиг.3 - вид А на фиг.1.The invention and an example of a specific implementation are illustrated by drawings, where in Fig.1 shows the working wall of the mold assembly, in Fig.2 - working copper and steel intermediate plate wall before assembly in section, in Fig.3 - view A in Fig.1.

Рабочая стенка кристаллизатора состоит из рабочей медной стенки 1 и промежуточной стальной плиты 2. По периметру в кромках медной стенки 1 со стороны каналов охлаждения 3 в угловом уступе 4 методом наплавки (прямым нанесением металла или сверхзвуковым газопламенным напылением) выполнена стальная рамка - проставка 5, а между шлицевыми пазами 6 щелевых каналов охлаждения 3 в определенном порядке в расточках-гнездах 7 выполнены стальные «пятаки» 8, к которым сварным швом 9 приварены резьбовые шпильки 10. Медная стенка 1 соединена с промежуточной стальной плитой 2 резьбовыми шпильками 10 и замкнутым по периметру сварным швом 11. При этом материал наплавки по химическому составу применен одной группы свариваемости с материалом промежуточной плиты и резьбовых шпилек. В промежуточной плите 2 выполнены отверстия 12 для резьбовых шпилек 10, а также щелевые пазы 13 каналов охлаждения 3 и отверстия подвода 14 и отвода 15 охлаждающей жидкости. Промежуточная плита 2 снабжена шпильками 16 крепления стенки в сборе к корпусу кристаллизатора (не показан).The working wall of the mold consists of a working copper wall 1 and an intermediate steel plate 2. Along the perimeter in the edges of the copper wall 1 from the side of the cooling channels 3 in the ledge 4, a steel frame is made using a surfacing method (direct deposition of metal or supersonic gas-flame spraying) - spacer 5, and between the spline grooves 6 of the slotted cooling channels 3, in a certain order, steel “nickles” 8 are made in the bore-nests 7, to which threaded rods 10 are welded by a welded seam 9. The copper wall 1 is connected to the intermediate wall cial hob 2 by threaded studs 10 and around the perimeter of the closed weld 11. In this deposition material in chemical composition applied to one group of the intermediate plate weldability pictures and threaded rods. In the intermediate plate 2, holes 12 are made for threaded rods 10, as well as slotted grooves 13 of the cooling channels 3 and holes for the inlet 14 and the outlet 15 of the coolant. The intermediate plate 2 is provided with studs 16 for mounting the wall assembly to the mold body (not shown).

Предлагаемые медные стенки 1 и промежуточные плиты 2 монтируются в кристаллизатор в следующем порядке. Каждая медная стенка 1 с предварительно выполненной проставкой 5 и закрепленными резьбовыми шпильками 10 соединяется с промежуточной стальной плитой 2 сварным швом 11 и резьбовыми шпильками 10 и в сборе монтируется в корпус кристаллизатора (не показан) с помощью шпилек 16.The proposed copper walls 1 and intermediate plates 2 are mounted in the mold in the following order. Each copper wall 1 with a pre-made spacer 5 and fixed threaded rods 10 is connected to the intermediate steel plate 2 by a weld seam 11 and threaded rods 10 and is assembled assembled in a mold housing (not shown) using studs 16.

В результате, наплавленная проставка на медной стенке позволяет выполнить средство герметизации полости каналов охлаждения на стыке медной и стальной плит в виде сварного шва, что в сочетании с креплением сваркой резьбовых шпилек на наплавленных «пятаках» обеспечивает надежное уплотнение и повышение механической жесткости рабочей стенки. При этом упрощаются условия сборки и эксплуатации кристаллизатора.As a result, the weld-in spacer on the copper wall allows a means of sealing the cavity of the cooling channels at the junction of copper and steel plates in the form of a weld, which, in combination with the fastening by welding of threaded rods on the deposited nickels, provides reliable sealing and increase the mechanical rigidity of the working wall. This simplifies the conditions for assembly and operation of the mold.

Claims

1. The mold of the continuous casting machine comprising a housing, copper working walls, intermediate plates located between the working walls and the housing and mounted on the working walls by threaded rods, and slotted cooling channels made in the working wall and the intermediate plate, characterized in that it is equipped with a connecting spacer made by the method of surfacing in the form of a closed frame, commensurate in size with the intermediate plate, in an angled ledge made in a copper working wall from the side left channels, while in the intermediate plate along the perimeter of the edge, chamfers are made for a closed weld that tightly connects the copper working wall and the intermediate plate, and the threaded rods for attaching the copper working wall to the intermediate plate are welded between the cooling channels and evenly distributed along the plane of the copper working wall .

2. The mold according to claim 1, characterized in that the connecting spacer is made of material according to the chemical composition of one weldability group with the material of the intermediate plate.