RU2414986C1 - Кристаллизатор для непрерывной разливки с каналом для охлаждающего средства - Google Patents

Кристаллизатор для непрерывной разливки с каналом для охлаждающего средства Download PDF

Info

Publication number
RU2414986C1
RU2414986C1 RU2009131056/02A RU2009131056A RU2414986C1 RU 2414986 C1 RU2414986 C1 RU 2414986C1 RU 2009131056/02 A RU2009131056/02 A RU 2009131056/02A RU 2009131056 A RU2009131056 A RU 2009131056A RU 2414986 C1 RU2414986 C1 RU 2414986C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mold
wall
coolant
continuous casting
elements
Prior art date
Application number
RU2009131056/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Ханс-Юрген ОДЕНТАЛЬ (DE)
Ханс-Юрген ОДЕНТАЛЬ
Норберт ФОГЛЬ (DE)
Норберт ФОГЛЬ
Original Assignee
Смс Зимаг Аг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Смс Зимаг Аг filed Critical Смс Зимаг Аг
Application granted granted Critical
Publication of RU2414986C1 publication Critical patent/RU2414986C1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/055Cooling the moulds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Кристаллизатор (1) для непрерывной разливки имеет канал (2) для охлаждающего средства. Он образован направленной к расплавленному металлу внутренней стенкой (3) кристаллизатора, внешней стенкой (4) кристаллизатора, правой боковой стенкой (5) и левой боковой стенкой (6). В канале расположены турбулизирующие элементы, которые выполнены в форме тетраэдров или горизонтальных ступеней или крылышек. Турбулизирующие элементы размещены с обеспечением гомогенного перемешивания охлаждающего средства за счет повышения турбулизации вблизи стенки и в зоне центральной части струи. Обеспечивается замедление процесса рекристаллизации материала кристаллизатора или материала стенок канала для охлаждающего средства. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение касается кристаллизатора для непрерывной разливки с каналом для охлаждающего средства, образованным посредством обращенной к расплавленному металлу внутренней стороны кристаллизатора в качестве горячей стороны, наружной стороны кристаллизатора в качестве холодной стороны и правой, и левой боковых сторон.
Из DE 19826522 А1 известна стенка кристаллизатора непрерывной разливки, которая состоит из внутренней панели кристаллизатора и соединенного резьбовым соединением с внутренней панелью кристаллизатора водяного бака, причем внутренняя панель кристаллизатора имеет на обращенной к водяному баку стороне стержни с проходящими между ними пазами, в которых расположены вставки. Пазы служат при этом в качестве охлаждающих каналов для охлаждающей жидкости, как правило воды. Вставки служат для уменьшения поперечного сечения каналов, так что повышается скорость течения охлаждающего средства в канале.
DE 19842674 A1 описывает похожие вставки.
Кристаллизаторы для непрерывной разливки с охлаждающими каналами известны далее из документа DE 10122618 А1, DE 10035737 А1 и DE 10138988 C2.
Из DE 10253735 А1 известен кристаллизатор для непрерывной разливки расплавленных металлов, в частности стали, с охлаждающими каналами в виде охлаждающих пазов, охлаждающих шлицев или охлаждающих отверстий на противоположной горячей стороне кристаллизатора контактной поверхности. Теплоотдача кристаллизатора улучшается посредством того, что геометрическая форма теплопередающих поверхностей охлаждающего канала или одной группы охлаждающих каналов подгоняется по форме, поверхности поперечного сечения, окружности, свойству граничащей поверхности, ориентации к контактной поверхности, компоновке и/или плотности компоновки по сравнению с контактной поверхностью к локальной плотности теплового потока и/или к температуре контактной поверхности в эксплуатации, в частности, в зоне зеркала металла.
При непрерывной разливке жидкий расплавленный металл поступает из распределителя через погружной стакан в качающийся и охлаждаемый водой медный кристаллизатор. Вследствие отвода тепла снижается температура расплавленного металла ниже температуры солидуса и образуется тонкая непрерывная корочка, которая вытягивается в направлении литья. Посредством усиливающегося охлаждения нарастает толщина корочки, пока непрерывнолитая заготовка полностью не затвердеет. В зависимости от формата и количества ручьев скорости разливки достигают сегодня 6 м/мин и больше. Обычные плотности теплового потока лежат в порядке величин до 12 МВт/м2.
Отводимый охлаждающим средством тепловой поток зависит, помимо прочего, от геометрии охлаждающих каналов, шероховатости стенок, а также скорости течения охлаждающего средства и, следовательно, от степени турбулизации. Чем выше степень турбулизации на стороне охлаждающего средства, тем интенсивнее перемешивание и тем больше тепла отводится. Хотя таким образом увеличиваются теплопередающие поверхности, однако это увеличение заключено в узких границах. В частности, при очень высокой плотности тепловых потоков часто наступает загрязнение теплопередающих поверхностей отложениями, так называемое «зарастание» (fouling). Так как отложения обладают очень низкой теплопроводящей способностью, то упомянутое зарастание ведет в случае охлаждения кристаллизатора к сильному повышению температуры медной стенки и поэтому к уменьшенному сроку службы кристаллизатора.
Обычные кристаллизаторы для непрерывной разливки выполняют с прямоугольными каналами для охлаждающего средства, которое течет по ним со скоростью течения примерно 10 м/с. В этих каналах для охлаждающего средства при значении числа Рейнольдса приблизительно 250000 формируется турбулентное течение с основным компонентом в аксиальном направлении. Общая турбулизация приводит к повышенному массовому, импульсному и энергетическому обмену между отдельными слоями охлаждающего средства. Вблизи стенок образуются приграничные слои течения и температуры, которые можно описывать посредством так называемого логарифмического закона распределения скоростей у стенки. При приближении к стенке турбулизация уменьшается. Основной недостаток обычного охлаждения состоит в направленной турбулизации с преобладающими компонентами в аксиальном направлении течения и низшими составляющими в радиальном направлении течения.
В основе изобретения лежит задача создания кристаллизатора для непрерывной разливки, в котором замедляется процесс рекристаллизации материала кристаллизатора или материала стенок канала для охлаждающего средства, который зависит от температуры эксплуатации и продолжительности эксплуатации, а также повышается срок службы кристаллизатора и упомянутая турбулизация и достигается гомогенное перемешивание охлаждающего средства.
Эта задача в соответствии с изобретением решена тем, что в кристаллизаторе для непрерывной разливки с каналом для охлаждающего средства, который образован посредством обращенной к расплавленному металлу внутренней стенки кристаллизатора в качестве горячей стороны, наружной стенки кристаллизатора в качестве холодной стороны, а также правой и левой боковых стенок, канал для охлаждающего средства снабжен турбулизирующими элементами. Посредством введения турбулизирующих элементов достигается принципиально более сильное перемешивание охлаждающего средства. Одновременно турбулизирующие образующие турбулентность элементы увеличивают теплопередающие поверхности канала для охлаждающего средства, или стенок кристаллизатора. Совместное влияние обеих мер, то есть обеспечение турбулизации и увеличение теплопередающих поверхностей, улучшает локальную теплопередачу от стенок канала и, соответственно, от стенок к охлаждающему средству, которое затем отводит тепло.
Основной эффект всех турбулизирующих элементов заключается в индуцируемом турбулизацией массовом, импульсном и энергетическом переносе. Теплопередача в канал для охлаждающего средства от кристаллизатора для непрерывной разливки улучшается в соответствии с изобретением. Вследствие интенсивного перемешивания турбулизирующие элементы обеспечивают повышенную локальную плотность теплового потока, то есть увеличивается отводимая теплота от единицы поверхности. Турбулизация как вблизи стенки, так и в зоне центральной части струи повышается, и достигается гомогенное перемешивание. Посредством турбулизирующих элементов достигается повышенное перемешивание охлаждающей воды и снижается температурный уровень в медной стенке кристаллизатора, причем замедляется зависящий от температуры эксплуатации и продолжительности эксплуатации процесс рекристаллизации материала кристаллизатора или материала стенок канала для охлаждающего средства. Это ведет к повышению срока службы кристаллизатора. Материалом кристаллизатора или стенок кристаллизатора является, например, медь, в частности, медь или другой материал. Далее сокращаются загрязнение и склонность к отложениям посредством повышенной турбулентности и более высоких сил скалывания на горячей стороне охлаждающего канала.
На заднем крае турбулизирующих элементов течение воды отрывается и образуется нестационарная и завихренная, то есть турбулентная, зона рециркуляции. Первое осуществление турбулизирующих элементов предусматривает горизонтальные ступени в охлаждающем средстве, которые, например, выполнены прямоугольного профиля и простираются по всей ширине или в частичных диапазонах канала для охлаждающего средства. Второе и третье осуществление турбулизирующих элементов предусматривает форму тетраэдра и крылышка. При этих формах индуцируются внутрь закручивающиеся сбегающие вихри, которые ведут к еще более интенсивному перемешиванию. Сбегающие вихри можно наблюдать на конце профиля крыла или сзади транспортных средств, где они принципиально нежелательны. Турбулизирующие элементы расположены на горячей стороне, например, со смещением друг за другом, причем расстояние определяется в основном посредством объемного расширения расположенных выше по течению зон рециркуляции. В качестве альтернативы, турбулизирующие элементы могут быть установлены на холодной стороне, тогда влияние рециркуляции распространяется до горячей стороны. Также возможна комбинация из тетраэдра на холодной стороне и горизонтально нанесенных ступеней на горячей стороне канала для охлаждающего средства. Также возможно располагать турбулизирующие элементы лишь на входе канала для охлаждающего средства или только на уровне зеркала металла, чтобы ограничить технологические затраты. Дополнительно к названным потоковым эффектам, теплопередающие поверхности повышаются посредством турбулизирующих элементов, для описанных тетраэдров примерно 6%. Таким образом, увеличивается также локальная плотность теплового потока. Посредством не слишком больших выбранных размеров турбулизирующих элементов могут быть обеспечены незначительные потери давления.
В принципе, работа соответствующего изобретению канала для охлаждающего средства может быть подтверждена с помощью численной симуляции течения (CFD-Computational Fluid Dynamics).
Варианты осуществления изобретения подробнее описываются с помощью очень схематических чертежей, на которых показано:
фиг.1 - в объемном представлении часть кристаллизатора для непрерывной разливки;
фиг.2 - в сечении на виде спереди кристаллизатор для непрерывной разливки с турбулизирующими элементами в соответствии с первым осуществлением;
фиг.3 - в сечении на виде спереди кристаллизатор для непрерывной разливки с турбулизирующими элементами в соответствии со вторым вариантом осуществления;
фиг.4 - в сечении на виде спереди кристаллизатор для непрерывной разливки с турбулизирующими элементами в соответствии с третьим вариантом осуществления; и
фиг.5 - в сечении на виде сбоку кристаллизатор для непрерывной разливки с турбулизирующими элементами.
Фиг.1 показывает в объемном представлении часть кристаллизатора 1 для непрерывной разливки с каналом 2 для охлаждающего средства, который образован посредством обращенной к расплавленному металлу внутренней стенки 3 кристаллизатора в качестве горячей стороны, внешней стороны 4 кристаллизатора в качестве холодной стороны и правой боковой стороны 5 и левой боковой стороны 6.
В направлении 8 течения расположены турбулизирующие элементы 7, 9 и 10 на внутренней стенке 3 кристаллизатора, т.е. горячей стороне, которые выступают в канал 2 для охлаждающего средства.
Фиг.2 показывает в разрезе на виде спереди канал 2 для охлаждающего средства, в котором в два ряда 11 расположены турбулизирующие элементы 7 в форме тетраэдра на внутренней стенке 3 кристаллизатора. Тетраэдр направлен своим острием против направления 8 течения. Благодаря такому расположению образуется сопротивление потоку. После тетраэдра охлаждающее средство имеет турбулентный режим. Тетраэдры могут быть расположены также смещенным образом.
На фиг.3 представлены турбулизирующие элементы 9 в форме горизонтальных ступеней. Горизонтальные ступени образованы, например, посредством прямоугольного бруска (см. фиг.5), который простирается через всю ширину канала 2 для охлаждающего средства.
Другая форма турбулизирующих элементов 10 представлена на фиг.4. Этот турбулизирующий элемент 10 обладает формой крылышка. Эти, сходные с крылом самолета крылышки, или закреплены в рядах 11, ориентированные друг за другом на внутренней стенке 3 кристаллизатора, или распределенным образом закреплены на внутренней стенке кристаллизатора, как обозначено посредством самого нижнего крылышка.
Все турбулизирующие элементы 7, 9 и 10 возвышаются над внутренней стенкой 3 кристаллизатора в канал 2 для охлаждающего средства или противоположно и воздействуют на охлаждающее средство, когда оно течет через канал 2 для охлаждающего средства в направлении 8 течения.
Список условных обозначений
1 - Кристаллизатор для непрерывной разливки
2 - Канал для охлаждающего средства
3 - Внутренняя стенка кристаллизатора
4 - Внешняя стенка кристаллизатора
5 - Правая боковая стенка
6 - Левая боковая стенка
7 - Тетраэдр
8 - Направление течения
9 - Горизонтальная ступень
10 - Крылышко
11 - Ряд

Claims (6)

1. Кристаллизатор (1) для непрерывной разливки, имеющий канал (2) для охлаждающего средства, образованный посредством направленной к расплавленному металлу внутренней стенки (3) кристаллизатора в качестве горячей стороны, внешней стенки (4) кристаллизатора в качестве холодной стороны, правой боковой стенки (5) и левой боковой стенки (6), в котором расположены турбулизирующие элементы, отличающийся тем, что турбулизирующие элементы (7, 9, 10) выполнены в форме тетраэдров, или горизонтальных ступеней, или крылышек и размещены с обеспечением гомогенного перемешивания охлаждающего средства за счет повышения турбулизации вблизи стенки и в зоне центральной части струи.
2. Кристаллизатор (1) по п.1, отличающийся тем, что турбулизирующие элементы (7, 9, 10) расположены на внутренней стенке (3) кристаллизатора.
3. Кристаллизатор (1) по п.1, отличающийся тем, что турбулизирующие элементы (7, 9, 10) расположены на внешней стенке (4) кристаллизатора.
4. Кристаллизатор (1) по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что турбулизирующие элементы (7, 10) расположены в рядах (11).
5. Кристаллизатор (1) по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что турбулизирующие элементы (7, 10) расположены в рядах (11) смещенным образом.
6. Кристаллизатор (1) по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что турбулизирующие элементы (7,9, 10) расположены в зоне зеркала металла.
RU2009131056/02A 2007-01-17 2007-12-11 Кристаллизатор для непрерывной разливки с каналом для охлаждающего средства RU2414986C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007002405.5 2007-01-17
DE102007002405A DE102007002405A1 (de) 2007-01-17 2007-01-17 Stranggießkokille mit Kühlmittelkanal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2414986C1 true RU2414986C1 (ru) 2011-03-27

Family

ID=39168055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009131056/02A RU2414986C1 (ru) 2007-01-17 2007-12-11 Кристаллизатор для непрерывной разливки с каналом для охлаждающего средства

Country Status (15)

Country Link
US (1) US20100065242A1 (ru)
EP (1) EP2121218A1 (ru)
JP (1) JP2010515580A (ru)
KR (1) KR20090077925A (ru)
CN (1) CN101646515B (ru)
AR (1) AR064927A1 (ru)
BR (1) BRPI0718884A2 (ru)
CA (1) CA2670037A1 (ru)
DE (1) DE102007002405A1 (ru)
MX (1) MX2009007659A (ru)
RU (1) RU2414986C1 (ru)
TW (1) TW200909099A (ru)
UA (1) UA92985C2 (ru)
WO (1) WO2008086856A1 (ru)
ZA (1) ZA200902185B (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017206914A1 (de) 2017-04-25 2018-10-25 Sms Group Gmbh Stranggießkokille mit strömungsoptimierter Kühlung
JP7020376B2 (ja) * 2018-11-09 2022-02-16 Jfeスチール株式会社 鋼の連続鋳造用鋳型及び鋼の連続鋳造方法
EP3878572A1 (en) * 2018-11-09 2021-09-15 JFE Steel Corporation Mold for continuous steel casting and continuous steel casting method
CN109434044A (zh) * 2018-11-29 2019-03-08 李泽朋 带造浪效果冷却结构合理的连铸结晶铜板模结构
RU2711276C1 (ru) * 2018-12-05 2020-01-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Устройство для непрерывного литья и прессования
IT201900001035A1 (it) * 2019-01-24 2020-07-24 Danieli Off Mecc Lingottiera per colata continua

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4716954A (en) * 1986-10-24 1988-01-05 Allegheny Ludlum Corporation Method and apparatus for sequentially continuous casting different composition grades of steel
FR2661120B3 (fr) * 1990-04-20 1992-04-03 Siderurgie Fse Inst Rech Lingotiere de coulee continue de metal liquide equipee de moyens de controle de la solidification du metal liquide.
IT1267246B1 (it) * 1994-06-06 1997-01-28 Danieli Off Mecc Sottolingottiera a pareti per colata continua
DE69518359T2 (de) 1994-06-06 2000-12-21 Danieli & C. Officine Meccaniche S.P.A., Buttrio Verfahren zum Kontrollieren der Verformung von Seitenwänden einer Kokille sowie Stranggiesskokille
DE69518360T2 (de) * 1994-06-06 2000-12-28 Danieli & C. Officine Meccaniche S.P.A., Buttrio Stranggiesskokille mit verbessertem Wärmeaustausch sowie Verfahren zur Erhöhung des Wärmeaustauschs einer Stranggiesskokille
ES2148375T3 (es) 1994-06-06 2000-10-16 Danieli Off Mecc Cristalizador de colada continua con un mayor intercambio de calor y metodo para aumentar el intercambio de calor en un cristalizador de colada continua.
US5522448A (en) * 1994-09-27 1996-06-04 Aluminum Company Of America Cooling insert for casting mold and associated method
DE19508169C5 (de) * 1995-03-08 2009-11-12 Kme Germany Ag & Co. Kg Kokille zum Stranggießen von Metallen
DE19826522A1 (de) 1998-06-15 1999-12-16 Schloemann Siemag Ag Kokillenwand einer Stranggießkokille
CN1240685A (zh) * 1998-07-02 2000-01-12 Sms舒路曼-斯玛公司 扁锭结晶器的宽边
DE19842674A1 (de) 1998-09-17 2000-03-23 Schloemann Siemag Ag Kokillenwand einer Stranggießkokille
IT1310518B1 (it) 1999-01-13 2002-02-18 Danieli Off Mecc Dispositivo per colata continua ad alta velocita' e relativoprocedimento
DE10035737A1 (de) 2000-07-22 2002-01-31 Sms Demag Ag Stranggießkokille mit den Gießquerschnitt umschließenden Kupferplatten
DE10138988C2 (de) 2000-08-23 2003-06-12 Sms Demag Ag Gekühlte Stranggießkokille zum Gießen von Metall
DE10122618A1 (de) 2001-05-10 2002-11-14 Sms Demag Ag Verfahren zur Verzögerung der Belagbildung in Kühlkanälen von Stranggießkokillen
DE10253735A1 (de) 2002-04-27 2003-11-13 Sms Demag Ag Intensivierung des Wärmeüberganges bei Stranggießkokillen
DE10337205A1 (de) * 2003-08-13 2005-03-10 Km Europa Metal Ag Flüssigkeitsgekühlte Kokille

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090077925A (ko) 2009-07-16
AR064927A1 (es) 2009-05-06
DE102007002405A1 (de) 2008-07-24
TW200909099A (en) 2009-03-01
WO2008086856A1 (de) 2008-07-24
BRPI0718884A2 (pt) 2013-12-17
UA92985C2 (ru) 2010-12-27
CN101646515A (zh) 2010-02-10
EP2121218A1 (de) 2009-11-25
MX2009007659A (es) 2009-10-13
JP2010515580A (ja) 2010-05-13
US20100065242A1 (en) 2010-03-18
ZA200902185B (en) 2010-01-27
CN101646515B (zh) 2012-06-13
CA2670037A1 (en) 2008-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2414986C1 (ru) Кристаллизатор для непрерывной разливки с каналом для охлаждающего средства
PL183716B1 (pl) Krystalizator chłodzony cieczą
CA1318767C (en) Continuous casting mold arrangement
CN102089097A (zh) 连铸结晶器
US20050189087A1 (en) Direct chilled metal casting system
JPH08294757A (ja) 連続鋳造用注入装置
CN212495266U (zh) 一种铝合金气滑铸造结晶器
JP7196746B2 (ja) 連続鋳造用注湯装置
EP2054178B1 (en) Crystalliser
CN213598052U (zh) 一种水冷排气管
CN1447725A (zh) 冷硬金属连铸结晶器
CN211386822U (zh) 一种高效化连铸机结晶器铜板
JP2011073020A (ja) 金型
JP2007085724A (ja) 熱交換器
JP2020121329A (ja) 鋼の連続鋳造用鋳型及び鋼の連続鋳造方法
CN110523934A (zh) 一种组合式可修复小方坯高拉速结晶器
JP2003136204A (ja) 高熱流束に対応する連続鋳造鋳型
CN203356553U (zh) 一种铜包铝复合材料铸造用结晶器
RU2381086C1 (ru) Способ непрерывной разливки прямоугольных стальных слитков
RU2756838C2 (ru) Стакан несимметричной формы для литья слябов и включающая его металлургическая установка для литья металла
RU2108890C1 (ru) Установка для непрерывной разливки металла
JPH03297541A (ja) 連続鋳造設備用モールド
JPH091295A (ja) 連続鋳造装置のダムブロックガイド
Han et al. Numerical simulation on sprue distributions during cladding casting process
CN103909256A (zh) 一种用于浇注大方坯的多孔浸入式水口

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111212