SE516076C2

SE516076C2 - Casting for string casting

Info

Publication number: SE516076C2
Application number: SE9501709A
Authority: SE
Inventors: Bo Rogberg; Bengt Brolund; Staffan Hertzman
Original assignee: Sandvik Ab; Metallforskning Inst
Priority date: 1995-05-09
Filing date: 1995-05-09
Publication date: 2001-11-12
Also published as: SE9501709L; AU5709296A; BR9608283A; WO1996035533A1; JPH11504864A; CA2219910A1; KR19990008455A; SE9501709D0

Abstract

A mould is provided for the continuous casting of preferably steel. It has an inlet side (2) and an outlet side (3) and a mould cavity (4) between these. At the top, the four main inner walls in the mould cavity bulge inwards towards the middle of the mould, whereafter this bulging decreases downwards towards the oulet side of the mould. In this way, the mould has been given a shape that corresponds to the solidification behaviour, which results in a better contact and support for the strand shell.

Description

20 25 30 35 S16 nia plats för ett sänkrör. På de båda smalsidorna finns inga utbuktningar anordnade och ej heller några formningar av strängskorpan med hjälp av kokillväggarna. 20 25 30 35 S16 ninth place for a lowering pipe. On the two narrow sides there are no bulges arranged and no formations of the string crust by means of the mold walls.

AT-B-379 093 beskriver en kokill för stränggjutning av en smalsträng. Formhålrumstvärsnittets omkretslinje på inloppssidan kan indelas i fyra omkretsavsnitt. Vid två omkretsavsnitt, vilka samtidigt bildar smalsträngavsnittets långsidor, är på inloppssidan anordnade tvärsnittsförstoringar i form av utbuktningar i förhållande till samma tvärsnitt på strängutgàngssidan. Utbuktningens mått, vilket i detta fall motsvarar båghöjden, minskar kontinuerligt i stränglöpriktningen och är noll vid kokillutgången. Vid de båda andra omkretsavsnitten, dvs smalämneskokillens kortsidor, löper smalsidoväggarna, i motsats till de båda långsidorna eller bredsidorna, divergerande i stränglöpriktningen. Dessa i stränglöpriktningen divergerande kort- eller smalsidorna är nödvändiga för lösning av den ställda uppgiften, nämligen att förhindra klämning och veckbildning på bredsidorna. En förbättring resp. likställning av kylningen över hela kokillomkretsen, och därmed en förbättring av strängkvaliteten med avseende på ytteryta och struktur, kan ej erhållas med denna kokill emedan smal- och bredsidorna kyls olika starkt. En stegring av gjuthastigheten begränsas genom de obestämda kylförhållandena på smalsidorna. Den starka kylningen av bredsidorna och den svaga kylningen av smalsidorna ökar vidare faran för genombrytning såväl vid starkt varierande, samt i synnerhet vid höga gjuthastigheter.AT-B-379 093 describes a mold for extruding a narrow strand. The circumferential line of the mold cavity cross section on the inlet side can be divided into four circumferential sections. In the case of two circumferential sections, which simultaneously form the long sides of the narrow strand section, cross-sectional enlargements are arranged on the inlet side in the form of bulges in relation to the same cross section on the strand exit side. The dimension of the bulge, which in this case corresponds to the arc height, decreases continuously in the strand running direction and is zero at the mold exit. At the other two circumferential sections, i.e. the short sides of the narrow blank mold, the narrow side walls run, in contrast to the two long sides or wide sides, diverging in the strand running direction. These short or narrow sides diverging in the strand running direction are necessary for solving the set task, namely to prevent squeezing and creasing on the wide sides. An improvement resp. equalization of the cooling over the entire mold circumference, and thus an improvement of the string quality with respect to outer surface and structure, can not be obtained with this mold because the narrow and wide sides are cooled differently. An increase in the casting speed is limited by the indeterminate cooling conditions on the narrow sides. The strong cooling of the wide sides and the weak cooling of the narrow sides further increase the risk of breakthrough both at strongly varying, and in particular at high casting speeds.

I EP-A-498 296 beskrivs en stränggjutningskokill enligt vilken inloppssidans omkretslinje har omkretsavsnitt mellan hörnen med tvärsnittsförstoringar av formhålrummet. Dessa förstoringar har formen av utbuktningar, varvid utbuktningarnas kordahöjder minskar i alla omkretsavsnitt i stränglöpriktningen utmed åtminstone en dellängd av formhålrummet. Enligt denna skrift, ska därigenom erhållas en över hela omkretsen mätbar kylning av strängskorpan för att å ena sidan förbättra 10 15 20 25 30 35 UH _; OK C) \J ON LA) strängkvaliteten och å andra sidan öka gjuthastigheten. Vidare ska konstruktionen även möjliggöra gjuthastighetsskillnader under en löpande gjutning.EP-A-498 296 describes a continuous casting mold according to which the circumferential line of the inlet side has circumferential sections between the corners with cross-sectional enlargements of the mold cavity. These enlargements are in the form of bulges, the cord heights of the bulges decreasing in all circumferential sections in the strand running direction along at least a partial length of the mold cavity. According to this document, a measurable cooling of the extruded crust is thereby obtained over the entire circumference in order, on the one hand, to improve UH _; OK C) \ J ON LA) the string quality and on the other hand increase the casting speed. Furthermore, the construction must also enable casting speed differences during continuous casting.

Konstruktionen enligt EP-A-498 296 har endast delvis lyckats infria de ställda uppgifterna. Minskningen av tvärsnittsarean har stundom visat sig vara alltför kraftig, vilket lett till problem med fastklämning av gjutsträngen och ökat kokillslitage. I befintliga anläggningar har ofta den ansatta gjuthastigheten visat sig vara för hög för denna kokill.The construction according to EP-A-498 296 has only partially succeeded in fulfilling the required tasks. The reduction in the cross-sectional area has sometimes proved to be too strong, which has led to problems with clamping of the casting string and increased mold wear. In existing plants, the casting speed employed has often proved to be too high for this mold.

Den har konstruerats i första hand med tanke på snabbhet, ej för sprickfrihet och generellt defektfri gjutning. Den kompenserar dock ej helt för hörnkrympningen, varför hörnutförandet lämnar övrigt att önska. Vidare "nyper" strängen vid lägre gjuthastigheter.It has been designed primarily with speed in mind, not for crack-free and generally defect-free casting. However, it does not completely compensate for the corner shrinkage, which is why the corner design leaves something to be desired. Furthermore, the string "pinches" at lower casting speeds.

Ett första syfte med föreliggande uppfinning är att kompensera för strängens hörnkrympning, både vid högre och lägre gjuthastigheter.A first object of the present invention is to compensate for the corner shrinkage of the string, both at higher and lower casting speeds.

Ett andra syfte med föreliggande uppfinning är att i möjligaste mån förenkla kokillens utformning.A second object of the present invention is to simplify the design of the mold as much as possible.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att uppnå optimal kontakt mellan sträng och kokillvägg utefter kokillens hela längd. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att justera för den krympgradient som uppstår mellan kokillens in- och utlopp, varvid drag- och trycktöjningar minimeras.A further object of the present invention is to achieve optimal contact between the string and the mold wall along the entire length of the mold. Yet another object of the present invention is to adjust for the shrinkage gradient that occurs between the inlet and outlet of the mold, thereby minimizing tensile and compressive elongations.

Dessa och ytterligare syften har på ett överraskande sätt lyckats lösas genom att utforma kokillen på det i patentkravets 1 kännetecknande del definierade sättet.These and further objects have surprisingly succeeded in solving them by designing the mold in the manner defined in the characterizing part of claim 1.

Således har kokillen getts en utformning som ansluter till materialets eget stelningsbeteende. Detta leder till bättre kontakt och sålunda ett bättre stöd för strängskalet, och därmed ett nära spänningsfritt skal. Därigenom underlättas gjutning av sprickkänsliga sorter och risken för hörnsprickor i hörnregionerna, såsom tvärsprickor, hornsprickor och intryckningar, minimeras. Vidare minskar risken för uppkomst av 10 15 20 25 30 35 sfe näs romboedrisk form på skalet, ett problem som uppträder vid exempelvis blooms- och billets-gjutning. Utformningen enligt uppfinningen utsätter skalet för ett minimum av yttre påverkan och medför mycket lågt kokillslitage (till skillnad från exempelvis AT-B-379 093), genom att kokillen har en form som i huvudsak följer ämnets fria dimensionsförändringar under gjutningen I åskådliggörande men icke begränsande syfte kommer nu uppfinningen närmare att beskrivas under hänvisning till de bifogade ritningarna. Dessa presenteras härmed: Figur 1 visar en kokill enligt uppfinningen i perspektiv snett ovanifrån.Thus, the mold has been given a design which connects to the material's own solidification behavior. This leads to better contact and thus a better support for the string shell, and thus a near voltage-free shell. This facilitates the casting of crack-sensitive varieties and minimizes the risk of corner cracks in the corner regions, such as transverse cracks, horn cracks and indentations. Furthermore, the risk of the formation of a rhombohedral form on the shell decreases, a problem which occurs in, for example, bloom and billet casting. The design according to the invention exposes the shell to a minimum of external influence and causes very low mold wear (unlike for example AT-B-379 093), in that the mold has a shape which mainly follows the free dimensional changes of the substance during casting. For illustrative but non-limiting purpose. The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. These are presented herewith: Figure 1 shows a mold according to the invention in perspective obliquely from above.

Figur 2 visar en stiliserad vy rakt ovanifrån av två kokiller enligt uppfinningen.Figure 2 shows a stylized view straight from above of two molds according to the invention.

I figur 1 visas generellt en kokill 1 för stränggjutning av metaller, företrädesvis stål, till i huvudsak rektangulära eller kvadratiska tvärsnitt. Denna är vanligen tillverkad av koppar eller någon kopparbaserad legering.Figure 1 generally shows a mold 1 for continuous casting of metals, preferably steel, into substantially rectangular or square cross-sections. This is usually made of copper or some copper-based alloy.

Hänvisningabeteckningen 2 avser kokillens inloppssida och 3 avser dess utgångssida. Mellan dessa sträcker sig formhålrummet 4. Den är lämpligen tillverkad i ett enda rakt stycke, även om bågkokiller samt block- och plattkokiller också kan tänkas.Reference numeral 2 denotes the inlet side of the mold and 3 denotes its outlet side. The mold cavity 4 extends between these. It is suitably made in a single straight piece, although arc molds as well as block and flat molds are also conceivable.

För att uppnå de ovan angivna syftena, är kokillen utformad med inåt, mot kokillens mitt sig buktande innerväggar 5, varvid alla fyra hörnvinklarna (®)ändras från ett högre värde vid kokillens inloppssida (2) till ett lägre värde vid kokillens utgångssida (3). Upptill vid kokillens inloppssida 2 uppvisar dessa en krökningsradie Rmf, som inom givna intervall går mot oändligheten mot kokillens utgångssida 3. Med denna formgivning av kokillen reduceras på ett överraskande sätt den mekaniska dragtöjningens maximala värde med minst 25% i kokillens övre delar och med ungefär 50% i kokillens undre halva.To achieve the above objects, the mold is formed with inwardly facing inner walls 5 facing the middle of the mold, all four corner angles (®) being changed from a higher value at the inlet side of the mold (2) to a lower value at the outlet side of the mold (3) . At the top of the inlet side 2 of the mold, these have a radius of curvature Rmf, which at given intervals goes towards infinity towards the exit side of the mold. % in the lower half of the mold.

I syfte att förallmänliga den önskvärda dimensioneringen av kokillen, föredrages att beskriva denna med dimensionslösa tal: 10 15 20 25 30 35 516 tm' Rref L där R' är den dimensionslösa radien, R är radien på höjden z, Ræf är radien vid inloppssidan (se figur 1), z' är det dimensionslösa avståndet från kokillens övre sida, z är det faktiska avståndet från kokillens övre sida och L är kokillens totala höjd.In order to generalize the desired dimensioning of the mold, it is preferred to describe it with dimensionless numbers: 516 20 25 30 35 516 tm 'Rref L where R' is the dimensionless radius, R is the radius at the height z, Ræf is the radius at the inlet side ( see figure 1), z 'is the dimensionless distance from the upper side of the mold, z is the actual distance from the upper side of the mold and L is the total height of the mold.

På grundval av de framkomna resultaten kan de bukiga, inàtbuktande väggarnas 5 radie R avta i stränglöpriktningen enligt funktionen R(z) = LRæf/(L-z), eller DU N ll L2RIay(L-z)2; eller dimensionslöst: I? ll l/1-z', eller RI l/(1-Z')2 Det inses lätt, att dessa funktioner går mot oändligheten nedemot kokillens utgångssida.On the basis of the results obtained, the radius R of the curved, inwardly curved walls 5 can decrease in the strand running direction according to the function R (z) = LRæf / (L-z), or DU N ll L2RIay (L-z) 2; or dimensionless: I? ll l / 1-z ', or RI l / (1-Z') 2 It is easy to see that these functions move towards infinity down the exit side of the mold.

För krökningsradien Rmf i kokillens överkant gäller, att den lämpligen ligger mellan 4-7 m, företrädesvis mellan 5 och 6,5 m.For the radius of curvature Rmf in the upper edge of the mold, it applies that it is suitably between 4-7 m, preferably between 5 and 6.5 m.

Den dimensionslösa radien bör lämpligen ligga inom följande intervall längs kokillens vertikala axel: 10 15 20 25 30 516 hva' 6 Tabell 1 2' R'övre R'undre 0,00 1,00 1,00 0,20 1,56 1,25 0,40 2,78 1,67 0,60 6,25 2,50 0,80 25,00 5,00 0,90 100,00 10,00 1,00 w w Företrädesvis ligger den dimensionslösa radien inom följande intervall: Tabell 2 2' R'mme R'umne o,oo 1,00 1,00 0,20 1,33 1,25 0,40 1,94 1,67 0,60 3,44 2,50 0,70 5,28 3,33 0,80 10,00 5,00 0,90 32,50 10,00 1,00 w w Kokillformen går företrädesvis från bukiga sidor och hörnvinklar ® större än 90° vid inloppssidan 2 till en väsentligen kvadratisk eller rektangulär form vid kokillens undersida. Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning avtar hörnvinklarna Q nedåt på ett bestämt sätt, i syfte att uppnå ytterligare fördelar med avseende på minimerad sprickbildning, ökad gjuthastighet och optimerad värmeöverföring mellan sträng och kokill. Utefter kokillens hela längd sker 10 15 20 516 076 således med fördel en vinkeländring av ® från mellan 90-98° högst upptill till mellan 90-92° längst nedtill. Om kokillens totala längd uppdelas i tolv jämnlånga segment enligt figur l, så bör upptill halva vinkeländringen ske i segmenten 0 och 1.The dimensionless radius should suitably be within the following range along the vertical axis of the mold: 25 0.40 2.78 1.67 0.60 6.25 2.50 0.80 25.00 5.00 0.90 100.00 10.00 1.00 ww Preferably, the dimensionless radius is within the following range: Table 2 2 'R'mme R'umne o, oo 1.00 1.00 0.20 1.33 1.25 0.40 1.94 1.67 0.60 3.44 2.50 0.70 5 .28 3.33 0.80 10.00 5.00 0.90 32.50 10.00 1.00 ww The mold forms preferably go from curved sides and corner angles ® greater than 90 ° at the inlet side 2 to a substantially square or rectangular shape at the underside of the mold. According to a preferred embodiment of the present invention, the downward angle angles Q decrease in a certain manner, in order to achieve further advantages with respect to minimized cracking, increased casting speed and optimized heat transfer between string and mold. Thus, along the entire length of the mold, an angular change of ® takes place from between 90-98 ° at the top to between 90-92 ° at the bottom. If the total length of the mold is divided into twelve equal length segments according to Figure 1, then at the top half the angular change should take place in segments 0 and 1.

Ytterligare upptill 25% av vinkeländringen bör ske inom segmenten 2 t.o.m. 4. Resterande vinkeländring bör ske ned till kokillbotten eller utgångssidan 3, dvs. i segmenten 5 t.o.m. ll.A further up to 25% of the angular change should take place within segments 2 up to and including 4. The remaining angle change should take place down to the mold bottom or exit side 3, ie. in the segment 5 t.o.m. ll.

Till sitt belopp bör vinkeländringen lämpligen vara mellan 2-82 företrädesvis mellan 2 och 4°.For its amount, the angular change should suitably be between 2-82, preferably between 2 and 4 °.

I figur 2 visas i stiliserad form formhàlrummets 4 tvärsnittsform vid kokillens inloppssida 2 respektive utgångsände 3. Inloppssidans tvärsnitt motsvaras av linjen 6 medan utgàngsändens tvärsnitt är huvudsakligen rektangulärt och återges antingen av rektangeln 7 eller 8. Såsom exemplifieras av rektangeln 7, kan således i ena riktningen kokillens hörnavstånd vara större vid kokillens underkänt än överkant, dvs. kokillen kan få i viss mån erhålla omvänd konicitet. Kokillen bör nämligen uppvisa konicitet för kompensation av det uppkomna strängskalets svalningskrympning och vars minskning av hörnavstàndet får adderas till den förlängning av hörnavståndet som sker när den bukiga sidoytan 5 successivt rätas ut.Figure 2 shows in stylized form the cross-sectional shape of the mold cavity 4 at the inlet side 2 and the exit end 3 of the mold, respectively. The cross-section of the inlet side corresponds to the line 6 the corner distance of the mold be greater at the lower end of the mold than the upper edge, i.e. the mold may to some extent obtain reverse conicity. Namely, the mold should have a conicity to compensate for the cooling shrinkage of the resulting strand shell and whose reduction of the corner distance may be added to the extension of the corner distance which takes place when the curved side surface 5 is successively straightened.

Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning börjar kokillsidornas bukighet 5 - 40 mm från hörnen 9, uppmätt längs det väsentligen plana väggpartiet 10; företrädesvis 10 - 30 mm.According to a preferred embodiment of the present invention, the curvature of the mold sides starts 5 - 40 mm from the corners 9, measured along the substantially flat wall portion 10; preferably 10 - 30 mm.

Claims

10 15 20 25 30 UI § | CI »C ﬁ * J Ch PATENTKRAV

Mold for casting metal, preferably steel, in strands of substantially rectangular or square cross-section, with a mold cavity (4) located on both sides open between an inlet side (2) and an exit side (3), characterized therefrom , that the four main inner walls of the mold bend inwards towards the center of the mold and that all four corner angles (Q) change from a higher value at the inlet side of the mold (3) - (2) to a lower value at the outlet side of the mold

Mold according to claim 1, characterized in that at the inlet side (2) of the mold, each (Rref) curves towards infinity down towards the outlet side of the mold. main inner wall (5) inwards with a radius of curvature which goes

Mold according to Claim 2, characterized in that the radius of curvature at the inlet side (2) of the mold is between 4 and 7 m, preferably between 5 and 6.5 m.

Mold according to one of the preceding claims, characterized in that the bulging parts of the main inner walls start between 15 and 50 mm from the respective mold corners (9).

5. A mold according to claim 4, characterized in that up to half the angular change takes place in the top two twelfths of the total length of the mold. IOQO IQ 0090 OI 10 15 20 (hl qi. Ai c (\ f1r Ch 9

Mold according to Claim 4 or 5, characterized in that the corner angles (Ö) change from a maximum value at the inlet side (2) of the mold of between 90 and 98 ° to a minimum value at the outlet side (3) of the mold of between 90 and 92 °.

A method for extruding metals, preferably steel, into strands of substantially rectangular or square cross-section, wherein the molten metal flows down into an inlet side (2) of a mold, through a mold cavity (4) in the mold, forming a strand shell , and exit through an exit side (3) of the mold, characterized in that the four main inner walls of the mold bend inwardly towards the center of the mold and in that all four corner angles (Q) change from a higher value at the inlet side (2) of the mold to a lower one. value at the exit side of the mold (3).

Method according to claim 7, characterized in that at the inlet side (2) of the mold, each main inner wall (5) curves inwards with a radius of curvature (Rmf), which goes towards infinity down towards the exit side of the mold.