SU1002086A1

SU1002086A1 - Mould for metal continuous casting plants

Info

Publication number: SU1002086A1
Application number: SU813342850A
Authority: SU
Inventors: Дмитрий Александрович Дюдкин; Сергей Петрович Ефименко; Геннадий Евгеньевич Горяйнов; Николай Васильевич Колупаев; Дмитрий Петрович Евтеев; Владимир Ильич Лебедев; Александр Иванович Векке; Николай Александрович Зоренко; Владимир Петрович Следнев; Анатолий Михайлович Кондратюк; Василий Захарович Вдовин
Original assignee: Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии; Государственный научно-исследовательский и проектный институт металлургической промышленности
Priority date: 1981-10-06
Filing date: 1981-10-06
Publication date: 1983-03-07

Description

Изобретение относитс к области металлургии, а именно к установкам непрерывной разливки металлов.The invention relates to the field of metallurgy, namely to continuous casting of metals.

Известен кристаллизатор дл установок непрерывной разливки металлов , включающий широкие стенки и расположенные между ними узкие. При этом в центральной трети широких стенок выполнен выступ с высотой, равной 1/30-1/5 ширины узких стенок Ci3.Known mold for continuous casting of metals, including wide walls and narrow ones located between them. In this case, in the central third of the wide walls there is a ledge with a height equal to 1 / 30-1 / 5 of the width of the narrow walls Ci3.

Недостатком известного кристаллизатора вл етс невозможность отливки в нем нескольких слитков. Это объ сн етс тем, что в отливаемом слитке отсутствуют перемглчки, по (которым бы в дальнейшем происходило разделение широкого слитка на отдельные заготовки. Кроме того, наличие выступов на обеих широких стенках усложн ет процесс изготовлени и конструкцию кристаллизатора. Применение такого кристаллизатора требует использовани соответственно профилированных роликов, что усложн ет конструкцию.The disadvantage of the known mold is the impossibility of casting several ingots in it. This is due to the fact that in the cast ingot there are no overflows, according to (which would later divide the wide ingot into separate blanks. In addition, the presence of protrusions on both wide walls complicates the manufacturing process and the design of the mold. The use of such a crystallizer requires the use of profiled rollers, which complicates the design.

Известен также кристаллизатор дл ycTajiOBOK непрерывной разливки металлов,включающий две половины , образующие по крайней мере триAlso known is a mold for continuous metal casting of ycTajiOBOK, comprising two halves, forming at least three

рабочие полости, соединенные зазорами по оси кристаллизатора.. Две крайние рабочие полости вып5лн ютс значительно большего поперечного сечени , чем средн полость 2. Образующийс слиток в дальнейшем делитс на заготовки по перемычкам между ними.working cavities connected by gaps along the axis of the mold. The two extreme working cavities have a much larger cross section than the middle cavity 2. The resulting ingot is further divided into billets by means of jumpers between them.

Недостатком этого кристаллизатора The disadvantage of this mold

10 вл етс сложность изготовлени его половин или рабочих стенок. Кроме того, затрудн етс процесс резки слитка на отдельные заготовки по перемычкам, так как последние распо15 ложены по оси слитка, т.е. относительно далеко наход тс от его поверхности .10 is the difficulty of making its halves or working walls. In addition, it is difficult to cut an ingot into individual blanks by jumpers, since the latter are located along the ingot axis, i.e. relatively far from its surface.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс крис20 таллизатор дл установок непрерывной разливки металлов, включающий четыре стенки, образующие внутреннюю полость , ширина которой по крайней мере в три раза больше толщины. При The closest to the invention to the technical essence is a crystalizer for continuous casting of metals, comprising four walls forming an internal cavity, the width of which is at least three times the thickness. With

25 этом на широких стенках выполнены водоохлаждаемые вертикальные ребра высокой 1/6-1/3 ширины узких граней с интервалами между ними, примерно равными этому рассто ь:ию Сз З- Отли30 ваемый слиток делитс в дальнейшем на заготовки по перемычкам между ними. Недостатком известного кристалли затора вл етс сложность изготовлени широких стенок из-за необходи мости выполнени на каждой из них вертикальных ребер..Кроме того, рез ка слитка на заготовки затруднена вследствие расположени перемычек между заготовками по оси слитка и относительно большого рассто ни их по поверхности широких граней слитка . Исследовани ми установлено, что при непрерывной разливке металлов в многоручьевой кристаллизатор, ручьи в котором соедин ютс дл заполнени металлом посредством перемычек , расположенных по оси общег слитка, происходит интенсивный изно торцов вертикальных ребер, выполнен ных на широких стенках. При этом из менение формы торцов вертикальных ребер, придание им конусности в раз личных направлени х не приводило к положительным результатам вследстви сложного распределени температурно го пол по сечению слитка и св занн го с ним распределени термических напр жений и величин усадки. В иссл дованных случа х при условии измене ни места подвода металла по площад мениска металла в кристаллизаторе происходил разрыв оболочки слитка в непрогнозируемых местах. Целью изобретени вл етс упрощение конструкции кристаллизатора и улучшение условий резки слитка на заготовки; Цель достигаетс тем, что в крис таллизаторе дл .установок непрерывной разливки метаттов, содержащем широкие и узкие стенки, а также рас положенные вдоль широких стенок вер тикальны ребра, последние смонтиро ваны на одной широкой стенке, продольные их торцы образуют зазоры с противоположной широкой стенкой, равные 0,1-0,4 ширины узкой стенки, при этом длина вертикальных ребер составл ет 0,8-1,0 длины кристаллизатора , а их толщина равна 0,030 ,06 ширины широких стенок. Упрощение конструкции кристаллизатора происходит вследствие того, что одна широка стенка выполн етс единой, сплошной без вертикальных ребер. В этом случае сокращаетс количество подводов воды к вертикальным ребрам и св занное с этим количество уплотнений. При этом упро щаетс ремонт кристаллизатора, замег на вышедишх из стро рабочих стенок сокращаетс количество углов между рабочими стенками и св занное с этим неизбежное подчеркивание стыков между ниьш после разливки определенного количества плавок. Кроме того, выполнение вместо каждых двух коротких по высоте ребер одного высокого сокращает в два раза количество наиболее изнашиваемых торцов, так как износ каждого торца вертикального ребра намного больше износа плоской противолежащей ему рабочей стенки. Улучшение условий резки слитка на отдельные заготовки происходит потому, что перемычки между ними наход тс на поверхности слитка. Диапазон рассто ний торцов вертикальных ребер до поверхности противоположной широкой стенки кристаллизатора в пределах 0,1-0,4 ширины узкой стенки кристаллизатора обеспечивает широкую возможность резки перемычек между заготовками, так как перемычки лежат на поверхности слитка . Если это рассто ние больше 0,4 ширины узкой стенки кристаллизатора, в процессе газовой резки перемычек происходит значительный угар заготовок и увеличиваютс безвозвратные потери металла. Это объ сн етс увеличенным , соответственно толщине перемычки , расходом газовой смеси при резке. При рассто нии меньше 0,1 ширины узкой стенки кристаллизатора непроисходит надежное заполнение металлом соседних рабочих полостей кристаллизатора из-за непрогнозируемого замерзани металла в зазоре между торцами вертикальных ребер и сплошной широкой стенкой кристаллизатора . Указанный диапазон устанавливаетс в обратно пропорциональной зависимости от ширины узких стевок кристаллизатора. Диапазон длин вертикальных ребер в пределах 0,8-1,0 длины кристаллизатора объ сн етс услови ми и скоростью затвердевани металла в зазоре между торцами вертикальных ребер и плоской широкой стенкой кристаллизатора . Если длина вертикальных ребер будет меньше 0,8 длины кристаллизатора , возможен прорыв металла через оболочку кристаллизующейс перемычки между заготовками. Указанный диапазон устанавливаетс Б обратно пропорциональной зависимости от длины кристаллизатора. Диапазон толщины вертикальных ребер в пределах 0,03-0,06 рассто «и между узкими стенками кристаллизатора объ сн етс услови ми охлаждени притиволежащих граней заготовок , составл ющих , а также услови ми выноса продуктов сгорани металла при резке пере гычек между гран ми заготовок. При толшине вертикальных ребер меньше 0,03 рассто ни между узкими стенк 1ми кристаллизатора невозможно охладить протмволежащие грани заготовок, с,ос)и-ненные перемычками, из-за небольшого рассто ни и неудовлетворительного распределени воды в зазоре между ними в зоне вторичного охлаждени , а также невозможности полног удалени продуктов сгорани металла при резке. При толщине вертикальных ребер больше 0,06 рассто ни между узкими стенками кристаллизатора про исходит застывание металла в зазоре между торцами вертикальных ребер и поверхностью плоской широкой стенки кристаллизатора. В этом случае увеличиваетс длина участка течени жидкого металла в узком зазоре. Указанные значени устанавливаютс в обратно пропорциональной зависимости от ширины широких стенок. На фиг. 1 изображен кристаллизатор дл установок непрерывной разливки металлов, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - профиль отливаемого слитка из предлагаемого кристашлизатора . Кристаллизатор дл установок непрерывной разливки металлов состоит из широких стенок 1 и 2, между которыми зажаты узкие стенки 3. На широкой стенке 2 смонтированы вертикальные ребра 4. Стенки 1, 2 и 3 и ребра 4 снабжены каналами 5. Вертикальные ребра 4 образуют с широкой Стенкой 1 зазор 6. Отдель ные заготовки 7 отливаемого слитка соединены перемг чками 8. Между гран ми заготовок имеетс зазор 9. Кристаллизатор дл установок непрерывной разливки металлов работает следующим образом. Пример. В процессе непре рывной разливки в кристаллизатор, образуемый широкими стенками 1 и 2, а также узкими 3, подаетс сталь Зс и выт гиваетс из него слиток сечением 250x1600 мм со скоростью 1,0 м/мин. Длина кристаллизатора со тавл ет 1200 мм. На широкой стенке смонтированы при помощи торцовых шпилек вертикальные ребра 4. Широки стенки 1 и 2, узкие стенки 3, а так вертикальные ребра 4 снабжены каналами 5 дл протекани охлаждающей воды. В каналы 5, расположенные в вертикальных ребрах 4, вода поступа ет из каналов 5, расположенных в ши рокой стенке 2. Торцы вертикальных ребер 4 образуют с поверхностью шир кой стенки 1 зазор 6 величиной 0,3 ширины узкой стенки 3 или 75,0 мм. Длина вертикальных ребер 4 составл ет 0,9 длины кристаллизатора или 1080 мм. Толщина вертикальных ребер составл ет 0,05 ширины широких стенок 1 и 2 или 0,05 рассто ни между узкими стенками 3 (что то же самое и равно 80 мм. При таких конструк ,тивных параметрах кристаллизатора отливаетс слиток, состо щий из заготовок 7, соединенных перемычками 8. Толщина и ширина перемычек 8 соответственно составл ет 75 и 80 мм. Слиток состоит из трех заготовок 7, имеющих размеры 250x480 мм. После выхода слитка из кристаллизатора в зоне вторичного охлаждени в зазор 9 между гран ми заготовок 7, а также на поверхность слитка подаетс охлаждающа вода. После затвердевани отдельных заготовок производитс газова резка перемычек 8 со стороны плоской поверхности слитка. Вследствие нахождени перемычек 8 на поверхности слитка процесс газовой резки производитс при меньших параметрах газовой смеси, грани заготовок 7 остаютс цеж-лми, не подвергаютс резке. Наличие одной целой сплошной стенки 1 упрощает процесс изготовлени и сборки кристаллизатора, наличие только одного продольного торца у вертикальных ребер 4 повышает их |устойкость. Величина зазора 6 обеспечивает надежный подвод металла в начальный момент затвердевани в верхней части кристаллизатора без образовани перемычек, а длина вертикальных ребер 4 обеспечивает полное затвердевание перемычек до их выхода из-под ребер при данной скорости выт гивани слитка. Толщийа ребер 4 достаточна дл создани оптимальных условий реза перемычек 8, а также дл необходимого охлаждени обращенных друг к другу граней заготовок 7. Пример 2.В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подаетс сталь Зсп и выт гиваетс из него слиток сечением 350x200 мм со скоростью.О,6 м/мин. Длина кристаллизатора составл ет 800 мм. .Торцы вертикальных ребер 4 образуют с поверхностью широкой стенки 1 зазор 6 величиной 0,2 ширины узкой стенки 3 или. 70 мм. Длина вертикальных ребер составл ет 1,0 длины кристаллизатора или 800 мм. Толщина вертикальных ребер 4 составл ет 0,04 ширины широ .ких стенок 1 и 2 или 0,04 рассто ни между узкими стенками 3 (что то же . самое) и равна 88 мм. При таких конструктивных параметрах кристаллизатора отливаетс слиток, состо щий из заготовок 7, соединенных перемычками 8. Толщина и ширина перемычек 8 соответственно составл ют 70 и 88 мм.Слиток состоит из трех заготовок 7, имеющих размеры 350x675 мм. Пример З.В процессе непрерывной разливки в кристаллизатор подаетс сталь 3 СП и выт гиваетс из него слиток сечением 150x1000 мм соIn this case, water-cooled vertical edges of high 1 / 6-1 / 3 width of narrow faces with intervals between them approximately equal to this distance are made on wide walls: the next ingot is divided further into billets by jumpers between them. A disadvantage of the known crystal mash is the difficulty of making wide walls due to the need to make vertical ribs on each of them. Furthermore, cutting the ingot onto the workpieces is difficult due to the location of the bridges between the workpieces along the axis of the ingot and a relatively large distance between them faces of the ingot. Research has shown that during continuous casting of metals into a multi-strand mold, the streams in which are connected to be filled with metal by means of jumpers located along the axis of the common ingot, intense edges of the vertical ribs formed on the wide walls occur. At the same time, the change in the shape of the ends of the vertical ribs, imparting them taper in different directions did not lead to positive results due to the complex distribution of the temperature field over the section of the ingot and the distribution of thermal stresses and shrinkage values associated with it. In the cases studied, on condition that the place of supply of the metal over the area of the metal meniscus in the mold changed, the shell of the ingot broke in unpredictable places. The aim of the invention is to simplify the design of the mold and improve the cutting conditions of the ingot on the workpiece; The goal is achieved by the fact that in a crystallizer for continuous casting plants of metattas containing wide and narrow walls, as well as vertical edges along the wide walls, the ribs are mounted on one wide wall, their longitudinal ends form gaps with an opposite wide wall, equal to 0.1-0.4 of the width of the narrow wall, while the length of the vertical edges is 0.8-1.0 of the length of the mold, and their thickness is equal to 0.030, 06 of the width of the wide walls. Simplification of the design of the mold is due to the fact that one wide wall is made of a single, solid without vertical edges. In this case, the number of water connections to the vertical fins and the associated number of seals are reduced. At the same time, the repair of the crystallizer is simplified, the number of angles between the working walls and the inevitable underlining of the joints between the holes after casting a certain number of heats is reduced on the upper working walls. In addition, the implementation of one high rib instead of every two short in height reduces by half the number of the most wearing ends, since the wear of each end of the vertical rib is much greater than the wear of the flat working wall opposite to it. Improving the cutting conditions of the ingot into individual blanks occurs because the jumpers between them are on the surface of the ingot. The range of the ends of the vertical ribs to the surface opposite the wide wall of the mold within 0.1–0.4 of the width of the narrow wall of the mold provides a wide possibility to cut jumpers between the workpieces, since the jumpers lie on the surface of the ingot. If this distance is greater than 0.4 of the width of the narrow wall of the mold, in the process of gas cutting jumpers a considerable waste of the blanks occurs and the irretrievable loss of metal increases. This is due to the increased, according to the thickness of the lintel, the flow rate of the gas mixture during cutting. At a distance of less than 0.1 of the width of the narrow wall of the mold, reliable filling of the neighboring working cavities of the mold by the metal does not occur due to the unpredictable freezing of the metal in the gap between the ends of the vertical edges and the continuous wide wall of the mold. This range is set in inverse proportion to the width of the narrow stevok of the mold. The range of lengths of vertical ribs within the range of 0.8-1.0 lengths of the mold is explained by the conditions and speed of solidification of the metal in the gap between the ends of the vertical edges and the flat wide wall of the mold. If the length of the vertical ribs is less than 0.8 of the length of the mold, it is possible for the metal to break through the shell of the crystallizing bridge between the workpieces. This range is set B inversely proportional to the length of the mold. The range of thickness of vertical ribs within 0.03-0.06 distance and between the narrow walls of the mold is explained by the cooling conditions of the near-lighter faces of the blanks, components, as well as the conditions for the removal of the combustion products of the metal when cutting the pegs between the faces of the blanks. When the thickness of the vertical ribs is less than 0.03, the distance between the narrow walls of the first mold cannot be cooled through the edges of the blanks, c, wasps and bridges, due to the small distance and poor distribution of water in the gap between them in the secondary cooling zone, and it is also impossible to completely remove the products of combustion of the metal when cutting. When the thickness of the vertical ribs is greater than 0.06 of the distance between the narrow walls of the mold, the metal freezes in the gap between the ends of the vertical edges and the surface of the flat wide wall of the mold. In this case, the length of the liquid metal flow section in the narrow gap is increased. These values are set in inverse proportion to the width of the wide walls. FIG. 1 shows a mold for continuous metal casting plants, a transverse section; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 - the profile of the cast ingot from the proposed crystallizer. The mold for continuous metal casting plants consists of wide walls 1 and 2, between which narrow walls 3 are clamped. On the wide wall 2 vertical ribs 4 are mounted. Walls 1, 2 and 3 and ribs 4 are provided with channels 5. Vertical ribs 4 form with a wide Wall 1 gap 6. Separate billets 7 of the cast ingot are connected by bridges 8. Between the faces of the billets there is a gap 9. The mold for continuous casting of metals works as follows. Example. In the course of continuous casting, steel 3c is supplied to the mold formed by wide walls 1 and 2, as well as narrow 3, and an ingot with a section of 250x1600 mm is pulled out at a speed of 1.0 m / min. The length of the mold is 1200 mm. On the wide wall, vertical ribs 4 are mounted with end-bolts. The wide walls 1 and 2, the narrow walls 3, and also the vertical fins 4 are provided with channels 5 for the flow of cooling water. The channels 5, located in the vertical fins 4, are supplied with water from the channels 5 located in the wide wall 2. The ends of the vertical fins 4 form with the surface of the wide wall 1 a gap 6 of 0.3 width of the narrow wall 3 or 75.0 mm . The length of the vertical ribs 4 is 0.9 mold lengths or 1080 mm. The thickness of the vertical ribs is 0.05 times the width of the wide walls 1 and 2 or 0.05 distances between the narrow walls 3 (which is the same and equal to 80 mm. With this design, the parameters of the mold mold ingot consisting of blanks 7, bridged 8. The thickness and width of the bridges 8, respectively, are 75 and 80 mm. The ingot consists of three blanks 7 having dimensions of 250x480 mm. After the ingot leaves the mold in the secondary cooling zone 9 between the faces of the blanks 7 and the ingot surface is supplied cooling After hardening of individual blanks, gas cutting of the bridges 8 from the flat surface of the ingot is carried out. walls 1 simplifies the process of manufacturing and assembling the mold; the presence of only one longitudinal end of the vertical ribs 4 increases their stability. The size of the gap 6 provides a reliable supply of metal at the initial moment of solidification in the upper part of the mold without the formation of bridges, and the length of the vertical fins 4 ensures the complete hardening of the bridges before they leave the ribs at the given ingot drawing speed. The thick ribs 4 are sufficient to create optimal conditions for cutting the jumpers 8, as well as for the necessary cooling of the faces of the workpieces facing each other. 6 m / min. The length of the mold is 800 mm. The ends of the vertical ribs 4 form with the surface of the wide wall 1 a gap 6 of 0.2 times the width of the narrow wall 3 or. 70 mm. The length of the vertical ribs is 1.0 mold length or 800 mm. The thickness of the vertical ribs 4 is 0.04 of the width of the wide walls 1 and 2 or 0.04 of the distance between the narrow walls 3 (which is the same thing) and is equal to 88 mm. With such design parameters of the mold, an ingot is cast, consisting of billets 7, connected by bridges 8. The thickness and width of bridges 8 are respectively 70 and 88 mm. The ingot consists of three billets 7, having dimensions 350x675 mm. Example Z. In the process of continuous casting, steel 3 JV is fed into the mold and an ingot with a section of 150x1000 mm is drawn from it

скоростью 1,4 м/мин. Длина кристаллизатора составл ет 1500,мм. Торцы вертикальных ребер 4 образуют с поверхностью широкой стенки 1 зазор 6 величиной 0,4 ширины узкой стенки 3 или 60 мм. Длина вертикальных ребер составл ет 0,8 длины кристаллизатора или 1200 мм. Толщина вертикальных ребер 4 составл ет 0,06 ширины широких стенок 1 и 2 или 0,06 рассто ни между узкими стенками 3, (что то же самое ) и равна 60 мм. При таких конструктивных параметрах кристаллизатора отливаетс слиток, состо щий ИЗ заготовок 7, соединенных перемычками 8. Толщина и ширина перемычек 8 соответственно составл ет 6.0 и 60 мм. Слиток состоит из трех заготовок 7, имеющих размеры 150x293 мм.speed of 1.4 m / min. The length of the mold is 1500 mm. The ends of the vertical ribs 4 form with the surface of the wide wall 1 a gap 6 of 0.4 width of the narrow wall of 3 or 60 mm. The length of the vertical ribs is 0.8 mm or 1200 mm. The thickness of the vertical ribs 4 is 0.06 of the width of the wide walls 1 and 2 or 0.06 of the distance between the narrow walls 3, (which is the same) and is equal to 60 mm. With such design parameters of the mold, an ingot is cast consisting of FROM blanks 7 connected by bridges 8. The thickness and width of bridges 8 are 6.0 and 60 mm, respectively. The ingot consists of three blanks 7, having dimensions of 150x293 mm.

В приведенных примерах каждый кристаллизатор снабжен двум ,вертикальными ребрами, равномерно распределенными по длине широкой стенки 2, образующими три равных по площади рабочих полости кристаллизатора .In the examples, each mold is provided with two, vertical edges evenly distributed along the length of the wide wall 2, forming three equal to the area of the working cavity of the mold.

В общем случае вертикальныеребра могут быть распределены по длине широкой стенки 2 неравномерно и их число может быть различным. In general, the vertical bars can be unevenly distributed along the length of the wide wall 2 and their number can be different.

Применение предлагаемого кристаллизатора позвол ет упростить конструкцию кристаллизатора, процесс его изготовлени и монтажа. Улучшаютс The application of the proposed mold allows to simplify the design of the mold, the process of its manufacture and installation. Are improving

.f..f.

услови резки перемычек между заготовками без ухудшени качества поверхности заготовок.conditions for cutting jumpers between workpieces without degrading the surface quality of the workpieces.

Экономических эффект от внедрени изобретени составит 22800 руб.The economic effect from the implementation of the invention will be 22,800 rubles.

Claims

1. USSR author's certificate number 793704, cl. In 22 D 11/14, 1980.

2, Austrian Patent No. 342799, cl. 31B 008/02, 1978.

H. Patent. USA 3289257, cl. 22-57.2, 1966.

/

.