RU169364U1 - CRYSTALIZER FOR MAKING Melt Castings - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области металлургии. Кристаллизатор содержит металлический корпус 1 с крышками, внутри которого выполнены охлаждающая камера 4 с входными и выходными отверстиями и сквозная полость 3 для подачи расплава. Полость 3 отделена от охлаждающей камеры перегородкой 5. На поверхности сквозной полости выполнены продольные канавки по всей ее длине, что позволяет увеличить скорость охлаждения металла и компенсировать неравномерное охлаждение слитка. Обеспечивается улучшение стабильности процесса литья, увеличение стойкости кристаллизатора и улучшение качества литой заготовки. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.The utility model relates to the field of metallurgy. The mold contains a metal housing 1 with covers, inside of which there is a cooling chamber 4 with inlet and outlet openings and a through cavity 3 for supplying the melt. The cavity 3 is separated from the cooling chamber by a partition 5. On the surface of the through cavity, longitudinal grooves are made along its entire length, which allows increasing the cooling rate of the metal and compensating for uneven cooling of the ingot. This improves the stability of the casting process, increases the resistance of the mold and improves the quality of the cast billet. 3 s.p. f-ly, 4 ill.

Description

Предлагаемое решение относится к области металлургии, конкретнее к непрерывному литью заготовок из расплавленного металла.The proposed solution relates to the field of metallurgy, and more particularly to the continuous casting of molten metal billets.

Известна типовая конструкция блочного кристаллизатора для производства непрерывно литых слябов (Нисковских В.М., Карпинский С.Е., Беренов А.Д. Машины непрерывного литья заготовок. Металлургия, 1991, 272 с.). Кристаллизатор включает корпус, состоящий из двух стальных широких плит (одна из которых базовая) с прикрепленными к ним медными охлаждаемыми стенками, и две подвижные узкие плиты, также с прикрепленными к ним медными охлаждаемыми стенками. Узкие стенки установлены в пространстве между широкими, образуя замкнутую рабочую полость кристаллизатора из четырех охлаждаемых стенок. Фиксация геометрии рабочей полости кристаллизатора осуществляется путем зажатия узких стенок между широкими с помощью двух подпружиненных стяжек.Known for the typical design of a block mold for the production of continuously cast slabs (Niskovsky V.M., Karpinsky S.E., Berenov A.D. Continuous casting machines. Metallurgy, 1991, 272 pp.). The mold includes a casing consisting of two steel wide plates (one of which is the base plate) with copper cooled walls attached to them, and two movable narrow plates, also with copper cooled walls attached to them. Narrow walls are installed in the space between the wide ones, forming a closed working cavity of the mold of four cooled walls. The geometry of the working cavity of the mold is fixed by clamping narrow walls between the wide walls using two spring-loaded ties.

К недостаткам такого кристаллизатора следует отнести:The disadvantages of such a mold should include:

невозможность получения заготовок с оптимальным поперечным сечением, отличным от прямоугольного; the inability to obtain blanks with an optimal cross-section other than rectangular;

большой локальный (в области углов) износ медных стенок, обусловленный интенсивным истиранием их рабочей поверхности переохлажденными ребрами заготовки; large local (in the region of angles) wear of the copper walls due to the intensive abrasion of their working surface by the supercooled ribs of the workpiece;

прямоугольное сопряжение медных плит способствует угловому захвату заготовки, что при условиях возвратно-поступательного движения кристаллизатора часто приводит к прорывам, в особенности при повышенных скоростях разливки; rectangular conjugation of copper plates contributes to the angular capture of the workpiece, which under conditions of reciprocating motion of the mold often leads to breakthroughs, especially at increased casting speeds;

применение двух стяжек для фиксации рабочей полости кристаллизатора не обеспечивает достаточной жесткости конструкции. the use of two ties to fix the working cavity of the mold does not provide sufficient structural rigidity.

Известен также кристаллизатор для разливки слябов со скошенной кромкой (RU № 2101130, B22D 11/04, 1996, опубл. 10.01.98).Also known is a mold for casting slabs with a beveled edge (RU No. 2101130, B22D 11/04, 1996, publ. 10.01.98).

Кристаллизатор содержит опорные плиты с прикрепленными к ним широкими и узкими рабочими стенками с продольными внутренними каналами, стяжки с гайками, а также плоские продольные вставки со скошенным торцом, выступающим в сторону рабочей полости кристаллизатора. При этом торцы узких стенок и поверхности вставок выполнены с продольными выступами и впадинами, расположенными со стороны опорных плит узких стенок.The mold contains base plates with wide and narrow working walls attached to them with longitudinal internal channels, couplers with nuts, and also flat longitudinal inserts with a beveled end protruding towards the working cavity of the mold. Moreover, the ends of the narrow walls and the surface of the inserts are made with longitudinal protrusions and depressions located on the side of the base plates of the narrow walls.

Основным недостатком этого кристаллизатора является отсутствие охлаждающих элементов (например каналов или пазов для протока охладителя) у продольных вставок, подвергающихся высоким тепловым нагрузкам. Отсутствие охлаждения приводит к быстрому износу вставок и к геометрическим искажениям рабочей полости кристаллизатора. При этом максимальные тепловые нагрузки будут приходиться на вершину скоса вставки. В условиях длительных тепловых нагрузок (высокая серийность) возможен пережог, а в условиях циклических нагрузок (малая серийность) возможен изгиб скошенного торца с отходом от плоскости широкой стенки. И в том, и в другом случае существует большая вероятность прорыва кристаллизующейся корочки слиткаThe main disadvantage of this mold is the absence of cooling elements (for example, channels or grooves for the cooler duct) in longitudinal inserts subjected to high thermal loads. The lack of cooling leads to rapid wear of the inserts and to geometric distortions of the working cavity of the mold. In this case, the maximum thermal loads will fall at the top of the bevel of the insert. Under conditions of prolonged thermal loads (high serial) burnout is possible, and under cyclic loads (small serial), the beveled end can bend with a departure from the plane of the wide wall. In both cases, there is a high probability of a breakthrough of the crystallizing crust of the ingot

Наиболее близким по техническому результату и достигаемому эффекту является кристаллизатор для непрерывной разливки металла (патент RU № 2506140, кл. B22D 11/04, 2012 г.). Этот кристаллизатор для машины непрерывного литья металла содержит корпус с верхней и нижней уплотнительными крышками, закрепленные в корпусе между крышками гильзу и выполненную в виде тонкостенной трубы циркуляционную рубашку с элементами фиксации в вертикальном направлении и элементами центрирования относительно гильзы в поперечном направлении, при этом элементы центрирования циркуляционной рубашки в поперечном направлении выполнены в виде регулируемых упоров, закрепленных на верхней уплотнительной крышке и сопряженных с наружной поверхностью циркуляционной рубашки, а циркуляционная рубашка и гильза размещены эквидистантно и разделены между собой перегородкой.The closest to the technical result and the achieved effect is a mold for continuous casting of metal (patent RU No. 2506140, class B22D 11/04, 2012). This mold for a continuous metal casting machine comprises a housing with upper and lower sealing caps, a circulation jacket fixed in the housing between the caps and a thin-walled pipe with fixing elements in the vertical direction and centering elements relative to the sleeve in the transverse direction, while the centering elements are circulating shirts in the transverse direction are made in the form of adjustable stops fixed on the upper sealing cover and interfaced to the outside the surface of the circulation shirt, and the circulation shirt and sleeve are placed equidistantly and separated by a partition.

Недостатком этого вида кристаллизаторов является нарушение формы заготовки при ее выходе из кристаллизатора из-за отсутствия компенсаторов на теле заготовок в процессе охлаждения.The disadvantage of this type of mold is the violation of the shape of the workpiece when it leaves the mold due to the absence of compensators on the body of the workpieces during cooling.

Техническим результатом предлагаемого кристаллизатора является улучшение стабильности процесса литья, увеличение стойкости кристаллизатора и улучшение качества получаемой непрерывно литой заготовки.The technical result of the proposed mold is to improve the stability of the casting process, increase the resistance of the mold and improve the quality of the continuously cast billet.

Указанный технический результат достигается тем, что кристаллизатор для непрерывного литья металлических заготовок содержит крышки, корпус, внутри которого выполнены охлаждающая камера в виде углубления с входными и выходными каналами и сквозная полость для подачи расплава, отделенная от охлаждающей камеры перегородкой, внутренняя и наружная поверхности которой параллельны между собой, а на поверхности сквозной полости выполнены продольные канавки по всей ее длине, при этом образующая продольных канавок выполнена криволинейной, или выполнена в виде ломаной линии с одной или несколькими точками The specified technical result is achieved in that the mold for continuous casting of metal billets contains covers, a housing inside which there is a cooling chamber in the form of a recess with inlet and outlet channels and a through cavity for supplying melt, separated from the cooling chamber by a partition, the inner and outer surfaces of which are parallel with each other, and on the surface of the through cavity there are longitudinal grooves along its entire length, while the generatrix of the longitudinal grooves is made curved, or made in the form of a broken line with one or more points

пересечения, а охлаждающая камера герметизирована относительно корпуса.intersections, and the cooling chamber is sealed relative to the housing.

На фиг. 1 - изображен общий вид кристаллизатора с местным разрезом.In FIG. 1 - shows a General view of the mold with a local section.

На фиг. 2 - изображен вид по стрелке А фиг. 1 со снятой крышкой 2.In FIG. 2 is a view along arrow A of FIG. 1 with cover removed 2.

На фиг. 3 - изображен узел 1 фиг. 2 в увеличенном виде, согласно п. 3 формулы.In FIG. 3 - shows the node 1 of FIG. 2 in an enlarged form, according to paragraph 3 of the formula.

На фиг 4 - изображен узел 1 фиг. 2 в увеличенном виде, согласно п. 2 формулы.In Fig 4 - shows the node 1 of Fig. 2 in an enlarged form, according to paragraph 2 of the formula.

Как показано на графической части кристаллизатор имеет металлический корпус 1, закрытый сверху герметичной крышкой 2. В центре корпуса 1 и крышки 2 выполнена сквозная полость 3. Внутри корпуса 1 выполнена охлаждающая камера 4, в которой постоянно циркулирует охлаждающая среда (обычно вода). Охлаждающая камера 4 отделена от полости 3 перегородкой 5, в которой выполнено множество каналов 6, соединяющихся с камерой 4. Охлаждающая камера 4 выполнена в виде углубления в корпусе 1, внутренняя поверхность 7 которой выполнена, преимущественно, параллельно наружной поверхности 8 перегородки 5. Полость 3 снабжена продольными канавками 9, выполненными по всей ее длине, причем образующая поверхность канавок 9 выполнена различной конфигурации (в виде кривой линии, в виде ломаной прямой линии и др.). Причем в случае, когда образующая поверхность канавок 9 выполнена в виде ломаной прямой линии, то она имеет одну или несколько вершин 10, расположенных в средней части. К корпусу 1, с противоположной стороны крышки 2, прикреплена крышка 11, в которой выполнены каналы системы смазки (не показаны). Расплавленный металл 12 подается непрерывно в полость 3 корпуса 1 и выходит из нее с противоположной стороны в виде затвердевшего слитка 13, по периферии которого образованы ребра жесткости 14.As shown in the graphic part, the mold has a metal casing 1 closed on top by a sealed cover 2. A through cavity 3 is made in the center of the casing 1 and the cover 2. A cooling chamber 4 is made inside the casing 1, in which cooling medium (usually water) is constantly circulating. The cooling chamber 4 is separated from the cavity 3 by a partition 5, in which a plurality of channels 6 are made, connected to the chamber 4. The cooling chamber 4 is made in the form of a recess in the housing 1, the inner surface 7 of which is made mainly parallel to the outer surface 8 of the partition 5. Cavity 3 equipped with longitudinal grooves 9 made along its entire length, moreover, the forming surface of the grooves 9 is made of various configurations (in the form of a curved line, in the form of a broken straight line, etc.). Moreover, in the case when the forming surface of the grooves 9 is made in the form of a broken straight line, then it has one or more vertices 10 located in the middle part. A cover 11 is attached to the housing 1, on the opposite side of the cover 2, in which the channels of the lubrication system (not shown) are made. The molten metal 12 is fed continuously into the cavity 3 of the housing 1 and leaves it from the opposite side in the form of a hardened ingot 13, on the periphery of which stiffeners 14 are formed.

Работа предлагаемого кристаллизатора осуществляется следующим образом. На разливочный стол устанавливается и закрепляется собранный кристаллизатор с заполненными жидкостью полостью 4 и системой смазки. После этого сверху подается расплав металла 12. Расплав металла 12 заполняет всю сквозную полость 3 и начинает охлаждаться по периферии от перегородки 5 внутрь тела. После некоторого времени, охладившись, расплав превращается в затвердевший слиток 13 с ребрами жесткости 14 на периферии. При охлаждении металла в полости 3 быстрее всего охлаждается расплав в зоне продольных канавок 9, образуя ребра жесткости 14 в виде выступов на наружной поверхности слитка 13.The work of the proposed mold is as follows. The assembled mold with a fluid-filled cavity 4 and a lubrication system is installed and fixed on the casting table. After that, the molten metal 12 is fed from above. The molten metal 12 fills the entire through cavity 3 and begins to cool along the periphery from the partition 5 into the body. After some time, having cooled, the melt turns into a hardened ingot 13 with stiffeners 14 at the periphery. When cooling the metal in the cavity 3, the melt in the zone of the longitudinal grooves 9 is most rapidly cooled, forming stiffeners 14 in the form of protrusions on the outer surface of the ingot 13.

Металлический корпус 1 выполнен единой деталью и закрыт сверху крышкой 2 и снизу крышкой 11. Корпус 1 и крышка 2 позволяют образовать герметичную охлаждающую камеру 4, охлаждающие каналы 6 в перегородке 5, а в крышке 11 выполнены каналы системы смазки. Перегородка 5 корпуса 1 постоянно охлаждается по всей плоскости охлаждающей камеры 4 и одновременно охлаждается внутри через каналы 6, в которых постоянно циркулирует охлаждающая жидкость (вода).The metal case 1 is made as a single part and is closed on top by a cover 2 and a bottom by a cover 11. The body 1 and the cover 2 allow the formation of an airtight cooling chamber 4, cooling channels 6 in the partition 5, and channels of the lubrication system are made in the cover 11. The partition 5 of the housing 1 is constantly cooled along the entire plane of the cooling chamber 4 and at the same time is cooled internally through channels 6, in which cooling liquid (water) is constantly circulating.

В процессе непрерывной разливки жидкий металл, нагретый до высокой температуры, подается в сквозную рабочую полость корпуса кристаллизатора, расположенную за перегородкой. В результате контакта жидкого металла с поверхностью сквозной полости кристаллизатора происходит образование и дальнейшее наращивание твердой фазы у кристаллизующейся заготовки, принимающей форму сляба. При этом на его наружной поверхности образуются выступы, которые при выходе из кристаллизатора превращаются в ребра жесткости и не дают слитку деформироваться (изгибаться) до полного твердения металла.In the process of continuous casting, molten metal heated to a high temperature is fed into the through working cavity of the mold body located behind the partition. As a result of the contact of the liquid metal with the surface of the through cavity of the mold, the formation and further growth of the solid phase occurs in the crystallizing workpiece, which takes the form of a slab. At the same time, protrusions are formed on its outer surface, which, when leaving the crystallizer, turn into stiffeners and prevent the ingot from deforming (bending) until the metal hardens completely.

Выполнение на рабочей полости корпуса продольных канавок позволяет увеличить скорость охлаждения металла и получить компенсаторы неравномерного охлаждения слитка с превращением их в дальнейшем в ребра жесткости образованного слитка. Наличие тепловых компенсаторов позволяет избежать возникновения зазоров в соединениях модулей с широкими стенками и стабилизировать геометрию рабочей полости кристаллизатора в условиях циклических тепловых нагрузок. Увеличение стойкости кристаллизатора обеспечивается стенкой перегородки, которая плавно распределяет концентрацию напряжений охлаждающегося металлаPerforming longitudinal grooves on the working cavity of the housing allows increasing the cooling rate of the metal and obtaining compensators for uneven cooling of the ingot with their further transformation into stiffeners of the formed ingot. The presence of thermal compensators allows avoiding gaps in the joints of modules with wide walls and stabilizing the geometry of the working cavity of the mold under cyclic thermal loads. The increase in mold resistance is provided by a partition wall, which smoothly distributes the stress concentration of the cooling metal

Разбивка всей поверхности рабочей полости кристаллизатора на участи позволяет увеличить скорость охлаждения, а, следовательно, и производительность литьевых машин.Dividing the entire surface of the working cavity of the mold into fate allows you to increase the cooling rate, and, consequently, the performance of injection molding machines.

Claims (4)

1. Кристаллизатор для непрерывного литья металлических заготовок, содержащий крышки, корпус, внутри которого выполнены охлаждающая камера в виде углубления с входными и выходными каналами, и сквозная полость для подачи расплава, отделенная от охлаждающей камеры перегородкой, внутренняя и наружная поверхности которой параллельны, отличающийся тем, что на поверхности сквозной полости выполнены продольные канавки по всей ее длине.1. A mold for continuous casting of metal billets, comprising lids, a housing inside which there is a cooling chamber in the form of a recess with inlet and outlet channels, and a through cavity for supplying the melt, separated from the cooling chamber by a partition, the inner and outer surfaces of which are parallel, characterized in that longitudinal grooves are made on the surface of the through cavity along its entire length. 2. Кристаллизатор по п. 1, отличающийся тем, что образующая продольных канавок выполнена криволинейной.2. The mold according to claim 1, characterized in that the generatrix of the longitudinal grooves is made curved. 3. Кристаллизатор по п. 1, отличающийся тем, что образующая продольных канавок выполнена в виде ломаной линии с одной или несколькими точками пересечения.3. The mold according to claim 1, characterized in that the generatrix of the longitudinal grooves is made in the form of a broken line with one or more intersection points. 4. Кристаллизатор по п. 1, отличающийся тем, что охлаждающая камера герметизирована относительно корпуса.4. The mold according to claim 1, characterized in that the cooling chamber is sealed relative to the housing.

Images