RU2162388C2 - Method and apparatus for making continuously cast billets from deformed metal - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy, namely processes and equipment for continuous casting of metals. SUBSTANCE: apparatus includes vertical mold having two pairs of mutually opposite walls. One pair of walls is subjected to rotation. Second pair of walls is subjected to reciprocation motion. When level of cast melt is raised or descended, rotation rate of first pair of walls and reciprocation motion speed of second pair of walls are increased or decreased respectively. EFFECT: possibility for making deformed billets with desired structure at continuous casting rate. 3 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывной разливке с деформацией металла. The invention relates to metallurgy, in particular to continuous casting with metal deformation.

Наиболее близким к предлагаемому способу получения непрерывнолитых заготовок из деформируемого металла является способ получения заготовок [1. Патент N 2112622 RU. Способ получения непрерывнолитых заготовок и устройство для его осуществления/ В.В.Стулов, В.И.Одиноков, опубл.10.06.98, Бюл. N 16], включающий введение затравки в вертикальный кристаллизатор, состоящий из двух пар противоположно расположенных стенок с расширяющейся в верхней части рабочей полостью, подачу в него расплава, формирование затвердевшей корочки заготовки и деформирование с проталкиванием затравки и заготовки из кристаллизатора, стенки которого приводят в движение, сообщая первой паре стенок вращательное движение, а второй - возвратно-поступательное, подачу расплава начинают по достижении стенками кристаллизатора рабочей скорости, позволяющей деформировать затравку и проталкивать ее через кристаллизатор. Closest to the proposed method for producing continuously cast billets from a deformable metal is a method for producing billets [1. Patent N 2112622 RU. A method of producing continuously cast billets and a device for its implementation / V.V. Stulov, V.I. Odinokov, publ. 10.06.98, Bull. N 16], including introducing a seed into a vertical crystallizer, consisting of two pairs of oppositely located walls with a working cavity expanding in the upper part, supplying a melt into it, forming a hardened crust of the workpiece and deformation by pushing the seed and the workpiece from the mold, the walls of which set in motion , informing the first pair of walls of rotational motion, and the second - reciprocating, the melt supply begins when the walls of the mold reach a working speed that allows def rmirovat seed and push it through the crystallizer.

Недостатком известного способа получения непрерывнолитых заготовок является невозможность разливки металла с постоянной скоростью при уменьшении или увеличении уровня заливки расплава с целью получения заданной степени обжатия металла. Необходимость уменьшения или увеличения уровня заливки расплава в кристаллизатор определяется в ряде случаев необходимостью получения заготовок определенной длины в процессе разливки с различной степенью обжатия, а также возможностью изменения начальной температуры расплава в разливочной емкости или нарушением режима охлаждения кристаллизатора. Увеличение уровня заливки расплава приводит к увеличению толщины деформируемой корочки, а соответственно к увеличению степени обжатия заготовки и ее твердости. В результате увеличения уровня заливки расплава подача заготовки за один оборот приводных валов стенок уменьшается по причине увеличения сопротивления проталкивания корочек, соответственно уменьшается и скорость разливки. A disadvantage of the known method for producing continuously cast billets is the inability to cast metal at a constant speed with a decrease or increase in the level of pouring of the melt in order to obtain a given degree of compression of the metal. The need to reduce or increase the level of pouring the melt into the mold is determined in some cases by the need to obtain blanks of a certain length during casting with a different degree of compression, as well as the possibility of changing the initial temperature of the melt in the casting tank or violating the mold cooling mode. An increase in the level of melt pouring leads to an increase in the thickness of the deformable crust, and, accordingly, to an increase in the degree of compression of the preform and its hardness. As a result of the increase in the level of melt pouring, the supply of the workpiece per one revolution of the drive shafts of the walls decreases due to an increase in the pushing resistance of the crusts, and the casting speed also decreases.

Заявляемый способ направлен на создание высокопроизводительного процесса получения непрерывнолитых заготовок из деформируемого металла. The inventive method is aimed at creating a high-performance process for producing continuously cast billets from wrought metal.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого способа, заключается в получении деформируемых заготовок с заданной структурой при постоянной скорости разливки, повышении производительности процесса получения непрерывнолитых заготовок. The technical result obtained by the implementation of the proposed method is to obtain deformable billets with a given structure at a constant casting speed, increasing the productivity of the process of producing continuously cast billets.

Технический результат достигается следующим образом. Затравку вводят в вертикальный кристаллизатор. Кристаллизатор состоит из двух пар противоположно расположенных стенок, образующих расширяющуюся в верней части рабочую полость. Стенки выполнены подвижным путем сообщения одной паре стенок вращательного движения, второй - возвратно-поступательного движения. Расплав подают в кристаллизатор по достижении его стенками рабочей скорости, позволяющей деформировать затравку и проталкивать ее через весь кристаллизатор. Формируют затвердевшую корочку заготовки. Деформируют и проталкивают затравку и заготовку из кристаллизатора. С увеличением или уменьшением уровня заливки расплава скорости вращательного движения стенок первой пары и возвратно-поступательного движения стенок второй пары соответственно увеличивают или уменьшают. Первоначально можно вести разливку при минимальном зафиксированном уровне заливки расплава до получения заготовок требуемой длины с последующим увеличением уровня заливки. The technical result is achieved as follows. The seed is introduced into a vertical crystallizer. The mold consists of two pairs of oppositely located walls, forming a working cavity expanding in the upper part. The walls are made movable by communicating to one pair of walls of rotational motion, and the second to reciprocating motion. The melt is fed into the mold upon reaching the working speed by the walls, which allows deformation of the seed and pushing it through the entire mold. A hardened crust of the workpiece is formed. Deform and push the seed and the workpiece from the mold. With an increase or decrease in the level of melt pouring, the speeds of the rotational movement of the walls of the first pair and the reciprocating motion of the walls of the second pair increase or decrease, respectively. Initially, it is possible to cast at a minimum fixed level of pouring of the melt to obtain workpieces of the required length with a subsequent increase in the level of pouring.

Увеличение скоростей вращательного движения стенок первой пары и возвратно-поступательного движения стенок второй пары при увеличении уровня заливки расплава обеспечивает достижение постоянства скорости движения (разливки) заготовки при увеличении сопротивления проталкивания деформируемого металла в результате увеличения поверхности контакта корочки со стенками кристаллизатора. An increase in the speeds of the rotational motion of the walls of the first pair and the reciprocating motion of the walls of the second pair with an increase in the level of melt pouring ensures the constancy of the speed of movement (casting) of the workpiece with an increase in the resistance to pushing of the wrought metal as a result of an increase in the contact surface of the crust with the walls of the mold.

Уменьшение скоростей вращательного движения стенок первой пары и возвратно-поступательного движения стенок второй пары при уменьшении уровня заливки расплава обеспечивает достижение постоянства скорости движения (разливки) заготовки при уменьшении сопротивления проталкивания деформируемого металла в результате уменьшения поверхности контакта корочки со стенками кристаллизатора. A decrease in the rotational velocities of the walls of the first pair and the reciprocating motion of the walls of the second pair with a decrease in the level of melt pouring ensures the constancy of the speed of movement (casting) of the workpiece with a decrease in the pushing resistance of the wrought metal as a result of a decrease in the contact surface of the crust with the walls of the mold.

Первоначальное выполнение разливки при минимальном зафиксированном уровне заливки расплава до получения заготовок требуемой длины обеспечивает равномерный разогрев стенок кристаллизатора при незначительных переохлаждениях расплава и уменьшает нагрузку на приводные валы стенок первой пары. The initial casting with a minimum fixed level of pouring of the melt to obtain preforms of the required length ensures uniform heating of the walls of the mold with slight supercooling of the melt and reduces the load on the drive shafts of the walls of the first pair.

Увеличение уровня заливки расплава с его фиксированием обеспечивает получение заготовок требуемой длины с большей твердостью поверхности. Кроме этого, увеличение уровня заливки расплава необходимо для обработки технологии получения деформированных заготовок без растрескивания поверхности. An increase in the level of pouring of the melt with its fixation provides the preparation of workpieces of the required length with greater surface hardness. In addition, an increase in the level of melt pouring is necessary for processing the technology for producing deformed workpieces without cracking the surface.

Для реализации заявляемого способа заявляется устройство, уровень техники которого известен [1,2]. To implement the proposed method, a device is claimed, the prior art of which is known [1,2].

Известное устройство для получения непрерывнолитых заготовок [1] содержит погружной разливочный стакан, вертикальный кристаллизатор, состоящий из двух пар стенок с продольными водоохлаждаемыми каналами в них, стенки первой пары которого выполнены в верхней части расширяющимися под углом наклона к вертикали 10^o с возможностью совершать вращательные движения, а стенки второй пары - возвратно-поступательные движения и затравку.A known device for producing continuously cast billets [1] contains a submersible casting glass, a vertical mold, consisting of two pairs of walls with longitudinal water-cooled channels in them, the walls of the first pair of which are made in the upper part expanding at an angle of inclination to the vertical of 10 ^o with the ability to make rotational movements and the walls of the second pair are reciprocating movements and the seed.

Недостаток устройства [1] заключается в отсутствии сведений о приводных валах стенок и системе автоматического управления числом оборотов приводных валов. Кроме этого, отсутствие датчиков скорости движения заготовки, установленного под кристаллизатором, не позволяет вести процесс разливки на постоянной скорости при увеличении или уменьшении уровня заливки расплава в кристаллизатор. The disadvantage of the device [1] is the lack of information about the drive shafts of the walls and the automatic control system for the number of revolutions of the drive shafts. In addition, the lack of speed sensors for the movement of the workpiece installed under the mold does not allow the casting process to be carried out at a constant speed while increasing or decreasing the level of melt pouring into the mold.

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для получения непрерывнолитых заготовок [2. Патент N 2116158 RU]. Устройство для получения непрерывнолитых деформированных заготовок /В.В.Суслов, В.И.Одиноков, опубл. 27.07.98, Бюл. N 21], содержащее сборный вертикальный кристаллизатор, состоящий из четырех расположенных попарно продольных рабочих стенок, каждая из рабочих стенок первой пары выполнена с наклонным под углом γ верхним и вертикальным нижним участками рабочей поверхности, два эксцентриковых параллельных горизонтальных вала с синхронным приводом их перемещения, на каждом валу установлена одна из стенок первой рабочей пары и каждый вал соединен со второй парой рабочих стенок, совершающих возвратно-поступательные движения, смещенные к первой паре рабочих стенок. Closest to the proposed device is a device for producing continuously cast billets [2. Patent N 2116158 RU]. A device for producing continuously cast deformed billets / V.V.Suslov, V.I. Odinokov, publ. 07/27/98, Bull. N 21], containing a prefabricated vertical crystallizer, consisting of four longitudinally arranged pairwise longitudinal working walls, each of the working walls of the first pair is made with the upper and vertical lower sections of the working surface inclined at an angle γ, two eccentric parallel horizontal shafts with a synchronous drive for moving them, on each shaft is equipped with one of the walls of the first working pair and each shaft is connected to the second pair of working walls reciprocating, shifted to the first pair of working walls.

Недостатком известного устройства [2] также является отсутствие датчика скорости движения заготовки, включенного в систему автоматического управления числом оборотов приводных валов стенок. A disadvantage of the known device [2] is also the lack of a speed sensor of the workpiece included in the automatic control system of the number of revolutions of the drive shafts of the walls.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого устройства, заключается в повышении надежности его работы. The technical result obtained by the implementation of the inventive device is to increase the reliability of its operation.

Заявляемое устройство обеспечивает получение технического результата за счет того, что устройство содержит разливочную емкость с погружным разливочным стаканом, вертикальный кристаллизатор, механизм перемещения его стенок и затравку. Она пара стенок кристаллизатора выполнена в верхней части расширяющейся с углом наклона к вертикали 10^o с возможностью совершения вращательного движения, а вторая пара стенок - с возможностью возвратно-поступательного движения. Механизм перемещения стенок выполнен в виде двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов с синхронным приводом их перемещения. На каждом валу установлена одна из стенок первой пары и каждый вал соединен со второй парой рабочих стенок. Под кристаллизатором установлен датчик скорости движения заготовки с системой автоматического регулирования числа оборотов двух эксцентриковых параллельных горизонтальных вала.The inventive device provides a technical result due to the fact that the device contains a casting tank with a submersible casting cup, a vertical mold, a mechanism for moving its walls and a seed. It has a pair of walls of the mold made in the upper part expanding with an angle of inclination to the vertical of 10 ^o with the possibility of rotational motion, and the second pair of walls with the possibility of reciprocating motion. The mechanism for moving the walls is made in the form of two eccentric parallel horizontal shafts with a synchronous drive for their movement. One of the walls of the first pair is installed on each shaft and each shaft is connected to the second pair of working walls. Under the mold, a workpiece speed sensor is installed with an automatic speed control system for two eccentric parallel horizontal shafts.

Установка под кристаллизатором датчика скорости движения заготовки позволяет получать сигнал с его обработкой в системе автоматического регулирования числа оборотов двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов. Уменьшение скорости движения заготовки на выходе из кристаллизатора по отношению к первоначальной скорости по причине увеличения уровня заливки расплава в кристаллизатор приводит к увеличению числа оборотов двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов до выравнивания скорости с первоначальной системой автоматического регулирования оборотов валов. Installing a workpiece speed sensor under the mold allows you to receive a signal with its processing in the system for automatically controlling the speed of two eccentric parallel horizontal shafts. A decrease in the speed of movement of the workpiece at the exit from the mold relative to the initial speed due to an increase in the level of melt pouring into the mold leads to an increase in the number of revolutions of two eccentric parallel horizontal shafts until the speed is equalized with the original system of automatic control of the shaft revolutions.

На фиг. 1 приведен внешний вид заявляемого устройства, на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1. In FIG. 1 shows the appearance of the inventive device, FIG. 2 is a section AA of FIG. 1.

Заявляемое устройство на фиг. 1 и 2 состоит из разливочной емкости 1 с погружным разливочным стаканом 2, вертикального кристаллизатора 3 с первой парой расширяющихся в верхней части стенок 4 с продольными водоохлаждаемыми каналами 5, двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов 6, стенок 7 второй пары кристаллизатора с продольными водоохлаждаемыми каналами 8, затравки 9 и датчика 10 скорости движения заготовки. The inventive device of FIG. 1 and 2 consists of a casting tank 1 with a submersible casting nozzle 2, a vertical crystallizer 3 with a first pair of longitudinally cooled water channels 5 expanding in the upper part of the walls 4, two eccentric parallel horizontal shafts 6, walls 7 of the second mold pair with longitudinal water-cooled channels 8, the seed 9 and the sensor 10 speed of the workpiece.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

В кристаллизатор 3 устанавливается затравка 9 и включается подача охлаждающей воды в каналы 5 первой пары расширяющихся в верхней части стенок 4 и в каналы 8 стенок 7 второй пары кристаллизатора. Включается привод двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов 6, в результате чего стенки 4 первой пары совершают вращательные движения с обжатием и захватыванием затравки 9, а стенки 7 второй пары совершают возвратно-поступательные движения с проталкиванием затравки 9 через весь кристаллизатор. После достижения стенками 4 и 7 рабочей скорости в кристаллизатор 3 вослед затравке 9 подают расплав из разливочной емкости 1 через погружной разливочный стакан 2. Скорость выходящей из кристаллизатора заготовки регистрируется датчиком 10 с системой автоматического регулирования числа оборотов двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов 6. После получения заготовки определенной длины при первоначальном зафиксированном уровне заливки расплава приступают к получению заготовок при более высоком уровне заливки. В результате уменьшения скорости разливки заготовок изменяется сигнал, поступающий в систему автоматического регулирования числа оборотов валов 6, с последующим увеличением скорости вращательного движения стенок 4 первой пары и скорости возвратно-поступательного движения стенок 7 второй пары кристаллизатора до выравнивания скорости разливки заготовок с первоначальной. Уменьшение уровня расплава в кристаллизаторе по причине нарушения технологии разливки и соответствующее увеличение скорости выходящей заготовки приводит к отклонению числа оборотов двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов 6 и скорости вращательного движения стенок 4 первой пары в сторону уменьшения до выравнивания скорости разливки заготовок с первоначальной. A seed 9 is installed in the mold 3 and the supply of cooling water is turned on in the channels 5 of the first pair of walls 4 expanding in the upper part and in the channels 8 of the walls 7 of the second mold pair. The drive of two eccentric parallel horizontal shafts 6 is turned on, as a result of which the walls 4 of the first pair rotate with compression and capture of the seed 9, and the walls 7 of the second pair reciprocate with pushing of the seed 9 through the entire mold. After the walls 4 and 7 reach the working speed, the melt from the casting tank 1 is fed into the crystallizer 3 after the seed 9 through the immersion casting cup 2. The speed of the workpiece emerging from the mold is detected by a sensor 10 with an automatic speed control system for two eccentric parallel horizontal shafts 6. After receiving the workpiece a certain length at the initial fixed level of pouring of the melt begin to obtain blanks at a higher level of pouring. As a result of the reduction in the speed of casting the billets, the signal changes to the system for automatically controlling the number of revolutions of the shafts 6, with a subsequent increase in the speed of the rotational movement of the walls 4 of the first pair and the speed of the reciprocating motion of the walls 7 of the second pair of the mold until the speed of casting of the billets is aligned with the original. A decrease in the level of the melt in the mold due to a violation of casting technology and a corresponding increase in the speed of the outgoing billet lead to a deviation in the number of revolutions of the two eccentric parallel horizontal shafts 6 and the rotational speed of the walls 4 of the first pair until the billets are aligned with the original.

Claims (3)

1. Способ получения непрерывнолитых заготовок из деформируемого металла, включающий введение затравки в вертикальный кристаллизатор, состоящий из двух пар противоположно расположенных стенок, образующих расширяющуюся в верхней части рабочую полость и выполненных подвижными путем сообщения одной паре стенок вращательного движения, а второй возвратно-поступательного движения, причем подачу расплава в кристаллизатор - по достижении его стенками рабочей скорости, позволяющей деформировать затравку и проталкивать ее через весь кристаллизатор, формирование затвердевшей корочки заготовки, деформирование с проталкиванием затравки и заготовки из кристаллизатора, отличающийся тем, что при увеличении или уменьшении уровня заливки расплава скорости вращательного движения стенок первой пары и возвратно-поступательного движения стенок второй пары соответственно увеличивают или уменьшают. 1. A method of producing continuously cast billets from a deformable metal, comprising introducing a seed into a vertical mold, consisting of two pairs of oppositely located walls, forming a working cavity expanding in the upper part and made movable by communicating to one pair of walls of rotational motion, and the second reciprocating motion, moreover, the melt is fed into the crystallizer - upon reaching the working speed by the walls, which allows deformation of the seed and pushing it through the entire crystal isator, the formation of a hardened crust of the workpiece, deformation by pushing the seed and the workpiece from the mold, characterized in that when increasing or decreasing the level of melt pouring, the speeds of the rotational motion of the walls of the first pair and the reciprocating motion of the walls of the second pair increase or decrease, respectively. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первоначально ведут разливку при минимальном зафиксированном уровне заливки расплава до получения заготовок требуемой длины с последующим увеличением уровня заливки. 2. The method according to claim 1, characterized in that the casting is initially carried out at a minimum fixed level of pouring of the melt to obtain preforms of the required length with a subsequent increase in the level of pouring. 3. Устройство для получения непрерывнолитых заготовок из деформируемого металла. содержащее разливочную емкость с погружным разливочным стаканом, вертикальный кристаллизатор, состоящий из двух пар противоположно расположенных стенок с продольными водоохлаждаемыми каналами в них, стенки одной пары кристаллизатора выполнены в верхней части расширяющимися под углом наклона к вертикали 10^o с возможностью совершения вращательного движения, а вторая пара стенок - с возможностью возвратно-поступательного движения, механизм перемещения стенок и затравку, отличающееся тем, что механизм перемещения стенок выполнен в виде двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов с синхронным приводом их перемещения, на каждом валу установлена одна из стенок первой пары и каждый вал соединен с второй парой рабочих стенок, а под кристаллизатором установлен датчик скорости движения заготовки с системой автоматического регулирования числа оборотов двух эксцентриковых параллельных горизонтальных валов.3. A device for producing continuously cast billets from a deformable metal. containing a casting container with a submersible casting nozzle, a vertical mold, consisting of two pairs of oppositely arranged walls with longitudinal water-cooled channels in them, the walls of one mold pair are made in the upper part expanding at an angle of inclination to the vertical of 10 ^o with the possibility of rotation, and the second pair walls - with the possibility of reciprocating movement, the mechanism for moving the walls and the seed, characterized in that the mechanism for moving the walls is made in the form two eccentric parallel horizontal shafts with a synchronous drive for moving them, one of the walls of the first pair is installed on each shaft and each shaft is connected to the second pair of working walls, and under the mold there is a workpiece speed sensor with an automatic speed control system for two eccentric parallel horizontal shafts.

Images