RU2697143C1 - Installation for continuous casting of flat ingots - Google Patents
Installation for continuous casting of flat ingots Download PDFInfo
- Publication number
- RU2697143C1 RU2697143C1 RU2018128716A RU2018128716A RU2697143C1 RU 2697143 C1 RU2697143 C1 RU 2697143C1 RU 2018128716 A RU2018128716 A RU 2018128716A RU 2018128716 A RU2018128716 A RU 2018128716A RU 2697143 C1 RU2697143 C1 RU 2697143C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ingot
- cooling
- molten metal
- mold
- sensors
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
- B22D11/055—Cooling the moulds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относиться к области литейного производства, и может быть использовано для изготовления плоских слитков из алюминиевых сплавов 1ХХХ серии методом непрерывного литья.The invention relates to the field of foundry, and can be used for the manufacture of flat ingots of aluminum alloys 1XXX series by continuous casting.
Известна установка для непрерывного литья плоских слитков из алюминиевых сплавов (Курдюмов, А.В. Производство отливок из сплавов цветных металлов. / А.В. Курдюмов, В.Д. Белов, М.В. Пикунов [и др.]: под ред. В.Д. Белова. - 3-е изд. перераб. и доп.- М.: Изд. дом МИСиС, 2011. - 615 с.), включающее устройство для подачи расплавленного металла в водоохлаждаемый кристаллизатор, поддон с устройством его вертикального перемещения.Known installation for the continuous casting of flat ingots of aluminum alloys (Kurdyumov, A.V. Production of castings from non-ferrous metal alloys. / A.V. Kurdyumov, V.D. Belov, M.V. Pikunov [et al.]: Ed. VD Belova. — 3rd ed. Revised and enlarged. - M .: MISiS publishing house, 2011. - 615 p.), Including a device for supplying molten metal to a water-cooled mold, a tray with a vertical displacement.
Однако данная установка не позволяет оперативно управлять такими термодинамическими условиями процесса литья слитка, как скорость охлаждения поверхностей слитка по его периметру и высоте в зоне охлаждения и обеспечивать равенство температур на противоположных поверхностях слитка, что негативно сказывается на однородности макроструктуре слитка по его объему, снижает его технологические свойства при последующей обработке.However, this installation does not allow to quickly manage such thermodynamic conditions of the ingot casting process as the cooling rate of the surface of the ingot along its perimeter and height in the cooling zone and to ensure equal temperatures on opposite surfaces of the ingot, which negatively affects the uniformity of the macrostructure of the ingot in volume, reduces its technological properties during subsequent processing.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, по технической сущности и достигаемому результату является установка для непрерывного литья плоских слитков из алюминиевых сплавов (Гильманшина, Т.Р. Конструкции и принцип работы оборудования для изготовления слитков из алюминия и его сплавов. Атлас конструкций: учеб. пособие / Т.Р. Гильманшина, Л.И. Мамина, Н.Н. Довженко [и др.] - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. - 238 с.), включающая устройство для подачи расплавленного металла в водоохлаждаемый кристаллизатор, поддон с устройством его вертикального перемещения, управляющую ЭМВ, связанную с датчиками и регуляторами температур расплавленного металла и слитка, скоростью движения поддона, с датчиками уровня расплавленного металла в кристаллизаторе, с датчиками и регуляторами расхода воды для охлаждения кристаллизатора.The closest in combination of essential features, in technical essence and the achieved result is the installation for continuous casting of flat ingots from aluminum alloys (Gilmanshina, TR Designs and the principle of operation of equipment for the manufacture of ingots from aluminum and its alloys. Atlas of designs: a training manual / TR Gilmanshina, LI Mamina, NN Dovzhenko [et al.] - Krasnoyarsk: Siberian Federal University, 2012. - 238 p.), Including a device for supplying molten metal to a water-cooled mold, pan with device tikalnogo displacement control EME associated with the sensors and controls the temperature of the molten metal and the ingot movement speed of the pallet, the sensors of the molten metal level in the mold, with the sensors and controls the flow of water to cool the mold.
Данная установка позволяет контролировать скорость охлаждения поверхности слитка в зоне охлаждения, но не обеспечивает оперативного управления скоростями охлаждения поверхностей слитка по его периметру и высоте в зоне охлаждения слитка.This setup allows you to control the cooling rate of the surface of the ingot in the cooling zone, but does not provide operational control of the cooling rates of the surfaces of the ingot along its perimeter and height in the cooling zone of the ingot.
Соблюдение одинаковых режимов охлаждения плоского слитка во время процесса кристаллизации по его периметру и высоте гарантирует равномерную макроструктуру в его объеме.Observance of the same cooling conditions for a flat ingot during the crystallization process along its perimeter and height ensures uniform macrostructure in its volume.
Основной задачей изобретения является повышение качества плоских слитков из алюминиевых сплавов, изготовляемых методом непрерывного литья за счет управления термодинамическими условиями процесса кристаллизации.The main objective of the invention is to improve the quality of flat ingots of aluminum alloys produced by continuous casting by controlling the thermodynamic conditions of the crystallization process.
Для достижения поставленной задачи, установка, для непрерывного литья плоских слитков, содержащая устройство для подачи расплавленного металла в кристаллизатор, поддон с возможностью его вертикального перемещения, управляющую ЭМВ, взаимосвязанную с датчиками температур расплавленного металла и слитка, скоростью движения поддона, с датчиками уровня расплавленного металла в кристаллизаторе, дополнительно снабжена датчиками, регистрирующими изменение поверхностной температуры слитка, по периметру слитка и высоте в зоне его охлаждения, при этом кристаллизатор снабжен изолированными друг от друга секциями, каждая из которых снабжена трубопроводом с регуляторами расхода воды для охлаждения.To achieve this goal, an installation for the continuous casting of flat ingots, comprising a device for supplying molten metal to the mold, a pan with the possibility of its vertical movement, a control EMW interconnected with temperature sensors of the molten metal and ingot, the speed of the pan, with sensors of the level of molten metal in the mold, it is additionally equipped with sensors that record the change in the surface temperature of the ingot along the perimeter of the ingot and the height in the cooling zone , The mold is provided with insulated from each other by sections, each of which is provided with regulators conduit flow for cooling.
Конструктивные особенности заявляемой установки по сравнению с прототипом, характеризующиеся отличительными признаками, позволяют повысить качество плоских слитков из алюминия и его сплавов, изготовляемых методом непрерывного литья.The design features of the claimed installation compared with the prototype, characterized by distinctive features, can improve the quality of flat ingots of aluminum and its alloys produced by continuous casting.
С учетом конструктивных параметров процесса литья плоского крупногабаритного слитка и показаний датчиков текущих значений температур на поверхностях слитка обеспечивает соблюдение одинаковых режимов охлаждения плоского слитка во время процесса кристаллизации по его периметру и высоте слитка, также определяет необходимый максимальный температурный перепад в зоне охлаждения по высоте слитка, исключающий образования такого дефекта в объеме слитка, как трещины. Данный температурный перепад регулируется за счет изменения интенсивности охлаждения с помощью изменения скорости расхода воды в секции кристаллизатора и выбором необходимой скорости движения поддона.Taking into account the structural parameters of the casting process of a large-sized ingot and the readings of sensors of current temperatures on the surfaces of the ingot, the same cooling regimes of the flat ingot during the crystallization process along its perimeter and ingot height are observed, and it also determines the required maximum temperature drop in the cooling zone along the ingot height, excluding the formation of such a defect in the volume of the ingot as cracks. This temperature difference is controlled by changing the cooling intensity by changing the flow rate of water in the mold section and selecting the required pan speed.
Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует следующая причинно-следственная связь. Выполнение установки для непрерывного литья плоских слитков, имеющего указанную выше совокупность, позволяет повысить качества плоских слитков из алюминия и его сплавов.Thus, between the distinguishing features and the task at hand, there is the following causal relationship. The installation for the continuous casting of flat ingots, having the above set, improves the quality of flat ingots of aluminum and its alloys.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами.The invention is illustrated graphic materials.
На фиг. 1 показана схема предлагаемой установки На фиг. 2 разрез. А-А. на фиг. 1. Заявляемая установка для непрерывного литья плоских слитков, включает устройство для подачи 1 расплавленного металла 2 в водоохлаждаемый кристаллизатор 3, поддон 4 с датчиком регулирования движения поддона (ДРДП) 5, управляющую ЭМВ 6, связанную с датчиком регулятора температур (ДРТСл) 7 расплавленного металла 2 и слитка 8, скоростью движения поддона 4, с датчиком уровня (ДРУР) 9 расплавленного металла 2 в кристаллизаторе 3, с датчиками и регуляторами расхода воды (ДРСО) 10 для охлаждения кристаллизатора 3. Управляющая ЭМВ 6 снабжена БРПЛ 11, регистрирующим изменение поверхностной температуры слитка с помощью датчиков температур 12 по периметру и высоте в зоне охлаждения слитка 8, скорость движения поддона 4, расхода воды для охлаждения кристаллизатора 3, который разделен на изолированные друг от друга охлаждаемые секции 13, каждая из которых снабжена трубопроводами 14 для охлаждающей воды, взаимосвязанными регуляторами расхода воды (ДРСО) 10.In FIG. 1 shows a diagram of the proposed installation. FIG. 2 cut. Aa. in FIG. 1. The inventive installation for continuous casting of flat ingots, includes a device for feeding 1
Установка работает следующим образом. Перед началом процесса литья нового типоразмера слитка 8 из алюминиевого сплава в управляющую ЭВМ 6 вводится массив конструктивных (размеры слитка и кристаллизатора), технологических (температуры расплавленного металла и скорость его подачи в кристаллизатор 3, температуры по периметру и высоте ΔH поверхности слитка 8, температурный перепад ΔТ=ТВ-ТН по высоте противоположных граней - он может отличаться для широких и узких граней; скорость движения поддона 4; уровень расплавленного металла 2 в кристаллизаторе 3;) и физико-химических (температуры ликвидуса и солидуса алюминиевого сплава; теплофизические свойства алюминиевого расплава, слитка и материала кристаллизатора) параметров процесса литья плоского слитка 8. Далее в блоке БРПЛ 11 корректируются математические модели охлаждения кристаллизации слитка 8 с учетом параметров системы охлаждения кристаллизатора 3 и слитка 8 в зоне охлаждения во время кристаллизации, а также изменение ΔТ на расстоянии по высоте между термопарами 12 ΔH в зависимости от расхода воды в каждую секцию 13 и скорости движения поддона 4, регистрируемой с помощью датчика ДРДП 5, и задается максимальное значение скорости охлаждения, исключающей образования трещин в объеме слитка 8, которое определяется на основе экспериментальных данных для конкретных условий литья, а также скорости движения поддона 4 от уровня расплавленного металла 2 в кристаллизаторе 3.Installation works as follows. Before starting the casting process of a new standard size of an
Блок БРПЛ 11 позволяет определять значение температурного перепада ΔТ в математической модели, как динамически изменяемую величину на протяжении всего процесса литья слитка 8 и соблюдения равенства (или заданных значений температур на поверхностях слитка 8 по его высоте, что обеспечивается за счет регулирования расхода воды в каждую охлаждаемую секцию 13 кристаллизатора 3 с помощью ДРСО 10.
Во время процесса литья слитка 8 показания всех датчиков текущих значений передаются в блок интерфейса управляющей ЭВМ 6, который отображает его на экране пульта оператора (на рис. не показан).During the casting process of
Пример. Опытные плавки сплава алюминиевого сплава 1ХХХ серии проводилась в литейном отделении на миксерах и литейной машине промышленного производства. Отливался слиток размером 600×1750×4700 мм общей массой 14 тонн. Приготовление и литье слитка производилось с обязательным применением дегазационных установок SNIF; фильтрация производилась через трубчатый металлофильтр PTF (Mitsui) и пенокерамический фильтр ПКФ. Отливка слитка осуществлялась через распределитель металла Combo-Bag, модифицирование производилось прутковой лигатурой Al-Ti-B после выходного портала PTF (Mitsui) из расчета 1÷2 кг/т. В процессе приготовления расплава производился отбор проб для анализа химического состава сплава, на содержание водорода, макро- и микроструктуры. Макроструктуру образцов изучали с применением стереоскопического микроскопа Stemi 2000-С, Carl Zeiss. При анализе макроструктуры слитка из сплава 1ХХХ серии контролировали внутренние и поверхностные дефекты.Example. Experimental melting of aluminum alloy alloy 1XXX series was carried out in the foundry department on mixers and a foundry machine of industrial production. An ingot measuring 600 × 1750 × 4700 mm with a total weight of 14 tons was cast. The preparation and casting of the ingot was carried out with the obligatory use of SNIF degassing units; filtration was carried out through a PTF tubular metal filter (Mitsui) and a PCF foam-ceramic filter. The ingot was cast through a Combo-Bag metal distributor; the modification was carried out by Al-Ti-B rod alloys after the PTF (Mitsui) exit portal at the rate of 1 ÷ 2 kg / t. In the process of melt preparation, samples were taken to analyze the chemical composition of the alloy, for the content of hydrogen, macro- and microstructure. The macrostructure of the samples was studied using a Stemi 2000-C stereoscopic microscope, Carl Zeiss. In the analysis of the macrostructure of the 1XXX series alloy ingot, internal and surface defects were controlled.
Технологические и температурно-скоростные режимы литья слитка соответствовали следующим значениям: температура металла в миксере 740±5°С; температура металла в раздаточном желобе 700÷710°С; скорость литья 65 мм/мин.; уровень металла в кристаллизаторе 50 мм; расход воды - 55 м3/час и температура воды на входе в систему охлаждения кристаллизатора 10±1°С.Technological and temperature-and-speed modes of casting the ingot corresponded to the following values: metal temperature in the mixer 740 ± 5 ° С; metal temperature in the distributing trough 700 ÷ 710 ° С; casting speed 65 mm / min .; the metal level in the mold is 50 mm; water consumption - 55 m 3 / h and the water temperature at the entrance to the
Управляющую ЭМВ в предлагаемой установке снабдили БРПЛ, регистрирующим с помощью специальных датчиков изменение поверхностной температуры слитка по высоте и периметру в зоне охлаждения слитка, скорости движения поддона, расхода воды для охлаждения изолированных секций кристаллизатора. На противоположных поверхностях слитка на одной и той же высоте (100 мм от верхнего уровня расплавленного металла в кристаллизаторе) было установлено четыре термопары и ниже на 100 мм еще четыре термопары, что позволило контролировать и управлять с помощью вспомогательных блоков ДРТСл, ДРСО и ДРДП скоростью охлаждения наружных поверхностей слитка в зоне его охлаждения.The control emitter in the proposed installation was equipped with SLBMs that detected using special sensors the change in surface temperature of the ingot along the height and perimeter in the cooling zone of the ingot, the speed of the pan, and the water flow rate for cooling the isolated sections of the mold. Four thermocouples were installed on opposite surfaces of the ingot at the same height (100 mm from the upper level of the molten metal in the mold) and four more thermocouples were lower by 100 mm, which made it possible to control and control the cooling rate with the help of auxiliary units DRTSl, ДРСО and ДРДП the outer surfaces of the ingot in its cooling zone.
Таким образом, применение заявляемой установки по сравнению с прототипом позволяет снизить брак, т.е. повысить качество плоских крупногабаритных слитков из алюминиевых сплавов, изготовляемых методом непрерывного литья.Thus, the use of the inventive installation in comparison with the prototype can reduce the marriage, i.e. to improve the quality of flat large-sized ingots from aluminum alloys produced by continuous casting.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128716A RU2697143C1 (en) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | Installation for continuous casting of flat ingots |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128716A RU2697143C1 (en) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | Installation for continuous casting of flat ingots |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2697143C1 true RU2697143C1 (en) | 2019-08-12 |
Family
ID=67640349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018128716A RU2697143C1 (en) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | Installation for continuous casting of flat ingots |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2697143C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU427782A1 (en) * | 1972-06-20 | 1974-05-15 | COOLING DEVICE FOR CONTINUOUS INGOT | |
SU595058A1 (en) * | 1976-06-25 | 1978-02-28 | Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина | Continuous metal casting method |
JPS58119452A (en) * | 1982-01-09 | 1983-07-15 | Kawasaki Steel Corp | Controlling method of surface temperature of ingot surface in continuous casting |
SU1228965A1 (en) * | 1984-01-06 | 1986-05-07 | Тульский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | System for automatic control of continuous metal casting process |
SU1367846A3 (en) * | 1984-09-05 | 1988-01-15 | Метакон Аг (Фирма) | Method and device for automatic control of metal continuous casting plant |
RU2015827C1 (en) * | 1991-07-11 | 1994-07-15 | Геннадий Александрович Ляхов | Method and apparatus for control of manufacturing process of metal continuous casting |
RU2411105C1 (en) * | 2009-07-30 | 2011-02-10 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Method of injection steam-evaporation cooling of tube-type mould |
-
2017
- 2017-12-19 RU RU2018128716A patent/RU2697143C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU427782A1 (en) * | 1972-06-20 | 1974-05-15 | COOLING DEVICE FOR CONTINUOUS INGOT | |
SU595058A1 (en) * | 1976-06-25 | 1978-02-28 | Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина | Continuous metal casting method |
JPS58119452A (en) * | 1982-01-09 | 1983-07-15 | Kawasaki Steel Corp | Controlling method of surface temperature of ingot surface in continuous casting |
SU1228965A1 (en) * | 1984-01-06 | 1986-05-07 | Тульский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | System for automatic control of continuous metal casting process |
SU1367846A3 (en) * | 1984-09-05 | 1988-01-15 | Метакон Аг (Фирма) | Method and device for automatic control of metal continuous casting plant |
RU2015827C1 (en) * | 1991-07-11 | 1994-07-15 | Геннадий Александрович Ляхов | Method and apparatus for control of manufacturing process of metal continuous casting |
RU2411105C1 (en) * | 2009-07-30 | 2011-02-10 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Method of injection steam-evaporation cooling of tube-type mould |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101781805B1 (en) | Method for the continuous casting of metal strand | |
US2682691A (en) | Continuous casting process and apparatus | |
RU2018134479A (en) | LIQUID METAL JET OPTIMIZATION DURING DIRECT COOLING CRYSTAL | |
CN105092406A (en) | Novel furnace slag crystallization process thermogravimetric test device and test method | |
RU2697143C1 (en) | Installation for continuous casting of flat ingots | |
TWI762264B (en) | Method for predicting temperature of molten steel | |
WO2004009271A1 (en) | Continuous cast aluminum alloy rod and production method and apparatus thereof | |
DE102014112206A1 (en) | Method for continuous casting of a metal, in particular a steel, and apparatus for continuous casting | |
US11292051B2 (en) | Dynamically positioned diffuser for metal distribution during a casting operation | |
RU2623526C2 (en) | Method of continuous casting for titanium or titanium alloy ingot | |
Madhusudhan et al. | Experimental study on cooling rate of centrifugal casting based on grain size | |
Grandfield | Ingot casting and casthouse metallurgy of aluminium and its alloys | |
JP6994392B2 (en) | Ingot made of an alloy containing titanium as the main component, and its manufacturing method | |
Belyaev et al. | Analysis of hydrogen content in the main stages of low-alloy aluminum alloy flat ingot manufacture | |
EP3046699B1 (en) | System and method of forming a solid casting | |
JP5427973B1 (en) | Method and apparatus for determining the cleanliness of molten metal from the cooling curve | |
Wagstaff | Experimental observations and analysis of macrosegregation in rolling slab ingots | |
Stovpchenko et al. | MASS TRANSFER IN ELECTROSLAG PROCESSES WITH CONSUMABLE ELECTRODE AND LIQUID METAL. | |
JP2016123993A (en) | Measurement method of moltem metal outlet quantity | |
Velička et al. | Research of thermal processes for the continuous casting of steel | |
Thomas | Continuous casting (metallurgy) | |
Nussbaum | Recent Developments in Semi-Continuous Casting of Aluminum Alloy Billets and Slabs | |
Gamanyuk et al. | Using Physical Simulation for Assessing the Effect of Teeming Method and Rate on the Core Zone Formation in Large Ingots | |
RU2813255C1 (en) | Control of metal level during casting | |
KR20130099289A (en) | Device for predicting quality of plate in continuous casting and method therefor |