RU2725377C1 - Crystallizer for vertical ingots casting - Google Patents
Crystallizer for vertical ingots casting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725377C1 RU2725377C1 RU2019124661A RU2019124661A RU2725377C1 RU 2725377 C1 RU2725377 C1 RU 2725377C1 RU 2019124661 A RU2019124661 A RU 2019124661A RU 2019124661 A RU2019124661 A RU 2019124661A RU 2725377 C1 RU2725377 C1 RU 2725377C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diaphragm
- coolant
- chamber
- channel
- sectional area
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и предназначено для использования при непрерывной и полунепрерывной разливке металлов, в частности, сплавов на основе алюминия.The invention relates to the field of metallurgy and is intended for use in continuous and semi-continuous casting of metals, in particular, aluminum-based alloys.
Известны многочисленные конструктивные решения кристаллизаторов для вертикального литья слитков с входным отверстием для подачи расплавленного металла и выходным - для вытягивания слитка, направленных на регулирование интенсивности охлаждения стенок литейной камеры (формирующего канала) кристаллизатора и отливаемых слитков. Общим решением является концентрично расположенные относительно друг друга камеры приема и распределения охлаждающей жидкости в корпусе кристаллизатора. Частные решения предусматривают различные конструкции камер охлаждения, способы подвода и распределения охлаждающей жидкости, включая простейшие (RU 2268105, US 7011140, СН 665575), двухконтурные (RU 113685, RU 2111825) и двухуровневые (RU 2152287, US 5685359) конструкции камер, охлаждение посредством воды и газа (RU 2111825, US 4693298, US 7011140), различные способы подвода смазки (RU 113685, СН 665575, US 4693298). Как правило, предлагаемые решения являются комплексными, предлагающими одновременно несколько мероприятий, улучшающих качество слитков.Numerous structural solutions are known for molds for vertical casting of ingots with an inlet for supplying molten metal and an outlet for drawing an ingot, aimed at regulating the cooling intensity of the walls of the mold chamber (forming channel) of the mold and cast ingots. A common solution is the chambers for receiving and distributing coolant in the mold housing concentrically located relative to each other. Particular solutions include various designs of cooling chambers, methods for supplying and distributing coolant, including the simplest (RU 2268105, US 7011140, СН 665575), double-circuit (RU 113685, RU 2111825) and two-level (RU 2152287, US 5685359) camera designs, cooling by water and gas (RU 2111825, US 4693298, US 7011140), various methods of supplying lubricant (RU 113685, CH 665575, US 4693298). As a rule, the proposed solutions are complex, offering at the same time several measures that improve the quality of the ingots.
Среди известных решений определенную группу составляют устройства, обеспечивающие эффективное первичное охлаждение стенок литейной камеры кристаллизатора и вторичное охлаждение слитка.Among the known solutions, a certain group consists of devices that provide effective primary cooling of the walls of the mold of the mold and secondary cooling of the ingot.
В частности, известно устройство для литья слитков по патенту RU 100931 (опубл. 10.01.2011, B22D 11/055), содержащее однокамерный кристаллизатор первичной зоны охлаждения, в который охлаждающая жидкость (вода) поступает по нескольким последовательно расположенным патрубкам, установленным под углом 30° к цилиндрической образующей поверхности кристаллизатора, и зону вторичного прямого охлаждения слитка. Основным недостатком устройства является большое количество водоподводящих рукавов, что усложняет систему охлаждения из-за необходимости иметь дополнительные трубопроводы, шланги, патрубки, запорные вентили и т.д., затрудняет ее обслуживание и создает затруднения при литье. Кроме того, при снижении напора охладителя весьма вероятна необратимая термическая деформации стенок литейной камеры.In particular, it is known a device for casting ingots according to patent RU 100931 (publ. 10.01.2011,
Известно устройство для литья слитков по патенту RU 113685 (опубл. 27.02.2012, B22D 11/041), содержащее изолированные концентрично расположенные относительно друг друга кольцевые камеры начального и дополнительного охлаждения, в котором подача охлаждающей жидкости ограничивается двумя патрубками для ее приема и распределения. Это в определенной степени уменьшает затруднения, возникающие при реализации устройства, однако при этом снижается равномерность охлаждения слитка и повышается вероятность разрушения слитка в процессе и после литья.A device for casting ingots according to the patent RU 113685 (publ. 02/27/2012,
Устройство для литья слитков по патенту RU 2152287 (опубл. 10.07.2000, B22D 11/04) с зоной первичного охлаждения, состоящей из верхней и нижней камер, разделенных горизонтальной перегородкой, обеспечивает надежный подвод охлаждающей жидкости (воды) от единого патрубка. Однако неразъемный корпус затрудняет обслуживание кристаллизатора. Равномерность охлаждения слитка также недостаточна.The device for casting ingots according to patent RU 2152287 (publ. 10.07.2000,
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является кристаллизатор для вертикального литья слитков по патенту RU 2281183 (опубл. 10.08.2006, B22D 11/04, B22D 11/07), который содержит корпус с каналом подвода охлаждающей жидкости, изолированные друг от друга распределительные и охлаждающие камеры, разделенные горизонтальными и вертикальными перегородками, обеспечивающими возможность равномерного перетекания охлаждающей жидкости за счет зазоров относительно корпуса или щели в перегородке, и каналы отвода охлаждающей жидкости, обеспечивающей вторичное прямое охлаждение слитка. Кристаллизаторпо патенту RU 2281183 принят за прототип.Closest to the proposed technical essence is the mold for vertical casting of ingots according to patent RU 2281183 (publ. 08/10/2006,
Конструкция кристаллизатора обеспечивает достаточно однородную структуру слитка. Недостатком устройства является неравномерность отвода тепла из-за остающейся значительной неравномерностиперетекания охлаждающей жидкости через зазоры и щели.The design of the mold provides a fairly uniform structure of the ingot. The disadvantage of this device is the unevenness of heat dissipation due to the remaining significant unevenness of the flow of coolant through gaps and gaps.
Основной задачей изобретения является повышение качества отливаемого слитка за счет улучшения условий его охлаждения.The main objective of the invention is to improve the quality of the cast ingot by improving its cooling conditions.
Техническим результатом изобретения является эффективное и равномерное охлаждение стенок литейной камеры и равномерный отвод тепла от стенки литейной камеры кристаллизатора, независимо от разности температуры охлаждающей жидкости по сечению перед входом в охлаждающую камеру. В результате равномерного теплоотвода снижается также вероятность прорыва жидкого металла при литье слитка.The technical result of the invention is effective and uniform cooling of the walls of the casting chamber and uniform heat removal from the wall of the casting chamber of the mold, regardless of the difference in temperature of the coolant over the cross section before entering the cooling chamber. As a result of uniform heat removal, the likelihood of breakthrough of liquid metal during casting is also reduced.
Технический результат достигается тем, что в кристаллизаторе для вертикального литья слитков, имеющем зоны первичного и вторичного прямого охлаждения слитка, содержащем корпус с каналом подвода (подачи) охлаждающей жидкости (патрубка), изолированными друг от друга распределительными и охлаждающими камерами, разделенными перегородками, и каналами, отводящими охлаждающую жидкость:The technical result is achieved in that in a mold for vertical casting of ingots having zones of primary and secondary direct cooling of the ingot, comprising a housing with a channel for supplying (supplying) coolant (pipe), distribution and cooling chambers separated from each other, separated by partitions, and channels coolant vents:
- равномерное перетекание охлаждающей жидкости (воды) из распределительной камеры в охлаждающую камеру обеспечивает либо переменный зазор диафрагмы (перегородки) относительно корпуса, либо прорези (щели) или отверстия в диафрагме (перегородке), сечение и расположение которых обеспечивает увеличение потока охлаждающей жидкости (воды) через диафрагму по мере удаления от подводящего канала(патрубка) к противоположному по диаметру положению;- uniform flow of coolant (water) from the distribution chamber into the cooling chamber provides either a variable gap of the diaphragm (partition) relative to the housing, or cuts (slots) or holes in the diaphragm (partition), the cross-section and location of which increases the flow of coolant (water) through the diaphragm with distance from the supply channel (pipe) to the opposite position in diameter;
- охлаждающая камера полностью или частично образована многозаходной спиральной полостью, каждый виток которой совершает, по крайней мере, один оборот вокруг литейной камеры; этим обеспечивается равномерное охлаждение стенок литейной камеры кристаллизатора и слитка.- the cooling chamber is fully or partially formed by a multi-helical cavity, each turn of which makes at least one revolution around the casting chamber; this ensures uniform cooling of the walls of the mold chamber of the mold and ingot.
На фиг. 1 представлен пример конструкции предлагаемого кристаллизатора. Корпус кристаллизатора представляет наружную обечайку 7, зарытую крышками 2 и 3, внутри которого расположена литейная камера 4. Внутренняя полость кристаллизатора разделена вертикальной перегородкой 5 на распределительную камеру, состоящую, в свою очередь, из разделенных горизонтальной перегородкой (диафрагмой) 6 приемной 7 и раздаточной 8 полостей, и камеру первичного охлаждения слитка (охлаждающую камеру) 9. Подводящим каналом охлаждающей жидкости (воды) в приемную полость 7 распределительной камеры служит патрубок 10 в обечайке 1.In FIG. 1 shows an example of the design of the proposed mold. The mold body is an
Равномерный по диаметру (независимо от положения относительно от подводящего канала) поток охлаждающей жидкости (воды) через диафрагму 6 из приемной 7 в раздаточную полость 8 распределительной камеры и далее - в камеру первичного охлаждения 9 в данном примере обеспечивается за счет отверстий 11 в диафрагме 6, площадь сечения которых возрастает по мере удаления от патрубка 10 к противоположному по диаметру положению. В частности, наиболее простым решением является возрастание площади сечения отверстий по линейному закону, например, через отверстия равного диаметра, расположенными с переменным шагом (фиг. 2).Uniform in diameter (regardless of the position relative to the supply channel), the flow of coolant (water) through the
Конструктивное исполнение диафрагмы 6 может быть различным: с отверстиями, как на фиг. 2, или прорезями (щелями) переменного сечения, с переменным зазором между диафрагмой и корпусом за счет эксцентричного смещения диафрагмы относительно оси кристаллизатора или т.п. При этом возрастание пропускной способности диафрагмы по мере удаления от патрубка 10 к противоположному по диаметру положению обеспечивает равномерное перетекание через нее охлаждающей жидкости, что минимизирует влияние застойной зоны со стороны, противоположной подводящему патрубку 10. При этом суммарная площадь сечения зазоров между диафрагмой и корпусом, отверстий или прорезей в диафрагме 6 (пропускная способность) должна соответствовать пропускной способности патрубка 10. Оптимальное соотношение площади сечения подводящего канала охлаждающей жидкости к суммарной площади сечения зазоров, отверстий или прорезей в диафрагме составляет 0,9-1,2.The design of the
Камера первичного охлаждения 9 представляет полость между стенкой литейной камеры 4 и вертикальной перегородкой 5. Повышение равномерности теплоотвода может быть достигнуто за счет того, что полость образует многозаходная (на фиг. 2 показана трехзаходная) спиральная нарезка 12 в стенке литейной камеры. Каждый виток нарезки совершает, по крайней мере, один оборот вокруг литейной камеры. Охлаждающая жидкость (вода) движется по спиральным каналам нарезки 12, охлаждая стенку литейной камеры 4.The
В нижней части камеры первичного охлаждения 9 выполнен ряд отверстий 13, являющихся каналами, отводящими охлаждающую жидкость, через которые она поступаетдля прямого охлаждения слитка, выходящего из кристаллизатора.In the lower part of the
Камера первичного охлаждения 9 может быть образована полостью многозаходной спиральной нарезки 12 полностью или частично, если из конструктивных соображений пропускная способность полости спиральной нарезки 12 недостаточная для обеспечения баланса тепла, поступающего из отливаемого слитка и отводимого охлаждающей жидкостью. В случае необходимости увеличения пропускной способности камеры первичного охлаждения 9 между вершинами спиральной нарезки 12 в стенке литейной камеры 4 и вертикальной перегородкой 5 может быть выполнен дополнительный зазор.The
Пропускная способность отверстий 13 должна обеспечить указанный выше тепловой баланс. Пропускная способность камеры первичного охлаждения 9 должна обеспечить подпор охлаждающей жидкости перед отверстиями 13. Отношение площади сечения полости многозаходной спиральной нарезки к суммарной площади отверстий 13 должно составлять ≥ 1,1.The throughput of the
В нижней части камеры первичного охлаждения 9 может быть дополнительно выполнена полость 14 служащая амортизатором давления охлаждающей жидкости. В этом случае соотношение площади сечения многозаходной спиральной полости камеры первичного охлаждения 9 к площади сечения кольцевого канала 15 и площади сечения кольцевого канала 15 к суммарной площади отверстий 13 должно составлять ≥ 1,1.In the lower part of the
Конструкция кристаллизатора может предусматривать:The design of the mold may include:
- использование способов распределения охлаждающей жидкости как посредством диафрагмы 6, таки посредством спиральной нарезки 12 раздельно или совместно,- the use of methods for distributing coolant as by means of a
- комбинированное исполнение деталей (например, исполнение крышки 3, вертикальной перегородки 5 и диафрагмы 6, как одной детали, исполнение спиральной нарезки 12 в вертикальной перегородке и др.- combined execution of parts (for example, execution of a
Конструктивно кристаллизатор с предлагаемым принципом распределения охлаждающей жидкости и охлаждения стенок литейной камеры может быть выполнен с системой подачи смазки, в двухуровневом исполнении, с газовым экраном для снижения интенсивности охлаждения слитка и т.п.Structurally, the mold with the proposed principle of coolant distribution and cooling of the walls of the casting chamber can be made with a lubricant supply system, in a two-level design, with a gas screen to reduce the cooling rate of the ingot, etc.
Кристаллизатор в составе устройства непрерывной и полунепрерывной разливки металлов работает следующим образом.The mold as part of a continuous and semi-continuous casting of metals works as follows.
Перед разливкой на внутреннюю поверхность стенки литейной камеры 4 кристаллизатора любым известным способом наносится жидкая смазка. Через патрубок 10 в приемную полость 7 распределительной камеры подается охлаждающая жидкость (вода), перетекающая через отверстия 11 в диафрагме 6 в раздаточную 8 полость распределительной камеры. Сечение и расположение отверстий 11 обеспечивает равномерный по диаметру, достаточно ламинарный поток жидкости, поступающей из одного входного патрубка 10, через диафрагму 6, независимо от застойной зоны перед диафрагмой. Проходя по каналам многозаходной спиральной нарезки 72 камеры первичного охлаждения 9, поток жидкости охлаждает стенку литейной камеры 4. Многозаходная спираль обеспечивает забор охлаждающей жидкости за диафрагмой 6 из разных (по диаметру) мест. Охлаждающей жидкость по спирали проходит, по крайней мере, один виток вокруг литейной камеры 4. Таким образом, условия охлаждения стенки литейной камеры 4 не столь зависят от ламинарности, мощности потока и возможной разности температуры охлаждающей жидкости перед входом в охлаждающую камеру 9. После охлаждающей камеры 9 хорошо перемешанная охлаждающая жидкость через отверстия 13 попадает на слиток, обеспечивая его вторичное прямое охлаждение.Before casting, a liquid lubricant is applied to the inner surface of the wall of the
Заливка расплава металла в кристаллизатор и вытяжка слитка выполняются по известной технологии.The molten metal is poured into the mold and the ingot is drawn using known technology.
Примеры конкретного выполненияCase Studies
Пример 1. Отливка слитков диаметром 100 и 120 мм из алюминиевого сплава АД31. Скорость вытяжки слитка составляла 150 мм/мин (2,5 мм/с).Отмечалось высокое качество поверхности слитков при 2-2,5-кратном повышении скорости вытяжки слитка по сравнению с прототипом.Example 1. Casting ingots with a diameter of 100 and 120 mm from aluminum alloy AD31. The ingot drawing speed was 150 mm / min (2.5 mm / s). High surface quality of the ingots was noted with a 2-2.5-fold increase in the ingot drawing speed compared to the prototype.
Пример 2. Отливка слитков диаметром 120 мм из алюминиевого сплава 1570. Скорость вытяжки слитка составляла 135 мм/мин (=2,25 мм/с). Отмечалось удовлетворительное качество поверхности и однородная мелкозернистая структура по сечению слитка. Прорывы жидкого металла при литье отсутствовали, в то время как на прототипе они имели место.Example 2. Casting ingots with a diameter of 120 mm from aluminum alloy 1570. The drawing speed of the ingot was 135 mm / min (= 2.25 mm / s). Satisfactory surface quality and a uniform fine-grained structure over the cross section of the ingot were noted. Breakthroughs of liquid metal during casting were absent, while on the prototype they took place.
Таким образом, предлагаемый кристаллизатор за счет равномерного охлаждения обеспечивает мелкозернистую, более однородную по сечению и высоте слитка структуру и более стабильный процесс литья по сравнению с прототипом.Thus, the proposed mold due to uniform cooling provides a fine-grained, more uniform in cross section and height of the ingot structure and a more stable casting process compared to the prototype.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019124661A RU2725377C1 (en) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | Crystallizer for vertical ingots casting |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019124661A RU2725377C1 (en) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | Crystallizer for vertical ingots casting |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2725377C1 true RU2725377C1 (en) | 2020-07-02 |
Family
ID=71510282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019124661A RU2725377C1 (en) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | Crystallizer for vertical ingots casting |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2725377C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU381250A1 (en) * | 1972-03-07 | 1977-11-25 | Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им. Е.О.Патона | Crystallizer |
FR2498498A1 (en) * | 1981-01-28 | 1982-07-30 | Sumitomo Light Metal Ind | MOLD FOR CONTINUOUS CASTING OF METALS WITH INSULATION LANTOTIERE TOP |
GB2177331A (en) * | 1985-06-24 | 1987-01-21 | Outokumpu Oy | Continuous casting mould |
SU1379080A1 (en) * | 1986-06-24 | 1988-03-07 | Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Машиностроения | Mould for vertical continuous casting of round ingots |
RU2281183C1 (en) * | 2004-12-30 | 2006-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" | Mold for vertical casting of ingots of aluminum and its alloys |
RU2380193C2 (en) * | 2007-08-16 | 2010-01-27 | ЗАО "Монолит" | Crystalliser pan for horizontal continuous casting |
-
2019
- 2019-07-31 RU RU2019124661A patent/RU2725377C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU381250A1 (en) * | 1972-03-07 | 1977-11-25 | Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им. Е.О.Патона | Crystallizer |
FR2498498A1 (en) * | 1981-01-28 | 1982-07-30 | Sumitomo Light Metal Ind | MOLD FOR CONTINUOUS CASTING OF METALS WITH INSULATION LANTOTIERE TOP |
GB2177331A (en) * | 1985-06-24 | 1987-01-21 | Outokumpu Oy | Continuous casting mould |
SU1379080A1 (en) * | 1986-06-24 | 1988-03-07 | Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Машиностроения | Mould for vertical continuous casting of round ingots |
RU2281183C1 (en) * | 2004-12-30 | 2006-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" | Mold for vertical casting of ingots of aluminum and its alloys |
RU2380193C2 (en) * | 2007-08-16 | 2010-01-27 | ЗАО "Монолит" | Crystalliser pan for horizontal continuous casting |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3780789A (en) | Apparatus for the vertical multiple continuous casting of aluminum and aluminum alloys | |
JP6002271B1 (en) | Mold divertor and casting mold having the same | |
KR101377090B1 (en) | Twin roll caster and equipment and method for operating the same | |
US7007739B2 (en) | Direct chilled metal casting system | |
RU2725377C1 (en) | Crystallizer for vertical ingots casting | |
US2613411A (en) | Cooling system for continuous casting molds | |
RU2248858C2 (en) | Machine for continuous horizontal casting of metal | |
CN106735010B (en) | A kind of chill roll suitable for Amorphous Wide Ribbon preparation | |
KR101743944B1 (en) | Mold cooling device | |
JP2780801B2 (en) | Cooling device for metal during casting | |
US2224303A (en) | Process and mechanism for treating metals or metal alloys in a molten state | |
RU2221975C2 (en) | Blast tuyere for shaft furnaces, specifically, for blast furnaces or hot-blast cupola | |
KR20140005095A (en) | Blocking element, roll line and continuous casting apparatus | |
RU182014U1 (en) | CRYSTALIZER FOR CASTING ALUMINUM INGOTS | |
EP2572812B1 (en) | Mold assembly for continuous casting | |
RU2379154C2 (en) | Device for steel continuous casting of steel ingots | |
RU2655407C1 (en) | Method of vertical continuous casting of pipes and device for its implementation | |
JP2018024013A (en) | Casting cooling device | |
RU2281183C1 (en) | Mold for vertical casting of ingots of aluminum and its alloys | |
RU2436651C2 (en) | Crystalliser for continuous horizontal casting of ingots | |
RU2220021C2 (en) | Mold | |
RU2152287C1 (en) | Mould for continuous casting of ingots | |
RU113685U1 (en) | DEVICE FOR VERTICAL CASTING OF CYLINDRICAL INGOTS FROM ALUMINUM ALLOYS | |
US4031949A (en) | Water cooled mold for the continuous casting of metals | |
RU2428275C2 (en) | Crystalliser for modifier ingot horizontal casting |