SU789215A1 - Method of semicontinuous casting of cast-iron tubes - Google Patents

Description

Изобретение относится к металлургии непрерывного литья, в частности к способам полунепрерывного литья чугунных труб.The invention relates to the metallurgy of continuous casting, in particular to methods for semi-continuous casting of cast iron pipes.

Известен способ полунепрерывного литья чугунных труб, включающий подачу жидкого металла через вращающуюся литниковую чашу в кольцевую полость между наружным и внутренним кристаллизаторами, а также водоохлаждаемым раструбом и стержнем раструба. При этом осуществляют возвратно-поступательное движение наружного кристаллизатора с амплитудой 710 мм и частотой 45—120 циклов в минуту [1] .A known method of semi-continuous casting of cast iron pipes, including the supply of molten metal through a rotating sprue bowl into the annular cavity between the outer and inner molds, as well as a water-cooled bell and the socket rod. In this case, a reciprocating movement of the external mold is carried out with an amplitude of 710 mm and a frequency of 45-120 cycles per minute [1].

' Недостатком этого способа является то, что низкочастотное'встряхивание кристаллизатора оказывается неэффективным, для устранения таких видов брака труб, как утяжины, горячие трещины, надрыв корки и неслитины.'The disadvantage of this method is that low-frequency' shaking of the mold is ineffective for eliminating such types of pipe defects as weights, hot cracks, tearing of the crust and non-slit.

Цель изобретения - обеспечение стабильности процесса и улучшение 25 качества трубы.The purpose of the invention is to ensure process stability and improve 25 pipe quality.

Поставленная цель достигается тем, что кристаллизующийся металл подвергают воздействию ультразвуковых колебаний, при этом частота колебаний 30 по высоте твердо-жидкрй фазы формирующейся трубы равна целому числу четвертей волн, на уровень металла приходится узел колебаний, а на пе5 риметр трубы приходится целое число полуволн колебаний. Такое распределение ультразвуковых колебаний обеспечивают при амплитуде 3-15 мкм в частотном диапазоне от 8 до 50 кГц. 10 На фиг. 1 изображена схема полунепрерывного литья труб с использованием ультразвука; на фиг. 2 - эпюра распределения колебательных смещений вдоль наружного кристаллиза15 тора, в соответствующем фиг. 1 масштабе .This goal is achieved by the fact that the crystallized metal is subjected to ultrasonic vibrations, while the vibration frequency 30 along the height of the solid-liquid phase of the formed pipe is equal to an integer number of quarters of waves, the vibration unit is at the metal level, and the integer number of half-waves of vibrations falls on the pipe perimeter. Such a distribution of ultrasonic vibrations is provided at an amplitude of 3-15 μm in the frequency range from 8 to 50 kHz. 10 in FIG. 1 shows a diagram of semi-continuous pipe molding using ultrasound; in FIG. 2 is a diagram of the distribution of vibrational displacements along the external crystallizer15 of the torus, in the corresponding FIG. 1 scale.

Жидкий металл 1 из разливочного ковша 2 через желоб 3 заливается в литниковую чашу 4, из которой попа20 дает в полость 5 между внутренними 6 и наружным. 7 кристаллизаторами, а также водоохлажд^емыми раструбом 8 и его стержнем 9. В процессе поступления жидкого металла 'в полость 5 наружный кристаллизатор 7 подвергается воздействию ультразвуковых колебаний от электромеханических преобразователей 10, размещенных в сечении кристаллизатора, соответствующем стыку фронтов кристаллиза3 ции отливаемой трубы. При этом в стенке кристаллизатора возникают изгибные колебания на частоте возбуждения, которая подбирается таким образом, что на твердо-жидкую зону приходиться, по крайней мере, одна пучность колебаний (максимум амплитуды, фиг. 2 ) , а на уровень металла - узел колебаний (амплитуда равна Ό). Электромеханические преобразователи устанавлива' ются по периметру наружного кристал- , лизатора на расстоянии друг от друга, кратном половине длины волны. После затвердевания металла в раструбной части и достижении определенного уровня металла в кристаллизаторе производится извлечение затвердевающей 1 трубы с помощью захватов 11, размещенных на подвижном столе 12. Воздействие упругих, колебаний на затвердевающую отливку от зоны стыка фронтов кристаллизации до уровня металла в кристал- 20 лизаторе приводит к устранению транскристаллитной зоны и измельчению литой структуры трубы, а также приводит к повышению жидкотекучести чугуна, и, следовательно, улучшению качества поверхности трубы. Кроме того, ультразвуковое воздействие приводит к снижению коэффициента трения при вытягивании трубы.The liquid metal 1 from the casting ladle 2 is poured through the gutter 3 into the sprue bowl 4, from which the pop 20 gives into the cavity 5 between the inner 6 and the outer. 7 molds, as well as water-cooled bell 8 and its rod 9. In the process of liquid metal entering the cavity 5, the external mold 7 is subjected to ultrasonic vibrations from electromechanical transducers 10 located in the mold section corresponding to the junction of crystallization fronts of the cast pipe. In this case, bending vibrations occur at the excitation frequency in the crystallizer wall, which is selected in such a way that at least one oscillation antinode (maximum amplitude, Fig. 2) falls on the solid-liquid zone, and the vibration unit (amplitude equals Ό). Electromechanical converters are installed along the perimeter of the external crystallizer at a distance from each other that is a multiple of half the wavelength. After the solidification of the metal in the socket part and reaching a certain level of metal in the mold, the hardening 1 pipe is removed with the help of grippers 11 located on the movable table 12. The action of elastic vibrations on the hardened casting from the junction of the crystallization fronts to the metal level in the mold 20 leads to eliminate the transcrystalline zone and grinding the cast structure of the pipe, and also leads to an increase in the fluidity of cast iron, and, consequently, an improvement in the quality of the surface of the pipe. In addition, the ultrasonic effect reduces the coefficient of friction when pulling the pipe.

Предложенный способ прошел опытнопромышленное опробование на Синарском трубном заводе. При полунепрерывном литье 'труб чугуна, осуществлялось воздействие на наружный кристаллизатор трех преобразователей ПМС-15 при амплитуде колебаний 10 мкм с ча- ” стотой 21,2 кГц в сечении кристаллизатора, софтветствукмцем стыку фронтов кристаллизации.The proposed method was pilot tested at the Sinarsky Pipe Plant. During semi-continuous casting of cast iron pipes, three PMS-15 transducers were exposed to the external crystallizer at an oscillation amplitude of 10 μm with a frequency of 21.2 kHz in the cross-section of the mold, with a softlight connecting the crystallization fronts.

В процессе литья снижаются усилия вытягивания на 20-40%. Кроме того, значительно улучшено качество литой структуры и поверхности труб.In the casting process, the pulling forces are reduced by 20-40%. In addition, the quality of the cast structure and surface of the pipes has been significantly improved.

Claims (2)

Изобретение относитс  к металлургии непрерывного лить , в частности к способам полунепрерывного лить  чугунных труб. Известен способ полунепрерывного лить  чугунных труб, включамций подачу жидкого метг1лла через вращающуюс  литниковую чашу в кольцевую полость между наружным и внутренним кристаллизаторами, а также водоохлгокдаемым раструбе и стержнем раструба . При этом осуществл ют возврат ио-поступательное движение наружного криста.плизатора с амплитудой 710 мм и частотой 45-120 циклов в минуту tl . Недостатком этого способа  вл етс  то, что низкочастотноевстр хи кристаллизатора оказываетс  неэффективным, дл  устранени  таких видов брака труб, как ут жины, гор  чие трещины, надрыв корки неслити ны. Цель изобретени  - обеспечение стабильности процесса и улучшение качества трубы. Поставленна  цель достигаетс  те что кристаллизующийс  металл подвер гают воздействию ультразвуковых к,олебаний , при этом частота колебаний по высоте твердо-жидкрй фазы формирующейс  трубы равна целому числу четвертей волн, на уровень металла приходитс  узел колебаний, а на периметр трубы приходитс  целое число полуволн колебаний. Такое распределение ультразвуковых колебаний обеспечивают при амплитуде 3-15 мкм в частотном диапазоне от 8 до 50 кГц. На фиг. 1 изображена схема полунепрерывного лить  труб с использованием ультразвука; на фиг. 2 - эпюра распределени  колебательных смещений вдоль наружного кристаллизатора , в соответствующем фиг. 1 масштабе . Жидкий металл 1 иэ разливочного ковша 2 через желоб 3 заливаетс  в литниковую чгииу 4, из которой попадает в полость 5 между внутренними 6 и наружным. 7 кристаллизаторами, а также водоохлажд емыми раструбом 8 и его стержнем 9. В процессе поступлени  жидкого металла в полость 5 наружный кристаллизатор 7 подвергаетс  воздействию ультразвуковых колебаний от электромеханических преобразователей 10, размещенных в сечении кристаллизатора, соответствующем стыку фронтов кристаллизации отливаемой трубы. При этом в сте ке кристсшлизатора возникают изгибные колебани  на частоте возбузкдени  котора  подбираетс  таким образом, что на твердо-жидкую зону приходит-с , по крайней мере, одна пучность Колебаний -(максимум амплитуды, фиг. 2 ) а на уровень металла - узел колебани ( амплитуда равна0). Электромеханические преобразователи устанавливаютс  по периметру наружного кристаллизатора на рассто нии друг от друга кратном половине длины волны. После затвердевани  металла в раструбной части и достижении определенного уро н  металла в кристаллизаторе производитс  извлечение затвердевающей трубы с помощью захватов 11, размеще ных на подвижном столе 12. Воздейств упругих.колебаний на затвердевающую отливку от зоны стыка фронтов криста лизации до уровн  металла в кристаллизаторе приводит к устранению транс кристашлитной зоны и измельчению литой структуры трубы, а также приводи к повышению жидкотекучести чугуна, и, следовательно, улучшению качества поверхности трубы. Кроме того, ультразвуковое воздействие приводит к снижению коэффициента трени  при выт гивании трубы. Предложенный способ прошел опытно пролвзшшенное опробование на Синарском трубном заводе. При полунепрерывном литье труб чугуна, осуществл лось воздействие на наружный кристаллизатор трех преобразователей ПМС-15 при амплитуде колебаний 10 мкм с ча стотой 21,2 кГц в сечении кристаллизатора , со9тнетствук«дем стыку фронтов кристаллизации. В процессе лить  снижаютс  усили  выт гивани  на 20-40%. Кроме того, значительно улучшено качество литой структуры и поверхности труб. Формула изобретени  1.Способ полунепрерывного лить  чугунных труб, включающий подачу жидкого металла через вращающуюс  литниковую чашу в кольцевую полость между внутренним и наружным кристаллизаторами , последний из которых совершает во.звратно-поступательное движение , отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  стабильности процесса и улучшени  качества труб, кристаллизующийс  металл подвергают воздействию ультразвуковых колебаний, при этом частота колебаний по высоте твердо-жидкой фазы формирующейс  трубы равна целому числу четвертей волн, на уровень металла приходитс  узел колебаний, а на периметр трубы приходитс  целое число полуволн колебаний. This invention relates to continuous casting metallurgy, in particular to methods for semi-continuous casting of cast iron pipes. There is a known method of semi-continuous casting of cast-iron pipes, including the supply of liquid methylene fluid through a rotating runner bowl into the annular cavity between the outer and inner crystallizers, as well as the water-cooled bell and the socket of the socket. At the same time, the transverse movement of the outer cristizer with an amplitude of 710 mm and a frequency of 45-120 cycles per minute tl is returned. The disadvantage of this method is that the low frequency of the chi mold of the crystallizer is ineffective in eliminating such types of pipes as ducts, hot cracks, tearing of the crust. The purpose of the invention is to ensure the stability of the process and improve the quality of the pipe. The goal is to achieve that the crystallizing metal is exposed to ultrasonic waves, vibrations, the frequency of the oscillations along the height of the solid-liquid phase of the forming pipe is equal to an integer number of quarters of waves, an oscillation node at the metal level, and an integer number of half-waves of vibrations at the perimeter of the pipe. This distribution of ultrasonic vibrations is provided with an amplitude of 3-15 μm in the frequency range from 8 to 50 kHz. FIG. 1 is a diagram of a semicontinuous pipe casting using ultrasound; in fig. 2 is a plot of the distribution of oscillatory displacements along the outer crystallizer, in accordance with FIG. 1 scale. The liquid metal 1 of the casting ladle 2 is poured through the chute 3 into the gating chgieu 4, from which it falls into the cavity 5 between the inner 6 and outer. 7 molds, as well as water-cooled bell 8 and its rod 9. During the flow of liquid metal into the cavity 5, the outer mold 7 is exposed to ultrasonic vibrations from electromechanical transducers 10, located in the cross section of the mold, corresponding to the interface of the crystallization fronts of the cast pipe. In this case, bending oscillations occur in the stack of the crystallizer at the frequency of excitation which is chosen in such a way that at least one oscillation of oscillations comes to the solid-liquid zone (maximum amplitude, fig. 2) (amplitude is 0). The electromechanical transducers are installed around the perimeter of the outer mold at a distance from each other a multiple of half the wavelength. After solidification of the metal in the socket part and the achievement of a certain metal level in the crystallizer, the solidifying pipe is extracted using the grippers 11 placed on the movable table 12. The effect of elastic vibrations on the solidifying casting from the zone of the crystallization front to the level of the metal in the crystallizer leads to the elimination of the trans-cristianity zone and the grinding of the cast structure of the pipe, and also lead to an increase in the fluidity of cast iron, and, consequently, improve the quality of the pipe surface. In addition, ultrasonic exposure leads to a decrease in the coefficient of friction when the pipe is pulled out. The proposed method was experimentally completed testing at the Sinarsky Pipe Plant. During semi-continuous casting of cast iron pipes, the PMS-15 three transducers were applied to the outer mold with an oscillation amplitude of 10 µm with a frequency of 21.2 kHz in the cross section of the mold, co-extrusion of the crystallization front. In the casting process, the stretching forces are reduced by 20-40%. In addition, the quality of the cast structure and the surface of the pipes has been significantly improved. Claim 1. A method of semi-continuous casting of cast-iron pipes, including the supply of liquid metal through a rotating runner bowl into the annular cavity between the inner and outer crystallizers, the latter of which performs a forward-forward movement, characterized in that the quality of the pipes, the crystallizing metal is subjected to ultrasonic vibrations, while the frequency of the oscillations along the height of the solid-liquid phase of the forming pipe is equal to an integer number Werth waves on metal level prihodits vibration node, and on the perimeter of the pipe prihodits integer number of half oscillations. 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что амплитуда ультразвуковых колебаний составл ет 315 мкм в частотном диапазоне от 8 до 50 кГц. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Баранов О.А. и др. Непрерывное литье чугуна. М., 1968, с. 217-321 (прютотип).2. A method according to claim 1, characterized in that the amplitude of the ultrasonic vibrations is 315 microns in the frequency range from 8 to 50 kHz. Sources of information taken into account during the examination 1. Baranov O.A. and others. Continuous casting of cast iron. M., 1968, p. 217-321 (prototype).