RU2112625C1

RU2112625C1 - Machine for continuous casting of metals

Info

Publication number: RU2112625C1
Application number: RU96101669A
Authority: RU
Inventors: Михаил Яковлевич Бровман; Александр Васильевич Царев; Ричард Якубович Якобше; Олег Васильевич Носоченко; Е.А. Царева
Original assignee: Царева Елена Александровна
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 1998-06-10

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: invention refers predominantly to continuous casting of profiled metal for subsequent rolling. Machine for continuous casting of metals has mould made in the form of form-shaping spaces interconnected by conduits, funnel to feed molten metal into mould and drawing rollers. There are provided holes made in side walls of funnel and directed into conduits. Space of funnel is connected to device for periodic increase of pressure inserted into machine. Funnel feeding molten metal is installed in one of each three form-shaping spaces. EFFECT: exclusion of replenishment of part of profile of sections of multiprofile ingot in process of operation of machine with metal. 1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к черной металлургии, преимущественно к непрерывному литью для производства сортового металла для последующей прокатки. The invention relates to ferrous metallurgy, mainly to continuous casting for the production of high-quality metal for subsequent rolling.

Известны машины непрерывного литья, на которых отливают слиток прямоугольного сечения, а затем с помощью валков выдавливают канавки на слитке, см. Hewitt E.C., Bond H.L. The Design and Development of to morrow's Rolling Mills. - Metals and Materials, 1980 N 5 P. 27-32. После выдавливания углублений-канавок слиток разделяют продольной резкой на отдельные сортовые заготовки. Continuous casting machines are known on which a rectangular ingot is cast, and then grooves on the ingot are extruded using rolls, see Hewitt E.C., Bond H.L. The Design and Development of to morrow's Rolling Mills. - Metals and Materials, 1980 N 5 P. 27-32. After extrusion of grooved grooves, the ingot is divided by longitudinal cutting into individual high-quality blanks.

Однако для выдавливания канавок приходится устанавливать на машине мощные прокатные клети большой массы и габаритов. В результате общая масса оборудования и стоимость машины выше, чем стоимость многоручьевой машины, отливающей отдельные сортовые заготовки. However, to extrude the grooves, it is necessary to install powerful rolling stands of large mass and dimensions on the machine. As a result, the total mass of equipment and the cost of the machine are higher than the cost of a multi-strand machine casting individual high-quality billets.

Известна также, см. патент Японии N 43-7763 (заявка 37-18524), кл. B 22 D (НКИ 11 ВО), машина, включающая кристаллизатор и прокатные клети с закрытыми калибрами. При прокатке слитка в закрытых калибрах получают несколько соединенных перемычками заготовок. Затем эти перемычки разрезают. Однако прокатка в закрытых калибрах требует применения очень мощных и дорогих клетей, что усложняет оборудование и увеличивает его стоимость. Also known, see Japan patent N 43-7763 (application 37-18524), CL. B 22 D (NKI 11 VO), a machine including a mold and rolling stands with closed gauges. When rolling an ingot in closed gauges, several billets connected by jumpers are obtained. Then these jumpers are cut. However, rolling in closed gauges requires the use of very powerful and expensive stands, which complicates the equipment and increases its cost.

Стремление увеличить производительность при непрерывном литье сортовых заготовок привело к поискам процесса литья нескольких соединенных одна с другой заготовок. The desire to increase productivity during the continuous casting of high-quality billets led to the search for a process for casting several billets connected to one another.

Ближайшим аналогом заявляемого технического решения как по технической сущности, так и по достигаемому результату, является устройство, описанное в патенте ФРГ N 1458099, кл. B 22 D 11/04, 1970. Машина включает кристаллизатор, содержащий несколько формообразующих полостей, соединенных между собой каналами. Имеются также тянущие клети, обеспечивающие движение слитка, сечение которого представляет собой форму нескольких квадратов, соединенных друг с другом на участках вблизи концов диагоналей. Разливка производится через воронку под уровень мениска через наклонные отверстия в воронке. The closest analogue of the claimed technical solution both in technical essence and in the achieved result is the device described in the German patent N 1458099, class. B 22 D 11/04, 1970. The machine includes a mold containing several forming cavities interconnected by channels. There are also pulling stands providing movement of the ingot, the cross section of which is the shape of several squares connected to each other in areas near the ends of the diagonals. Casting is carried out through a funnel under the meniscus level through inclined holes in the funnel.

Недостатком устройства являются высокие потери металла при разрезании литого слитка на отдельные заготовки. Уменьшить же толщину каналов, соединяющих отдельные формообразующие полости кристаллизатора, и соответственно толщину перемычек между отдельными заготовками нельзя из-за перекрытия этих каналов затвердевающим металлом нарушения подпитки металлом части профиля сечения слитка. The disadvantage of this device is the high loss of metal when cutting a cast ingot into individual billets. However, it is impossible to reduce the thickness of the channels connecting the individual mold-forming cavities of the mold and, accordingly, the thickness of the bridges between the individual workpieces due to the overlapping of these channels by the hardened metal of the violation of the metal feed of part of the cross-sectional profile of the ingot.

В основу изобретения поставлено решение задачи создания такого оборудования непрерывного литья, которое позволило бы исключить в процессе работы нарушение подпитки металлом части профиля сечения многопрофильного слитка, что даст возможность значительно уменьшить толщину перемычек между отдельными заготовками и соответственно приведет к значительной экономии металла. При этом отпадает необходимость экономии в мощных прокатных клетях, что существенно снижает стоимость оборудования. The basis of the invention is the solution to the problem of creating such continuous casting equipment, which would eliminate the violation during the work of metal feeding part of the cross-sectional profile of the multi-profile ingot, which will significantly reduce the thickness of the bridges between the individual workpieces and, accordingly, will lead to significant metal savings. At the same time, there is no need to save in powerful rolling stands, which significantly reduces the cost of equipment.

Для достижения этого результата в машине непрерывного литья металлов, содержащей кристаллизатор, выполненный в виде формообразующих полостей, соединенных между собой каналами, воронку для подачи жидкого металла в кристаллизатор и тянущие ролики, согласно изобретению, предусмотрены отверстия, выполненные в боковых стенках воронки, направленные в каналы, при этом полость воронки соединена с введенным в машину устройством периодического повышения давления. To achieve this result, in a continuous metal casting machine containing a mold made in the form of forming cavities interconnected by channels, a funnel for supplying liquid metal to the mold and pulling rollers, according to the invention, holes are provided in the side walls of the funnel directed into the channels while the funnel cavity is connected to the device for periodically increasing the pressure introduced into the machine.

Кроме того, воронка для подвода жидкого металла устанавливается в средней из каждых трех формообразующих полостей кристаллизатора, причем отверстия в стенках воронки направлены в каналы, соединяющие данную полость с двумя последними. In addition, a funnel for supplying liquid metal is installed in the middle of every three mold cavity of the mold, and the holes in the walls of the funnel are directed into the channels connecting this cavity with the last two.

Между отличительными признаками изобретения и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь. Between the distinguishing features of the invention and the achieved technical result, there is a causal relationship.

Особенностью предложенной машины является то, что в ней возможно литье многопрофильного слитка с минимальными по толщине перемычками (10-12 мм вместо 30 мм), что существенно снижает потери металла. A feature of the proposed machine is that it is possible to cast a multidisciplinary ingot with minimum jumpers in thickness (10-12 mm instead of 30 mm), which significantly reduces metal loss.

Для проявления этого технического результата необходима следующая совокупность существенных отличий:
- наличие отверстий, выполненных в боковых стенках воронки и направленных в каналы,
- наличие устройства периодического действия для подачи импульсных струй металла в участки соединения отдельных формообразующих полостей.For the manifestation of this technical result requires the following set of significant differences:
- the presence of holes made in the side walls of the funnel and directed into the channels,
- the presence of a periodic device for supplying pulsed jets of metal to the junction of the individual forming cavities.

Такое техническое решение обеспечивает литье слитков в кристаллизаторе с устройством для повышения давления, соединенным с полостью воронки. Such a technical solution provides the casting of ingots in a mold with a device for increasing pressure connected to the cavity of the funnel.

Что касается устройств периодического повышения давления, то они известны и находят широкое применение для обработки стали в ковше, в частности, для усреднения состава металлов, удаления газов: водорода, кислорода, азота, т.е. для повышения качества получаемой заготовки. As for devices for periodic pressure increase, they are known and are widely used for processing steel in a ladle, in particular, for averaging the composition of metals, removal of gases: hydrogen, oxygen, nitrogen, i.e. to improve the quality of the resulting workpiece.

В предложенной конструкции машины непрерывного литья наличие устройства периодического повышения давления в совокупности с основными существенными признаками позволяет достичь такой неочевидный результат, как снижение потерь металла за счет уменьшения толщины перемычек между отдельными заготовками многопрофильного слитка. Металл, подаваемый периодически и с высокой скоростью в одну из формообразующих полостей, омывает внутреннюю поверхность корки слитка, препятствуя ее росту, что обеспечивает подпитку соседних формообразующих полостей. In the proposed design of a continuous casting machine, the presence of a device for periodic pressure increase, together with the main essential features, makes it possible to achieve such an unobvious result as reducing metal losses by reducing the thickness of the bridges between individual billets of a multidisciplinary ingot. The metal, fed periodically and at high speed into one of the forming cavities, washes the inner surface of the ingot crust, inhibiting its growth, which ensures the feeding of neighboring forming cavities.

Достигаемый технический результат улучшается за счет конструктивного признака, состоящего в том, что воронка для подвода жидкого металла устанавливается в одной из каждых трех формообразующих полостей кристаллизатора. The technical result achieved is improved due to the design feature, consisting in the fact that the funnel for supplying liquid metal is installed in one of every three mold-forming cavities of the mold.

Этот конструктивный признак наиболее характерен при использовании кристаллизаторов с большим числом формообразующих полостей. Именно такое размещение воронок позволяет исключить возникающее в процессе работы нарушение подпитки металлом части профиля сечения многопрофильного слитка. This design feature is most characteristic when using molds with a large number of forming cavities. It is precisely this arrangement of funnels that makes it possible to exclude a violation that occurs during operation of the metal feeding part of the cross-sectional profile of a multi-profile ingot.

Заявляемое решение обладает новизной, т.к. не известно из уровня техники. The claimed solution has novelty, because not known from the prior art.

Заявляемое техническое решение имеет изобретательский уровень, т.к. предложенное выполнение конструкции для специалиста явным образом не следует из уровня техники, т.е. не является очевидным. The claimed technical solution has an inventive step, because the proposed construction for a specialist does not explicitly follow from the prior art, i.e. not obvious.

Заявляемое изобретение промышленно применимо, и оно предназначено для использования в промышленности. The claimed invention is industrially applicable, and it is intended for use in industry.

Таким образом, заявляемому изобретению может предоставляться правовая охрана, т.к. оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо. Thus, the claimed invention may be granted legal protection, as it is new, inventive and industrially applicable.

На фиг. 1 показан общий вид машины непрерывного литья; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид по стрелке В; на фиг. 5 - схема разливки металла на шестиручьевой машине. Слиток 1 формируется в кристаллизаторе, куда жидкий металл подается под уровень мениска через воронку 3 из промежуточного ковша 4. Полость воронки через трубу 5 соединена с клапаном 6, который с помощью привода 7 может периодически изменять давление в воронке, в нижней части которой выполнены два наклонных отверстия 8. Имеются клети с валками 9 для движения слитка. In FIG. 1 shows a general view of a continuous casting machine; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 - section BB in FIG. one; in FIG. 4 is a view along arrow B; in FIG. 5 is a diagram of metal casting on a six-arm machine. The ingot 1 is formed in the mold, where liquid metal is fed under the meniscus through the funnel 3 from the intermediate ladle 4. The funnel cavity through the pipe 5 is connected to the valve 6, which, with the help of the actuator 7, can periodically change the pressure in the funnel, in the lower part of which there are two inclined holes 8. There are stands with rolls 9 for the movement of the ingot.

Устройство работает следующим образом. Слиток 1 формируется в кристаллизаторе 2, полость которого выполнена в форме трех соединенных квадратов. The device operates as follows. The ingot 1 is formed in the mold 2, the cavity of which is made in the form of three connected squares.

Жидкий металл подводят только в средний из этих квадратов под уровень через воронку 3 из промежуточного ковша 4, защищая мениск слоем шлаковой или экзотермической смеси. Полость воронки 3 закрыта и в ней периодически повышают давление, также как и в трубе 6. Благодаря герметичности воронки 3 и тому, что ее полость через трубу 5 клапаном 6 периодически соединяют с трубопроводом повышенного давления, повышается давление в объеме воронки - в полости Д, что приводит к быстрому импульсному вытеканию металла из воронки, т. е. реализуется газоимпульсное воздействие на жидкую фазу слитка. Частота импульсов регулируется скоростью вращения привода 7. Liquid metal is fed only into the middle of these squares below the level through a funnel 3 from the intermediate ladle 4, protecting the meniscus with a layer of slag or exothermic mixture. The cavity of the funnel 3 is closed and the pressure is periodically increased in it, as well as in the pipe 6. Due to the tightness of the funnel 3 and the fact that its cavity through the pipe 5 with the valve 6 is periodically connected to the high pressure pipeline, the pressure in the volume of the funnel increases in the cavity D, which leads to a rapid pulsed outflow of metal from the funnel, i.e., a gas-pulse effect on the liquid phase of the ingot is realized. The pulse frequency is controlled by the rotation speed of the actuator 7.

Струи металла при воздействии импульса давления газа в объеме Д с повышенной скоростью вытекают через отверстия 8 и попадают в каналы, соединяющие отдельные квадраты, соединенные в единое сечение слитка. Направления струй показаны на фиг. 1 и 2. Струи жидкого металла в каналах, в зонах Е, увеличивают скорость и, омывая внутреннюю поверхность кристаллизатора, препятствуют возникновению (или росту толщины) корки слитка на этих участках. Это обеспечивает возможность подпитки жидким металлом крайних, боковых квадратов в сечении слитка на глубине до h = 200-300 мм, при малой толщине каналов (и соответственно перемычек, соединяющих в зонах Е отдельные квадраты), даже при малых размерах толщины. При литье слитков из углеродистой стали и воздействии импульсов газа, выталкивающих струи металла через каждые 7-8 с за время τ ≤ 20 c, толщина затвердевшей корки слитка на стенках кристаллизатора не превышает 3,0-3,5 мм. При литье квадратных заготовок сечениями от 150 • 150 мм до 300 • 300 мм и скоростях литья 0,6-1,6 м/мин за время 20 с (1/3 мин) будет пройдено расстояние h = 0,20-0,53 м (200-530 мм). The jets of metal under the influence of a gas pressure pulse in volume D flow out through holes 8 with increased speed and enter the channels connecting individual squares connected to a single section of the ingot. The directions of the jets are shown in FIG. 1 and 2. The jets of molten metal in the channels, in zones E, increase the speed and, washing the inner surface of the mold, prevent the appearance (or increase in thickness) of the ingot crust in these areas. This makes it possible to replenish the extreme, lateral squares in the cross section of the ingot with liquid metal at a depth of up to h = 200-300 mm, with a small thickness of the channels (and, correspondingly, jumpers connecting individual squares in zones E), even with small thicknesses. When casting carbon steel ingots and under the influence of gas pulses that eject metal jets every 7-8 s for a time τ ≤ 20 s, the thickness of the hardened ingot crust on the crystallizer walls does not exceed 3.0-3.5 mm. When casting square billets with sections from 150 • 150 mm to 300 • 300 mm and casting speeds of 0.6-1.6 m / min for a time of 20 s (1/3 min), a distance of h = 0.20-0.53 will be covered m (200-530 mm).

Если толщина корки на участках Е не превышает 3,0-3,5 мм и ширина канала δ > 7,0 мм , то будет обеспечена хорошая подпитка боковых квадратных сечений жидким металлом. С некоторым запасом лучше принять δ = 10-12 мм , при этом на фиг. 1, 2 показано литье слитков, состоящих из трех соединенных квадратов. Валки 9, соединенные с приводом (конструкция привода обычная и на чертежах не показана), осуществляют обжатие перемычек (см. фиг. 3) от δ до δ₁ . Это обжатие, составляющее от δ = 10-12 мм до δ₁ = 3-4 мм, можно осуществлять при высокой температуре даже тогда, когда не закончена кристаллизация металла в центральных зонах квадратов. При литье слитка, состоящего из шести квадратов, можно применить схему с подачей жидкого металла через две воронки (см. фиг. 5).If the thickness of the crust in sections E does not exceed 3.0-3.5 mm and the channel width is δ> 7.0 mm, then good supply of lateral square sections with liquid metal will be ensured. With some margin, it is better to take δ = 10-12 mm, while in FIG. 1, 2 shows the casting of ingots consisting of three connected squares. Rolls 9 connected to the drive (the design of the drive is conventional and not shown in the drawings), compress the jumpers (see Fig. 3) from δ to δ ₁ . This reduction, comprising from δ = 10-12 mm to δ ₁ = 3-4 mm, can be carried out at high temperature even when the crystallization of the metal in the central zones of the squares is not completed. When casting an ingot consisting of six squares, you can apply the scheme with the supply of liquid metal through two funnels (see Fig. 5).

Claims

1. A continuous metal casting machine containing a mold in the form of several forming cavities interconnected by channels, a funnel for feeding liquid metal into the mold and pulling rollers, characterized in that it is equipped with a device for periodically increasing the gas pressure in the funnel cavity, and the mold is made in the form of forming cavities, the number of which is a multiple of 3, while holes are made in the side walls of the funnel directed into the channels connecting adjacent cavity of the mold.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the funnel for feeding liquid metal into the mold is installed in one of every three mold-forming cavities of the mold.