RU2118227C1

RU2118227C1 - Crystallizer for horizontal continuous casting of hollow billets (versions)

Info

Publication number: RU2118227C1
Application number: RU97108847A
Authority: RU
Inventors: Владимир Павлович Кашуба; Марина Владимировна Кашуба
Original assignee: Владимир Павлович Кашуба; Марина Владимировна Кашуба
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 1998-08-27

Abstract

FIELD: foundry, in particular, production of hollow billets from metals and alloys. SUBSTANCE: crystallizer has graphite sleeve mounted between graphite housing and cooling device for longitudinal movement of housing relative to sleeve. Graphite housing is provided with melt supply openings extending along its perimeter at side adjacent to liquid metal supply and connected to supply channels. According to other version, crystallizer has end wall disposed adjacent to liquid metal supply side and provided with melt supply opening, which is connected with supply channels and provided with graphite plug. Crystallizer has plug pushing device. EFFECT: increased efficiency, simplified construction and improved quality of billets. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к литейному производству и предназначено для производства полых заготовок из металла и сплавов методом горизонтального непрерывного литья. The invention relates to foundry and is intended for the production of hollow billets of metal and alloys by continuous horizontal casting.

В литейных установках непрерывного горизонтального литья полых заготовок используются кристаллизаторы, жестко связанные с печью (миксером). In foundries of continuous horizontal casting of hollow billets, molds are used that are rigidly connected to the furnace (mixer).

Известен кристаллизатор для непрерывного литья полых заготовок, содержащий охлаждаемую наружную втулку и дорн с подводящими каналами, выполненными в теле дорна. Для исключения перемерзания подводящих жидкий металл каналов дорн снабжен теплоизоляционным кольцом, отделяющим его от охлаждаемой наружной втулки (Авторское свидетельство СССР N 950490, кл. B 22 D 11/04, 1982). Known mold for continuous casting of hollow billets containing a cooled outer sleeve and mandrel with inlet channels made in the body of the mandrel. To prevent freezing of the liquid metal feed channels, the mandrel is equipped with a heat-insulating ring separating it from the cooled outer sleeve (USSR Author's Certificate N 950490, class B 22 D 11/04, 1982).

Известен кристаллизатор для горизонтального непрерывного литья полых заготовок, содержащий рабочую полость, образованную охлаждаемой втулкой и дорном с каналами, расположенными на заданном расстоянии от втулки, при этом втулка и дорн выполнены из теплопроводного материала и твердость материала втулки в 6-15 раз превышает твердость материала дорна (Патент РФ N 2007260, кл. B 22 D 11/04, 1994). A mold for horizontal continuous casting of hollow billets is known, containing a working cavity formed by a cooled sleeve and a mandrel with channels located at a predetermined distance from the sleeve, while the sleeve and mandrel are made of heat-conducting material and the hardness of the material of the sleeve is 6-15 times higher than the hardness of the mandrel material (RF patent N 2007260, class B 22 D 11/04, 1994).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа кристаллизатор для горизонтального непрерывного литья полых заготовок, содержащий рабочую полость, образованную охлаждаемым корпусом и дорном, которые изготовлены из графита. В дорне выполнены каналы для подвода расплава в рабочую полость кристаллизатора (Авторское свидетельство СССР N 1396382, кл. B 22 D 11/10, 1988). The closest in technical essence to the claimed device is a crystallizer selected as a prototype for horizontal continuous casting of hollow billets, containing a working cavity formed by a cooled case and mandrel, which are made of graphite. Channels for supplying the melt into the working cavity of the mold were made in the mandrel (USSR Author's Certificate N 1396382, class B 22 D 11/10, 1988).

Недостатком конструкции этих кристаллизаторов является то, что литье должно начинаться сразу после того, как при заполнении печи расплавом металл, достигая уровня кристаллизатора, проникает в рабочую полость кристаллизатора. В противном случае металл затвердевает, охлаждается, дает усадку и захватывает дорн (внутреннюю часть кристаллизатора). Захват дорна получается настолько прочным, что при вытягивании слитка происходит обрыв. A drawback of the design of these molds is that casting should begin immediately after the metal, having reached the mold level, penetrates the mold working cavity when the furnace is filled with a melt. Otherwise, the metal hardens, cools, shrinks and captures the mandrel (the inside of the mold). The mandrel grip is so strong that when pulling the ingot breaks.

По этой же причине невозможно продолжать процесс литья, если возникает необходимость временно прекратить вытягивание полой заготовки. For the same reason, it is impossible to continue the casting process if it becomes necessary to temporarily stop the drawing of the hollow billet.

Другим недостатком конструкции указанных кристаллизаторов является низкое качество отливок (поры, трещины и обрыв металла), что также связано с необходимостью начинать литье сразу после заливки полости печи металлом без его предварительной выдержки. Another design drawback of these molds is the low quality of castings (pores, cracks, and metal breakage), which is also associated with the need to start casting immediately after filling the furnace cavity with metal without preliminary exposure.

Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса непрерывного горизонтального литья полых заготовок и повышение качества отливок. Achievable technical result of the invention is to increase the efficiency of the process of continuous horizontal casting of hollow billets and improve the quality of castings.

Это обеспечивается в конструкции кристаллизатора для горизонтального непрерывного литья полых заготовок, содержащей графитовый корпус, дорн с подводящими каналами и охлаждающее устройство, при этом между корпусом и охлаждающим устройством установлена графитовая втулка, корпус установлен с возможностью продольного перемещения относительно втулки, а по периметру графитового корпуса со стороны подвода жидкого металла выполнены отверстия для подачи расплава, соединенные с подводящими каналами. This is ensured by the design of the mold for horizontal continuous casting of hollow billets containing a graphite body, a mandrel with supply channels and a cooling device, while a graphite sleeve is installed between the body and the cooling device, the body is installed with the possibility of longitudinal movement relative to the sleeve, and along the perimeter of the graphite body with the liquid metal supply side has holes for supplying the melt connected to the supply channels.

Достигаемый технический результат обеспечивается также в другом варианте конструкции кристаллизатора для горизонтального непрерывного литья полых заготовок, содержащей графитовый корпус, дорн с подводящими каналами и охлаждающее устройство, при этом кристаллизатор снабжен торцевой стенкой со стороны подвода жидкого металла, в которой выполнено отверстие для подачи расплава, соединенное с подводящими каналами и снабженной графитовой пробкой, имеется также средство для выталкивания пробки. The technical result achieved is also achieved in another embodiment of the mold for horizontal continuous casting of hollow billets containing a graphite body, a mandrel with supply channels and a cooling device, the mold being provided with an end wall on the liquid metal supply side, in which a melt supply opening is made, connected with feed channels and equipped with a graphite plug, there is also a means for pushing the plug.

В качестве средства для выталкивания пробки может быть использован металлический толкатель с графитовым наконечником, установленный соосно корпусу. As a means for pushing the plug, a metal push rod with a graphite tip mounted coaxially to the housing can be used.

Оба варианта предлагаемой конструкции кристаллизатора предусматривают возможность отключения рабочей полости кристаллизатора от полости печи в случае необходимости предварительной выдержки расплава или временной остановки литья и последующего соединения рабочей полости кристаллизатора с полостью печи при начале отливки заготовки. Both variants of the proposed design of the mold provide for the possibility of disconnecting the working cavity of the mold from the cavity of the furnace if it is necessary to pre-hold the melt or temporarily stop the casting and then connect the working cavity of the mold with the cavity of the furnace when casting begins.

При перекрытии рабочей полости кристаллизатора от попадания в нее расплава, находящегося в полости печи, возможна также замена рабочей части графитового кристаллизатора без слива металла из печи. When the working cavity of the mold is blocked from the ingress of the melt located in the cavity of the furnace, it is also possible to replace the working part of the graphite mold without draining the metal from the furnace.

Таким образом достигается повышение эффективности процесса непрерывного горизонтального литья полых заготовок за счет обеспечения возможности прерывать процесс литья при необходимости, вызванной технологическими или иными причинами. Thus, an increase in the efficiency of the process of continuous horizontal casting of hollow billets is achieved by providing the ability to interrupt the casting process if necessary due to technological or other reasons.

Другим важным преимуществом предлагаемых вариантов конструкции кристаллизатора является возможность предварительной выдержки расплава до начала рабочего процесса литья. Для получения отливок высокого качества необходимо выдерживать металл определенное время для его дегазации, выравнивания объема металла по химсоставу и температуре. После того как металл в печи доведен до необходимого химсостава и достигнута рабочая температура, отверстия для подачи расплава открываются, металл поступает в рабочую полость кристаллизатора и начинает рабочий процесс литья. При этом получаемые отливки не имеют пор и трещин, что характерно для продукции высокого качества. Another important advantage of the proposed mold design options is the possibility of preliminary exposure of the melt before the start of the casting process. To obtain high-quality castings, it is necessary to withstand the metal for a certain time for its degassing, alignment of the metal volume with respect to chemical composition and temperature. After the metal in the furnace is brought to the required chemical composition and the operating temperature is reached, the melt supply openings open, the metal enters the working cavity of the mold and begins the casting process. Moreover, the resulting castings do not have pores and cracks, which is typical for high quality products.

Вариант конструкции кристаллизатора, в котором рабочая полость кристаллизатора отсекается от расплава металла в печи торцевой стенкой, имеющей отверстие, снабженное графитовой пробкой, используется при необходимости интенсивного охлаждения расплава при формировании заготовок, когда нужно приблизить охлаждаемый корпус к металлу. В то время как графитовая втулка, используемая в другом варианте конструкции кристаллизатора, будет этому препятствовать. A variant of the design of the mold, in which the working cavity of the mold is cut off from the metal melt in the furnace with an end wall having a hole equipped with a graphite plug, is used if necessary, intensive cooling of the melt when forming blanks when it is necessary to bring the cooled case closer to the metal. While the graphite sleeve used in another embodiment of the mold will prevent this.

На фиг. 1 показан вариант конструкции кристаллизатора по п. 1 формулы в режиме отключения рабочей полости кристаллизатора от полости печи; на фиг. 2 - в режиме соединения рабочей полости кристаллизатора с полостью печи при отливке заготовки; на фиг. 3 - вариант конструкции кристаллизатора по п. 2 формулы в режиме отключения. In FIG. 1 shows a mold design embodiment according to claim 1 of the formula in the mode of disconnecting the mold working cavity from the furnace cavity; in FIG. 2 - in the mode of connecting the working cavity of the mold with the cavity of the furnace when casting a workpiece; in FIG. 3 - embodiment of the mold according to claim 2 of the formula in the off mode.

Кристаллизатор для горизонтального непрерывного литья полых заготовок (фиг. 1, 2) содержит графитовый корпус 1, дорн 2 с подводящими каналами 3, водоохлаждаемую рубашку 4, в которую запрессована графитовая втулка 5. По ходовой посадке в графитовую втулку 5 вставлен графитовый корпус 1 кристаллизатора. По периметру графитового корпуса 1 со стороны подвода из печи 6 жидкого металла выполнены отверстия 7 для подачи расплава, соединенные с подводящими каналами 3. К графитовому корпусу 1 крепится металлическая шайба 8, которая с помощью фиксаторов 9 обеспечивает продольное перемещение корпуса 1 относительно втулки 5. Перед началом литья в кристаллизатор вводят металлическую затравку 10. The mold for horizontal continuous casting of hollow billets (Fig. 1, 2) contains a graphite body 1, a mandrel 2 with supply channels 3, a water-cooled jacket 4, into which the graphite sleeve 5 is pressed. A graphite mold body 1 is inserted into the graphite sleeve 5 along the landing fit. Along the perimeter of the graphite casing 1, holes 7 for supplying melt are made from the furnace 6 of molten metal, connected to the supply channels 3. A metal washer 8 is attached to the graphite casing 1, which, with the help of clamps 9, provides longitudinal movement of the casing 1 relative to the sleeve 5. Before the beginning of casting, a metal seed 10 is introduced into the mold.

Устройство работает следующим образом. Кристаллизатор устанавливают и закрепляют в стенке печи 6, а графитовый корпус 1 кристаллизатора крепят в графитовой втулке 5 в крайнем правом положении с помощью металлической шайбы 8 и фиксаторов 9 (фиг. 1). При этом отверстия 7 для подачи расплава закрыты графитовой втулкой 5 и не соединяются с ванной расплава. Затем начинают наплавлять металл в печи. The device operates as follows. The mold is mounted and fixed in the wall of the furnace 6, and the graphite body 1 of the mold is mounted in the graphite sleeve 5 in the extreme right position using a metal washer 8 and clips 9 (Fig. 1). While the holes 7 for supplying the melt are closed by a graphite sleeve 5 and are not connected to the bath of the melt. Then the metal begins to deposit in the furnace.

При достижении уровня наплавленного металла выше уровня кристаллизатора расплав определенное время выдерживают, в кристаллизатор устанавливают затравку 10, после чего начинают литье. Для этого графитовый корпус 1 кристаллизатора перемещают влево и закрепляют (фиг. 2). При этом отверстия 7 для подачи расплава выходят из втулки 5 и становятся открытыми для расплава, в результате чего металл через отверстия 7 поступает в подводящие каналы 3 и приваривается к затравке 10. Через несколько секунд начинают вытягивать затравку, т.е. начинается процесс отливки полой заготовки. Upon reaching the level of the deposited metal above the level of the mold, the melt is held for a certain time, a seed 10 is installed in the mold, and then casting is started. For this, the graphite body 1 of the mold is moved to the left and fixed (Fig. 2). In this case, the holes 7 for supplying the melt exit the sleeve 5 and become open for the melt, as a result of which the metal through the holes 7 enters the supply channels 3 and is welded to the seed 10. After a few seconds, the seed begins to be pulled out, i.e. begins the process of casting a hollow billet.

При необходимости временной остановки литейного процесса графитовый корпус 1 закрепляют в графитовой втулке 5 в крайнем правом положении, а литую заготовку выводят из кристаллизатора. После зачистки краев заготовку снова устанавливают в кристаллизатор и начинают процесс литья, как описано выше. If necessary, temporarily stop the casting process, the graphite body 1 is fixed in the graphite sleeve 5 in the extreme right position, and the cast billet is removed from the mold. After trimming the edges, the workpiece is again installed in the mold and the casting process is started, as described above.

Кристаллизатор для горизонтального непрерывного литья полых заготовок (фиг. 3) содержит графитовый корпус 1, дорн 2 с подводящими каналами 3, водоохлаждаемую рубашку 4, торцевую стенку 11, расположенную со стороны подвода из печи 6 жидкого металла. В торцевой стенке 11 выполнено отверстие 7 для подачи расплава, соединенное с подводящими каналами 3 и снабженное графитовой пробкой 12. Кристаллизатор содержит средство для выталкивания пробки, которое представляет собой металлический толкатель 13 с графитовым наконечником 14, установленный соосно корпусу. Кристаллизатор также содержит дополнительное водоохлаждающее устройство 15. Перед началом литья в кристаллизатор вводят металлическую затравку 10. The mold for horizontal continuous casting of hollow billets (Fig. 3) comprises a graphite body 1, a mandrel 2 with supply channels 3, a water-cooled jacket 4, an end wall 11 located on the supply side of the molten metal furnace 6. An opening 7 is made in the end wall 11 for supplying the melt, connected to the supply channels 3 and provided with a graphite plug 12. The mold contains a means for pushing out the plug, which is a metal pusher 13 with a graphite tip 14 mounted coaxially to the housing. The mold also contains an additional water-cooling device 15. Before starting casting, a metal seed 10 is introduced into the mold.

Устройство работает следующим образом. Кристаллизатор устанавливают и закрепляют в стенке плавильной печи 6, закрывают графитовой пробкой 12 отверстие 7 для подачи расплава, выполненное в торцевой стенке 11 со стороны подвода жидкого металла из печи 6. Затем начинают наплавлять металл в печи. После наплавления и выдержки расплава в течение необходимого времени начинают процесс литья. The device operates as follows. The mold is installed and fixed in the wall of the melting furnace 6, and the hole 7 for supplying the melt made in the end wall 11 from the side of supplying liquid metal from the furnace 6 is closed with a graphite plug 12. Then, the metal is deposited in the furnace. After deposition and holding of the melt for the required time, the casting process begins.

Для этого с помощью металлического толкателя 13 проталкивают графитовую пробку 12 в ванну печи 6 и толкатель возвращают в исходное положение. После удаления графитовой пробки 12 через отверстие 7 металл поступает в подводящие каналы 3, сваривается с металлической затравкой 10 и через несколько секунд начинают вытягивание затравки. После начала вытягивания затравки 10 включают дополнительное водоохлаждающее устройство 15 и струи воды с одинаковой интенсивностью по периметру непосредственно охлаждают отливаемый слиток. To do this, using a metal pusher 13 push the graphite plug 12 into the bath of the furnace 6 and the pusher is returned to its original position. After removing the graphite plug 12 through the hole 7, the metal enters the supply channels 3, is welded with the metal seed 10 and after a few seconds the seed begins to be drawn. After the start of drawing, the seeds 10 include an additional water-cooling device 15 and jets of water with the same intensity around the perimeter directly cool the cast ingot.

Claims

\\\ 1 1. A mold for horizontal continuous casting of hollow billets containing a graphite body, a mandrel with supply channels and a cooling device, characterized in that a graphite sleeve is installed between the body and the cooling device, the body is mounted with the possibility of longitudinal movement relative to the sleeve, and openings for supplying the melt connected to the supply channels are made to the perimeter of the graphite body on the liquid metal supply side. \ \\ 2 2. A mold for horizontal continuous casting of hollow billets containing a graphite body, a mandrel with supply channels and a cooling device, characterized in that the mold is provided with an end wall on the liquid metal supply side, in which a melt supply opening is made, connected to supply channels and equipped with a graphite plug, while the mold contains means for pushing the plug. \\\ 2 3. The mold according to claim 2, characterized in that the means for pushing the plug is a metal pusher with a graphite tip mounted coaxially to the housing.