RU2041009C1

RU2041009C1 - Method and device of continuous casting of slabs

Info

Publication number: RU2041009C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Лебедев; Д.П. Евтеев; Ю.И. Бондарев; И.П. Шабалов; А.И. Деев
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина
Priority date: 1990-09-27
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 1995-08-09

Abstract

FIELD: foundry engineering. SUBSTANCE: in the process of continuous casting metal is fed into a gap between driving drum, side rims and belt. Slab is formed in a gap in radial direction. Reduced slab in solid-liquid state is deformed by means of drum replacement. Slab is drawn with a varying speed. Broad and narrow sides of a slab are cooled. Heat removal intensity from narrow sides is 0,4-0,8 of broad sides intensity. Device has a drum with rotation drive, endless belt, drum working walls with cross channels, injector positioned under the belt and spaces placed inside rim body. Drum is installed between side rims. Side rims have their own rotation drives. Endless belt rounds rim sides and drive rolls. Vertical membrane separates inner rims spaces. From front and back drum sides the spaces are filled with low-melting material. Its layer thickness is 0,2-0,8 of space value between drum surface and belt in a drum diameter horizontal plane. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии. The invention relates to metallurgy.

Известен способ непрерывной разливки плоских слитков, включающий подачу жидкого металла в зазор между приводными барабаном и бесконечной лентой с поддерживающими роликами, обжатие слитка в твердожидком состоянии, формирование слитка в радиальном направлении и его вытягивание с переменной скоростью. В процессе непрерывной разливки одну из широких граней слитка на криволинейном участке технологической оси установки формируют по радиальной плоскости, а другую по криволинейной плоскости. A known method of continuous casting of flat ingots, including feeding liquid metal into the gap between the drive drum and the endless belt with supporting rollers, compressing the ingot in a solid-liquid state, forming the ingot in the radial direction and pulling it at a variable speed. During continuous casting, one of the wide faces of the ingot in the curved section of the technological axis of the installation is formed along the radial plane, and the other along the curved plane.

Рабочая поверхность барабана выполнена из медных плит с поперечными сверленными каналами для проточной охлаждающей воды. Лента охлаждается водой, разбрызгиваемой форсунками. Боковые реборды охлаждаются водой, протекаемой по внутренним каналам. The working surface of the drum is made of copper plates with transverse drilled channels for flowing cooling water. The tape is cooled by water sprayed by nozzles. The side flanges are cooled by water flowing through the internal channels.

В процессе непрерывной разливки интенсивность охлаждения поверхности широких граней плоского слитка и поверхности боковых узких граней устанавливают одинаковой. During continuous casting, the cooling rate of the surface of the wide faces of the flat ingot and the surface of the side narrow faces is set equal.

Недостатком известного способа и устройства являются большие усилия, необходимые для обжатия слитка. Это объясняется тем, что вследствие одинаковой интенсивности охлаждения широких и узких граней слитка толщина узких граней достигает величин, при которых необходимые для обжатия усилия, создаваемые на барабане и роликах, превосходят допустимые значения, что вызывает их поломку и выход из строя. The disadvantage of this method and device is the great effort required to compress the ingot. This is due to the fact that, due to the same intensity of cooling the wide and narrow faces of the ingot, the thickness of the narrow faces reaches values at which the forces required for compression created on the drum and rollers exceed the permissible values, which causes them to break and fail.

Вследствие относительно большой толщины узких граней плоского слитка в процессе обжатия в этих гранях возникают напряжения, превосходящие допустимые значения, что приводит к возникновению в них внутренних и наружных трещин и браку слитков. Due to the relatively large thickness of the narrow faces of the flat ingot during compression, stresses exceeding the permissible values arise in these faces, which leads to the appearance of internal and external cracks in them and the marriage of the ingots.

Кроме того, внутреннее охлаждение боковых реборд приводит к их короблению, что вызывает протекание металла в зазоры между торцами барабана и поверхностями реборд. Это объясняется тем, что толщина реборд имеет большую толщину из условий прочности. В этих условиях по сечению реборд возникают температурные градиенты, превосходящие допустимые значения, вследствие низкой теплопроводности материала реборд в виде стали или чугуна. Сказанное приводит к прорывам металла и прекращению процесса разливки. In addition, the internal cooling of the side flanges leads to their warping, which causes the metal to leak into the gaps between the ends of the drum and the surfaces of the flanges. This is because the thickness of the flanges has a greater thickness due to strength conditions. Under these conditions, temperature gradients occur over the cross-section of the flanges, exceeding the permissible values, due to the low thermal conductivity of the flange material in the form of steel or cast iron. The foregoing leads to breakthroughs of the metal and termination of the casting process.

Целью изобретения является улучшение качества непрерывнолитых плоских слитков, повышение стойкости оборудования и производительности процесса разливки. The aim of the invention is to improve the quality of continuously cast flat ingots, increase the durability of the equipment and the productivity of the casting process.

Это достигается тем, что подают металл в зазор между приводными барабаном, боковыми ребордами и лентой, поддерживаемой роликами, формируют слиток в зазоре, производят деформацию обжатия слитка в твердожидком состоянии посредством перемещения барабана и одновременное охлаждение широких и узких граней слитка. This is achieved by supplying metal to the gap between the drive drum, side flanges and the tape supported by the rollers, forming an ingot in the gap, deforming the compression of the ingot in a solid-liquid state by moving the drum and simultaneously cooling the wide and narrow faces of the ingot.

Интенсивность теплоотвода от узких граней составляет 0,4.0,8 интенсивности теплоотвода от широких граней. The intensity of heat removal from narrow faces is 0.4.0.8 the intensity of heat removal from wide faces.

Устройство непрерывной разливки плоских слитков включает барабан с приводом вращения, установленный между боковыми ребордами, снабженными своими приводами вращения, бесконечную ленту, огибающую торцы реборд и приводные валки, рабочие стенки барабана с поперечными каналами, форсунки, расположенные под лентой и полости, выполненные в теле боковых реборд. A device for continuous casting of flat ingots includes a drum with a rotation drive installed between side flanges equipped with their rotation drives, an endless tape enveloping the ends of the flanges and drive rolls, drum working walls with transverse channels, nozzles located under the tape and cavities made in the side body flange.

Полости в теле боковых реборд разделены вертикальной перегородкой, при этом полости со стороны торцов барабана заполнены слоем легкоплавкого вещества толщиной 0,2.0,8 от расстояния между поверхностью барабана и лентой в его диаметральной горизонтальной плоскости. The cavities in the body of the side flanges are separated by a vertical partition, while the cavities on the side of the ends of the drum are filled with a layer of fusible material with a thickness of 0.2.0.8 from the distance between the surface of the drum and the tape in its diametrical horizontal plane.

Улучшение качества плоских непрерывнолитых слитков происходит вследствие уменьшения толщины узких граней, что сопровождается уменьшением значений напряжений, возникающих в них в процессе обжатия плоского слитка. В этих условиях устраняются в слитках внутренние и наружные трещины. Improving the quality of flat continuously cast ingots occurs due to a decrease in the thickness of narrow faces, which is accompanied by a decrease in the stress values arising in them during the compression of a flat ingot. Under these conditions, internal and external cracks are eliminated in ingots.

Повышение стойкости оборудования происходит вследствие уменьшения нагрузок на барабан и ролики, поддерживающие ленту, возникающие при обжатии плоского слитка в твердожидком состоянии. При этом исключается их поломка и выход из строя. The increase in equipment resistance occurs due to a decrease in the loads on the drum and the rollers supporting the tape, which occur during compression of a flat ingot in a solid-liquid state. This eliminates their breakdown and failure.

Кроме того, в этих условиях исключается коробление рабочих поверхностей боковых реборд, выполненных из стали, устраняется затекание металла в зазоры между торцами барабана и поверхностью боковых реборд, исключается их поломка и выход из строя. In addition, under these conditions, warping of the working surfaces of the side flanges made of steel is excluded, the leakage of metal into the gaps between the ends of the drum and the surface of the side flanges is eliminated, their breakage and failure are eliminated.

Повышение производительности процесса разливки происходит вследствие устранения прорывов металла из-за отсутствия коробления реборд и зазоров между ними и торцами барабана. An increase in the productivity of the casting process occurs due to the elimination of metal breakthroughs due to the absence of warpage of the flanges and gaps between them and the ends of the drum.

Диапазон значений интенсивности теплоотвода от узких граней в пределах 0,4. 0,8 интенсивности теплоотвода от широких граней объясняется необходимостью уменьшения толщины узких граней плоского слитка. При меньших значениях происходит прорывы металла через узкие грани при выходе слитка из зазора между барабаном и лентой. При больших значениях возрастают усилия, необходимые для обжатия слитка, сверх допустимых значений, что приводит к поломке оборудования. Кроме того, в узких гранях возникают внутренние и наружные трещины, что приводит к браку плоских слитков. The range of values of the heat sink intensity from narrow faces is within 0.4. 0.8 of the heat sink intensity from wide faces is explained by the need to reduce the thickness of the narrow faces of a flat ingot. At lower values, metal breaks through narrow faces when the ingot leaves the gap between the drum and the tape. At high values, the efforts required to crimp the ingot increase beyond the permissible values, which leads to equipment breakdown. In addition, internal and external cracks occur in narrow faces, which leads to the rejection of flat ingots.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от толщины вытягиваемого слитка после обжатия. The specified range is set in direct proportion to the thickness of the drawn ingot after compression.

Диапазон толщин слоя легкоплавких веществ в диапазоне 0,2.0,8 величины расстояния между поверхностью барабана и лентой в его диаметральной горизонтальной плоскости объясняется закономерностями теплоотвода от узких граней плоского слитка. При больших значениях теплоотвод от узких граней будет ниже допустимых значений, что приводит к значительному уменьшению толщины узких граней и прорывам металла на выходе слитка из зазора между барабаном и лентой. При меньших значениях теплоотвод от узких граней будет выше допустимых значений, что приводит к значительному увеличению толщины узких граней, увеличению нагрузок на оборудование и их выходу из строя, а также к браку слитков по внутренним и наружным трещинам. The range of thicknesses of the layer of fusible substances in the range of 0.2.0.8 of the distance between the surface of the drum and the tape in its diametrical horizontal plane is explained by the laws of heat removal from the narrow faces of a flat ingot. At large values, the heat removal from narrow faces will be below acceptable values, which leads to a significant decrease in the thickness of narrow faces and breakthroughs of metal at the ingot exit from the gap between the drum and the tape. At lower values, the heat removal from narrow faces will be higher than the permissible values, which leads to a significant increase in the thickness of narrow faces, an increase in the loads on the equipment and their failure, as well as to ingot rejects along internal and external cracks.

Кроме того, при меньших значениях происходит коробление стальных поверхностей боковых реборд. При больших значениях уменьшен теплоотвод от узких граней плоского слитка сверх допустимых значений, что приводит к значительному уменьшению толщины узких граней и, как следствие, к прорывам металла при выходе слитка из зазора между барабаном и лентой. In addition, at lower values, warping of the steel surfaces of the side flanges occurs. At large values, the heat sink from the narrow faces of the flat ingot is reduced above the permissible values, which leads to a significant decrease in the thickness of the narrow faces and, as a result, to metal breaks when the ingot leaves the gap between the drum and the tape.

Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от величины расстояния между поверхностью барабана и лентой в его диаметральной горизонтальной плоскости. The specified range is set in inverse proportion to the distance between the surface of the drum and the tape in its diametrical horizontal plane.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. Figure 1 shows the proposed device; figure 2 section aa in figure 1.

Устройство для осуществления способа непрерывной разливки плоских слитков состоит из барабана 1 с валом 2, смонтированном в опорах 3, имеющего возможность вращения под действием привода 4, снабженного рабочими стенками 5 с каналами 6, боковых реборд 7 с емкостями 8 и 9, перегороженными перегородкой 10, смонтированных на валах 11, установленных на опорах 12 с возможностью вращения под действием привода 13, бесконечной ленты 14, приводных валов 15, поддерживающих и направляющих роликов 16 и 17, форсунок 18. Позицией 19 обозначен жидкий металл, 20 широкая грань слитка, 21 узкая грань слитка, 22 слиток, 23 мениск металла, 24 факел воды, 25 жидкая прослойка легкоплавкого вещества, 26 пластины, Н толщина слитка на мениске металла, h толщина слитка после обжатия, Е смещение барабана, О центр барабана, О₁ центр реборд, t толщина слоя легкоплавкого вещества.A device for implementing the method of continuous casting of flat ingots consists of a drum 1 with a shaft 2 mounted in bearings 3, capable of rotation under the action of a drive 4, provided with working walls 5 with channels 6, side flanges 7 with containers 8 and 9, partitioned by a partition 10, mounted on shafts 11 mounted on bearings 12 for rotation under the action of a drive 13, an endless belt 14, drive shafts 15, support and guide rollers 16 and 17, nozzles 18. Position 19 denotes molten metal, 20 wide s ingot 21, a narrow face of the ingot 22, the ingot 23 metal meniscus 24 water torch 25, the liquid layer of fusible material 26 of the plate, H the thickness of an ingot of a metal meniscus, h the thickness of the billet after crimping, E drum offset, O center of the drum, O ₁ center of flanges, t is the thickness of the layer of low-melting substance.

П р и м е р. В процессе непрерывной разливки подают жидкий металл 19 в зазор между приводными барабаном 1, боковыми ребордами 7 и бесконечной лентой 14. Барабан 1 смонтирован на валу 2, установленном на подшипниках 3 и приводится во вращение приводом 4. Поверхность барабана 1 облицована рабочими стенками 5, в которых выполнены поперечные каналы 6, по которым протекает охлаждающая вода. Боковые реборды 7 направляются и центрируются относительно барабана 1 и приводятся во вращение валами 11, смонтированных на опорах 12 и соединенных с приводами 13. PRI me R. In the process of continuous casting, molten metal 19 is fed into the gap between the drive drum 1, side flanges 7 and the endless belt 14. The drum 1 is mounted on a shaft 2 mounted on bearings 3 and driven by a drive 4. The surface of the drum 1 is lined with working walls 5, in which transverse channels 6 are made through which cooling water flows. The lateral flanges 7 are guided and centered relative to the drum 1 and rotated by shafts 11 mounted on bearings 12 and connected to the drives 13.

Бесконечная лента 14 огибает торцы боковых реборд 7 на угле сектора, равном α 90^о, натягивается и приводится в движение валками 15. Лента 14 охлаждается факелами воды 24, распыливаемой форсунками 18, и прижимается к ребордам 7 при помощи роликов 16.The endless tape 14 bends around the ends of the side flanges 7 at a sector angle of α 90 ^° , is stretched and driven by rolls 15. The belt 14 is cooled by torches of water 24 sprayed by nozzles 18, and pressed against flanges 7 by means of rollers 16.

Внутренняя полость в ребордах 7 разделена перегородкой 10 на две емкости 8 и 9. Емкость 8 заполнена легкоплавким веществом, емкость 9 проточной охлаждающей водой. The internal cavity in the flanges 7 is divided by a partition 10 into two containers 8 and 9. The tank 8 is filled with fusible substance, the tank 9 is running cooling water.

Слиток 22 в процессе вытягивания формируют в радиальном направлении между поверхностью барабана 1, лентой 14 и боковыми ребордами 7. В процессе разливки производят деформацию обжатия слитка 22 в твердожидком состоянии от толщины Н на мениске 23 до толщины h при его выходе из зазора между барабаном 1 и лентой 14. Далее слиток 22 выпрямляется в горизонтальное положение и транспортируется роликами 17. При этом обжатие слитка производят посредством установки центра 0 барабана 1 относительно центра 0₁ боковых реборд 7 с эксцентриситетом E (H-h).The ingot 22 during the drawing process is formed in the radial direction between the surface of the drum 1, the tape 14 and the side flanges 7. During casting, the compression of the ingot 22 is deformed in the solid-liquid state from the thickness H on the meniscus 23 to the thickness h when it leaves the gap between the drum 1 and tape 14. Next, the ingot 22 is straightened to a horizontal position and transported by rollers 17. In this case, the ingot is compressed by setting the center 0 of the drum 1 relative to the center 0 _{1 of the} side flanges 7 with an eccentricity E (Hh).

Боковые реборды 7 выполнены из стали 3, при этом толщина пластин 26 составляет 5 мм. Рабочие стенки 5 барабана 1 выполнены из меди толщиной 60 мм с каналами 6 диаметром 20 мм. Side flanges 7 are made of steel 3, while the thickness of the plates 26 is 5 mm. The working walls 5 of the drum 1 are made of copper with a thickness of 60 mm with channels 6 with a diameter of 20 mm

В процессе непрерывной разливки плоских слитков 22 интенсивность теплоотвода от широких 20 и узких 21 граней плоского слитка 22 устанавливают различной. При этом интенсивность теплоотвода от узких граней 21 составляет 0,4.0,8 интенсивности теплоотвода от широких граней 20. In the process of continuous casting of flat ingots 22, the heat removal rate from wide 20 and narrow 21 faces of flat ingot 22 is set different. The intensity of the heat sink from the narrow faces 21 is 0.4.0.8 the intensity of the heat sink from the wide faces 20.

Толщина t слоя легкоплавкого вещества в емкости 9 составляет 0,2.0,8 величины расстояния между поверхностью барабана 1 и лентой 14 в его диаметральной горизонтальной плоскости или расстояния Н. При этом в процессе охлаждения узких граней 21 слитка 22 легкоплавкое вещество в емкости 9 расплавляется и образует жидкую прослойку 25. The thickness t of the layer of low-melting substance in the container 9 is 0.2.0.8 of the distance between the surface of the drum 1 and the tape 14 in its diametrical horizontal plane or the distance N. In this case, during cooling of the narrow faces 21 of the ingot 22, the low-melting substance in the container 9 is melted and forms fluid layer 25.

В этих условиях толщина оболочки узких граней 21 значительно меньше толщины оболочки широких граней 20, скорость роста их толщины замедляется вследствие расходывания отводимого тепла на поддержание легкоплавкого вещества в жидком состоянии. При этом отвод тепла водой из емкости 8 уменьшается. Under these conditions, the thickness of the shell of the narrow faces 21 is much less than the thickness of the shell of the wide faces 20, the growth rate of their thickness slows down due to the expenditure of heat removed to maintain the fusible substance in a liquid state. In this case, heat removal by water from the tank 8 is reduced.

В таблице приведены примеры осуществления способа непрерывной разливки плоских слитков и конструктивные параметры устройства. В качестве легкоплавкого вещества принято олово, имеющего следующие теплофизические характеристики: температура плавления 232^оС, теплоемкость 0,054 кал/ч^оС, скрытая теплота плавления 14,4 кал/ч.The table shows examples of the method of continuous casting of flat ingots and the design parameters of the device. As the fusible material taken tin, having the following thermal characteristics: melting point 232 ^{° C,} the specific heat 0.054 cal / h ^of C, latent heat of fusion of 14.4 cal / hr.

В примере 1 толщина узких граней ниже допустимых пределов, что приводит к прорывам металла при выходе слитка из зазора между барабаном и лентой вследствие относительно большого теплоотвода через реборды. В примере 5 усилие обжатия слитка выше допустимых значений вследствие большой толщины узких граней слитка из-за относительно большого теплоотвода через реборды. В результате оборудование выходит из строя. В примере 6 (прототип) происходит коробление боковых реборд, что вызывает затекание металла в зазоры между торцами барабана и ребордами, прорывы металла и прекращение процесса разливки. Кроме того, усилия на барабан превосходит допустимые значения вследствие большой толщины узких граней слитка, что приводит к поломке оборудования. In example 1, the thickness of narrow faces is below acceptable limits, which leads to breakthroughs of the metal when the ingot leaves the gap between the drum and the tape due to the relatively large heat sink through the flanges. In example 5, the compression force of the ingot is higher than the permissible values due to the large thickness of the narrow faces of the ingot due to the relatively large heat removal through the flanges. As a result, the equipment fails. In example 6 (prototype), warping of the side flanges occurs, which causes the metal to leak into the gaps between the ends of the drum and the flanges, breakthroughs of the metal and termination of the casting process. In addition, the effort on the drum exceeds the permissible values due to the large thickness of the narrow faces of the ingot, which leads to equipment breakdown.

В примерах 2. 4 нагрузки на барабан находятся в допустимых пределах вследствие уменьшения толщины оболочки узких граней слитка, не происходит коробление боковых реборд, прорывы металла отсутствуют. In examples 2. 4 drum loads are within acceptable limits due to a decrease in the shell thickness of the narrow faces of the ingot, no warping of the side flanges, no metal breaks.

Способ и устройство позволяет применить для изготовления боковых реборд металлов и сплавов с низким значением теплопроводности, например сталь, чугун, бронза и т.д. обладающих повышенной износостойкостью по сравнению с медью. Применение способа и устройства позволяет повысить производительность непрерывной разливки плоских слитков на 2,2% а также сократить брак слитков на 1,8% The method and device can be used for the manufacture of side flanges of metals and alloys with a low value of thermal conductivity, for example steel, cast iron, bronze, etc. possessing increased wear resistance in comparison with copper. The application of the method and device can increase the productivity of continuous casting of flat ingots by 2.2% and also reduce the reject of ingots by 1.8%

Claims

1. A method of continuous casting of flat ingots, including feeding metal into the gap between the drive drum, side flanges and the tape supported by the rollers, forming the ingot in the gap, deforming the ingot in a solid-liquid state by moving the drum, pulling the ingot at a variable speed and simultaneously cooling the wide and narrow faces of the ingot, characterized in that, in order to improve the quality of continuously cast flat ingots, increase the durability of the equipment and the productivity of the casting process, int the intensity of heat removal from narrow faces is 0.4 0.8 the intensity of heat removal from wide faces.

2. A device for continuous casting of flat ingots, including a drum with a rotation drive installed between the side flanges equipped with their rotation drives, an endless tape enveloping the ends of the flanges and drive rolls, drum working walls with transverse channels, nozzles located under the tape, and cavities made in the body of the side flanges, characterized in that, in order to improve the quality of continuously cast flat ingots, increase the durability of the equipment and the productivity of the casting process, the cavity in the body the output flanges are separated by a vertical partition, while the cavities on the side of the ends of the drum are filled with a layer of fusible material with a thickness of 0.2 0.8 the distance between the surface of the drum and the tape in its diametrical horizontal plane.