RU2037360C1

RU2037360C1 - Apparatus for continuous horizontal casting of billets

Info

Publication number: RU2037360C1
Authority: RU
Inventors: Л.П. Заков; В.М. Щукин; В.В. Решетов; В.А. Иванов; Г.Е. Филиппов; Н.Г. Бабиев
Priority date: 1989-07-17
Filing date: 1989-07-17
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: metallurgy, namely metal continuous casting. SUBSTANCE: continuous casting mold has the head sleeve 1 and the end sleeve 5, mounted in the deflectors 2, 6. The head sleeve 1 has the annular groove 13. The front deflector 2 and the rear deflector 6 have turnings, providing beads for flexible sealing members. A depth of the groove consists 0.05-0.5 of a thickness of the sleeve wall δ; its width consists no less, than 5 5·10^-5 of a height of a working cavity of the sleeve. Between the sleeves a partition is mounted in a casing of the mold with possibility of motion. EFFECT: enhanced reliability of the mold, simplified assembling process and decreased consumption of copper alloys. 1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, а точнее и устройствам кристаллизатора для непрерывного литья металлов и сплавов. The invention relates to metallurgy, and more specifically, to crystallizer devices for the continuous casting of metals and alloys.

Известна конструкция кристаллизатора, содержащего головную короткую гильзу, служащую для формирования слитка, и пристыкованную к ней концевую для охлаждения образовавшейся оболочки и дальнейшей кристаллизации металла. Головная гильза работает в условиях значительно теплонагруженная по сравнению с концевой и поэтому ресурс ее оказывается существенно меньшим. A known design of the mold, containing the front short sleeve, which serves to form the ingot, and docked to her end to cool the formed shell and further crystallization of the metal. The head sleeve works in conditions significantly heat-loaded compared to the end one and therefore its resource is significantly less.

Недостатком данной конструкции является наличие фланцев на головной гильзе, что обусловливает повышенный расход медного сплава при частой ее замене. The disadvantage of this design is the presence of flanges on the head sleeve, which leads to increased consumption of copper alloy with its frequent replacement.

Известна конструкция кристаллизатора для непрерывной разливки, выбранная в качестве прототипа, где головная гильза выполнена в виде трубы и стыкуется с фланцами, закрепленными на отбойнике, который оформляет канал для прохода охладителя. При этом уплотнение осуществляется между фланцами и наружной поверхностью гильзы. A known design of the mold for continuous casting, selected as a prototype, where the head sleeve is made in the form of a pipe and fits into flanges mounted on a chipper, which forms a channel for the passage of the cooler. In this case, the seal is carried out between the flanges and the outer surface of the sleeve.

Недостатком известной конструкции является размещение уплотнительных элементов в зоне повышенных температур, что способствует перегреву уплотнений и снижению их надежности. Рекомендованное в данном изобретении герметичное соединение в виде взаимодействия непрерывной острой кромки на периферии фланца с непрерывной канавкой на конце трубы не является надежным в условиях термических деформаций конструкции при разливке. A disadvantage of the known design is the placement of sealing elements in the zone of elevated temperatures, which contributes to overheating of the seals and reduce their reliability. The hermetic seal recommended in this invention in the form of interaction of a continuous sharp edge at the periphery of the flange with a continuous groove at the end of the pipe is not reliable under conditions of thermal deformation of the structure during casting.

Другим недостатком данного изобретения является необходимость в применении дополнительного приспособления для установки гильзы, отбойника и фланцев в кристаллизаторе, что увеличивает трудоемкость и время сборки конструкции. Another disadvantage of this invention is the need for additional devices for installing the liner, chipper and flanges in the mold, which increases the complexity and assembly time of the structure.

Целью изобретения является повышение надежности конструкции и упрощение процесса сборки, а также снижение расхода медных сплавов. The aim of the invention is to increase the reliability of the structure and simplify the assembly process, as well as reducing the consumption of copper alloys.

Это достигается созданием сборного кристаллизатора, включающего корпус с размещенными в нем головной и концевой гильзами, обтекателями, уплотнениями и металлопроводным кольцом, при этом уплотнения выполнены гибкими и установлены таким образом, что исключается их перегрев и, соответственно, преждевременный выход из строя. This is achieved by creating a prefabricated mold, which includes a housing with head and end sleeves, fairings, seals and a metal ring placed in it, while the seals are flexible and installed in such a way that their overheating and, accordingly, premature failure are eliminated.

Уплотнение переднего конца головной гильзы расположено в проточке торца обтекателя и примыкает к охлаждаемому бурту, причем на внутренней поверхности гильзы выполнена канавка, благодаря которой при разрушении или износе сверх допустимых пределов металлопровода и приближении зоны начального фоpмирования слитка (ЗПФС) и месту установки уплотнения происходит зависание оболочки слитка в канавке и, соответственно, остановка процесса литья. The seal of the front end of the head sleeve is located in the groove of the end of the fairing and adjoins the cooled shoulder, and a groove is made on the inner surface of the sleeve, due to which the shell freezes upon destruction or wear above the allowable limits of the metal wire and the approximation of the zone of the initial formation of the ingot (ZPSF) ingot in the groove and, accordingly, stopping the casting process.

Канавка расположена таким образом, что во время разливки ЗНФС всегда находится на охлажденном участке гильзы, а уровень теплового потока в месте установки уплотнения незначителен вследствие малой теплопроводности материала металлопровода, при этом расстояние от поперечной оси канавки до рабочего торца металлопровода должно быть больше величины нормального износа огнеупора за время полной разливки. Глубина канавки принята равной 0,05.0,50 толщины стенки гильзы δ а ширина не менее 5x10^-5 высоты поперечного сечения рабочей полости гильзы.The groove is located in such a way that during casting, the ZNFS is always located on the cooled portion of the liner, and the level of heat flux at the seal installation site is insignificant due to the low thermal conductivity of the metal wire material, while the distance from the transverse axis of the groove to the working end of the metal wire should be greater than the normal wear of the refractory during the full casting. The depth of the groove is taken equal to 0.05.0.50 of the thickness of the sleeve wall δ and the width is not less than 5x10 ^{-5 of the} height of the cross section of the working cavity of the sleeve.

На фиг. 1 изображен сборный горизонтальный кристаллизатор, продольный разрез; на фиг. 2 узел уплотнения переднего конца головной гильзы; на фиг. 3 узлы уплотнения заднего конца головной гильзы и переднего конца концевой. In FIG. 1 shows a precast horizontal crystallizer, a longitudinal section; in FIG. 2 seal unit of the front end of the head sleeve; in FIG. 3 seal assemblies of the rear end of the front sleeve and the front end of the end.

Кристаллизатор содержит головную гильзу 1, закрепленную в передней части в обтекателе 2 с помощью фланцев 3 и 4, а также концевую гильзу 5, закрепленную в задней части в обтекателе 6 с помощью фланца 7. Внутренняя поверхность обтекателей имеет оребрение для фиксации гильз в поперечном направлении и организации зазора для прохода охладителя. The mold contains a head sleeve 1, mounted in the front of the cowl 2 with flanges 3 and 4, as well as an end sleeve 5, mounted in the rear of the cowl 6 with flange 7. The inner surface of the fairings has a rib for fixing the shells in the transverse direction and organization of a gap for the passage of the cooler.

Обтекатели с гильзами установлены в корпусе кристаллизатора 8, при этом их стыковка осуществлена с помощью перегородки 9, положение которой определено проставкой 10. Передний конец головной гильзы уплотнен резиновым концом 11, для предохранения которого от перегрева при повышенном износе или разгружении металлопровода 12 на гильзе выполнена кольцевая канавка 13. Уплотнение стыкуемых концов гильз осуществлено резиновыми кольцами 14 и 15. Fairings with sleeves are installed in the housing of the mold 8, and they are docked using a partition 9, the position of which is determined by a spacer 10. The front end of the head sleeve is sealed with a rubber end 11, to protect it from overheating during increased wear or unloading of the metal wire 12, the ring is made on the sleeve groove 13. The sealing of the abutting ends of the sleeves is carried out by rubber rings 14 and 15.

В процессе разливки на внутренней поверхности гильз происходит кристаллизация и охлаждение оболочки слитка, что обеспечивается интенсивным охлаждением наружной поверхности гильз. При этом герметичность контура охлаждения обеспечивают гибкие уплотнения, надежность работы которых обусловлена соответствующими конструктивным исполнением обтекателей, перегородки и гильз так, что температура уплотнений не превышает допустимую. During casting, crystallization and cooling of the ingot shell occurs on the inner surface of the sleeves, which is ensured by intensive cooling of the outer surface of the sleeves. At the same time, the tightness of the cooling circuit is ensured by flexible seals, the reliability of which is due to the corresponding design of the fairings, partitions and sleeves so that the temperature of the seals does not exceed the permissible value.

Наибольшая глубина кольцевой канавки, составляет 0,05.0,5 и определена из условия прочности ослабленного сечения гильзы в случае возрастания усилия вытягивания, например, при заклинивании слитка в кристаллизатор. The greatest depth of the annular groove is 0.05.0.5 and is determined from the strength condition of the weakened section of the sleeve in the case of an increase in the pulling force, for example, when the ingot is jammed into the mold.

Наименьшая глубина канавки определена из условия несминаемости ее вертикальной плоскости при разрыве корочки слитка во время зависания:
σ_см=

< σ_0,2 где σ_см напряжение смятия, кг/см²;
Р_разр усилие разрыва корочки слитка;
D средний диаметр стенки гильзы, м;
h глубина канавки, м;
σ _0,2 предел текучести материала гильзы, кг/см².The smallest depth of the groove is determined from the condition of crushing of its vertical plane at break of the crust of the ingot during hovering:
σ _cm =

<σ _0.2 where σ _cm is the crushing stress, kg / cm ² ;
P _bit force rupture of the crust of the ingot;
D the average diameter of the wall of the sleeve, m;
h groove depth, m;
σ _{0.2 the} yield strength of the material of the sleeve, kg / cm ² .

П р и м е р 1. При h=0,006 мм, т.е. больше 0,5 δ коэффициент прочности К_0,2 1,00. Таким образом в данных условиях появляется возможность пластического деформирования гильзы в ослабленном сечении и образование трещин в стенке.PRI me R 1. When h = 0,006 mm, ie greater than 0.5 δ, strength coefficient K _0.2 1.00. Thus, under these conditions, there is the possibility of plastic deformation of the liner in a weakened section and the formation of cracks in the wall.

П р и м е р 2. Для данных по примеру 1 и h=0,5 h=0,05 м К_0,2=1,25, т.е. существуют условия для безопасной работы.PRI me R 2. For the data in example 1 and h = 0.5 h = 0.05 m K _0.2 = 1.25, i.e. There are conditions for safe operation.

П р и м е р 3. Для данных по примеру 1 и h=0,002 м К_0,2=2,00, при этом напряжение в плоскости канавки σ_см равно 10,6 МПа, что значительно меньше σ _0,2 Таким образом соблюдаются условия прочности гильзы и канавки.PRI me R 3. For the data in example 1 and h = 0.002 m K _0.2 = 2.00, while the stress in the groove plane σ _cm is 10.6 MPa, which is significantly less than σ _0.2 Thus the strength conditions of the sleeve and the groove are observed.

П р и м е р 4. Для данных по примеру 1 и h=0,05 δ0,0005 м σ_см=42 МПа, что также ниже σ _0,2.PRI me R 4. For the data in example 1 and h = 0.05 δ0,0005 m σ _cm = 42 MPa, which is also lower than σ _0.2 .

П р и м е р 5. Для данных по примеру 1 и h 0,0003 м, т.е. меньше 0,05δ σ_см= 61,0 МПа, выше σ _0,2. В данных условиях отсутствует гарантия получения надежного зависания оболочки в канавке и не исключается продолжение процесса литья, что может привести к перегреву уплотнения и прорыву охладителя в зону жидкого металла.PRI me R 5. For the data in example 1 and h 0,0003 m, ie less than 0.05δ σ _cm = 61.0 MPa, above σ _0.2 . Under these conditions, there is no guarantee that the shell will hang reliably in the groove and the casting process cannot be ruled out, which may lead to overheating of the seal and breakthrough of the cooler into the liquid metal zone.

Минимальная ширина канавки d определена из условия затекания жидкого металла в канавку. The minimum groove width d is determined from the condition of liquid metal flowing into the groove.

Таким образом обеспечивается повышение надежности конструкции. Наряду с этим расположение уплотнений непосредственно на обтекателях, без промежуточных фланцев обеспечивает упрощение процесса сборки. Кроме того, при определенных изменениях условий охлаждения слитка в кристаллизаторе температура стыкуемых концов гильз может понизиться, например при использовании покрытия рабочей поверхности, снижающего плотность теплового потока от слитка. При этом появляется возможность уменьшить длину головной гильзы и соответственно расход медного сплава, что обеспечивается выполнением перегородки корпуса подвижной. Таким образом достигается снижение расхода медного сплава. This provides increased reliability of the design. In addition, the location of the seals directly on the fairings, without intermediate flanges, simplifies the assembly process. In addition, with certain changes in the cooling conditions of the ingot in the mold, the temperature of the butt ends of the sleeves may decrease, for example, by using a coating on the working surface that reduces the heat flux from the ingot. At the same time, it becomes possible to reduce the length of the head sleeve and, accordingly, the consumption of the copper alloy, which is ensured by the implementation of the movable body partition. Thus, a reduction in the consumption of copper alloy is achieved.

Claims

DEVICE FOR CONTINUOUS HORIZONTAL PREPARATION CASTING, comprising a prefabricated mold connected to the metal wire, the mold consisting of a housing, flanges, flexible seals, a head and tail sleeves interconnected by means of fairings made with channels for the cooler and installed with a gap relative to the sleeves characterized in that, in order to increase the reliability of the structure, simplify the assembly process and reduce the consumption of copper alloys, it is equipped with a partition with a hole installed in the mold housing between the fairings, on the working surface of the head sleeve at the junction with the metal conductor, an annular groove is made with a depth of (0.05 ... 0.50) δ, where δ is the thickness of the shell wall, with a width of at least 5 · 10 ^- ⁵ cross-sectional heights its working cavity, at the same time, grooves are made at the end of the fairings, into which flexible seals are installed, the smallest distance from the cooler channel in the fairing to the end of the corresponding sleeve does not exceed 2δ, and to the partition does not exceed δ,