RU2038186C1 - Crystallizer for continuous casting of copper and copper alloys - Google Patents
Crystallizer for continuous casting of copper and copper alloysInfo
- Publication number
- RU2038186C1 RU2038186C1 RU93032985A RU93032985A RU2038186C1 RU 2038186 C1 RU2038186 C1 RU 2038186C1 RU 93032985 A RU93032985 A RU 93032985A RU 93032985 A RU93032985 A RU 93032985A RU 2038186 C1 RU2038186 C1 RU 2038186C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- wall thickness
- copper
- liner
- wall
- Prior art date
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims description 12
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 5
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 title claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 13
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000784728 Lycaena virgaureae Species 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011437 continuous method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкции кристаллизаторов для непрерывного литья меди и медных сплавов. The invention relates to metallurgy, in particular to the design of molds for the continuous casting of copper and copper alloys.
Известны кристаллизаторы с гильзами, толщина стенки которых уменьшается в направлении к выходу из кристаллизатора [1,2] Недостатком этих кристаллизаторов является их повышенное коробление при литье слитков, в частности меди и медных сплавов, они отличаются пониженной интенсивностью теплопередачи из-за малого термического сопротивления стенки в зоне нарастания корки, что способствует росту зазора между слитком и гильзой, ведущему к ослаблению теплопередачи [3]
Известен кристаллизатор, содержащий корпус и гильзу с пазами на водоохлаждаемой поверхности, при этом пазы гильзы на 0,1-0,5 ее длины со стороны подвода металла выполнены с переменным сечением с шагом, равным 1,1-3,0 ширины паза, и глубиной, равной 0,01-0,9 толщины стенки гильзы, а корпус кристаллизатора имеет сплошной выступ, сопрягающийся с гильзой [4] Недостатком указанного кристаллизатора является то, что на участке протяженностью 0,5-1,0 по длине гильзы со стороны выхода из кристаллизатора, имеющего однородную толщину стенки, происходит выпучивание образующей гильзы в сторону ее оси. Тем самым снижается геометрическая стабильность гильзы, усиливается трение слитка с поверхностью гильзы, что приводит к появлению трещин на слитках, повышенному износу гильзы и снижению их долговечности.Known molds with sleeves, the wall thickness of which decreases towards the exit from the mold [1,2] The disadvantage of these molds is their increased warpage when casting ingots, in particular copper and copper alloys, they are characterized by reduced heat transfer due to the low thermal resistance of the wall in the zone of growth of the crust, which contributes to the growth of the gap between the ingot and the sleeve, leading to a weakening of heat transfer [3]
A known mold containing a housing and a sleeve with grooves on a water-cooled surface, while the grooves of the sleeve 0.1-0.5 of its length on the supply side of the metal is made with a variable cross-section with a step equal to 1.1-3.0 of the width of the groove, and depth equal to 0.01-0.9 of the wall thickness of the sleeve, and the mold body has a solid protrusion, mating with the sleeve [4] The disadvantage of this mold is that on the plot with a length of 0.5-1.0 along the length of the sleeve on the exit side from a mold having a uniform wall thickness, ie forming a sleeve in the direction of its axis. This reduces the geometric stability of the sleeve, increases the friction of the ingot with the surface of the sleeve, which leads to the appearance of cracks on the ingots, increased wear of the sleeve and a decrease in their durability.
Цель изобретения увеличение долговечности кристаллизатора и улучшение качества слитков путем повышения геометрической стабильности гильзы и уменьшения трения между слитком и кристаллизатором. The purpose of the invention is to increase the durability of the mold and improve the quality of the ingots by increasing the geometric stability of the liner and reducing friction between the ingot and the mold.
Цель достигается тем, что в кристаллизаторе, содержащем корпус, гильзу с переменной толщиной стенки и цилиндрической внутренней поверхностью, гильза выполнена с уменьшением толщины стенки от торцов к середине до 0,20-0,90 толщины стенки по торцам гильзы, и при этом в зависимости от материала гильзы толщина стенки в середине гильзы определена по соотношению
ζ / ζo 0,5 (λ / λI)1,4 (σт / σт I)0,6 (1) где λ, λI теплопроводности материала гильзы и меди, кал/см ˙ c ˙ оС;
σт, σт I пределы текучести материалов гильзы и меди, кгс/мм2;
ζ, ζo толщины стенок в середине гильзы и по торцам, мм.The goal is achieved in that in the mold containing the housing, a sleeve with a variable wall thickness and a cylindrical inner surface, the sleeve is made with a decrease in wall thickness from the ends to the middle to 0.20-0.90 wall thickness at the ends of the sleeve, and in this case, depending from the liner material, the wall thickness in the middle of the liner is determined by the ratio
ζ / ζ o 0.5 (λ / λ I ) 1.4 (σ t / σ t I ) 0.6 (1) where λ, λ I thermal conductivity of the material of the sleeve and copper, cal / cm ˙ c ˙ о С;
σ t , σ t I yield strengths of the liner and copper materials, kgf / mm 2 ;
ζ, ζ o wall thickness in the middle of the liner and along the ends, mm
На чертеже показан кристаллизатор для непрерывного литья меди и медных сплавов. The drawing shows a mold for the continuous casting of copper and copper alloys.
Кристаллизатор содержит корпус 1, цилиндр 2, канал 3 водяного охлаждения, гильзу 4, выполненную уменьшением толщины стенки от торцов к середине до 0,20-0,90 толщины стенки по торцам гильзы ζo.The mold contains a
Предложенная конструкция обеспечивает уменьшение коробления гильзы и снижение трения слитка с кристаллизатором, что позволяет увеличить долговечность гильзы. Благодаря уменьшению трения улучшается и стабилизируется качество поверхности слитков. Эффект снижения коробления гильзы основан на зависимости остаточной деформации гильзы от толщины и физических свойств материала стенки. Температурное напряжение и деформация гильзы определяются перепадом температуры в стенке. Снижение температурного перепада в средней части гильзы достигается при уменьшении коэффициента теплопередачи в этой зоне, которое обеспечивается в случае усиления роста зазора между слитком и кристаллизатором за счет уменьшения толщины (термического сопротивления Rст) стенки в указанной зоне, сопровождающегося снижением общего термического сопротивления кристаллизатора R Rст + Rв, где Rв термическое сопротивление теплоотдачи от стенки к воде.The proposed design provides a reduction in warpage of the sleeve and a decrease in friction of the ingot with the mold, which allows to increase the durability of the sleeve. By reducing friction, the surface quality of the ingots is improved and stabilized. The effect of reducing warpage of the sleeve is based on the dependence of the permanent deformation of the sleeve on the thickness and physical properties of the wall material. The temperature stress and strain of the liner are determined by the temperature drop in the wall. Reducing the temperature difference in the middle part of the liner is achieved by reducing the heat transfer coefficient in this zone, which is achieved in the case of increased growth of the gap between the ingot and the mold by reducing the thickness (thermal resistance R st ) of the wall in the specified zone, accompanied by a decrease in the overall thermal resistance of the mold RR st + R in , where R in thermal resistance of heat transfer from the wall to the water.
Верхний предел толщины стенки принят с учетом того, что при увеличении ее в средней части гильзы более 0,90 толщины стенки по торцам возрастает термическое сопротивление гильзы Rст, уменьшается зазор между слитком и гильзой, увеличиваются плотность теплового потока q и перепад температур в стенке гильзы Δt qRст, что усиливает ее прогиб, снижает долговечность гильзы и ухудшает качество поверхности получаемых слитков.The upper limit of the wall thickness is accepted taking into account the fact that with an increase in the middle part of the liner of more than 0.90 wall thickness at the ends, the thermal resistance of the liner R st increases, the gap between the ingot and the liner decreases, the heat flux density q and the temperature difference in the liner wall increase Δt qR Art , which enhances its deflection, reduces the durability of the liner and affects the surface quality of the obtained ingots.
При снижении толщины стенки в средней зоне гильзы менее 0,20 от толщины стенки по торцам возможны нарушения сплошности и герметичности гильзы, что исключает осуществление безопасного процесса разливки. If the wall thickness in the middle zone of the liner decreases to less than 0.20 from the wall thickness at the ends, violations of the continuity and tightness of the liner are possible, which precludes the implementation of a safe casting process.
В пределах вышеуказанного диапазона толщина стенки гильзы в средней ее части выбирается в зависимости от совокупности влияния на ее коробление теплопроводности и предела текучести материала стенки. На основе систематизации расчетных и опытных данных найдено, что остаточная деформация гильзы тем больше, чем ниже предел текучести σт и теплопроводность λ материала стенки. Поэтому при более низких значениях σт и λ требуется более интенсивное уменьшение толщины стенки от торцов к середине гильзы для снижения ее коробления. Количественно эта зависимость по экспериментальным данным, полученным на группе материалов рабочих стенок, определяется выражением:
ζ / ζo 0,5 (λ / λI)1,4 (σт / σт I)0,6 Увеличение или уменьшение толщины стенки выше или ниже расчетного значения снижает эффективность конструкции.Within the above range, the wall thickness of the sleeve in its middle part is selected depending on the totality of the influence on its warpage of thermal conductivity and the yield strength of the wall material. Based on the systematization of the calculated and experimental data, it was found that the residual strain of the liner is greater, the lower the yield strength σ t and thermal conductivity λ of the wall material. Therefore, at lower values of σ t and λ, a more intensive decrease in the wall thickness from the ends to the middle of the liner is required to reduce its warpage. Quantitatively, this dependence according to experimental data obtained on the group of materials of the working walls is determined by the expression:
ζ / ζ o 0.5 (λ / λ I ) 1.4 (σ t / σ t I ) 0.6 Increasing or decreasing the wall thickness above or below the calculated value reduces the efficiency of the structure.
Профиль стенки соответствует профилю прогиба ее при эксплуатации и определен на основе систематизации опытных и расчетных данных. Кристаллизатор может иметь на наружной поверхности гильзы продольные либо поперечные ребра с сечением, увеличивающимся от торцов к ее середине таким образом, что суммарная толщина ребер и рабочей стенки остается на всех уровнях неизменной. The wall profile corresponds to the profile of its deflection during operation and is determined on the basis of the systematization of experimental and calculated data. The mold may have longitudinal or transverse ribs on the outer surface of the liner with a cross section increasing from the ends to its middle so that the total thickness of the ribs and the working wall remains unchanged at all levels.
Результаты испытаний известной и разработанной конструкций представлены в таблице. Как видно из результатов, приведенных в таблице, степень снижения толщины стенки от торцов гильзы к ее середине заметно меняется в зависимости от сочетания физических характеристик материала гильзы λ и σт Чем больше показатель (λ / λI)1,4 (σт / σт I)0,6 тем для снижения коробления гильзы требуется меньшая степень снижения толщины стенки гильзы от торцов к середине, т.е. большая толщина стенки в середине гильзы (например, у бронзы бр. ХО, 8, термообработанной по режиму 1 -ζ / ζo 0,9). С уменьшением показателя (λ / λI)1,4 (σт / σт I)0,6 при переходе к медной стенке и, особенно, к стенке из бр. ХО, 8, термообработанной по режиму 2 требуется более интенсивное уменьшение толщины стенки от торцов к середине для снижения коробления гильзы, а именно для медной стенки до ζ / ζo 0,5, а для бр.ХО, 8 с термообработкой по режиму 2 до ζ / ζo 0,2.The test results of the known and developed designs are presented in the table. As can be seen from the results given in the table, the degree of decrease in the wall thickness from the ends of the sleeve to its middle varies markedly depending on the combination of the physical characteristics of the material of the sleeve λ and σ t. The greater the indicator (λ / λ I ) 1,4 (σ t / σ t I ) 0.6 so that to reduce warpage of the sleeve, a lower degree of decrease in the thickness of the wall of the sleeve from the ends to the middle, i.e. a large wall thickness in the middle of the liner (for example, bronze br. XO, 8, heat-treated according to the mode 1 -ζ / ζ o 0.9). With a decrease in the indicator (λ / λ I ) 1.4 (σ t / σ t I ) 0.6 during the transition to the copper wall and, especially, to the wall of br. XO, 8, heat-treated according to
П р и м е р. В кристаллизаторе с гильзой внутренним диаметром 254 мм и толщиной стенки на торцах 15 мм отливали непрерывным методом слитки меди со скоростью 7-8 м/ч. В качестве материала гильзы использовали медь МI. По разработанной зависимости определена толщина стенки в середине гильзы ζ, которая составила 7,5 мм (т.е. 0,5 толщины гильзы по торцам ζo ). При этом величина прогиба образующей гильзы в сторону ее оси после разливки 690 т слитков составила 0,8 мм вместо 1,5-1,6 мм для кристаллизатора с гильзой известной конструкции. Уменьшение прогиба гильзы обеспечило снижение износа защитного хромового покрытия гильзы в средней ее части, что способствовало увеличению ее долговечности. При этом улучшилось и стабилизировалось качество поверхности слитков.PRI me R. In a mold with a sleeve with an inner diameter of 254 mm and a wall thickness at the ends of 15 mm, copper ingots were cast using the continuous method at a speed of 7-8 m / h. As the material of the sleeve used copper MI. According to the developed dependence, the wall thickness in the middle of the liner ζ was determined, which was 7.5 mm (i.e., 0.5 of the liner thickness at the ends ζ o ). The magnitude of the deflection of the forming sleeve in the direction of its axis after casting 690 tons of ingots was 0.8 mm instead of 1.5-1.6 mm for a mold with a well-known design. A decrease in the deflection of the sleeve provided a decrease in the wear of the protective chrome coating of the sleeve in its middle part, which contributed to an increase in its durability. At the same time, the surface quality of the ingots improved and stabilized.
Использование предлагаемого изобретения вместо кристаллизаторов традиционной конструкции позволяет значительно увеличить долговечность гильз (в 1,5-2,0 раза) и сократить расход дорогостоящей и дефицитной меди. The use of the present invention instead of molds of traditional design can significantly increase the durability of the sleeves (1.5-2.0 times) and reduce the consumption of expensive and scarce copper.
Claims (1)
где λ и λ′ теплопроводность материала гильзы и меди, кал/см · с · oС;
ζ и ζo толщина стенки в середине гильзы и по торцам, мм.CRYSTALIZER FOR CONTINUOUS CASTING OF COPPER AND COPPER ALLOYS, comprising a body, a sleeve with a variable wall thickness and a cylindrical inner surface, characterized in that the sleeve is made with decreasing wall thickness from the ends to the middle and the thickness in the middle of the sleeve is 0.20 0.80 wall thickness the sleeve at its ends, while the wall thickness in the middle of the sleeve depending on the material is determined by the following dependence:
where λ and λ ′ thermal conductivity of the material of the sleeve and copper, cal / cm · s · o C;
ζ and ζ o wall thickness in the middle of the sleeve and at the ends, mm
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93032985A RU2038186C1 (en) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | Crystallizer for continuous casting of copper and copper alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93032985A RU2038186C1 (en) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | Crystallizer for continuous casting of copper and copper alloys |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2038186C1 true RU2038186C1 (en) | 1995-06-27 |
| RU93032985A RU93032985A (en) | 1996-11-20 |
Family
ID=20143871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93032985A RU2038186C1 (en) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | Crystallizer for continuous casting of copper and copper alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2038186C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2320453C2 (en) * | 2002-11-13 | 2008-03-27 | Смс Демаг Акциенгезелльшафт | Mold for continuous casting of melt metals such as steels at high casting rate for producing polygonal bars, rough billets and billets desigtned for rolling in blooming mill |
-
1993
- 1993-06-29 RU RU93032985A patent/RU2038186C1/en active
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 1. Германн Э. Непрерывное литье. М.: Металлуриздат, 1961, с.251. * |
| 2. Авторское свидетельство СССР N 521061, кл. B 22D 11/04, 1975. * |
| 3. Кац А.М., Шадек Е.Г. Теплофизические основы непрерывного литья цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1983. * |
| 4. Авторское свидетельство СССР N 952422, кл. B 22D 11/04, 1982. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2320453C2 (en) * | 2002-11-13 | 2008-03-27 | Смс Демаг Акциенгезелльшафт | Mold for continuous casting of melt metals such as steels at high casting rate for producing polygonal bars, rough billets and billets desigtned for rolling in blooming mill |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI83540B (en) | YMPNINGSMEDEL FOER GRAOTT GJUTJAERN. | |
| EP0525932A1 (en) | Compound roll and method of producing same | |
| EP1456520A1 (en) | Gray cast iron for cylinder heads | |
| JPH10328804A (en) | Injection sleeve for die casting machine, bush for die casting machine and die casting machine using them | |
| RU2038186C1 (en) | Crystallizer for continuous casting of copper and copper alloys | |
| EP0753594A1 (en) | Composite roll | |
| CN111375736B (en) | Casting method of martensite precipitation hardening stainless steel | |
| EP0871784B1 (en) | Cast iron indefinite chill roll produced by the addition of niobium | |
| US4501612A (en) | Compacted graphite cast irons in the iron-carbon-aluminum system | |
| US4545825A (en) | Apex seals for high power rotary piston engines | |
| US3367395A (en) | Method and apparatus for treating molten metals | |
| US4238230A (en) | Process for producing free-machining steel | |
| Sulamet-Ariobono et al. | Effect of plate thickness and casting position on skin effect formation in thin wall ductile iron plate | |
| SU806236A1 (en) | Method of continuous ingot casting | |
| US4411713A (en) | Shell for a composite roll | |
| RU2007260C1 (en) | Hollow blank horizontal continuous-casting mould | |
| RU2022692C1 (en) | Method of continuous casting of steel slabs | |
| JPH02141561A (en) | Continuously cast billet of steel | |
| Ji et al. | Simulation study on influence of exothermic riser on ingot solidification | |
| SU595067A1 (en) | Method of making reinforced castings | |
| SU933198A1 (en) | Mould for continuous horisontal casting of round blank | |
| SU1526902A1 (en) | Method of producing bimetallic ingot | |
| JPS6453745A (en) | Continuous casting method for steel stock of low high temperature strength | |
| SU859004A1 (en) | Moulding mixture for differential cooling of castings | |
| SU551371A1 (en) | Modification method of gray iron |