RU2320452C2 - Ingot for rolling production method and ingot mold for casting such ingot - Google Patents
Ingot for rolling production method and ingot mold for casting such ingot Download PDFInfo
- Publication number
- RU2320452C2 RU2320452C2 RU2005136937/02A RU2005136937A RU2320452C2 RU 2320452 C2 RU2320452 C2 RU 2320452C2 RU 2005136937/02 A RU2005136937/02 A RU 2005136937/02A RU 2005136937 A RU2005136937 A RU 2005136937A RU 2320452 C2 RU2320452 C2 RU 2320452C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ingot
- mold
- crystallization
- melt
- inclusions
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии и касается получения трубчатой формы слитков с высокой степенью очистки от случайных вкраплений и большей однородности структуры.The invention relates to metallurgy and relates to the production of a tubular form of ingots with a high degree of purification from accidental inclusions and greater uniformity of structure.
Значение процесса затвердевания расплавов на качество отливок, особенно предпрокатных, значительно больше, чем принято считать в практической металлургии. При довольно значительном разнообразии технических решений суть процесса в большинстве случаев сводится к отбору тепла тем или иным способом. При этом, как правило, варьируют двумя параметрами процесса - направлением теплоотбора и его интенсивностью. Направление отбора тепла, а равно создание зародышей и фронта (фронтов) кристаллизации, определяется формой рабочих полостей изложниц и кристаллизаторов. Интенсивность процесса задают применением воздушных или жидкостных потоков охлаждения. В большинстве случаев применяется промышленная вода. При этом вынужденно игнорируется возможность вытеснения фронтом кристаллизации не востребованных процессом кристаллизации включений. Более того, при ряде технологических процессов, принятых в промышленности, отбор тепла в падающем потоке жидкого расплава осуществляется промышленной водой, подаваемой на периферийные части питателей, т.е. создается кольцевой фронт инициированной кристаллизации. В результате таких и им подобным фронтам все "лишнее" загоняется внутрь отливка. При некоторых формах отливок из-за противодействия внутреннего тепла направления движения фронта кристаллизации меняется, а скорость движения замедляется, формируется неоднородная структура зерна и пр. В результате в целом снижается качество предпрокатного материала. Предпрокатная механическая обработка получаемых отливок типа "столбов" и плоских слябов требует применения усложненных приемов применения режущих инструментов.The value of the process of solidification of melts on the quality of castings, especially pre-rolling, is much greater than is commonly believed in practical metallurgy. With a rather significant variety of technical solutions, the essence of the process in most cases comes down to the selection of heat in one way or another. Moreover, as a rule, they vary with two process parameters - the direction of heat removal and its intensity. The direction of heat extraction, as well as the creation of nuclei and crystallization front (s), is determined by the shape of the working cavities of the molds and molds. The intensity of the process is set using air or liquid cooling flows. In most cases, industrial water is used. In this case, the possibility of displacement by the crystallization front of inclusions not demanded by the crystallization process is forcibly ignored. Moreover, in a number of technological processes adopted in industry, heat is taken out in the incident liquid melt stream by industrial water supplied to the peripheral parts of the feeders, i.e. an annular front of initiated crystallization is created. As a result of such and similar fronts, all the "excess" is driven into the casting. In some forms of castings, due to the opposition of internal heat, the direction of motion of the crystallization front changes, and the speed of movement slows down, an inhomogeneous grain structure is formed, etc. As a result, the quality of the pre-rolling material generally decreases. The pre-rolling machining of the resulting castings such as "pillars" and flat slabs requires the use of sophisticated techniques for the use of cutting tools.
Известен способ получения стальных слитков, заключающийся в заливке расплава в изложницу с последующей кристаллизацией расплава в обогреваемой изложнице, а до заливки расплава внутреннюю поверхность изложницы подогревают (SU авт. св. №1323223, B22D 7/00, опубл. 15.07.2987).A known method of producing steel ingots, which consists in pouring the melt into the mold with subsequent crystallization of the melt in the heated mold, and before the melt is cast, the inner surface of the mold is heated (SU ed. St. No. 1323223,
Из этого же источника известна изложница, представляющая собой тело вращения в виде стакана, внутренняя поверхность которого защищена термостойким материалом.From the same source, a mold is known, which is a body of revolution in the form of a glass, the inner surface of which is protected by a heat-resistant material.
Данное решение принято в качестве прототипа для обоих заявленных объектов.This decision was made as a prototype for both declared objects.
Особенностью данного способа является то, что за счет подогрева внутренних стенок изложницы фронт кристаллизации направляется не от стенки к центру, а сверху вниз, в результате чего невостребованные включения опускаются в зону дна изложницы в усадочную раковину, то есть в нижней части слитка, устраняя тем самым измененное состояние структуры сердцевины слитка.A feature of this method is that due to the heating of the internal walls of the mold, the crystallization front is directed not from the wall to the center, but from top to bottom, as a result of which unclaimed inclusions are lowered into the mold bottom zone in the shrink shell, i.e. in the lower part of the ingot, thereby eliminating an altered state of the structure of the core of the ingot.
Данный способ позволяет получить требуемый результат в части обеспечения почти постоянной структуры слитка по сечению, но требует большого расхода электроэнергии и математической точности в нагреве стенок изложницы в зависимости от ее высоты (изложницу подогревают, увеличивая температуру на каждые 10% высоты изложницы на 55-85°С). Естественно, что энергозатраты будут определяющими в стоимости такого слитка. Кроме того, полученный слиток должен быть подвергнут предпрокатной механической обработке, то есть снятию небольшого внешнего слоя для придания слитку цилиндрической формы и отрезанию торцевой части, в которой собраны невостребованные включения. Так как обе операции реализуются на различном режущем оборудовании, то процесс предпрокатной механической обработки становится трудоемким, существенно влияющим также на стоимость подготовленного к прокату слитка. Ко всему прочему, несмотря на то, что фронт кристаллизации перемещается по вертикали, не удается сохранить стабильность процесса в направлении от периферии к центру, в результате чего срединная часть слитка получается все-таки с явными признаками измененной структуры.This method allows you to obtain the desired result in terms of ensuring an almost constant structure of the ingot over the cross section, but it requires high energy consumption and mathematical accuracy in heating the mold walls depending on its height (the mold is heated by increasing the temperature for every 10% of the mold height by 55-85 ° FROM). Naturally, energy costs will be decisive in the cost of such an ingot. In addition, the obtained ingot must be subjected to pre-rolling machining, that is, removing a small outer layer to give the ingot a cylindrical shape and cutting off the end part in which unclaimed inclusions are collected. Since both operations are carried out on different cutting equipment, the process of pre-rolling machining becomes time-consuming, significantly affecting the cost of the ingot prepared for rolling. In addition, despite the fact that the crystallization front moves vertically, it is not possible to maintain the stability of the process in the direction from the periphery to the center, as a result of which the middle part of the ingot is nevertheless obtained with obvious signs of a changed structure.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по приданию слитку трубообразной формы, в котором формируется фронт кристаллизации кольцевой формы с технологически квазиравномерной скоростью, что делает структуру слитка однородной по структуре и смещает к краю слитка невостребованные процессом кристаллизации включения с возможностью простого удаления их в ходе мехобработки, а также на упрощение слитка.The present invention is aimed at solving the technical problem of giving the ingot a tube-like shape in which a crystallization front of a ring shape is formed with a technologically quasi-uniform speed, which makes the structure of the ingot uniform in structure and shifts unclaimed inclusion crystallization to the edge of the ingot with the possibility of simple removal during machining, as well as to simplify the ingot.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении качества предпрокатных слитков за счет обеспечения постоянной структуры по толщине без измененных зон и упрощения процесса получения предпрокатного слитка за счет использования простой мехоперации типа расточки отверстия.The technical result achieved in this case is to improve the quality of the pre-rolled ingots by providing a constant thickness structure without changing zones and to simplify the process of obtaining the pre-rolled ingot through the use of simple mechanical operation such as hole bores.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения предпрокатных слитков, заключающемся в заливке расплава в изложницу с последующей кристаллизацией расплава в изложнице, и предпрокатной механической обработке, заливку расплава осуществляют в изложницу, выполненную в виде стакана с прикрепленной к его дну полой цилиндрической вставкой, для получения слитка в виде полой трубы, при кристаллизации расплава осуществляют охлаждение внешней стенки изложницы и при необходимости внутренней стенки вставки, а при предпрокатной механической обработке слитка осуществляют расточку внутреннего отверстия слитка в радиальном направлении на глубину вытеснения фронтом кристаллизации проигнорированных при кристаллизации включений и разделение слитка на сегменты.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for producing pre-rolled ingots, which consists in pouring the melt into the mold with subsequent crystallization of the melt in the mold, and by pre-rolling machining, the melt is filled into the mold made in the form of a glass with a hollow cylindrical insert attached to its bottom, to obtain an ingot in the form of a hollow pipe, during the crystallization of the melt, the external mold wall and, if necessary, the inner wall of the insert are cooled, and when prep Katni machined ingot performed bore inner hole of the ingot in the radial direction to the displacement of the solidification front depth ignored during the crystallization and separation of inclusions in the ingot segments.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения указанного технического результата.These features are significant and interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the specified technical result.
Настоящее изобретение иллюстрируется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность получения требуемого технического результата.The present invention is illustrated by a specific example, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of obtaining the desired technical result.
На фиг.1 - изложница для трубчатых слитков;Figure 1 - mold for tubular ingots;
фиг.2 - процесс кристаллизации расплава в изложнице;figure 2 - the process of crystallization of the melt in the mold;
фиг.3 - демонстрация вытеснения фронтом кристаллизации проигнорированных включений;figure 3 - demonstration of displacement by the crystallization front of ignored inclusions;
фиг.4 - слиток до предпрокатной механической обработки;figure 4 is an ingot to pre-rolling machining;
фиг.5 - слиток после разделения на сегменты;5 is an ingot after segmentation;
фиг.6 - процесс выпрямления сегментов;6 is a process of straightening segments;
фиг.7 - вариант исполнения изложницы с вращающейся платформой.7 is an embodiment of a mold with a rotating platform.
Согласно настоящему изобретению предлагается отливать слитки в кольцевых изложницах (фиг.1), а теплоотбор при кристаллизации расплава производить любым известным методом в радиальных направлениях (фиг.2).According to the present invention, it is proposed to cast ingots in ring molds (FIG. 1), and heat removal during melt crystallization by any known method in radial directions (FIG. 2).
Изложница (фиг.1) представляет собой глуходонный сосуд в виде тела вращения, например в виде стакана 1 из металлического листа, внутренняя поверхность которого защищена термостойким материалом, например огнеупорным кирпичом, обмазанным стекловидной массой. Сосуд снабжен прикрепленной к дну стакана полой трубообразной вставкой 2, также выполненной из металлического листа, при этом внешняя поверхность вставки также защищена термостойким материалом, который используется для защиты стакана. Таким образом, изготовленная изложница позволяет получать трубообразные слитки 3. Кроме того, к такой изложнице легко подвести дополнительный отбор тепла (подвод охлаждения 4), например, путем обработки внешней стенки сосуда промышленной водой или газом. При этом можно также при технологической необходимости осуществить дополнительный теплоотбор (подвод охлаждения 5) и с внутренней стенки вставки (фиг.2) (одновременно с внешним охлаждением). При таком двустороннем теплоотборе можно организовать переменные температурные параметры расплава в направлении от внешней стенки сосуда к его вставке, что существенно для регулирования перемещения фронта кристаллизации 6.The mold (Fig. 1) is a deep-sea vessel in the form of a body of revolution, for example, in the form of a glass 1 of a metal sheet, the inner surface of which is protected by a heat-resistant material, for example refractory brick, coated with a glassy mass. The vessel is equipped with a hollow tube-shaped insert 2 attached to the bottom of the glass, also made of a metal sheet, while the outer surface of the insert is also protected by a heat-resistant material, which is used to protect the glass. Thus, the made mold allows obtaining tube-
При внешнем теплоотводе (то есть при отборе тепла или охлаждении внешней стенки сосуда) распространяющийся в радиальном направлении фронт кристаллизации 6 невостребованные включения 7 перемещает к краю отливки в зону расположения вставки (фиг.3). Таким образом, по завершении процесса кристаллизации в зоне, прилегающей к вставке, образуется структура слитка в виде кольцевой зоны 8 глубиной Δ, в которой сконцентрированы вытесненные фронтом кристаллизации проигнорированные при кристаллизации включения. При такой форме слитка создаются условия для удаления этих включений в ходе последующей мехобработки за счет удаления всей загрязненной зоны, то есть части металла на глубину Δ залегания этих включений. Более экономически обоснованным представляется направление от периферии к центру. Более того, чем больше соотношение радиуса отливки к толщине слитка, тем более равномерно, организованно и быстро происходит перемещение фронта кристаллизации по толщине слитка вследствие снижения противодействия внутренней теплоты слитка. Все это вместе взятое приводит к значительному улучшению качества отливки.With an external heat sink (that is, when heat is removed or the outer wall of the vessel is cooled), the
Более того, проворачивая изложницу с расплавом в процессе кристаллизации с любой скоростью вокруг ее продольной оси (фиг.7), например, от электропривода 9 можно подвергать расплавы в процессе кристаллизации любым воздействиям от неподвижного источника такого воздействия (фиг.3), например, ультразвукового, магнитного, СВЧ или другого силового поля. Можно осуществлять и теплоотбор. При такой реализации способа можно пользоваться локальными установками подвода хладагента или иного воздействия, а изменяя скорость вращения платформы, на которой расположена изложница, регулировать процесс кристаллизации. При достаточных оборотах платформы с изложницей может проводиться обработка расплава в процессе кристаллизации силовыми полями центрифуг, т.е. гравитационными или квазигравитационными полями.Moreover, by rotating the mold with the melt during crystallization at any speed around its longitudinal axis (Fig. 7), for example, from the
Полученные предпрокатные отливки в виде колец или полых труб (фиг.4) проще подвергать мехобработке. Из теории обработки металлов режущим инструментом известно, что обработка тел вращения наиболее проста и экономична при высоком качестве поверхности. Такая обработка проще поддается автоматизации и не требует дополнительных операций по подъему, перемещению и позиционированию слитка с одного поста мехобработки на другой. Таким образом, полученный слиток подвергают расточке внутреннего отверстия слитка в радиальном направлении на глубину Δ вытеснения фронтом кристаллизации проигнорированных процессом кристаллизации включений. После расточки получаем слиток без участков технологически недопустимо измененной структуры.Received pre-casting in the form of rings or hollow pipes (figure 4) is easier to machine. From the theory of metal cutting with a cutting tool, it is known that the processing of bodies of revolution is the simplest and most economical with a high surface quality. Such processing is easier to automate and does not require additional operations for lifting, moving and positioning the ingot from one machining station to another. Thus, the obtained ingot is subjected to boring of the inner hole of the ingot in the radial direction to a depth Δ of displacement by the crystallization front of inclusions ignored by the crystallization process. After boring we get an ingot without sections of a technologically unacceptably altered structure.
Последующее разделение отливка на сегменты 11 (разрезание в продольном направлении на дугообразные части-сегменты (фиг.5) и при необходимости спрямление частей (фиг.6) осуществляются в зависимости от стоящих перед литейщиком задач и не представляют трудности.The subsequent division of the casting into segments 11 (cutting in the longitudinal direction into arcuate parts-segments (Fig. 5) and, if necessary, the straightening of the parts (Fig. 6) are carried out depending on the tasks facing the caster and are not difficult.
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как может быть осуществлено с использованием существующих в литейном производстве средств и способов. Новизна заявленного изобретения заключается в новом подходе к формированию формы слитка для обеспечения лучшего процесса кристаллизации, упрощения процесса обработки различными силовыми полями и проведения предпрокатной механической обработки наиболее простым способом.The present invention is industrially applicable, as it can be implemented using existing foundry tools and methods. The novelty of the claimed invention lies in a new approach to the formation of the shape of the ingot to provide a better crystallization process, simplify the processing by various force fields and conduct pre-rolling machining in the simplest way.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005136937/02A RU2320452C2 (en) | 2005-11-29 | 2005-11-29 | Ingot for rolling production method and ingot mold for casting such ingot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005136937/02A RU2320452C2 (en) | 2005-11-29 | 2005-11-29 | Ingot for rolling production method and ingot mold for casting such ingot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005136937A RU2005136937A (en) | 2007-07-10 |
| RU2320452C2 true RU2320452C2 (en) | 2008-03-27 |
Family
ID=38316181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005136937/02A RU2320452C2 (en) | 2005-11-29 | 2005-11-29 | Ingot for rolling production method and ingot mold for casting such ingot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2320452C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010093283A3 (en) * | 2009-02-16 | 2010-10-07 | Anisimov Oleg Vladimirovich | Method for producing a commercially pure metal and a monocrystal therefrom |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1507519A1 (en) * | 1987-09-28 | 1989-09-15 | Предприятие П/Я А-3681 | Method of casting hollow ingots |
-
2005
- 2005-11-29 RU RU2005136937/02A patent/RU2320452C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1507519A1 (en) * | 1987-09-28 | 1989-09-15 | Предприятие П/Я А-3681 | Method of casting hollow ingots |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БАЛАНДИН Г.Ф. Формирование кристаллического строения отливок. Кристаллизация в литейной форме. - М.: Машиностроение, 1973, с.224, с.229, с.254. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010093283A3 (en) * | 2009-02-16 | 2010-10-07 | Anisimov Oleg Vladimirovich | Method for producing a commercially pure metal and a monocrystal therefrom |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005136937A (en) | 2007-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5291940A (en) | Static vacuum casting of ingots | |
| JPH02205232A (en) | Continuous pulling casting method and its equipment | |
| CN1280042A (en) | Continuous casting equipment and method for composite roller | |
| RU2320452C2 (en) | Ingot for rolling production method and ingot mold for casting such ingot | |
| US3610320A (en) | Unit for manufacturing hollow metal ingots | |
| CN205236991U (en) | Prepare device of big high specification quality aluminum alloy ingot casting | |
| CN204975244U (en) | Compound layer circle base electromagnetism casting machine of bimetal | |
| SU822759A3 (en) | Device for electroslag remelting | |
| RU2209841C2 (en) | Metal pouring method | |
| EP2501507B1 (en) | Continuous casting nozzle for a rod, wire or pipe in upward vertical metal casting | |
| RU151566U1 (en) | CASTING FORM FOR MANUFACTURING A RAILWAY WHEEL | |
| US4355680A (en) | Method and apparatus for continuous casting of hollow articles | |
| RU2796558C1 (en) | Method and device for continuous production of billets of constant cross-section of unlimited length | |
| KR102656953B1 (en) | Molds for manufacturing mold steel in inert gas or pressurized electroslag remelting processes | |
| JPH0220645A (en) | Mold for continuously casting steel | |
| RU2205724C1 (en) | Method of continuous or semicontinuous casting of tubular blanks of copper and its alloys | |
| JP2992364B2 (en) | Continuous casting method and continuous casting apparatus for annular steel products | |
| CN112974745A (en) | Semi-continuous casting device and method | |
| JP2006068745A (en) | Ingot casting equipment | |
| SU772011A1 (en) | Method and apparatus for continuous casting of hollow iron blanks | |
| RU2111829C1 (en) | Process of continuous manufacture of thin metal strip and machine for its realization | |
| RU2456120C1 (en) | Method of chill mould for casting mould tube | |
| SU1135541A1 (en) | Method of centrifugal casting of steel billet | |
| JPS58157552A (en) | Continuous casting method of metallic material | |
| RU2288067C2 (en) | Billet casting method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071130 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20090610 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100226 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131130 |