RU2458757C2

RU2458757C2 - Ingot casting mould

Info

Publication number: RU2458757C2
Application number: RU2010146433/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Юзефович Стеценко (BY); Владимир Юзефович Стеценко; Александр Михайлович Певнев (BY); Александр Михайлович Певнев; Роман Владимирович Коновалов (BY); Роман Владимирович Коновалов
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2012-08-20
Also published as: RU2010146433A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to continuous, continuous-cyclic and cyclic metal casting. Ingot casting mould comprises jacket, housing with feed and discharge branch pipes, bottom and top flanges connected with shield. Holes are arranged on shield surface with spacing in height and perimeter varying from 2 to 4 hole diameters that vary from 3 to 20 mm. Jacket outer surface has trapezoidal-cross-section recesses aligned with said holes, their depth making up to 0.8 of jacket thickness. Shield is arranged some 3 to 30 mm from said jacket.

EFFECT: better cooling capacity of casting mould, higher efficiency.

1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к литейному производству и предназначено для непрерывного, непрерывно-циклического и циклического литья металлов и сплавов.The invention relates to foundry and is intended for continuous, continuous-cyclic and cyclic casting of metals and alloys.

Известен кристаллизатор для непрерывного литья слитков, содержащий рубашку, корпус с фланцами и экраном, подводящим и отводящим патрубками [1] (Авт.свид. №725790, МПК В22D 11/12, БИ №13, 1980). В данной конструкции подвод охладителя к рубашке осуществляется через верхний коллектор и кольцевую щель между экраном и верхним фланцем. Охлаждение рубашки происходит при вынужденном движении охладителя в кольцевом канале между рубашкой и экраном параллельно слитку. Основным недостатком такой конструкции является недостаточная интенсивность и равномерность охлаждения рубашки кристаллизатора, что приводит к уменьшению производительности и стабильности процесса литья.Known mold for continuous casting of ingots, containing a shirt, a housing with flanges and a screen, inlet and outlet pipes [1] (Autosvid. No. 725790, IPC B22D 11/12, BI No. 13, 1980). In this design, the cooler is supplied to the jacket through the upper collector and the annular gap between the screen and the upper flange. The cooling of the shirt occurs when the cooler is forced to move in the annular channel between the shirt and the screen parallel to the ingot. The main disadvantage of this design is the insufficient intensity and uniformity of cooling of the mold jacket, which leads to a decrease in productivity and stability of the casting process.

Наиболее близким по технической сущности является кристаллизатор для непрерывного литья слитков, включающий рубашку, корпус с подводящим и отводящим патрубками, нижним фланцем и верхним фланцем, соединенным с экраном, на поверхности которого выполнены отверстия диаметром от 3 до 20 мм с шагом по высоте и периметру от 2 до 4 диаметра отверстия [2] (патент BY 12444 C1, МПК В22D 11/00, 2009). Охлаждение рубашки кристаллизатора происходит концентрированными затопленными струями охладителя из отверстий в экране перпендикулярно охлаждаемой поверхности. Главным недостатком такой конструкции является недостаточная интенсивность охлаждения рубашки кристаллизатора, вследствие постоянства площади ее наружной поверхности.The closest in technical essence is a mold for continuous casting of ingots, including a shirt, a housing with inlet and outlet pipes, a lower flange and an upper flange connected to a screen, on the surface of which holes are made with a diameter of 3 to 20 mm with a pitch along the height and perimeter of 2 to 4 hole diameters [2] (patent BY 12444 C1, IPC B22D 11/00, 2009). The cooling of the mold jacket occurs with concentrated flooded jets of cooler from the holes in the screen perpendicular to the cooled surface. The main disadvantage of this design is the insufficient cooling rate of the mold shirt, due to the constancy of the area of its outer surface.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение охлаждающей способности кристаллизатора.The technical problem to which the invention is directed is to increase the cooling ability of the mold.

Технический результат заключается в повышении производительности процесса литья слитков.The technical result is to increase the productivity of the process of casting ingots.

Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом кристаллизаторе для литья слитков, включающем рубашку, корпус с отводящим и подводящим патрубками, нижним фланцем и верхним фланцем, соединенным с экраном, на поверхности которого выполнены отверстия диаметром от 3 до 20 мм с шагом по высоте и периметру от 2 до 4 диаметра отверстия, на наружной поверхности рубашки соосно отверстиям выполнены круглые с трапецеидальным сечением углубления глубиной до 0,8 толщины рубашки, а экран установлен от нее на расстоянии от 3 до 30 мм.This object is achieved by the fact that in the inventive mold for casting ingots, including a shirt, a housing with outlet and inlet nozzles, a lower flange and an upper flange connected to a screen, on the surface of which holes are made with a diameter of 3 to 20 mm with pitch along the height and perimeter from 2 to 4 hole diameters, on the outer surface of the shirt, coaxially with the holes, there are round recesses with a trapezoidal cross section with a depth of up to 0.8 thickness of the shirt, and the screen is installed from it at a distance of 3 to 30 mm.

Выполнение круглых с трапецеидальным сечением углублений глубиной до 0,8 толщины рубашки значительно увеличивает площадь ее охлаждаемой поверхности, что повышает охлаждающую способность кристаллизатора. Соосность отверстий и углублений повышает эффективность теплосъема с поверхности углублений, что также повышает охлаждающую способность кристаллизатора.Performing round recesses with a trapezoidal section with a depth of up to 0.8 thickness of the jacket significantly increases the area of its cooled surface, which increases the cooling ability of the mold. The alignment of the holes and recesses increases the efficiency of heat removal from the surface of the recesses, which also increases the cooling ability of the mold.

При удалении экрана на расстоянии от 3 до 30 мм от рубашки максимально используется ударно-струйное действие охладителя, что минимизирует толщину теплового пограничного слоя вблизи охлаждаемой поверхности. Все это повышает охлаждающую способность кристаллизатора и увеличивает производительность процесса литья слитков.When removing the screen at a distance of 3 to 30 mm from the shirt, the shock-jet action of the cooler is used to the maximum, which minimizes the thickness of the thermal boundary layer near the cooled surface. All this increases the cooling ability of the mold and increases the productivity of the ingot casting process.

Выполнение углублений на глубину более 0,8 толщины рубашки уменьшает ее прочность и увеличивает величину термических напряжений, что в совокупности приводит к короблению рубашки кристаллизатора. При установке экрана на расстоянии менее 3 мм от рубашки снижается интенсивность ее охлаждения из-за тормозящего действия струй, отраженных от поверхности рубашки и вследствие увеличения гидравлического сопротивления потока охладителя. Удаление экрана на расстоянии более 30 мм от рубашки приводит к снижению скорости ее охлаждения из-за торможения струи толщиной слоя охладителя. Это также уменьшает охлаждающую способность кристаллизатора.The implementation of the recesses to a depth of more than 0.8 of the thickness of the shirt reduces its strength and increases the magnitude of thermal stresses, which together leads to warping of the mold shirt. When installing the screen at a distance of less than 3 mm from the shirt, the intensity of its cooling decreases due to the inhibitory effect of the jets reflected from the surface of the shirt and due to an increase in the hydraulic resistance of the flow of the cooler. Removing the screen at a distance of more than 30 mm from the shirt leads to a decrease in its cooling rate due to deceleration of the jet by the thickness of the cooler layer. It also reduces the cooling ability of the mold.

На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого кристаллизатора. Он состоит из рубашки 1, корпуса 2 с нижним фланцем 3 и верхним фланцем 4, соединенным с экраном 5 с отверстиями 6, перегородки 7, подводящего 8 и отводящего 9 патрубков. На наружной поверхности рубашки ортогонально осям отверстий 6 выполнены круглые с трапецеидальным сечением углубления 10 глубиной до 0,8 толщины рубашки 1. Экран 5 установлен от нее на расстоянии от 3 до 30 мм.The drawing shows a longitudinal section of the proposed mold. It consists of a shirt 1, a housing 2 with a lower flange 3 and an upper flange 4 connected to the screen 5 with holes 6, a partition 7, a supply 8 and a discharge 9 pipes. On the outer surface of the shirt orthogonal to the axis of the holes 6, recesses 10 are made round with a trapezoidal section and have a depth of up to 0.8 of the thickness of the shirt 1. Screen 5 is mounted from it at a distance of 3 to 30 mm.

Охлаждение и работа кристаллизатора осуществляются следующим образом. Охладитель из подводящего патрубка тангенциально поступает в верхний коллектор между корпусом, верхним фланцем, перегородкой и экраном и далее продавливается в виде затопленных струй через отверстия в экране. Увеличенная с помощью углублений охлаждаемая поверхность рубашки, соосность отверстий и углублений позволяют повысить эффективность теплосъема. Все это увеличивает охлаждаемую способность кристаллизатора и повышает производительность процесса литья слитков.The cooling and operation of the crystallizer are as follows. The cooler from the inlet pipe tangentially enters the upper manifold between the housing, the upper flange, the baffle and the screen and then is pressed through in the form of flooded jets through the openings in the screen. The cooled surface of the shirt, enlarged with the help of recesses, and the alignment of the holes and recesses, increase the heat removal efficiency. All this increases the cooling ability of the mold and increases the productivity of the ingot casting process.

ПримерExample

Изготовлен кристаллизатор, состоящий из стальных: рубашки с внутренним диаметром 70 мм, толщиной стенки 12 мм и высотой 180 мм, корпуса с подводящим и отводящим патрубками, нижним фланцем и верхним фланцем, соединенным с экраном, перегородки. В экране были выполнены отверстия диаметром 4 мм с шагом по высоте и периметру 12 мм. Экран был установлен на расстоянии 5 мм от непрофилированной поверхности рубашки. На ее поверхности соосно отверстиям были выполнены круглые с трапецеидальным сечением углубления глубиной 8 мм.A mold was made consisting of steel: shirts with an inner diameter of 70 mm, a wall thickness of 12 mm and a height of 180 mm, a body with inlet and outlet pipes, a lower flange and an upper flange connected to the screen, partitions. The screen was made holes with a diameter of 4 mm in increments of height and perimeter of 12 mm. The screen was installed at a distance of 5 mm from the non-profiled surface of the shirt. On its surface, coaxial holes were made round with a trapezoidal section of the recesses with a depth of 8 mm

По сравнению с литьем в кристаллизатор с гладкой охлаждаемой поверхностью, при прочих равных условиях, профилирование наружной поверхности углублениями позволило увеличить производительность процесса литья слитков из силумина АК12 в среднем в 1,7 раза.Compared to casting into a mold with a smooth cooled surface, ceteris paribus, profiling of the outer surface with recesses made it possible to increase the productivity of casting ingots from silumin AK12 by an average of 1.7 times.

Источники информацииInformation sources

1. А.С. №725790, МПК В22D 11/12, БИ №13, 1980.1. A.S. No. 725790, IPC B22D 11/12, BI No. 13, 1980.

2. Патент BY 12444 c1, МПК В22D 11/00, 2009.2. Patent BY 12444 c1, IPC B22D 11/00, 2009.

Claims

A mold for casting ingots, including a shirt, a housing with inlet and outlet pipes, a lower flange and an upper flange connected to a screen, on the surface of which holes are made with a diameter of 3 to 20 mm with a pitch along the height and perimeter of 2 to 4 hole diameters, different the fact that on the outer surface of the shirt coaxially with the holes, recesses are made with a trapezoidal cross section 0.8 mm thick and the screen is installed from it at a distance of 3 to 30 mm.