RU2674586C2

RU2674586C2 - Workpieces continuous casting method and device for its implementation

Info

Publication number: RU2674586C2
Application number: RU2017114211A
Authority: RU
Inventors: Олег Степанович Лехов
Original assignee: Олег Степанович Лехов
Priority date: 2017-04-24
Filing date: 2017-04-24
Publication date: 2018-12-11
Also published as: RU2017114211A3; RU2017114211A

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: invention relates to the workpieces continuous casting. Supplying the metal into the integral mold (1) for the workpiece with rounded side walls hardened crust formation, which is drawn into the closely docked with the integral one detachable mold. Integral mold wide and narrow walls are conjugated along radii equal to the half the distance between the wide walls. Detachable mold wide walls (4, 5) are given rocking motions in the direction perpendicular to the workpiece movement axis. Workpiece is formed in the detachable mold by the workpiece crusts wide walls closing, compression and calibration. On the each detachable mold wide wall working surface side by two protrusions are made. For the workpiece two-stage formation, the protrusions are made with increased height in the casting direction. At the first stage, closed the crust wide walls side zones by their bending, and at the second stage, closing the crust wide walls completely with elimination of the liquid phase.EFFECT: enabling increase in the workpiece quality, prevention of the liquid metal breakthroughs and increase in the casting stability.2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывному литью заготовок.The invention relates to metallurgy, namely to the continuous casting of billets.

Известен способ получения сортовых заготовок из сляба, включающий его деформирование и разделение двумя синхронно перемещающимися по замкнутой траектории бойками с разделяющими выступами, в котором разделение сляба на ряд заготовок производят одновременно с обжатием разделяемых участков сляба по двум взаимно перпендикулярным направлениям (А.С. №1352761, B23D 23/10, 1985).There is a method of producing high-quality blanks from a slab, including its deformation and separation by two strikers synchronously moving along a closed path with separating protrusions, in which the division of the slab into a series of blanks is performed simultaneously with the compression of the shared sections of the slab in two mutually perpendicular directions (A.S. No. 1352761 B23D 23/10, 1985).

Одним из недостатков данного способа является недостаточно хорошее качество получаемых из непрерывнолитого сляба сортовых заготовок, поскольку ликвационный слой сляба остается в центральной и боковых зонах сортовой заготовки.One of the disadvantages of this method is the insufficiently good quality of high-quality billets obtained from continuously cast slab, since the segregation layer of the slab remains in the central and side zones of the high-quality billets.

Наиболее близким по технологической сущности к предлагаемому изобретению является способ непрерывного литья заготовок, выбранный за прототип, заключающийся в том, что металл перед подачей в разъемный кристаллизатор пропускают через неразъемный, вплотную состыкованный с разъемным, где формируют затвердевшую корочку, а элементам разъемного кристаллизатора, контактирующими с широкими гранями заготовки, дополнительно придают качательные движения в направлении перпендикулярном оси движения заготовки, и в том же разъемном кристаллизаторе осуществляют смыкание стенок корочки, обжатие, калибровку заготовки с закругленными боковыми гранями и одновременное вытягивание заготовки из неразъемной части кристаллизатора.Closest to the technological essence of the present invention is a continuous casting method selected for the prototype, which consists in the fact that the metal before being fed into a detachable mold is passed through an integral, closely joined with detachable, where a hardened crust is formed, and the elements of the detachable mold in contact with wide faces of the workpiece, additionally give the swinging motion in the direction perpendicular to the axis of motion of the workpiece, and in the same detachable crystallisation Re carry out the closure of the walls of the crust, compression, calibration of the workpiece with rounded side faces and the simultaneous pulling of the workpiece from the integral part of the mold.

Одним из недостатков данного способа является возможность при смыкании стенок корочки образования трещин, а также разрушения узких плоских стенок корочки и прорыв жидкого металла вследствие возникновения растягивающих напряжений на внешней поверхности узкой плоской стенки корочки при ее гибке, а также образования осевой ликвационной зоны по всей ширине заготовки.One of the disadvantages of this method is the possibility of cracking when the walls of the crust are closed, as well as the destruction of the narrow flat walls of the crust and the breakthrough of liquid metal due to tensile stresses on the outer surface of the narrow flat wall of the crust during bending, as well as the formation of an axial segregation zone along the entire width of the workpiece .

Известно устройство для непрерывного литья заготовок, принятое за прототип, заключающееся в том, что оно снабжено неразъемным кристаллизатором, размещенным перед разъемным и подпружиненным к его стенкам, причем рабочие поверхности узких стенок разъемного кристаллизатора выполнены вогнутыми с увеличением глубины вогнутости по всей длине, а механизм качания каждой широкой стенки представляет собой суппорт, установленный на двух параллельных горизонтальных эксцентриковых валах с синхронным приводом их перемещения (патент на изобретение РФ №2077407, от 15.02.94).A device is known for continuous casting of blanks, taken as a prototype, which consists in the fact that it is equipped with a one-piece mold placed in front of the detachable and spring-loaded to its walls, the working surfaces of the narrow walls of the detachable mold made concave with increasing depth of concavity along the entire length, and the swing mechanism each wide wall is a caliper mounted on two parallel horizontal eccentric shafts with a synchronous drive for their movement (patent for RF No. 2077407, dated 02.15.94).

Одним из недостатков данного устройства является то, что боковые стенки неразъемного кристаллизатора выполнены плоскими, что при смыкании стенок корочки путем гибки узких плоских стенок приводит к возникновению на их внешних поверхностях высоких растягивающих напряжений, которые приводят к возникновению трещин на поверхности заготовки, тем самым ухудшая ее качество, а также к возможности прорыва корочки, то есть к снижению стабильности процесса непрерывного литья.One of the disadvantages of this device is that the side walls of the one-piece mold are made flat, which, when the crust walls are closed by bending narrow flat walls, leads to the appearance of high tensile stresses on their outer surfaces, which lead to cracks on the surface of the workpiece, thereby worsening it quality, as well as the possibility of breaking through the crust, that is, reducing the stability of the continuous casting process.

Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: повышение стабильности процесса непрерывного литья за счет предотвращения прорывов жидкого металла и улучшения качества заготовок за счет устранения трещин на боковых стенках корочки и осевой ликвации в заготовке.An object of the invention is to eliminate these drawbacks, namely: increasing the stability of the continuous casting process by preventing breakthroughs of liquid metal and improving the quality of the workpieces by eliminating cracks on the side walls of the crust and axial segregation in the workpiece.

Поставленная задача достигается тем, что в способе непрерывного литья заготовок формирование затвердевшей корочки стенками с двумя выступами на боковых частях рабочих поверхностей осуществляют в два этапа, на первом осуществляют выступами стенок разъемного кристаллизатора смыкание боковых зон широких стенок корочки и исключение жидкой фазы путем гибки закругленных боковых стенок корочки, на втором - полное смыкание широких стенок корочки и исключение жидкой фазы.The problem is achieved in that in the continuous casting method, the formation of a hardened crust by the walls with two protrusions on the sides of the working surfaces is carried out in two stages, at the first by the protrusions of the walls of the detachable mold, the side zones of the wide walls of the crust are closed and the liquid phase is eliminated by bending the rounded side walls crusts, on the second - complete closure of the wide walls of the crust and the exclusion of the liquid phase.

В предлагаемом способе при формировании корочки по мере гибки закругленных боковых стенок корочки происходит увеличение их толщины до смыкания боковых зон широких стенок корочки, что исключает разрушение боковых стенок корочки и прорыв жидкого металла и тем самым повышает стабильность процесса непрерывного литья. При гибке боковых стенок корочки происходит смыкание боковых зон широких стенок корочки и исключение жидкой фазы и одновременно удаление ликватов и неметаллических включений из боковых осевых зон заготовки в центральную. На втором этапе происходит полное смыкание широких стенок корочки и исключение жидкой фазы из центральной зоны заготовки и одновременное удаление ликватов и неметаллических включений из конуса жидкой фазы, что повышает качество заготовок.In the proposed method, when the crust is formed as the rounded side walls of the crust are flexible, their thickness increases until the side zones of the wide crust walls are closed, which eliminates the destruction of the side walls of the crust and breakthrough of liquid metal and thereby increases the stability of the continuous casting process. When bending the side walls of the crust, the side zones of the wide walls of the crust are closed and the liquid phase is excluded, and at the same time the liquids and non-metallic inclusions are removed from the lateral axial zones of the workpiece to the central one. At the second stage, the wide walls of the crust are completely closed and the liquid phase is excluded from the central zone of the preform and the liquids and non-metallic inclusions are simultaneously removed from the cone of the liquid phase, which improves the quality of the preforms.

Поставленная задача также достигается тем, что в устройстве для непрерывного литья заготовок неразъемный кристаллизатор имеет радиусы сопряжения широких и узких стенок, равных половине расстояния между широкими стенками, а каждая широкая стенка разъемного кристаллизатора имеет увеличивающиеся в направлении литья два выступа на боковых частях рабочих поверхностей. Радиусы смыкания широких и узких стенок неразъемного кристаллизатора позволяют получить корочку с закругленными боковыми стенками, гибка которых приводит к снижению растягивающих напряжений на их внешних поверхностях, что предотвращает образование трещин и способствует улучшению качества заготовок. Два выступа на боковых частях рабочих поверхностей широких стенок разъемного кристаллизатора позволяют путем гибки закругленных боковых стенок корочки осуществить смыкание боковых зон широких стенок корочки и исключение жидкой фазы, что приводит к увеличению толщины боковых стенок корочки и тем самым предотвращению их разрушения и прорыва жидкого металла, что повышает стабильность процесса непрерывного литья. При гибке закругленных боковых стенок корочки происходит смыкание боковых зон широких стенок корочки удаление ликватов и неметаллических включений из боковых осевых зон заготовки в центральную. На втором этапе широкие стенки разъемного кристаллизатора осуществляют полное смыкание широких стенок корочки, исключение жидкой фазы одновременное удаление ликватов и неметаллических включений из конуса жидкой фазы, что в совокупности ведет к улучшению качества заготовок.The task is also achieved by the fact that in the device for continuous casting of blanks, the one-piece mold has the radiuses of conjugation of wide and narrow walls equal to half the distance between the wide walls, and each wide wall of the detachable mold has two protrusions increasing in the casting direction on the sides of the working surfaces. The closing radii of the wide and narrow walls of the one-piece mold allow you to get a crust with rounded side walls, the bending of which leads to a decrease in tensile stresses on their external surfaces, which prevents the formation of cracks and improves the quality of the workpieces. Two protrusions on the sides of the working surfaces of the wide walls of the split mold allow bending the rounded side walls of the crust to close the side zones of the wide walls of the crust and eliminate the liquid phase, which leads to an increase in the thickness of the side walls of the crust and thereby preventing their destruction and breakthrough of the liquid metal, which increases the stability of the continuous casting process. When bending the rounded side walls of the crust, the side zones of the wide walls of the crust are closed, the liquates and non-metallic inclusions are removed from the lateral axial zones of the workpiece into the central one. At the second stage, the wide walls of the detachable mold completely close the wide walls of the crust, eliminate the liquid phase and simultaneously remove liquids and non-metallic inclusions from the cone of the liquid phase, which together leads to an improvement in the quality of the workpieces.

На фигуре 1 и 2 изображено устройство для непрерывного литья заготовок, а на фигуре 3 показан способ непрерывного литья заготовок.Figure 1 and 2 shows a device for continuous casting of billets, and figure 3 shows a method for continuous casting of billets.

Устройство (фигура 1 и 2) состоит из вод охлаждаемого неразъемного кристаллизатора 1 и двух подвижных суппортов 2 и 3 разъемного кристаллизатора. Каждый суппорт установлен на двух эксцентриковых валах: второй на 6 и 7, третий на 8 и 9. К суппорту 2 крепится стенка 4 с двумя выступами, к суппорту 3 крепится стенка 5 двумя выступами. Калибровка выступов на боковых частях рабочих поверхностей каждой из двух широких стенок разъемного кристаллизатора выполнена таким образом, чтобы они на первом этапе способа обеспечивали смыкание боковых зон широких стенок корочки и исключение жидкой фазы. Неразъемный кристаллизатор 1 имеет радиусы сопряжения широких и узких стенок, равных половине расстояния между широкими стенками. Синхронное вращение эксцентриковых валов 6, 7, 8 и 9 осуществляется от любого известного привода. Вытягивание заготовки из неразъемного кристаллизатора осуществляется с помощью стенок 4 и 5 и на холостом ходу с помощью тянущих роликов 10.The device (figure 1 and 2) consists of the waters of a cooled one-piece mold 1 and two movable calipers 2 and 3 of a detachable mold. Each caliper is mounted on two eccentric shafts: the second on 6 and 7, the third on 8 and 9. A wall 4 with two protrusions is attached to the caliper 2, a wall 5 is attached to the caliper 3 with two protrusions. The protrusions on the sides of the working surfaces of each of the two wide walls of the detachable mold were calibrated in such a way that, at the first stage of the method, they ensure that the side zones of the wide walls of the crust are closed and the liquid phase is eliminated. One-piece mold 1 has a radius of conjugation of wide and narrow walls, equal to half the distance between the wide walls. Synchronous rotation of the eccentric shafts 6, 7, 8 and 9 is carried out from any known drive. Pulling the workpiece from the one-piece mold is carried out using the walls 4 and 5 and at idle with the help of pulling rollers 10.

Сущность способа непрерывного литья заготовок заключается в следующем (фигура 3).The essence of the continuous casting process is as follows (figure 3).

Жидкий металл 12 заливается в неразъемный водоохлаждаемый кристаллизатор 1, который совершает синхронные возвратно-поступательные движения. За счет отвода тепла водоохлаждаемыми стенками неразъемного кристаллизатора 1 образуется замкнутая корочка 11 с закругленными боковыми стенками с жидкой фазой 12. Далее корочка 11 с жидкой фазой 12 с помощью широких стенок 4 и 5 подается в разъемный кристаллизатор. При этом на корочку 11 с закругленными боковыми стенками начинает воздействовать выступы боковых частей рабочих поверхностей широких стенок 4 и 5, высота которых увеличивается в направлении непрерывного литья. По мере продвижения корочки 11 с жидкой фазой 12 через разъемный кристаллизатор выступы на широких стенках 4 и 5 осуществляют смыкание боковых зон широких стенок корочки 11 путем гибки ее закругленных боковых стенок и одновременно исключение жидкой фазы и удаление ликватов и неметаллических включений из боковых зон корочки в центральные. После прохождения корочкой 11 зоны широких стенок с выступами происходит полное смыкание широких стенок корочки центральной зоны, циклическая деформация затвердевшего металла и калибровка заготовки, что осуществляется широкими стенками разъемного кристаллизатора.The liquid metal 12 is poured into a one-piece water-cooled mold 1, which performs synchronous reciprocating movements. Due to heat removal by the water-cooled walls of the one-piece mold 1, a closed crust 11 with rounded side walls with a liquid phase 12 is formed. Next, the crust 11 with a liquid phase 12 is fed into the split mold using wide walls 4 and 5. In this case, the crust 11 with rounded side walls begins to act on the protrusions of the lateral parts of the working surfaces of the wide walls 4 and 5, the height of which increases in the direction of continuous casting. As the crust 11 with the liquid phase 12 moves through the detachable mold, the protrusions on the wide walls 4 and 5 close the side zones of the wide walls of the crust 11 by bending its rounded side walls and simultaneously eliminating the liquid phase and removing liquids and non-metallic inclusions from the side zones of the crust into the central . After the crust 11 passes through the zone of wide walls with protrusions, the wide walls of the crust of the central zone are completely closed, the solidified metal undergoes cyclic deformation, and the workpiece is calibrated, which is done by the wide walls of the split mold.

ПРИМЕРEXAMPLE

В устройстве непрерывного литья заготовок отливаются листы сечением 8×1400 мм из стали 09Г2С. Поперечное сечение неразъемного кристаллизатора 1350 мм. Высота 650 мм. Радиус сопряжения широких и узких стенок кристаллизатора 30 мм. Угол наклона рабочей поверхности широких стенок разъемного кристаллизатора 12,5 градусов. Скорость вытягивания заготовки из неразъемного кристаллизатора 2,5 м/мин. Угловая скорость эксцентриковых валов 110 мин^-1. Толщина корочки с жидкой фазой после выхода из неразъемного кристаллизатора 15 мм. Толщина сляба после смыкания широких стенок корочки - 30 мм. Высота выступов на боковых частях рабочих поверхностей стенок разъемного кристаллизатора - 15 мм. Угол наклона и длина поверхности выступа соответственно 20 градусов и 40 мм. Ширина боковых зон широких стенок корочки после их смыкания - 70 мм, а толщина 30 мм. Степень деформации заготовки за один проход - 73%. Часовая производительность 49 т/час.In the continuous casting device, sheets with a section of 8 × 1400 mm are cast from 09G2S steel. Cross section of one-piece mold 1350 mm. Height 650 mm. The radius of conjugation of the wide and narrow walls of the mold 30 mm The inclination angle of the working surface of the wide walls of the detachable mold is 12.5 degrees. The speed of drawing the workpiece from one-piece mold 2.5 m / min. The angular velocity of the eccentric shafts is 110 min ^-1 . The thickness of the crust with the liquid phase after exiting the one-piece mold is 15 mm. The thickness of the slab after closing the wide walls of the crust is 30 mm. The height of the protrusions on the sides of the working surfaces of the walls of the detachable mold is 15 mm. The angle of inclination and the length of the protrusion surface are 20 degrees and 40 mm, respectively. The width of the side zones of the wide walls of the crust after their closure is 70 mm, and the thickness is 30 mm. The degree of deformation of the workpiece in one pass is 73%. Hourly production 49 t / h.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить стабильности процесса непрерывного литья за счет предотвращения прорывов жидкого металла и улучшить качество заготовок за счет устранения трещин на боковых стенках корочки и осевой ликвации в заготовке.Thus, the claimed invention improves the stability of the continuous casting process by preventing breakthroughs of liquid metal and improve the quality of the workpieces by eliminating cracks on the side walls of the crust and axial segregation in the workpiece.

Claims

1. A method of continuous casting of billets, including feeding metal into a one-piece mold, closely joined to a detachable mold placed behind it, forming a billet with rounded side walls with a hardened crust in a one-piece mold and simultaneously pulling the workpiece from it into a split mold, while in a split mold carry out the formation of the workpiece by closing the crusts of the wide walls of the workpiece with its compression and calibration, and the elements of the split crystal mash in contact with the wide walls of the workpiece, give the swinging movement in a direction perpendicular to the axis of movement of the workpiece, characterized in that they use a detachable mold made with protrusions on its wide walls, and the formation of the workpiece is carried out in two stages, the first of which provide closure the lateral zones of the wide walls of the crust by bending the crust of the rounded side walls of the workpiece, and on the second - complete closure of the wide walls of the crust with the exception of the liquid phase.

2. A device for continuous casting of workpieces containing a one-piece mold, closely joined to a detachable mold placed behind it, and the detachable mold is spring-loaded to the walls of the one-piece mold, the swing mechanism of each wide wall of the detachable mold, made in the form of a caliper mounted on two parallel horizontal eccentric shafts with a synchronous drive for moving them, characterized in that the one-piece mold is made with a pair of its wide and narrow walls with radii equal to half the distance between the wide walls, and two projections are made on the side of the working surface of each wide wall of the detachable mold with an increase in their height in the casting direction.