RU2547089C2 - Method for continuous casting of round bars and device for its realisation - Google Patents
Method for continuous casting of round bars and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2547089C2 RU2547089C2 RU2013127106/02A RU2013127106A RU2547089C2 RU 2547089 C2 RU2547089 C2 RU 2547089C2 RU 2013127106/02 A RU2013127106/02 A RU 2013127106/02A RU 2013127106 A RU2013127106 A RU 2013127106A RU 2547089 C2 RU2547089 C2 RU 2547089C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- cooling
- mold
- ingot
- nozzles
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для непрерывного литья слитков на установках вертикального типа.The invention relates to metallurgy and can be used for continuous casting of ingots in vertical plants.
Известен способ непрерывного или полунепрерывного литья, включающий заливку расплава в кристаллизаторы скольжения различного конструктивного исполнения, выполняющие роль формообразователя отливки (см. Труболитейное производство. Хахалин Б.Д. и др. «Металлургия», 1977, с.153).The known method of continuous or semi-continuous casting, including pouring the melt into the molds of various designs, performing the role of the casting mold (see Pipe foundry. Khakhalin B.D. and other "Metallurgy", 1977, p.153).
Основным недостатком способа непрерывного литья в кристаллизаторы скольжения является контакт жидкого металла со стенками кристаллизатора, проявляющийся в налипании твердеющего расплава к рабочим втулкам (стенкам) кристаллизатора, их короблению, сложность управления процессом кристаллизации вследствие действия усадочных процессов при формировании слитков. Мероприятия, к которым относятся: смазка стенок кристаллизатора, изменение их геометрии, возвратно-поступательное движение кристаллизатора, периодическое вытягивание заготовок, не устранили основного недостатка способа литья в кристаллизаторы скольжения - наличие контакта расплава с охлаждаемой формообразующей рабочей втулкой (стенкой) кристаллизатора.The main disadvantage of the continuous casting method in slip molds is the contact of liquid metal with the walls of the mold, manifested in the sticking of the solidifying melt to the working sleeves (walls) of the mold, their warping, the difficulty of controlling the crystallization process due to the action of shrinkage processes during the formation of ingots. Activities that include: lubricating the walls of the mold, changing their geometry, reciprocating motion of the mold, periodically pulling the workpieces, did not eliminate the main drawback of the method of casting into sliding molds - the presence of contact of the melt with a cooled mold-forming working sleeve (wall) of the mold.
Наиболее близким по условиям формирования слитков к заявляемому способу является способ непрерывного литья отливок заданного сечения с использованием электромагнитного поля индуктора, выполняющего роль бесконтактного формообразователя боковой жидкой зоны отливки, которая подвергается интенсивному (принудительному) охлаждению, а охлаждающую среду подают на боковую поверхность слитка вблизи жидкой зоны на расстоянии, обеспечивающем расположение фронта кристаллизации на поверхности слитка в пределах высоты индуктора (см. а.с. СССР №437331, кл. B22D 11/00, 1966).Closest to the conditions of forming ingots to the claimed method is a method of continuous casting of castings of a given cross section using an electromagnetic field of an inductor acting as a contactless former of the side liquid zone of the casting, which is subjected to intensive (forced) cooling, and the cooling medium is fed to the side surface of the ingot near the liquid zone at a distance that ensures the location of the crystallization front on the surface of the ingot within the height of the inductor (see AS USSR No. 437331, CL B22D 11/00, 1966).
Недостатками существующего способа литья в электромагнитный кристаллизатор являются: низкая скорость литья, которая лимитируется скоростью продвижения фронта кристаллизации вверх по оси слитка в направлении жидкой зоны, а процесс перехода металла из жидкого состояния в жидко-твердое и затем в твердое происходит в пределах достаточно узкой зоны; высокая стоимость оборудования и оснастки, включающие в себя мощные преобразователи частоты, сложные в изготовлении индукторы; повышенный расход электроэнергии.The disadvantages of the existing method of casting in an electromagnetic mold are: low casting speed, which is limited by the rate of advancement of the crystallization front up the axis of the ingot in the direction of the liquid zone, and the process of metal transition from a liquid state to a liquid-solid and then to solid occurs within a fairly narrow zone; high cost of equipment and accessories, including powerful frequency converters, inductors difficult to manufacture; increased power consumption.
Цель изобретения: увеличение скорости литья, снижение затрат на оборудование, оснастку и электроэнергию.The purpose of the invention: increasing the speed of casting, reducing the cost of equipment, equipment and electricity.
В заявляемом способе бесконтактное формообразование жидкого металла осуществляется под действием напора газа, создаваемого по всей площади боковой поверхности расплава со стороны рабочей втулки кристаллизатора и образующего поле напора газа. В способе использован эффект динамического давления (скоростного напора) газа, выходящего под давлением из какого-либо канала или сопла. Высоту металла в газонапорном кристаллизаторе поддерживают на постоянном уровне в пределах зоны действия поля напора газа. Вытягивание слитка производят с постоянной скоростью.In the inventive method, the non-contact shaping of the liquid metal is carried out under the action of a gas pressure generated over the entire area of the side surface of the melt from the side of the working sleeve of the mold and forming a gas pressure field. The method uses the effect of dynamic pressure (high-pressure head) of a gas exiting under pressure from a channel or nozzle. The height of the metal in the gas-pressure mold is maintained at a constant level within the zone of action of the gas pressure field. The ingot is drawn at a constant speed.
Теоретически, воздействие напора газа на поверхность жидкого металла можно рассматривать как воздействие на жидкость, близкую к идеальной, т.е. без учета вязкости и поверхностного натяжения, а температуру газа иметь равной температуре жидкого металла.Theoretically, the effect of gas pressure on the surface of a liquid metal can be considered as an effect on a liquid close to ideal, i.e. excluding viscosity and surface tension, and the gas temperature should be equal to the temperature of the liquid metal.
На рисунках 1, 2, 3, 3а схематично показан механизм формообразования различных поверхностей при воздействии на жидкость скоростным напором струй газа. На рисунке 1 изображено образование углубления на поверхности жидкости 3 в сосуде 1 при воздействии напора газа, выходящего из неподвижного сопла 2. На данной площади образуется постоянное поле напора газа, которое относится к стационарным полям физической величины.Figures 1, 2, 3, 3a schematically show the mechanism of the formation of various surfaces when exposed to a liquid with a high-pressure head of gas jets. Figure 1 shows the formation of a recess on the surface of the
На рисунке 2 изображено образование кольцевого углубления на поверхности жидкости 3 при воздействии напора газа, создаваемого соплом 2, которое вращается вокруг оси 4. Из рисунка видно, что максимальная глубина лунки S образуется в месте действия напора газа. При перемещении струи газа с прежней позиции глубина лунки начинает уменьшаться под действием архимедовых сил до момента, когда струя газа вновь вернется на эту позицию и восстановит углубление в жидкости до прежнего размера. Чем выше скорость вращения струи газа по окружности, тем меньше разница глубин S и S1 по периметру кольцевого углубления. Таким образом создается поле напора газа, которое с течением времени изменяется во всех точках образовавшегося углубления от нуля до максимального значения и относится к нестационарным полям.Figure 2 shows the formation of an annular recess on the surface of the
На рисунке 3 изображено образование сужения жидкости 3 цилиндрической формы в сосуде 1 при воздействии напора газа, создаваемого соплом 2 щелевидной формы, либо соплами, расположенными на втулке 5 в одном ряду в шахматном порядке по ее высоте (фиг. 3а), которая вращается вокруг оси. За счет быстрого вращения втулки 5 напор газа из сопел 2 создает кольцевое поле напора газа в образовавшейся полости 4. Кроме того, в полости 4 поддерживается постоянный градиент давления газа по высоте сформированного столба жидкости.Figure 3 shows the formation of a narrowing of the
Для бесконтактного формообразования жидкого металла в виде цилиндра необходимо создать кольцевое поле напора газа, превышающее давление жидкого металла. Решение задачи создания кольцевого поля напора газа - в быстром перемещении струй газа по всей площади боковой поверхности формирующегося слитка. С этой целью предусмотрено вращение рабочей втулки кристаллизатора, которая имеет один или более рядов сопел, расположенных вдоль оси втулки в шахматном порядке с целью частичного перекрытия их площадей в горизонтальных плоскостях. При достаточно быстром вращении рабочей втулки, струи газа охватывают всю площадь боковой поверхности формирующегося слитка, удерживая расплав в форме цилиндра. Одновременно с формообразованием происходит охлаждение расплава потоками газа и формирование корочки кристаллизующегося металла, которая растет по мере прохождения через зону поля напора газа, после чего формирующийся слиток подвергается прямому охлаждению жидкостью для обеспечения необходимой скорости продвижения фронта кристаллизации. За счет увеличения зоны охлаждения может быть значительно увеличена скорость вытягивания слитка, а использование маломощного привода вращения рабочей втулки кристаллизатора по сравнению с использованием дорогостоящего электротехнического оборудования и оснастки с высоким потреблением электроэнергии приводит к снижению затрат на производство слитков.For non-contact forming of liquid metal in the form of a cylinder, it is necessary to create an annular gas pressure field exceeding the pressure of the liquid metal. The solution to the problem of creating an annular gas pressure field is in the rapid movement of gas jets over the entire area of the side surface of the forming ingot. For this purpose, rotation of the mold working sleeve is provided, which has one or more rows of nozzles arranged staggered along the axis of the sleeve in order to partially overlap their areas in horizontal planes. With a sufficiently rapid rotation of the working sleeve, gas jets cover the entire area of the side surface of the forming ingot, holding the melt in the shape of a cylinder. Simultaneously with the shaping, the melt is cooled by gas flows and a crust of crystallizing metal is formed, which grows as it passes through the zone of the gas pressure field, after which the formed ingot is subjected to direct liquid cooling to provide the necessary speed of advancement of the crystallization front. Due to the increase in the cooling zone, the ingot pulling speed can be significantly increased, and the use of a low-power rotation drive of the mold working sleeve in comparison with the use of expensive electrical equipment and equipment with high energy consumption leads to a reduction in the cost of producing ingots.
Известно устройство для непрерывного вертикального литья круглых слитков, содержащее кристаллизатор с рубашкой охлаждения, кольцевой спрейер и механизм вытягивания (см. Герман Э. «Непрерывное литье», М., 1961, с.232). Недостатком данного устройства для осуществления заявляемого способа, позволяющего обеспечить бесконтактное формообразование и охлаждение расплава, является невозможность вращения рабочей стенки (втулки) кристаллизатора, неподвижно закрепленной в корпусе кристаллизатора.A device for continuous vertical casting of round ingots, comprising a mold with a cooling jacket, an annular sprayer and a pulling mechanism (see Herman E. "Continuous casting", M., 1961, s.232). The disadvantage of this device for implementing the inventive method, which allows for non-contact shaping and cooling of the melt, is the inability to rotate the working wall (sleeve) of the mold, fixedly mounted in the mold body.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что в устройстве для непрерывного вертикального литья круглых слитков, содержащем кристаллизатор с рубашкой охлаждения, кольцевой спрейер и вытягивающий механизм, в заявленном способе рабочая втулка кристаллизатора соосно установлена на подшипниках в корпус кристаллизатора и имеет привод вращения шкива, установленного на хвостовике втулки, а в стенке втулки на рабочей части имеются отверстия, выполняющие роль сопел и расположенные вдоль оси втулки в одном ряду в шахматном порядке или другим количеством рядов таким образом, что площади их поперечных сечений перекрываются друг с другом в горизонтальных плоскостях, или рабочая втулка имеет одну или более сквозных вертикальных щелей, выполняющих роль сопел.The stated technical problem is solved due to the fact that in the device for continuous vertical casting of round ingots containing a mold with a cooling jacket, an annular sprayer and a pulling mechanism, in the inventive method, the mold working sleeve is coaxially mounted on bearings in the mold housing and has a pulley rotation drive installed on the shank of the sleeve, and in the wall of the sleeve on the working part there are holes that act as nozzles and are located along the axis of the sleeve in the same row in a checkerboard pattern or other number of rows, so that the area of their cross-sections overlap with each other in horizontal planes, or a working sleeve has one or more through vertical slots that act as nozzles.
На рисунке 4 изображено устройство для непрерывного литья круглых слитков, где: 1 - корпус кристаллизатора, 2 - сопла, 3 - жидкий металл, 4 - зона кольцевого поля охлаждающего газа, 5 - рабочая втулка, 6 - подшипник, 7 - шкив, 8 - спрейер, 9 - слиток, 10 - вытягивающее устройство, 11 - патрубок подачи жидкого газа, 12 - газовая рубашка кристаллизатора, 13 - заливочное устройство. Figure 4 shows a device for continuous casting of round ingots, where: 1 - mold body, 2 - nozzles, 3 - liquid metal, 4 - zone of the annular field of cooling gas, 5 - working sleeve, 6 - bearing, 7 - pulley, 8 - sprayer, 9 - ingot, 10 - drawing device, 11 - pipe for supplying liquid gas, 12 - gas jacket of the mold, 13 - filling device.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Вводится затравка (не показана) в рабочую втулку 5. Включается подача сжатого газа через патрубок 11 в газовую рубашку 12 кристаллизатора и привод вращения рабочей втулки 5 кристаллизатора через шкив 7. Сжатый газ из газовой рубашки 12 через сопла 2 под напором выходит во внутреннюю полость рабочей втулки 5, образуя кольцевое поле напора газа 4. Затем открывается подача расплава на затравку из заливочного устройства 13. По достижении уровня металла необходимой высоты в зоне напора газа 4 рабочей втулки 5, приводится в действие вытягивающий механизм 10 и открывается подача воды в спрейер 8. Непрерывно поступающий расплав попадает в кольцевое поле напора газа 4 и удерживается этим полем в форме цилиндра, одновременно охлаждаясь потоком этого газа. По мере опускания расплава, зарождается и увеличивается корочка кристаллизующегося металла. На выходе из кристаллизатора поверхность формирующегося слитка 9 подвергается прямому охлаждению жидкостью из кольцевого спрейера 8. В процессе литья поддерживается постоянный уровень металла в кристаллизаторе заливочным устройством 13.A seed (not shown) is introduced into the working
Claims (1)
2. Устройство для непрерывного литья круглых слитков, содержащее кристаллизатор с газовой рубашкой охлаждения и рабочей втулкой и механизм вытягивания круглого слитка, отличающееся тем, что в рабочей втулке выполнены газовые сопла, соединенные с газовой рубашкой охлаждения кристаллизатора и расположенные рядами вдоль оси втулки в шахматном порядке, при этом площади выходных поперечных сечений сопел частично перекрыты в горизонтальных плоскостях, а рабочая втулка установлена в неподвижном корпусе кристаллизатора на подшипниках с возможностью вращения вокруг вертикальной оси с помощью привода, при этом устройство снабжено кольцевым спрейером для прямого охлаждения слитка. 1 . A method of continuous casting of round ingots, including retaining the melt in predetermined casting circuits, forced cooling of the metal by supplying a cooling medium to the side surface of the forming ingot, maintaining a layer of liquid metal over the crystallized part of the round ingot, characterized in that the holding of liquid metal in the given casting circuits and its cooling is carried out by an annular field of cooling gas created by supplying cooling gas through nozzles made in a vertical rotating hydrochloric working axis bushing of the mold, at a pressure above the pressure of the metal, and then output from the ingot mold is carried direct its cooling liquid.
2 . A device for continuous casting of round ingots, comprising a mold with a gas cooling jacket and a working sleeve and a mechanism for drawing a round ingot, characterized in that gas nozzles are made in the working sleeve connected to the gas cooling jacket of the mold and staggered in rows along the axis of the sleeve, In this case, the areas of the output cross sections of the nozzles are partially overlapped in horizontal planes, and the working sleeve is mounted in a fixed mold housing on bearings with possible NOSTA rotation about a vertical axis by an actuator, the apparatus is provided with an annular sprayer for direct cooling of the ingot.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013127106/02A RU2547089C2 (en) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | Method for continuous casting of round bars and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013127106/02A RU2547089C2 (en) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | Method for continuous casting of round bars and device for its realisation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013127106A RU2013127106A (en) | 2014-12-20 |
RU2547089C2 true RU2547089C2 (en) | 2015-04-10 |
Family
ID=53278238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013127106/02A RU2547089C2 (en) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | Method for continuous casting of round bars and device for its realisation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2547089C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2745520C1 (en) * | 2020-03-23 | 2021-03-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр магнитной гидродинамики" | Method for continuous casting of an ingot and a melting and casting installation for its implementation |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU499034A1 (en) * | 1974-06-10 | 1976-01-15 | Предприятие П/Я В-2996 | Method for semi-continuous metal casting |
SU908488A1 (en) * | 1980-03-28 | 1982-02-28 | Киевский Ордена Ленина Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко | Method and apparatus for producing two-layer tubes |
US7143810B1 (en) * | 1999-06-25 | 2006-12-05 | Norsk Hydro Asa | Equipment for continuous horizontal casting of metal |
-
2013
- 2013-06-13 RU RU2013127106/02A patent/RU2547089C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU499034A1 (en) * | 1974-06-10 | 1976-01-15 | Предприятие П/Я В-2996 | Method for semi-continuous metal casting |
SU908488A1 (en) * | 1980-03-28 | 1982-02-28 | Киевский Ордена Ленина Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко | Method and apparatus for producing two-layer tubes |
US7143810B1 (en) * | 1999-06-25 | 2006-12-05 | Norsk Hydro Asa | Equipment for continuous horizontal casting of metal |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2745520C1 (en) * | 2020-03-23 | 2021-03-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр магнитной гидродинамики" | Method for continuous casting of an ingot and a melting and casting installation for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013127106A (en) | 2014-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3862112B1 (en) | Array-spraying additive manufacturing apparatus and method for manufacturing large-sized equiaxed crystal aluminum alloy ingot | |
US3467166A (en) | Method of continuous and semicontinuous casting of metals and a plant for same | |
US3713479A (en) | Direct chill casting of ingots | |
JPH02205232A (en) | Method and apparatus for drawing-up continuous casting | |
CN104117639B (en) | A kind of magnesium alloy continuous casting mold of round billets | |
CA2864226C (en) | In-situ homogenization of dc cast metals with additional quench | |
CN106029254A (en) | Method and plant for the production of long ingots having a large cross-section | |
CN110202152B (en) | Intermittent jet type alloy ingot additive manufacturing device and method | |
KR20100085748A (en) | Semi-continuous casting equipment of vertical type and casting method therewith | |
RU2547089C2 (en) | Method for continuous casting of round bars and device for its realisation | |
CN101433948B (en) | Round billet continuous casting machine with especially big sectional plane | |
CN101433955B (en) | Casting device of zinc-based alloy ingot | |
CN102069163B (en) | Crystallizer, device and method for producing casting blank, casting blank and casting blank with super-large section | |
CN201353635Y (en) | Round billet conticaster with extra large section | |
CN103128238A (en) | Method utilizing slab crystallizer to continuously pour square billets | |
CN203155963U (en) | Novel crystallizer for pouring square billet | |
CN202877498U (en) | Continuous casting device of copper pipe for crystallizer | |
KR101962230B1 (en) | A Submerged nozzle for continuous casting | |
JP5530708B2 (en) | Continuous casting equipment | |
RU2315681C2 (en) | Rectangular steel ingots continuous casting method and apparatus for performing the same | |
US20220008987A1 (en) | System, apparatus, and method for a direct chill casting cooling water spray pattern | |
RU2086347C1 (en) | Plant for continuous casting of castings | |
PL222130B1 (en) | A device for removing molding sand from the casting and its cooling | |
JPS6349349A (en) | Mold device for caterpillar type continuous caster | |
RU2142864C1 (en) | Method for production of continuous deformed castings |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150614 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170213 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180614 |