FI124847B

FI124847B - Nozzle for continuous casting, mold part, method for continuous casting and use of a rod, wire or pipe made with a continuous casting nozzle, with a mold part or by a method for continuous casting, as a blank

Info

Publication number: FI124847B
Application number: FI20096197A
Authority: FI
Inventors: Markku Koivisto; Esko Furuholm; Juha Jaakola; Jukka Lähteenmäki; Pertti Pihlajamäki; Tuomas Rajaviita; Ismo Rossi
Original assignee: Upcast Oy
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2015-02-13
Also published as: PL2501507T3; FI20096197A; WO2011061397A1; CL2012001287A1; EP2501507B1; EP2501507A1; ES2589410T3; FI20096197A0

Description

Jatkuvavalusuulake, muottiosa, jatkuvavalumenetelmä sekä jatkuvavalusuulak-keella, muottiosalla tai jatkuvavalumenetelmällä valmistetun tangon, langan taiputken käyttö aihionaContinuous casting die, mold part, continuous casting method and use of continuous rod, die part or continuous casting rod, rod bend

Keksintö koskee jatkuvavalusuulaketta, joka soveltuu metallin jatkuvatoimista ylöspäinsuuntautuvaa pystyvalua varten yhtäjaksoisiksi valanteiksi, mainitun suulakkeen käsit¬täessä: jäähdytysvaipan, jolla on yläosa ja alaosa; muottiosan, joka koostuu tulenkes¬tävästä aineesta ja jolla on yläpää ja alapää, joka yläpää ulottuu koaksiaalisesti maini¬tun jäähdytysvaipan sisään ja on lämpöä siirtävällä liitoksella kiinni mainitussa jäähdy-tysvaipassa ja joka alapää ulkonee jäähdytysvaipasta, ja jossa muottiosassa on pit¬känomaisen, keskilinjan suuntaisen jatkuvavalumuottionkalon muodostava poikkisisä-pinta, joka vastaa valmistettavan valanteen ulkomuotoa ja ulkomittoja. Keksintö kos¬kee myös muottiosaa metallisen tangon tai langan tai putken ylöspäin tapahtuvaa pys¬tyvalua varten, jonka muottiosan sisäpinta, joka muodostaa jatkuvavalumuottionkalon,muottipoikkipinta-alallaan vastaa valmistettavan tangon/langan/putken ulkomuotoa jaulkomittoja ja jolla muottiosalla on keskilinja sekä alapää ja yläpää, joka alapää sovel¬tuu sulaan metalliin upotettavaksi ja joka on yläpäästään kiinnitettävissä jäähdytysvä-lineisiin, joka muottiosa on muodostettu vähintään yhdestä kappaleesta tulenkestävääainetta. Edelleen keksintö koskee jatkuvavalumenetelmää tangon tai langan tai putkenvalamiseksi pystysuunnassa ylöspäin, jossa menetelmässä: syötetään sulaa metalliapitkänomaisen, keskilinjaltaan pystysuuntaisen jatkuvavalumuottionkalon sisältävänmuottiosan alapäähän; annetaan sulan metallin jähmettyä kiinteään olomuotoon jääh¬dyttämällä muottiosaa jäähdytysvaipalla; ja vedetään jähmettynyttä, kiinteässä olo¬muodossa olevaa metallia lankana tai tankona tai putkena ulos muottiosan yläpäästävalunopeudella. Ja keksintö koskee myös määritellyllä menetelmällä tai määritellyillälaitteilla valmistetun valanteen käyttöä jatkojalostuksessa.The invention relates to a continuous casting nozzle suitable for continuous upward vertical metal casting in continuous casting, said nozzle comprising: a cooling jacket having an upper portion and a lower portion; a mold part consisting of a refractory material having an upper end and a lower end, the upper end extending coaxially within said cooling jacket and engaging a heat transfer connection in said cooling jacket, and the lower end protruding from the cooling jacket and having a longitudinal, a transverse inner surface forming a continuous mold cavity corresponding to the appearance and dimensions of the ingot to be manufactured. The invention also relates to a mold part for upwardly stationary casting of a metal rod or wire or tube, the inner surface of the mold part forming the continuous casting mold cavity having an external cross section and outward dimension and having a centerline and a lower end the lower end being adapted to be immersed in a molten metal and which may be attached at its upper end to the cooling means, the mold part being formed of at least one piece of refractory material. The invention further relates to a continuous casting method for vertically upwardly casting a rod or wire or tube, the method comprising: feeding a molten metal longitudinal centerline into a continuous casting mold cavity; allowing the molten metal to solidify by cooling the molding member with a cooling jacket; and pulling the solidified solid state metal in the form of a wire or rod or tube at the upper end of the molding section at a casting speed. And the invention also relates to the use of the Foundry produced by a specified method or devices in further processing.

Julkaisu GB 2 168 633 kuvaa pyörivän syöttölaitteen valuraudan pystyvalujärjestelyävarten, joten kyseessä on eräs keskipakoisvalun muunnelma. Järjestelyssä on kokopituudeltaan jäähdytetty muottiosa, johon kuuluu sulan valuraudan upokastyyppinensäiliö. Tälle pallografiittivalurautaa sisältävälle upokassäiliölle on tunnusomaista, ettäse käsittää ainakin alaosassaan välineet säiliössä olevan sulan vaiurautamässänsaattamiseksi hitaaseen pyörimisliikkeeseen, jolla on vaakasuora komponentti. Mainit¬tu hidas pyörimisliike säiliössä olevaan valurautaan voidaan saada aikaan hydraulisillakeinoilla, kuten upokassäiliön alaosassa olevan yhden tai useamman suuttimen avul¬la, jolloin mainittu hidas pyörimisliike voidaan saada aikaan erityisesti sulan valu¬raudan rytmikkäillä pulsseilla sifonilaitteesta. Edullisesti pääosa sulasta metallista tuo¬daan aksiaalista syöttöputkea pitkin upokassäiliön pohjaa, mutta se voidaan tuodamyös tangentiaalista syöttöputkea pitkin upokassäiliön pohjaan. On myös mahdollistakäyttää inertin kaasun suihkuja tai magneettilaitteita tai mekaanisia laitteita säiliössäolevan sulan saamiseksi hitaaseen pyörivään liikkeeseen. Tällä järjestelyllä saadaan jäähdytyksestä aiheutuvat lämpötilaerot upokassäiliössä pienenemään ja muotin pin¬taan jähmettymään sopivan paksuinen putken muodostava kerros.GB 2 168 633 describes a vertical casting arrangement of a cast iron for a rotary feeder, so it is a variant of centrifugal casting. The arrangement comprises a cooled mold section of the full length including a crucible type vessel of molten cast iron. This ductile-iron receptacle containing ductile iron is characterized in that it comprises, at least at its lower end, means for introducing the molten iron in the tank into a slow rotational movement having a horizontal component. Said slow rotational movement of the cast iron in the container may be achieved by hydraulic bridging means, such as one or more nozzles at the bottom of the crucible container, wherein said slow rotational movement may be achieved in particular by the rhythmic pulses of the molten cast iron from the siphon device. Preferably, the bulk of the molten metal is introduced along an axial feed tube along the bottom of the crucible tank, but it can also be brought along a tangential feed tube to the bottom of the crucible tank. It is also possible to use inert gas jets or magnetic devices or mechanical devices to slow the rotating movement of the molten in the tank. With this arrangement, the temperature differences due to cooling in the crucible container are reduced and the tube-forming layer of suitable thickness is solidified.

Perinteinen laitesovitelma langan, tangon tai putken valamiseksi vapaasta sulapinnas-ta ylöspäin suuntautuvana jatkuvavaluna on esitetty esimerkiksi patentissa FI-46810(~ US 3,872,913), joka esittää menetelmän ja laitteen muotokappaleiden kuten tanko¬jen, levyjen ja putkien ylöspäin suuntautuvaa jatkuvaa valua varten, jossa sulaa ime¬tään sen pinnan yläpuolelle kokillin muodostavalla suulakkeella, jonka alapää on upo¬tettuna sulaan ja joka on yläosastaan yhdistetty jäähdytysvaipan ympäröimällä putkel¬la jäähdyttimen kannattimeen sekä tyhjölähteeseen. Jäähdytin muodostuu kolmestasamankeskisestä putkesta, joiden väleissä on sylinterimäiset kanavat jäähdytysvettävarten. Sisimmän putken poikkipinta on suurempi kuin muotokappaleen poikkipinta.Suulake on muodostettu yhdestä kappaleesta tulenkestävää ainetta ja se ulottuu ylä-päästään koaksiaalisesti jäähdyttimen sisään. Jäähdyttimen kannattimessa on valet¬tavaa kappaletta vastaava aukko ja kokillin ollessa yhdistettynä tätä laajempaan lisä-jäähdytysvyöhykkeeseen, niin mainitulla tyhjölähteellä saadaan sulaa imetyksi suulak¬keessa sijaitsevalle jäähdytysalueelle.A conventional device arrangement for casting a wire, rod, or tube as a continuous upward melting from a free melt surface is disclosed, for example, in U.S. Patent No. 4,810,010 (~ US 3,872,913), which discloses a method and apparatus for continuously casting moldings such as rods, plates, is aspirated above its surface by a die forming die, the lower end of which is submerged in the molten and which is connected at its upper end by a tube surrounded by a cooling jacket to the radiator support and a vacuum source. The radiator consists of a three-pillar centered tube with cylindrical channels spaced between the cooling rods. The inner tube has a larger cross-section than the shaped body. The nozzle is formed of a single piece of refractory material and extends coaxially at its upper end into the radiator. The radiator bracket has an opening corresponding to the part to be molded and, when the chill is connected to a wider auxiliary cooling zone, the so-called vacuum source allows the melt to be sucked into the cooling zone in the nozzle.

Edellä mainitun perinteisen laitesovitelman muunnos on esitetty hakemusjulkaisussaGB 2 080 715, jonka mukaan tiivistä, homogeenista ja pitkää metallitankoa saadaanjatkuvavalettua muodostamalla pitkänomainen ylöspäin suuntautuva vaihtovirtakenttä,tuomalla sulaa metallia tämän kentän alaosaan, jähmettämällä metalli samalla kun si¬tä liikutetaan ylöspäin mainitun kentän läpi ja poistamalla jähmettynyt metallituote mai¬nitun kentän yläosasta. Tätä varten julkaisun jatkuvavalulaite käsittää pitkänomaisenputkimaisen valuputkilon, joka on sijoitettu pystyasentoon vastaanottamaan sulaa me¬tallia sen jähmettämistä varten, välineet sulan metallin viemiseksi putkilon alaosaan,putkiloon yhteydessä olevat lämmönvaihtovälineet putkilossa olevan sulan metallinjäähdyttämiseksi ja jähmettämiseksi, välineet jähmettyneen metallin poistamiseksi put¬kilon yläosasta ja sähkömagneettiset tukivälineet järjestettynä putkilon ympärille senpituuden osalle ylöspäin suunnatun nostovaikutuksen tuottamiseksi putkilon sisälläolevan sulan metallin pilariin. Julkaisussa myös mainitaan, että käytetty magneetti¬kenttä voi kannattaa ylöspäin liikkuvan metallipilarin painoa, liikuttaa metallipilariaylöspäin, pitää metallipilaria hillinnässä ja irti ympäröivästä putkesta sekä saada ai¬kaan sekoitusvaikutuksen jähmettyvän metallin homogenoimiseksi. Tämä sulan metal¬lin sekoittuminen valukokillin sisäpuolella syntyy sulaan metalliin indusoituneiden säh¬köisten pyörrevirtojen vaikutuksesta. Tällaisilla perinteisillä pystyvalusuulakkeilla valettu tanko, lanka tai putki voi olla sil¬mämääräisesti hyvää ja mittatarkkaa mutta langan sisäinen rakenne voi kuitenkin ollasopimatonta jatkomuokkaukseen. Esimerkiksi raekoko langan sisällä voi olla liian suu¬ri. Suurirakeinen tanko, lanka tai putki repeää jatkomuokkauksessa raerajoilta ja tuoteon käyttökelvotonta. Perinteisimmässä putkenvalmistusprosessissa on ensin sulatus ja pöllin valu, pöllin esikuumennus ja pursotus, sitten Pilger-valssaus. VaihtoehtoisestiCast & Roll prosessi, jossa on metallin sulatus ja paksuseinämäisen putken vaakava-lu, minkä jälkeen putken pinnan koneistus ja planeettavalssaus. Nämä ovat hyvin mo¬nimutkaisia ja vaikeasti hallittavia prosesseja.A modification of the above-mentioned conventional device arrangement is disclosed in GB 2,080,715, whereby a dense, homogeneous and long metal rod can be continuously cast by forming an elongated upward AC field, introducing molten metal to the lower part of this field, solidifying the metal at the top of the field. To this end, the continuous casting apparatus of the disclosure comprises an elongated tubular cast tube positioned vertically to receive the molten metal for solidification, means for introducing molten metal into the lower portion of the tube, heat exchanging means for arranged around the tube for a portion of its length to provide an upwardly lifting effect on the molten metal pillar within the tube. The publication also mentions that the magnetic field used can support the weight of the upwardly moving metal pillar, move the metal pillar up, hold the metal pillar in and out of the surrounding tube, and obtain a stirring effect to homogenize the solidifying metal. This mixing of the molten metal inside the casting die is caused by electric eddy currents induced on the molten metal. A rod, wire or tube cast with such traditional vertical die nozzles can be visually good and dimensionally accurate, but the internal structure of the wire may not be suitable for further processing. For example, the grain size inside the thread may be too large. A large-grained rod, wire or tube ruptures from the grain boundaries during further processing and is unusable. The most traditional pipe-making process is first melting and casting, pre-heating and extruding, then Pilger rolling. Alternatively, a Cast & Roll process with metal smelting and horizontal wall tube thickening followed by tube surface machining and planetary rolling. These are very complex and difficult to manage processes.

Tekniikan tason mukaisten jatkuvavalusuulakkeiden ongelmat saadaan ratkaistuakeksinnön mukaisella jatkuvavalusuulakkeella, jolle on tunnusomaista se, mitä onmääritelty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa, ja keksinnön mukaisella muot-tiosalla, jolle on tunnusomaista se, mitä on määritelty patenttivaatimuksen 4 tunnus¬merkkiosassa, sekä keksinnön mukaisella jatkuvavalumenetelmällä, jolle on tunnus¬omaista se, mitä on määritelty patenttivaatimuksen 13 tunnusmerkkiosassa, ja käytöl¬lä, jolle on tunnusomaista se, mitä on määritelty patenttivaatimuksessa 14.The problems of the prior art continuous casting nozzles are solved by the continuous casting nozzle according to the invention, characterized by what is defined in the characterizing part of claim 1, and by the mold part according to the invention, characterized by the characteristic Characterized in what is defined in the characterizing part of claim 13, and in the use characterized in that defined in claim 14.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti oheisiin piirustuksiin viittaamal¬la.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaisen jatkuvavalusuulakkeen ja vastaavanmuottiosan ensimmäistä toteutusmuotoa tangon tai langan valamiseksi alhaalta ylös¬päin suuntautuvalla pystyvalulla, keskilinjan kautta kulkevassa pitkittäisleikkauksessapitkin kuvion 4 tasoa I-I.Fig. 1 schematically shows a first embodiment of a continuous casting nozzle and a corresponding mold part according to the invention for casting a rod or wire in a bottom-up vertical longitudinal section through plane I-I in Fig. 4.

Fig. 2 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaisen jatkuvavalusuulakkeen ja vastaavanmuottiosan toista toteutusmuotoa putken valamiseksi alhaalta ylöspäin suuntautuvallapystyvalulla, keskilinjan kautta kulkevassa pitkittäisleikkauksessa pitkin kuvion 5 tasoaII-II.Fig. 2 schematically shows another embodiment of a continuous casting die and a corresponding mold part according to the invention for casting a pipe with a bottom-up vertical casting, in the longitudinal section through the center line of plane II-II in Fig. 5.

Fig. 3 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaisen muottiosan kolmatta toteutusmuo¬toa tangon tai langan valamiseksi alhaalta ylöspäin suuntautuvalla pystyvalulla, keski¬linjan kautta kulkevassa pitkittäisleikkauksessa pitkin kuvion 6 tasoa ΙΙΙ-ΠΙ.Fig. 3 schematically illustrates a third embodiment of a mold part according to the invention for casting a rod or wire in a bottom-up vertical casting, in the longitudinal section through the center line along the plane ΙΙΙ-ΠΙ in Fig. 6.

Fig. 4 esittää kuvion 1 toteutusmuodon muottiosan poikkileikkausta virtausraon koh¬dalta, pitkin kuvion 1 tasoa IV-IV.Fig. 4 is a cross-sectional view of the mold portion of the embodiment of Fig. 1 at a flow slot, taken along the plane IV-IV in Fig. 1.

Fig. 5 esittää kuvion 2 toteutusmuodon muottiosan poikkileikkausta virtausraon koh¬dalta, pitkin kuvion 2 tasoa V-V.Fig. 5 is a cross-sectional view of the mold portion of the embodiment of Fig. 2 at the flow slot, along the plane V-V of Fig. 2.

Fig. 6 esittää kuvion 3 toteutusmuodon muottiosan poikkileikkausta virtausraon koh¬dalta, pitkin kuvion 3 tasoa VI-VI. Tässä kuviossa on myös näytetty katkoviivanuolillasulan metallin eräs mahdollinen pyörteily.Fig. 6 is a cross-sectional view of the mold portion of the embodiment of Fig. 3 at a flow slot, taken along the plane VI-VI of Fig. 3. This figure also shows a possible turbulence of the molten metal with dashed arrows.

Kyseessä on metallin M jatkuvatoimiseen ylöspäin suuntautuvaan pystyvaljuun sovel¬tuva jatkuvavalusuulake ("continuous casting nozzle") 1, millä saadaan valmistettuayhtäjaksoisia tankomaisia, lankamaisia tai putkimaisia valanteita P. Tällainen jatkuva- valusuulake 1 käsittää ensinnäkin jäähdytysvaipan ("cooling mantle") 30, jolla on ylä¬osa 1y ja alaosa 1a. Jatkuvavalusuulake 1 on kiinnitetty jäähdytysvaippansa 30 ylä¬osasta 1y jollain sopivalla tavalla kuvioissa ei-esitettyihin kiinteisiin kannatusrakentei-siin. Jatkuvavalusuulakkeen 1 jäähdytysvaipan 30 alaosa 1a on järjestetty sellaiseksi,että muottiosa 2 voidaan kiinnittää siihen lämpöä siirtävällä liitoksella 9. Tätä varten -ja tietenkin jäähdytystä varten - jäähdytysvaipassa voi olla samankeskisinä ensim¬mäinen uloin putkiosa 31, toinen keskimmäinen putkiosa 32 ja kolmas sisempi put-kiosa 33 ja niiden välissä kaksi sylinterimäistä, putkiosien suuntaista kanavaa 34a,34b, jotka soveltuvat jäähdytysveden W läpivirtauttamiseen eli veden panemiseksi vir¬taamaan kanavien läpi tai antamaan virrata kanavien läpi. Jatkuvavalusuulakkeen 1käytön aikana jäähdytysvesi W siis pannaan virtaamaan ensin yhtä putkiosien välistäkanavaa 34a pitkin, joka on yleensä, mutta ei välttämättä ulompi näistä kahdesta ka¬navasta, jäähdytysvaipan yläosasta 1 y sen alaosaa 1 a kohti ja sitten alaosasta 1 a ta¬kaisin yläosaa 1y kohti toista kanavaa 34b pitkin ja lopuksi ulos jäähdytysvaipasta.Toisin sanoen jäähdytysvesi W virtaa jäähdytysvaipan sisällä U-muotoista reittiä, jol¬loin se kiertää keskimmäisen putkiosan 32 alareunan ympäri, kuten kuvioissa 1 ja 2on näytetty. Jäähdytysveden W tuontia ja poistamista varten jäähdytysvaipan 10 ylä¬osa käsittää kuvioissa ei-näytetyt vesiyhteet. Myös muita tai muunlaisia jäähdytyseli-miä ja/tai jäähdytysväliaineita voidaan käyttää. Jäähdytysvaipan 30 yläosa käsittäävähintään jatkuvavalusuulakkeen 1 kiinnityselimet sekä läpivientiaukon 23 yhtäjaksoi¬sen valanteen P vetämiseksi ulos sitä mukaa kuin sitä syntyy. Toiseksi tällainen jatku¬vavalusuulake 1 käsittää myös muottiosan 2, joka koostuu tulenkestävästä aineesta jajolla on yläpää 2y ja alapää 2a, joka yläpää ulottuu esimerkiksi koaksiaalisesti jäähdy¬tysvaipan 30 sisään ja on lämpöä siirtävällä liitoksella 9 kiinni jäähdytysvaipassa.Muottiosan 2 alapää 2a ulkonee jäähdytysvaipasta 30 niin, että se voidaan upottaasopivassa säiliössä, kuten esimerkiksi uunissa tai senkassa, olevaan sulaan metalliinM, kuten kuvioista 1 ja 2 näkyy. Muottiosassa 2 on pitkänomaisen, keskilinjan 10suuntaisen jatkuvavalumuottionkalon 20 muodostava poikkisisäpinta 12, jolla on muot-tipoikkipinta-ala A2 ja joka vastaa valmistettavan valanteen P ulkomuotoa ja ulkomitto¬ja 11. Muottiosan 2 ja jäähdytysvaipan 30 liitosalue on päällystetty tai ympäröity sopi¬valla lämpöeristeellä 19, jotta jäähdytysvaippa 30 ei vaurioidu, kun muottiosan 2 ala¬pää 2a ja mahdollisesti jäähdytysvaipan se alaosuus 18, jossa muottiosa 2 on kiinni,upotetaan sulaan metalliin. Muottiosa 2 on muodostettu vähintään yhdestä kappalees¬ta tarkoitukseen sopivaa tulenkestävää - eli kyseistä sulaa metallia kestävää - ainet¬ta.This is a continuous casting nozzle 1 suitable for continuous upward vertical casting of the metal M to produce continuous rod, wire or tubular castings P. Such a continuous casting nozzle 1 comprises, firstly, a cooling mantle upper part 1y and lower part 1a. The continuous casting nozzle 1 is secured to the solid support structures not shown in the figures from the upper portion 1y of its cooling jacket 30. The lower part 1a of the cooling mantle 30 of the continuous casting nozzle 1 is arranged so that the mold part 2 can be secured thereto by a heat transfer connection 9. For this, and of course, for cooling, the first outer tube part 31, the second middle tube part 32 and the third inner tube part 33 and between them, two cylindrical ducts 34a, 34b in the direction of the pipe sections, which are suitable for passing cooling water W, i.e. to cause water to flow through the ducts or to allow the water to flow through the ducts. Thus, during operation of the continuous casting die 1, cooling water W is first flowed along one of the conduits 34a, which is generally, but not necessarily, out of these two channels, from the upper 1y to the lower 1a and from the lower 1a towards the upper 1y. i.e., cooling water W flows inside the cooling jacket along a U-shaped path, whereby it circulates around the lower edge of the middle conduit section 32, as shown in Figures 1 and 2. For the introduction and removal of cooling water W, the upper part of the cooling jacket 10 comprises water connections not shown in the figures. Other or other cooling elements and / or cooling media may also be used. The upper part of the cooling jacket 30 comprises at least the fastening means of the continuous casting nozzle 1 and the through hole 23 for pulling out the continuous ingot P as it occurs. Secondly, such continuous casting nozzle 1 also comprises a mold part 2 consisting of a refractory material having a top end 2y and a bottom end 2a extending, for example, coaxially into the cooling jacket 30 and engaging the heat transfer connection 9 in the cooling jacket. , that it can be immersed in a molten metal M in a suitable container such as an oven or pot, as shown in Figures 1 and 2. The mold part 2 has a transverse inner surface 12 forming an elongated centerline 10-direction continuous casting mold cavity 20 having a mold cross-sectional area A2 that corresponds to the appearance and dimensions of the ingot P to be fabricated 11. The joint area of the mold part 2 and the cooling jacket 30 is so that the cooling mantle 30 is not damaged when the lower end 2a of the mold portion 2 and possibly the lower portion 18 of the cooling mantle where the mold portion 2 is attached is immersed in the molten metal. The mold part 2 is formed of at least one piece of a suitable refractory material, i.e. resistant to the molten metal in question.

Keksinnön mukainen muottiosa 2 käsittää yhden tai useampia tangentiaalisia sulan-syöttöreikiä 3 reikäetäisyydellä R1 muottiosan 2 ja siten myös valanteen P keskilinjas¬ta 10. Reikäetäisyys R1 on suurempi kuin jatkuvavalumuottionkalon 20 sisäpinnan 12pintaetäisyys R2 keskilinjasta 10. Kullakin sulansyöttöreiällä 3 on reikäpoikkipinta A3,jotka voivat olla toisiinsa verrattuina eri suuria tai yhtä suuria, joiden yhteenlaskettuapoikkipinta-alaa merkitään ZA3:lla. Yleensä sulansyöttöreikiä 3 on kaksi tai useampia.The mold part 2 according to the invention comprises one or more tangential molten feed holes 3 at a hole distance R1 from the center line 10 of the mold part 2 and thus of the mold P 2. The hole distance R1 is greater than the inner surface 12 in comparison with each other, different sizes or equal sizes, whose total cross-sectional area is denoted by ZA3. Generally, there are two or more molten feed holes 3.

Sulansyöttöreikien koko riippuu valanteen P koosta ja poikkipinta-alasta, mutta onusein halkaisija-alueella 1 mm - 10 mm. Muottiosa käsittää myös rengasmaisen vir-tausraon 4, joka yhdistää mainitun yhden tai useamman tangentiaalisen sulansyöttö-reiän 3 jatkuvavalumuottionkaloon 20. Edullisesti, mutta ei välttämättä, tämä rengas¬mainen virtausrako 4 on säteen - tässä säde vastaa etäisyyksien R1, R2 suuntia kes¬kilinjasta 10, kuten asiantuntijalle on selvää - suunnassa ulommasta tangentiaalistensulansyöttöreikien puoleisesta kehäreunasta 4u sisempää muottiosan keskilinjan 10puoleista sisäreunaa 4s kohti kapeneva. Toisin sanoen rengasmaisen virtausraon 4keskilinjan 10 puoleisella sisäreunalla 4s on kehäsuuntainen rakopoikkipinta-ala A4,jonka korkeus on keskilinjan 10 suuntainen raon mitta ja leveys raon sädettä vastaankohtisuora kehäpituus. Virtausraon 4 suuruus määräytyy valanteen P ja tangentiaalis¬ten sulansyöttöreikien 3 koon ja lukumäärän mukaan, mutta raon em. korkeus onyleensä suuruusluokkaa 1 mm - 10 mm. Tangentiaalisten sulansyöttöreikien 3 reikä-poikkipinta-alojen A3 summa ΣΑ3 on oleellisesti pienempi kuin muottiosan 2 sisäpin¬nan 12 muottipoikkipinta-ala A2, joka on siis keskilinjaa 10 vastaan kohtisuora pinta-ala, jota rajoittaa muottionkalon 20 seinämät. Kun valmistetaan tankoa ja lankaa onseinämänä pelkästään poikkisisäpinnan 12 keskilinjaa kohti avoin sisäpinta 12' ja kunvalmistetaan putkea on seinämänä poikkisisäpinnan 12 keskilinjaa kohti avoin sisäpin¬ta 12' ja tuurnan 7 sisäkkeen 5 ulkopinta 12". Muottipoikkipintaa A2 rajaa siis jokopelkästään sisäpinta 12' tai sekä sisäpinta 12' että sisäkkeen ulkopinta 12". Reikä-poikkipinta-alojen summa ΣΑ3 on tyypillisesti enintään 20% muottiosan 2 sisäpinnan12 muottipoikkipinta-alasta A2 ja mahdollisesti/todennäköisesti on parempi, että reikä-poikkipinta-alojen summa ΣΑ3 on enintään 12% muottiosan sisäpinnan 12 muotti¬poikkipinta-alasta A2. Rengasmaisen virtausraon 4 sisäreunan 4s, joka siis on lähem¬pänä keskilinjaa kuin virtausraon 4 ulkoreuna 4u, kehäsuuntainen rakopoikkipinta-alaA4 on tyypillisesti enintään yhtä suuri kuin muottiosan 2 sisäpinnan 12 muottipoikkipin¬ta-ala A2. Uskotaan, että parempi tulos saavutetaan kun tämä kehäsuuntainen rako¬poikkipinta-ala A4 on pienempi kuin 80% muottiosan sisäpinnan 12 muottipoikkipinta-alasta A2. Rengasmainen virtausrako 4 voi olla kartiomainen ylöspäin eli valunopeu-den VM suuntaan, kuten kuvioissa 1 ja 2 esitetään, tai alaspäin kartiomainen eli valu-nopeudelle vastakkaiseen suuntaan, kuten kuvioon 2 on pisteviivoilla kaaviomaisestimerkitty, tai ovat kohtisuorassa keskilinjaa 10 ja valunopeutta VM vastaan. Rengas¬mainen virtausrako 4 muodostaa keskimääräisen kartiokulman K keskilinjan 10 suh¬teen, joka voi olla välillä 10°-170°, mutta parhaimmillaan ilmeisesti välillä 60°-120°.Muottiosa 2 vaippa 6 ja tuurna 7 voivat olla keskenään eri materiaalia tai samaa mate¬riaalia.The size of the molten feed holes depends on the size and cross-sectional area of the ingot P, but has a wall diameter of 1 mm to 10 mm. The mold section also comprises an annular flow slot 4 which connects said one or more tangential molten feed holes 3 to a continuous casting mold cavity 20. Preferably, but not necessarily, this annular flow slot 4 is a radius - here the radius corresponds to the centerline 10 , as will be apparent to one of skill in the art - tapering in the direction from the outer circumferential edge 4u of the tangential strain feed holes toward the inner inner edge 4s of the mold centerline 10. In other words, the inner edge 4s of the annular flow slot 4 on the center line 10 has a circumferential slot cross-sectional area A4, the height of which is the slot dimension parallel to the center line 10 and its width is perpendicular to the radius of the slot. The size of the flow slot 4 is determined by the size and number of the ingot P and the tangential molten feed holes 3, but the aforesaid height of the slot is generally in the order of 1 mm to 10 mm. The sum ä3 of the hole cross-sectional areas A3 of the tangential molten feed holes 3 is substantially smaller than the mold cross-sectional area A2 of the inner surface 12 of the mold part 2, which is thus perpendicular to the centerline 10 defined by the walls of the mold cavity 20. When the rod and the wire are made as an inner wall 12 'open only to the centerline of the transverse inner surface 12' and when the tube is manufactured the wall is open to the inner surface 12 'and the outer face 12' of the mandrel 7 12 'that the outer surface of the insert 12 ". The sum of the hole cross-sectional areas ΣΑ3 is typically no more than 20% of the mold cross-sectional area A2 of the inner surface12 of the mold part 2 and it is possibly / probably better that the sum of the hole cross-sectional areas ΣΑ3 does not exceed 12% of the Typically, the circumferential slot 4A of the inner edge 4s of the annular flow slot 4, which is closer to the center line than the outer edge 4u of the flow slot 4, is at most equal to the mold A2 of the inner surface 12 of the mold part 2. It is believed that a better result is obtained when this circumferential slit cross-sectional area A4 is less than 80% of the mold cross-sectional area A2 of the inner surface of the mold part 12. The annular flow gap 4 may be conical upward, i.e., in the direction of the casting velocity VM, as shown in Figures 1 and 2, or downwardly conical, i.e., opposite the casting velocity, as schematically indicated by dotted lines, or perpendicular to centerline 10 and the casting velocity. The annular flow gap 4 forms an average cone angle K with respect to the centerline 10, which may be between 10 ° and 170 °, but at best apparently between 60 ° and 120 ° .The mold part 2 and the mandrel 7 may be of different material or ¬riaalia.

Muottiosan 2 yläpäällä 2y on ulkoläpimitta dy, joka on tyypillisesti pienempi kuin ala¬pään 2a ulkoläpimitta dA vähintään lämpöä siirtävällä liitoksella 9 mitalla. Tällöin jääh-dytysvaipan 30 jäähdytysvaikutus jatkuvavalumuottionkalossa 20 olevan metalliin ontehostettu yläpään pienen ulkoläpimitan dy vaikutuksesta. Samalla suuriläpimittaisenalapään 2a sisälle tai päälle saadaan kiinnitettyä tuurna 7. Muottiosa 2 käsittää siis vaipan 6 ja tuurnan 7. Tässä tapauksessa vaippa 6 muodostaa muottiosan 2 alapään2a ja yläpään 2y, ja vaipan yläpään 2y sisällä muottiosan pitkänomainen jatkuvavalu-muottionkalo 20 ulottuu keskilinjan 10 suunnassa ja aukeaa ylöspäin, jotta jatkuvava-lettu tanko, lanka tai putki eli valanne P pääsee syntymään ja poistumaan ylöspäinpainovoiman suuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan. Tyypillisesti tangentiaalisetsulansyöttöreiät 3 ovat tässä vaipassa 6, mutta on ymmärrettävä, että muotoilemallavaippa 6 ja tuurna toisella tavalla voisivat tangentiaaliset sulansyöttöreiät 3 vaihtoeh¬toisesti olla myös tuurnassa 7. Tuurna 7 on muottiosan 2 alapään 2a sisäpuolella taipäällipuolella ja muodostaa siinä jatkuvavalumuottionkalon 20 alaspäin sulkevan tul¬pan. Rengasmainen virtausrako 4 on vaipan 6 sisäotsapinnan 16 ja tuurnan 7 yläot-sapinnan 17 välissä.The upper end 2y of the mold part 2 has an outer diameter dy, which is typically smaller than the outer diameter dA of the lower end 2a by at least a heat transfer connection 9 by a dimension. Thereby, the cooling effect of the cooling mantle 30 on the metal in the continuous casting mold cavity 20 is enhanced by the small outer diameter dy of the upper end. At the same time, a mandrel 7 can be secured inside or on the large diameter base end 2a. The mold part 2 thus comprises a jacket 6 and a mandrel 7. In this case, the jacket 6 forms the lower end 2a and the upper end 2y upwards so that a continuous rod, wire or tube, or ingot P, can be created and exited in the opposite direction to the upward force. Typically, the tangential melting feed holes 3 are in this jacket 6, but it is to be understood that the shaping molding shell 6 and mandrel in another way could alternatively also be in the mandrel 7. The mandrel 7 is in . The annular flow slot 4 is located between the inner face surface 16 of the jacket 6 and the upper face 17 of the mandrel 7.

Muottiosaan kuuluva tuurna 7 ulottuu, ensimmäisessä vaihtoehdossa, keskilinjan 10suunnassa alhaalta päin ainoastaan virtausraon 4 alasivun kohdalle, jolloin kyseessäon tangon tai langan jatkuvavaluun soveltuva muottiosa 2, kuten kuvioissa 1, 3, 4 ja 6on näytetty. Toisessa vaihtoehdossa muottiosaan kuuluva tuurna 7 ulottuu sisäkkeenä5 keskilinjan 10 suunnassa alhaalta päin muottionkalon 20 sisälle sen sisäpintojen 12väliin virtausraosta 4 ylöspäin tuurnapituudelle L, jolloin kyseessä on putken jatkuva-valuun soveltuva muottiosa 2, kuten kuvioissa 2 ja 5 on näytetty.The mandrel 7 of the mold part extends, in the first alternative, downwardly in the direction of the center line 10 only to the underside of the flow slot 4, being a mold part 2 suitable for continuous casting of the rod or wire as shown in Figures 1, 3, 4 and 6. Alternatively, the mandrel 7 in the mold portion extends as an insert 5 in the direction of the centerline 10 from below to the inside of the mold cavity 20 between the flow slots 4 upwardly to the mandrel length L, as shown in Figures 2 and 5.

Jatkuvavalumenetelmässä tangon tai langan tai putken valamiseksi pystysuunnassaylöspäin syötetään sulaa metallia M pitkänomaisen, keskilinjaltaan 10 pystysuuntaisenjatkuvavalumuottionkalon 20 sisältävän muottiosan 2 alapäähän 2a, annetaan sulanmetallin jähmettyä kiinteään olomuotoon jäähdyttämällä muottiosaa 2 jäähdytysvaipal-la 30, ja vedetään jähmettynyttä, kiinteässä olomuodossa olevaa metallia lankana taitankona tai putkena ulos muottiosan 2 yläpäästä 2y valunopeudella VM.In a continuous casting process for casting a rod or wire or pipe vertically upwards, the molten metal M is fed to the lower end 2a of an elongated, centerline 10 vertical continuous casting mold cavity 20, from the upper end 2y of the mold part 2 at a casting speed VM.

Keksinnön mukaan jatkuvavalumuottionkalon 20 sisällä olevaan metallisulaan M jär¬jestetään keskilinjan 10 ympäri suuntautuva pyörivä virtausliike. Tämä pyörivä virtaus-liike, kuten pyörteet ("turbulence" tai "whirl") sisältää tyypillisesti sekä keskilinjan 10ympäri suuntautuvan nopeuskomponentin että keskilinjan suuntaisten toisten linjojenympäri suuntautuvia nopeuskomponentteja. Pyörivällä virtausliikkeellä on tangentiaa-linen kehänopeus VT, joka on suurempi kuin mainittu valunopeus VM. Tämä tangenti-aalinen kehänopeus VT on tyypillisesti vähintään kahdeksan kertaa mainittu valunope¬us VM. Tällä parannetulla jatkuvavalusuulakkeella, muottiosalla ja jatkuvavalumenetelmälläsaavutetaan pieni kiderakenne valanteeseen P, kun muottiosassa 2 sisällä - eli jatku-vavalumuottionkalossa 20 - olevaan sulaan metalliin aiheutetaan kiertoliike tai pyörre,jota kiertoliikettä/pyörrettä edelleen kiihdytetään erityisellä suulakkeen 1 muotoilulla,jossa käytetään hyväksi kiertoliikkeen pyörimisenergian säilymistä. Sulan kiertolii-ke/pyörteily ("rotation/turbulance") häiritsee ytimenmuodostusta ("nucleation") sulan ja kiinteän aineen rajapinnalla eli jähmettymisrintamalla ("solidification front") S ja mah¬dollisella metallin jähmettymisen puuroalueella ("two phase region"). Jähmettymisrin-tamaa S häiritsemällä saavutetaan pieni kiderakenne ("grain size"), joka on edullinenmm. jatkomuokkauksessa. Tätä parannettua jatkuvavalusuulaketta, muottiosaa ja jat-kuvavalumenetelmää voidaan käyttää erityisesti DHP-kuparin, mutta myös puhtaanhapettoman kuparin, kupariseosten, alumiinin ja alumiiniseosten jatkuvavaluun.According to the invention, a rotary flow movement about the center line 10 is provided in the metal melt M inside the continuous casting mold cavity 20. This rotary flow movement, such as turbulence or "whirl", typically includes both a velocity component about the center line and circumferential velocity components along the center line. The rotary flow motion has a tangential peripheral velocity VT that is greater than said casting velocity VM. This tangential peripheral velocity VT is typically at least eight times the said casting velocity VM. This improved continuous casting die, mold portion and continuous casting method achieves a small crystal structure in the casting P when the molten metal inside the mold portion 2 - i.e., the continuous casting mold cavity 20 - is subjected to rotation or vortexing further rotation / vortexing Melt rotation / turbulance interferes with nucleation at the molten-solid interface, the solidification front S, and the possible two-phase region of metal solidification. By disturbing the solidification grid S, a small grain size ("grain size") is obtained which is more advantageous. jatkomuokkauksessa. This improved continuous casting die, mold part and continuous casting process can be used, in particular, for continuous casting of DHP copper, but also for pure oxygen-free copper, copper alloys, aluminum and aluminum alloys.

Keksinnön mukainen jatkuvavalusuulake, muottiosa ja jatkuvavalumenetelmä ja erityi¬sesti jatkuvavalusuulake-jäähdytin järjestely mahdollistaa jatkuvalla pystyvaluproses¬silla tuottaa valamalla suoraan halutun tyyppistä lankaa, tankoa ja putkea, joita onhelpompi jatkomuokata ohuemmaksi ja/tai ohutseinäisemmäksi tangoksi, langaksi taiputkeksi kuin perinteistä suuren kiderakenteen omaavaa aihiota. Joistain kupariseok-sista, kuten esimerkiksi messingistä, joissa sinkin osuus on suuri, valmistettuja aihioitaon suhteellisen helppo keksinnön mukaisesti jatkomuokata, vaikka perinteisesti val¬mistettuja aihioita on lähes mahdottomia jatkomuokata. Keksinnön mukaan suorite¬taan ainoastaan sulatus ja pystyvalu ja saatu valanne on käsittelemättä sopiva esim.putkitehtaan jatkomuokkaukseen, josta lopputuotteina esimerkiksi saniteetti- tai ACR -putki.The continuous casting nozzle, mold part and continuous casting method of the invention, and in particular the continuous casting nozzle cooler arrangement, enables continuous casting directly to produce the desired type of wire, rod and tube which is easier to further form thinner and / or thinner to larger. Some of the copper alloys, such as brass, which have a high zinc content, are relatively easy to further fabricate according to the invention, although conventionally manufactured blanks are almost impossible to further fabricate. According to the invention, only the melting and the vertical casting and the casting obtained are suitable, for example, for further processing of e.g.

Claims

A continuous casting nozzle suitable for continuous upward casting of metal (M) in which continuous castings (P) are cast, said nozzle (1) comprising: - a cooling jacket (30) having an upper portion (1y) and a lower portion (1a); - a mold part (2) consisting of a refractory material having an upper end (2y) and a lower end (2a), the upper end extending coaxially into said cooling jacket (30) by a heat transfer connection (9) secured to said cooling jacket and lower end (2a). ) extends from the cooling jacket (30) for immersion in the molten metal (M), and wherein the mold part (2) has an elongated, transverse interior (12) forming an elongate continuous casting film (20) parallel to the centerline (10). 11), characterized in that said mold part (2) comprises one or more tangential mesh feed holes (3) at a hole distance (R1) from the center line (10) which is greater than the surface distance (R2) of the inner surface (12) of the continuous casting cavity (20). and an annular flow slot (4) connecting said one or more tangential molten feed hole (3) to a continuous casting in the cavity (20), whereby the circumferential slit cross-sectional area (A4) of the inner edge (4s) of the flow slit (4) is smaller than the sum of the hole cross-sectional areas (A3) of the molten feed holes (3).

Continuous casting nozzle according to claim 1, characterized in that the upper end (2y) of the molding part (2) has an outer diameter (dY) which is smaller than the outer diameter (dA) of the lower end (2a) at least by the heat transfer joint (9). wherein the cooling effect of the cooling jacket (30) on the metal in the continuous casting cavity (20) is enhanced.

Continuous molding die according to claim 1 or 2, characterized in that said mold part (2) comprises a sheath (6) and a mandrel (7), wherein: - the sheath (6) forms an elongated continuous molding cavity (20); - said tangential molten feed holes (3) are in the diaper (6); the mandrel (7) is on the inside or on top of the lower end (2a) of the mold part (2) and forms a downwardly closing plug for rod / wire casting, or further in the continuous casting mold cavity for tubular casting; and - the sum (ΣΑ3) of the hole cross-sectional areas (A3) of the tangential molten feed holes (3) is smaller than said mold cross-sectional area (A2).

A mold section for upright vertical selection of a metal rod or wire or tube, the inner surface (12) of the mold section (2) forming a continuous casting mold cavity (20) having an area (A2) of the rod / wire / tube (P) to be manufactured. ) and the outer dimensions (11), the mold part having a center line (10) and a lower end (2a) and an upper end (2y) suitable for immersing in molten metal (M) and having at its upper end secured to cooling means formed by at least one a refractory material, characterized in that said mold part (2) comprises: at least one tangential melt-feeding hole (3) having a tangent (13) lateral point (T) at a radial hole distance (R1) from the center line (10) of the mold part (2); greater than the radial surface distance (R2) of the inner surface (12) from said center line (10) in the mold portion, wherein said tangential the sum (ΣΑ3) of the hole cross-sectional areas (A3) of the an inlet holes (3) is smaller than said mold cross-sectional area (A2); and - an annular flow slot (4) connecting said at least one tangential molten feed hole (3) and the continuous casting mold cavity (20) of the mold part (2) with a circumferential slit cross-sectional area (A4) at its inner edge (4s) , less than the sum of the hole cross-sections mentioned (ΣΑ3).

The mold part according to claim 4, characterized in that the lower end (2a) of the lower end (2a) of said mold part (2) is larger than the outer diameter (dY) of the upper end (2y) of the mold part.

A mold part according to claim 4, characterized in that said annular flow slot (4) is radially tapered from the outer peripheral edge (4u) of the tangential molten feed holes toward the inner inner edge (4s) of the centerline (10).

Mold part according to Claim 4 or 6, characterized in that said circumferential slit (A4) of the inner edge (4s) of the annular flow slot (4) is at most equal to the mold part (A2) of the inner surface (12) of the mold part (2). ); and that said circumferential slit cross-sectional area (A4) is less than 80% of the mold cross-sectional area (A2) of the inner part (12) of the mold part.

A mold part according to claim 4 or 6, characterized in that said sum of the hole cross-sectional areas (ΣΑ3) of the tangential molten feed holes (3) does not exceed 20% of the mold section (A2) of the inner surface (12) of the mold part (2); and that said sum of the cross-sectional areas (ΣΑ3) does not exceed 12% of the cross-sectional area (A2) of the inner surface (12) of the mold part.

A mold part according to claim 4 or 6, characterized in that said annular flow slot (4) is conical upwards or downwards, forming an average cone angle (K) with respect to the centerline (10) or approximately perpendicular to the centerline (10).

Mold part according to one of Claims 4 to 9, characterized in that there are at least two said tangential molten feed holes (3).

Mold part according to one of Claims 4 to 10, characterized in that said mold part (2) comprises a sheath (6) and a mandrel (7), wherein - the sheath (6) forms the lower end (2a) and the upper end (2a) of the mold part (2). 2y) and within the upper end of the jacket (2y), the elongate continuous casting mold cavity (20) extends in the direction of the center line (10) and opens upwards; - said tangential molten feed holes (3) are in said jacket (6); the mandrel (7) being on the inside or on top of the lower end (2a) of the mold part (2) and forming therein a stopper for closing down the continuous mold cavity (20); and - said annular flow gap (4) is located between the inner end face (16) of the diaper (6) and the upper end face (17) of the mandrel (7).

The mold part according to claim 11, characterized in that said mandrel (7) extends: - downwardly in the direction of the center line (10) only to the underside of the flow slot (4), being a mold part (2) suitable for continuous casting of the rod or wire. ; or as an insert (5) in the direction of the centerline (10) from the bottom downwardly between the inner surfaces (12) of the mold cavity (20) and upwardly along the mandrel length (L) from the flow slot (4) to a continuous mold section (2).

A continuous casting method for upright casting of a rod or wire or tube, the method comprising: - feeding molten metal (M) to the lower end (2a) of an elongated continuous casting cavity (20) having a centerline (10) being molten with metal ( M) embedded; - allowing the molten metal to solidify by cooling the mold part (2) with a cooling jacket (30) attached at its upper end (2y); - pulling the solidified solid metal wire as a wire or rod or tube from the upper end (2y) of the mold part (2) at a casting speed (VM), characterized in that a metal melt (M) within the continuous casting cavity (20) a rotary flow motion having a tangential circumferential velocity (VT) of at least eight times said casting velocity (VM).

Use of a rod, wire or tube made with a continuous casting die according to claim 1 or a mold part according to claim 4 or a method according to claim 13 as a blank for the manufacture of a thinner and / or thinner wall rod, wire or tube.