RU2089334C1 - Method of combined continuous casting and rolling of copper and its alloys - Google Patents
Method of combined continuous casting and rolling of copper and its alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2089334C1 RU2089334C1 RU95107438A RU95107438A RU2089334C1 RU 2089334 C1 RU2089334 C1 RU 2089334C1 RU 95107438 A RU95107438 A RU 95107438A RU 95107438 A RU95107438 A RU 95107438A RU 2089334 C1 RU2089334 C1 RU 2089334C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- mold
- rolling
- casting
- copper
- Prior art date
Links
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 2
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010974 bronze Substances 0.000 abstract description 2
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 241001656816 Mezium Species 0.000 abstract 1
- 241000826860 Trapezium Species 0.000 abstract 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 abstract 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 5
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 3
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Metal Rolling (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности, к технологии совмещенных процессов непрерывного литья заготовок и их последующей прокатки и может быть использовано для получения длинномерных катанных изделий из меди и ее сплавов с необходимыми свойствами для изготовления бесстыковых медных, низколегированных и бронзовых контактных проводов. The invention relates to metallurgy, in particular, to the technology of combined processes of continuous casting of blanks and their subsequent rolling and can be used to obtain long rolled products from copper and its alloys with the necessary properties for the manufacture of jointless copper, low alloy and bronze contact wires.
К изделиям указанного назначения предъявляются высокие требования как по электротехническим свойствам, так и по механическим высокая прочность, термо- и износостойкость и т.п. High requirements are imposed on products of this purpose, both in electrical properties and in mechanical properties, high strength, thermal and wear resistance, etc.
Учитывая, что подобный комплекс свойств зависит от качества жидкого металла (соблюдение марочного состава, равномерность распределения элементов по объему, отсутствие примесей), от условий формирования непрерывнолитой заготовки (структура металла, равномерность свойств по длине, отсутствие литейных дефектов), а также от технологии пластической деформации и термической обработки, процесс изготовления проводов является неразрывным, в связи с чем объединение всех стадий производства в предлагаемом изобретении естественно и не нарушает требований единства, тем более, что, как будет показано ниже, процессы отдельных стадий влияют на технологические особенности других стадий процесса. Given that such a set of properties depends on the quality of the liquid metal (compliance with the grade composition, uniform distribution of elements in volume, absence of impurities), on the conditions for the formation of a continuously cast billet (metal structure, uniformity of properties along the length, absence of casting defects), as well as plastic technology deformation and heat treatment, the process of manufacturing wires is inextricable, and therefore the combination of all stages of production in the present invention naturally and does not violate unity requirements, especially since, as will be shown below, the processes of individual stages affect the technological features of other stages of the process.
Известен способ получения катанки из меди и ее сплавов, согласно которому расплавленную медь разливают в открытые изложницы и полученные слитки после нагрева прокатывают в валках стана до требуемого размера и профиля. A known method of producing wire rod from copper and its alloys, according to which molten copper is poured into open molds and the resulting ingots after heating are rolled in the mill rolls to the desired size and profile.
Катанка, полученная этим способом, характеризуется рядом принципиальных недостатков, которые трудно устранимы и требуют дополнительных производственных затрат. The wire rod obtained in this way is characterized by a number of fundamental disadvantages that are difficult to eliminate and require additional production costs.
В частности, плохая поверхность слитков, характерная для слитков структура металла, состоящая из нескольких зон: периферийной мелкокристаллической, основной, состоящей из столбчатых крупных кристаллов, и центральной из равноосных некрупных зерен сегрегация примесей, неблагоприятно сказываются на процессе прокатки. Длительный процесс прокатки с невысокой скоростью остывания раската вызывает появление крупнозернистой структуры, что приводит к низким механическим свойствам катанки. In particular, the poor surface of the ingots, the metal structure characteristic of the ingots, which consists of several zones: the peripheral fine-crystalline, the main, consisting of columnar large crystals, and the central segregation of impurities from equiaxed medium-sized grains adversely affect the rolling process. A long rolling process with a low cooling rate of the roll causes the appearance of a coarse-grained structure, which leads to low mechanical properties of the wire rod.
Технология обеспечивает получение катанки небольшой длины (вес бухты около 100 кг), что вызывает необходимость соединения концов бухт при производстве токопроводов, и получение непрочного и неравномерного по потребительским свойствам провода. The technology provides a wire rod of small length (coil weight of about 100 kg), which necessitates the connection of the ends of the coils in the manufacture of conductors, and obtaining fragile and uneven consumer properties of the wire.
Эти и целый ряд иных недостатков известного способа привели к тому, что он утратил свое ведущее положение. These and a number of other shortcomings of the known method led to the fact that he lost his leading position.
В настоящее время широко применяются способы совмещенного непрерывного литья заготовок с их последующей прокаткой, наиболее близким из которых к описываемому изобретению является известный способ, включающий расплавление медного сырья и выдержку его в миксере, осуществляемые в восстановительной атмосфере, подачу расплава в промежуточную емкость и из нее регулируемой струей с температурой 1100-1150 oC в кристаллизатор роторного типа, где расплав формируется в непрерывнолитую заготовку трапециевидного сечения сначала в контакте с водоохлаждаемой бесконечной лентой, охватывающей бандаж кристаллизатора по дуге в 110-130 oC, а затем в зоне вторичного охлаждения форсунками протяженностью 70-80o. Полностью закристаллизовавшаяся заготовка при температуре 900-950 oC снимается с кристаллизатора и направляется в прокатный стан, при этом начало прокатки осуществляется при температуре заготовки 860-870 oC, а окончание при 450-500 oC. Известный способ характеризуется высокой производительностью, обеспечивает получение беспрерывной по длине катанки массой 3-5 т с высоким качеством поверхности, а процесс прокатки не требует дополнительного нагрева непрерывнолитой заготовки ввиду использования первичной теплоты слитка.Currently, methods of combined continuous casting of billets with their subsequent rolling are widely used, the closest of which to the described invention is the known method, including melting copper raw materials and holding them in a mixer, carried out in a reducing atmosphere, feeding the melt into and out of the intermediate tank a jet with a temperature of 1100-1150 o C in the mold of a rotary type, where the melt is formed into a continuously cast billet of a trapezoidal section, first in contact with water cooling pressed endless tape, covering the mold bandage along an arc of 110-130 o C, and then in the secondary cooling zone with nozzles with a length of 70-80 o . The fully crystallized workpiece at a temperature of 900-950 o C is removed from the mold and sent to the rolling mill, while the start of rolling is carried out at a workpiece temperature of 860-870 o C, and the end at 450-500 o C. The known method is characterized by high productivity, provides continuous along the length of the wire rod weighing 3-5 tons with a high surface quality, and the rolling process does not require additional heating of the continuously cast billet due to the use of the primary heat of the ingot.
Однако наряду с указанными достоинствами000 известному способу присущ и ряд недостатков. However, along with the indicated advantages, the known method also has a number of disadvantages.
Использование медных катодов в качестве сырья для получения расплава и отсутствие средств для введения в расплав дополнительных (легирующих) элементов не предусматривает получение катанки из медных сплавов, что резко ограничивает ассортимент получаемой продукции. The use of copper cathodes as raw materials for producing the melt and the absence of means for introducing additional (alloying) elements into the melt does not provide for the production of wire rod from copper alloys, which sharply limits the range of products obtained.
Наличие восстановительный атмосферы только на отдельных участках технологической цепочки не гарантирует отсутствие окисления и наводораживания расплава, что приводит к излишнему угару, окислению и, как следствие, возможности зашлаковывания литейных каналов, что может привести к прерыванию процесса и невозможности его осуществления. The presence of a reducing atmosphere only in certain parts of the technological chain does not guarantee the absence of oxidation and hydrogenation of the melt, which leads to excessive waste, oxidation and, as a result, the possibility of slagging of casting channels, which can lead to interruption of the process and the impossibility of its implementation.
Непосредственная связь миксера с промежуточной емкостью перед кристаллизатором не обеспечивает гарантированного усреднения состава расплава, что чревато разбросом свойств по длине заготовки (не случайно в известном решении часть непрерывнолитой заготовки отрезается и не используется для прокатки). The direct connection of the mixer with the intermediate tank in front of the mold does not provide guaranteed averaging of the melt composition, which is fraught with a spread of properties along the length of the workpiece (it is not by chance that in the known solution a part of the continuously cast workpiece is cut off and not used for rolling).
Однако основные недостатки известного способа относятся к стадии получения твердой заготовки и ее последующей прокатки. However, the main disadvantages of the known method relate to the stage of obtaining a solid billet and its subsequent rolling.
Параметры процесса кристаллизации не обеспечивают устранение горячих трещин в заготовке, что объясняется малым диаметром кристаллизатора, нерациональным сечением получаемой заготовки (оно подобрано исключительно исходя из требований прокатки), а также принятой схемой охлаждения, приводящей к неполной кристаллизации металла по сечению литой заготовки к моменту ее снятия с роторного кристаллизатора, когда она подвергается избигу. Чрезмерно высокая температура снятия заготовки с бандажа кристаллизатора увеличивает опасность образования горячих трещин. The crystallization process parameters do not ensure the elimination of hot cracks in the workpiece, which is explained by the small diameter of the mold, the irrational section of the obtained billet (it is selected solely on the basis of the rolling requirements), and the adopted cooling scheme, which leads to incomplete crystallization of the metal over the cross section of the cast billet by the time it is removed with a rotary mold when it is being beaten. Excessively high temperature removal of the workpiece from the mold bandage increases the risk of hot cracks.
Кроме того, малый диаметр бандажа не обеспечивает высокий ресурс работы кристаллизатора вследствие малого периода теплосмен. In addition, the small diameter of the bandage does not provide a high service life of the mold due to the short heat exchange period.
Отсутствие возможности влияния на структуру металла катанки в процессе прокатки не позволяет получать изделия с регламентированным уровнем механических свойств, в частности, осуществлять фиксацию пересыщенного твердого раствора в сплавах, способных к дисперсионному твердению. The inability to influence the structure of the wire rod metal during the rolling process does not allow to obtain products with a regulated level of mechanical properties, in particular, fixation of a supersaturated solid solution in alloys capable of dispersion hardening.
В основу изобретения положена задача устранения вышеперечисленных недостатков известного способа, а именно разработка способа совмещенного непрерывного литья и прокатки меди и ее сплавов, обеспечивающего отсутствие угара элементов, зашлаковывания литниковой системы, появления горячих трещин, распределение элементов расплава равномерно по длине заготовки, расширение ассортимента выпускаемой продукции, осуществление возможности управления структурой получаемой заготовки и катанки, упрощение используемого оборудования, продление срока его службы. The basis of the invention is the task of eliminating the above disadvantages of the known method, namely the development of a method of combined continuous casting and rolling of copper and its alloys, ensuring the absence of fumes of elements, slagging of the gate system, the appearance of hot cracks, the distribution of melt elements uniformly along the length of the workpiece, expanding the range of products , the possibility of controlling the structure of the obtained billet and wire rod, simplification of the equipment used, extension rock his life.
Указанная задача решена за счет того, что в известном способе совмещенного непрерывного литья и прокатки, включающем получение расплава и его накопление в миксере, осуществляемые в восстановительной атмосфере, подачу расплава в кристаллизатор роторного типа через промежуточную емкость, формирование в кристаллизаторе непрерывнолитой заготовки трапециевидного сечения до полного ее затвердевания, снятие заготовки с кристаллизатора, подачу заготовки в прокатный стан и обжатие ее в черновых и чистовой клетях, в промежуточной емкости создают восстановительную атмосферу, подаваемый в кристаллизатор расплав модифицируют путем непрерывного ввода в струю расплава модификатора в виде спеченной порошковой меди, формирование заготовки осуществляют на кристаллизаторе с диаметром бандажа не менее 1,55 м, с отношением величины большего основания сечения заготовки к высоте в пределах 1,78-1,88, снимают заготовку с кристаллизатора при достижении ею температуры 625-670 oC, перед подачей заготовки в прокатный стан ее нагревают, а перед чистовой клетью стана охлаждают до температуры рекристаллизации материала раската, при этом дополнительно осуществляют легирование расплава в отдельной обогреваемой емкости с восстановительной атмосферой путем ввода легирующих элементов в расплав в виде длинномерного изделия из медной спеченной порошковой лигатуры, подаваемой со скоростью, соответствующей требуемому содержанию элементов в расплаве и производительности литья.This problem is solved due to the fact that in the known method of combined continuous casting and rolling, including the production of the melt and its accumulation in the mixer, carried out in a reducing atmosphere, the melt is fed into the rotor-type crystallizer through an intermediate tank, and the continuous cast trapezoidal section is formed in the mold to the full its hardening, removing the workpiece from the mold, feeding the workpiece to the rolling mill and compressing it in roughing and finishing stands, in an intermediate container The reducing atmosphere supplied to the mold is modified by continuously introducing a modifier in the form of sintered copper powder into the melt stream, the workpiece is formed on a mold with a band diameter of at least 1.55 m, with a ratio of the larger base of the workpiece cross-section to height within 1, 78-1.88, remove the billet from the mold when it reaches a temperature of 625-670 o C, before feeding the billet to the rolling mill, it is heated, and before the mill stand, it is cooled to a temperature of allization of the roll material, in addition, alloying of the melt is carried out in a separate heated vessel with a reducing atmosphere by introducing alloying elements into the melt in the form of a lengthy product from sintered copper powder ligature, supplied at a speed corresponding to the required content of elements in the melt and casting performance.
Способ совмещенного непрерывного литья и прокатки осуществляют следующим образом. The method of combined continuous casting and rolling is as follows.
Исходный материал твердая медь загружается в шахтную плавильную печь и расплавляется. Расплав по желобу поступает в накопитель миксер, в котором, также как и в печи, поддерживается восстановительная атмосфера любым известным способом. The solid copper source material is loaded into a shaft smelter and melted. The melt through the gutter enters the mixer, in which, like in the furnace, a reducing atmosphere is maintained by any known method.
Расплав меди подается по желобу в промежуточную емкость кристаллизатора и далее регулируемой струей в кристаллизатор роторного типа. The copper melt is fed through a trough into the intermediate container of the mold and then by an adjustable stream into the rotor-type crystallizer.
В случае получения изделий из медного сплава расплав перед промежуточной емкостью обрабатывается в отдельной емкости, имеющей автономные средства нагрева и восстановительную атмосферу, лигатурой, которая в виде бесконечного длинномерного изделия из спеченной порошковой меди с добавками необходимых легирующих элементов вводится в расплав. In the case of obtaining products from a copper alloy, the melt in front of the intermediate tank is processed in a separate tank with autonomous heating means and a reducing atmosphere, using a ligature, which is introduced into the melt in the form of an endless lengthy product from sintered copper powder with the addition of the necessary alloying elements.
Скорость подачи лигатуры и ее расход определяются производительностью процесса литья и требуемым составом сплава. The feed rate of the ligature and its consumption are determined by the productivity of the casting process and the required alloy composition.
Доведенный до требуемого состава сплав направляется в промежуточную емкость и далее в кристаллизатор. Brought to the required composition, the alloy is sent to the intermediate tank and then to the mold.
В формирующей полости бандажа кристаллизатора, образованной выточкой по периметру бандажа и охватывающей бандаж по дуге в 110o-130o бесконечной лентой, расплав кристаллизуется и в зоне вторичного охлаждения, образованной форсунками, подающими струи охлаждающей воды непосредственно на литую заготовку, обеспечивается полное затвердевание металла по всему поперечному сечению и с температурой 625-670 oC она снимается с кристаллизатора.In the forming cavity of the mold bandage formed by a recess along the band perimeter and covering the bandage in an arc of 110 ° -130 ° with an endless ribbon, the melt crystallizes and in the secondary cooling zone formed by nozzles supplying jets of cooling water directly to the cast billet, the metal completely solidifies through the entire cross section and with a temperature of 625-670 o C it is removed from the mold.
Подаваемый в кристаллизатор жидкий металл обрабатывается модификатором, который в виде спеченной порошковой меди вводится в струю металла, что позволяет обогатить расплав центрами кристаллизации. The liquid metal supplied to the crystallizer is treated with a modifier, which is introduced into the metal stream in the form of sintered copper powder, which allows the melt to be enriched by crystallization centers.
Непрерывнолитая заготовка подается в прокатный стан в предварительно нагретом состоянии благодаря проходу через индуктор, где нагревается до необходимой температуры, а затем деформируется сначала в черновых, а затем в чистовой клети до получения требуемого диаметра катанки. The continuously cast billet is fed into the rolling mill in a preheated state due to the passage through the inductor, where it is heated to the required temperature and then deformed first in roughing and then in the finishing stand until the required wire rod diameter is obtained.
Перед чистовой клетью стана заготовку интенсивно охлаждают, увеличивая расход эмульсии, в валках прокатного стана для протекания в металле упрочняющих процессов. Before the finishing mill stand, the workpiece is intensively cooled, increasing the emulsion flow rate, in the rolls of the rolling mill for strengthening processes to occur in the metal.
Наличие восстановительной атмосферы на стадиях операции легирования расплава позволяет полностью исключить окисление легирующих элементов, а отсутствие оксидов позволяет гарантировать тракт подачи расплава к кристаллизатору от зашлаковывания и нарушений беспрерывности процесса. The presence of a reducing atmosphere at the stages of the operation of alloying the melt completely eliminates the oxidation of alloying elements, and the absence of oxides allows us to guarantee the path of supply of the melt to the mold from slagging and disruptions in the continuity of the process.
Использование отдельной емкости для легирования и наличие в ней источника нагрева металла позволяет осуществить легирование расплава любыми, в т.ч. и тугоплавкими элементами, гарантированно усреднить состав расплава и обеспечить равномерность его на всей длине непрерывнолитой заготовки. The use of a separate tank for alloying and the presence of a metal heating source in it allows alloying of the melt with any, including and refractory elements, it is guaranteed to average the composition of the melt and ensure its uniformity over the entire length of the continuously cast billet.
Как известно, одним из основных факторов, влияющих на структуру литого металла, является процесс когерентного зарождения кристаллов, условиями протекания которого являются температура расплава и степень его переохлаждения. Однако величина переохлаждения, необходимая для начала когерентного зарождения кристаллов, весьма высока и обычно на практике недостижима. В реальных условиях происходит гетерогенное зарождение на посторонних твердых частицах, например, примесях, и уже при небольших переохлаждениям. Учитывая, что предыдущие стадии процесса описываемого изобретения обеспечивают высокую чистоту от примесей, необходимо введение в расплав дополнительных центров при кристаллизации микрохолодильников, которыми являются в данном случае частицы меди, вводимой в виде спеченной порошковой проволоки или ленты в струю металла, поступающего в кристаллизатор. As is known, one of the main factors affecting the structure of cast metal is the process of coherent nucleation of crystals, the conditions for the flow of which are the temperature of the melt and its degree of supercooling. However, the amount of supercooling required to start the coherent nucleation of crystals is very high and usually unattainable in practice. Under real conditions, heterogeneous nucleation takes place on foreign solid particles, for example, impurities, and even with slight supercoolings. Considering that the previous stages of the process of the described invention provide high purity from impurities, it is necessary to introduce additional centers in the melt during crystallization of micro-refrigerators, which in this case are copper particles introduced in the form of a sintered flux-cored wire or ribbon into a stream of metal entering the crystallizer.
Данный прием позволяет получить чрезвычайно мелкозернистую структуру, обладающую не только высокими механическими свойствами, но и, что особенно важно, высокой стойкостью к горячим трещинам, в связи с чем образование их в изобретении исключается. This technique allows you to get an extremely fine-grained structure with not only high mechanical properties, but also, which is especially important, high resistance to hot cracks, and therefore their formation in the invention is excluded.
Увеличение диаметра бандажа (колеса) кристаллизатора свыше 1,55 м позволяет "смягчить" напряженное состояние металла при снятии литой заготовки с кристаллизатора, поскольку, во-первых, радиус закругления ручья пи этом увеличивается, и, во-вторых, увеличение длины дуги окружности (при сохранении углового расстояния зоны кристаллизации) приводит к увеличению времени нахождения литой заготовки на кристаллизаторе, а следовательно, процесс затвердевания проходит более полно по всему сечению ее до снятия с кристаллизатора. An increase in the diameter of the mold band (wheel) over 1.55 m allows you to "soften" the stress state of the metal when removing the cast billet from the mold, because, firstly, the radius of curvature of the stream increases, and secondly, the length of the circular arc increases ( while maintaining the angular distance of the crystallization zone) leads to an increase in the residence time of the cast billet on the mold, and therefore, the solidification process takes place more fully over its entire cross section before being removed from the mold.
Увеличение диаметра колеса благоприятно действует и на состояние затвердевшей заготовки при ее съеме и последующем протягивании через направляющие ролики к прокатному стану, т.к. позволяет снимать заготовку с уровня ниже оси колеса, что обеспечивает более плавное распрямление заготовки и приводит к снижению напряжений в ее сечении. An increase in the diameter of the wheel also favorably affects the state of the hardened billet during its removal and subsequent pulling through the guide rollers to the rolling mill, because allows you to remove the workpiece from a level below the axis of the wheel, which provides a more smooth straightening of the workpiece and leads to a decrease in stresses in its cross section.
Кроме того, увеличение диаметра колеса снижает температурные деформации самого колеса, поскольку, как известно, оно подвергается циклическому изменению температуры (каждая точка колеса сначала воспринимает температуру жидкого металла, а затем следует с ним вместе по окружности, постепенно охлаждается и после снятия заготовки вновь приходит в зону жидкой ванны), а увеличение диаметра приводит к увеличению периода этого цикла. In addition, an increase in the diameter of the wheel reduces the temperature deformations of the wheel itself, since, as you know, it undergoes a cyclic change in temperature (each point of the wheel first perceives the temperature of the liquid metal, and then follows along with it along the circumference, gradually cools down and, after removing the workpiece, comes back to zone of a liquid bath), and an increase in diameter leads to an increase in the period of this cycle.
Снятие заготовки с колеса с температурой 625-670 oC (а не 900-950 oC, как в прототипе) позволяет исключить еще один фактор, влияющий на образование горячих трещин, жидкие прослойки по границам зерен, кристаллизующиеся при низких температурах. Кроме того, снижение уровня остаточных литейных напряжений связано с уменьшением температуры слитка.The removal of the workpiece from the wheel with a temperature of 625-670 o C (and not 900-950 o C, as in the prototype) allows us to exclude another factor affecting the formation of hot cracks, liquid layers at the grain boundaries, crystallizing at low temperatures. In addition, a decrease in the level of residual casting stress is associated with a decrease in the temperature of the ingot.
Именно это обстоятельство упущено в известном решении в угоду процессу горячей прокатки, поскольку в известном решении ставилась задача максимального использования внутреннего тепла заготовки для прокатки. It is this circumstance that was missed in the well-known solution for the sake of the hot rolling process, since the known solution set the task of maximizing the use of the internal heat of the billet for rolling.
Еще одним фактором, оказывающим влияние на образование трещин в заготовке, является профиль сечения заготовки. Another factor influencing the formation of cracks in the workpiece is the cross-sectional profile of the workpiece.
Из теории сопротивления материалов известно, что из сечений одинаковой площади меньшей способностью к изгибу обладает то, у которого отношение высоты к основанию больше, т.е. согласно теории для снижения напряжений в теле литой заготовки при ее изгибе. Во время снятия с роторного кристаллизатора и выпрямлении после него при поступлении в прокатный стан предпочтительно иметь у сечения литой заготовки максимальное отношение ширины основания к высоте, приближаясь в идеале к плоской полосе. From the theory of resistance of materials it is known that, from sections of the same area, the one with a lower flexural capacity has a higher ratio of height to base, i.e. according to theory, to reduce stresses in the body of a cast billet during bending. During removal from the rotor mold and straightening after it, when it enters the rolling mill, it is preferable to have the maximum ratio of the base width to height at the cross section of the cast billet, ideally approaching a flat strip.
Однако заявителем в результате экспериментальных исследований выявлено, что при достижении определенных величин соотношений параметров сечения дальнейшее уменьшение высоты не вызывает существенного снижения напряжений при изгибе. However, as a result of experimental studies, the applicant revealed that when certain ratios of the parameters of the cross section are reached, a further decrease in height does not cause a significant decrease in bending stresses.
Выяснилось, что максимальное отношение основания к высоте, выгодной для устранения трещинообразования, равно 1,857, однако учитывая требования прокатки, оптимальным принимается диапазон 1,78-1,88, поскольку при меньшем соотношении (выгодном процессу прокатки) появление трещин вероятно, а большее отношение не выгодно для процесса прокатки увеличивается число клетей. It turned out that the maximum ratio of the base to the height favorable for eliminating crack formation is 1.857, however, given the requirements of rolling, the optimal range is 1.78-1.88, since cracks are likely to occur with a lower ratio (advantageous to the rolling process), and a larger ratio is not beneficial for the rolling process increases the number of stands.
Для снижения нагрузок на подшипники прокатного стана во время деформации заготовки, а также более равномерного распределения температуры по сечению непрерывнолитой заготовки введена операция нагрева заготовки перед подачей ее в прокатный стан. Необходимо отметить также, что эта операция способствует возможности достижения у прокатываемых заготовок закалочных температур при обработке дисперсно-твердеющих медных сплавов. To reduce the loads on the bearings of the rolling mill during deformation of the billet, as well as a more uniform temperature distribution over the cross-section of the continuously cast billet, an operation was introduced to heat the billet before feeding it to the rolling mill. It should also be noted that this operation contributes to the possibility of achieving hardening temperatures in rolled billets during the processing of dispersively hardening copper alloys.
Наличие же операции охлаждения проката перед чистовыми клетями стана позволяет осуществить процесс обработки давлением при температуре рекристаллизации и ниже ее для повышения прочностных свойств катанки и фиксации пересыщенного твердого раствора у дисперсионнотвердеющих медных сплавов. The presence of the cooling operation of rolled metal before the finishing stands of the mill allows the process of pressure treatment at a temperature of recrystallization and below it to increase the strength properties of wire rod and fixation of a supersaturated solid solution in dispersion hardening copper alloys.
Пример. Осуществляли расплавление меди и получение путем ее легирования сплава, содержащего 0,04-0,06 Sn. Полученный расплав подавали в кристаллизатор диаметром бандажа 2 м и формировали заготовку с размерами 65•35 мм, сечение полосы составляло 2100 мм2. Бесконечная стальная лента, охлаждаемая снаружи водой, охватывала бандаж кристаллизатора под углом 118o, а вся зона охлаждения простирается по окружности роторного кристаллизатора на 172o. Температура снятия заготовки с кристаллизатора составляла 650 oC. Заготовка направлялась в индуктор, где нагревалась до температуры 760 oC и подавалась в 9-ти клетевой стан. Перед поступлением катанки в чистовую клеть ее интенсивно охлаждали со скоростью 70 град/сек до температуры 350-400 oC. Произведенная катанка по составу имела отклонения от стандарта не более ±0,02 по содержанию легирующих элементов. Свойства катанки: твердость НВ-1052 МПа, временное сопротивление растяжению 320 МПа, относительное удлинение 21,5 размер зерна 11,8 мкм. Полученный из катанки контактный провод характеризовался временным сопротивлением растяжению 386 МПа, число скручиваний до разрушения 8 и число перегибов до разрушения 5. Электросопротивление составило в среднем 0,0179 МОм.м. При изготовлении катанки по условиям прототипа механические свойства у нее ниже, чем по предлагаемому изобретению. Твердость у материала катанки достигает 640-670 СПа, временное сопротивление σв 240-248 МПа, предел текучести 98-115 МПа, относительное удлинение 42-46,5 размер зерна 13,4 мкм. Контактный провод у такой катанки имеет σв 370,5 МПа, число скручиваний и перегибов до разрушения соответственно 7 и 4. Интенсивное охлаждение раската при горячей прокатке в случае использования дисперсионнотвердеющих медных сплавов позволяет достигнуть равномерного по всей длине катанного изделия перевода сплава в состояние перенасыщенного твердого раствора. Прокатка дисперсионнотвердеющего сплава 0,17 Zn; 0,08 Gr; ост. Cu, в течение 10 с с температурой подачи в стан 860 oC позволила при скорости охлаждения 70 г/с достигнуть состояния закалки. Электросопротивление сплава в состоянии перенасыщенного твердого раствора составило 0,0274 мОм.М, а после старения 0,0197 МОм.М.Example. Copper was melted and an alloy containing 0.04-0.06 Sn was obtained by alloying it. The obtained melt was fed into a mold with a band diameter of 2 m and a blank was formed with dimensions of 65 • 35 mm, the strip section was 2100 mm 2 . An endless steel strip, cooled outside by water, covered the mold band at an angle of 118 ° , and the entire cooling zone extends around the circumference of the rotor mold by 172 ° . The temperature for removing the billet from the mold was 650 o C. The billet was sent to the inductor, where it was heated to a temperature of 760 o C and fed into a 9 stand mill. Before the wire rod entered the finishing stand, it was intensively cooled at a speed of 70 deg / s to a temperature of 350-400 o C. The wire rod produced in its composition had deviations from the standard no more than ± 0.02 in terms of the content of alloying elements. Properties of wire rod: hardness HB-1052 MPa, temporary tensile strength 320 MPa, elongation 21.5, grain size 11.8 μm. The contact wire obtained from the wire rod was characterized by a temporary tensile strength of 386 MPa, the number of twists to failure 8 and the number of kinks to failure 5. The electrical resistance averaged 0.0179 MΩ.m. In the manufacture of wire rod according to the conditions of the prototype, its mechanical properties are lower than according to the invention. The hardness of the wire rod material reaches 640-670 SPA, the temporary resistance σ is 240-248 MPa, the yield strength is 98-115 MPa, the elongation is 42-46.5, the grain size is 13.4 microns. The contact wire of such a wire rod has a σ of 370.5 MPa, the number of twists and kinks to failure is 7 and 4, respectively. Intensive cooling of the roll during hot rolling in the case of using dispersion hardening copper alloys allows the alloy to become uniform over the entire length of the rolled product into a state of supersaturated solid solution. Dispersion hardening alloy rolling 0.17 Zn; 0.08 Gr; rest Cu, for 10 s with a feed temperature of 860 ° C into the mill, it was possible to reach a quenching state at a cooling rate of 70 g / s. The electrical resistance of the alloy in the state of a supersaturated solid solution amounted to 0.0274 mΩ.m, and after aging 0.0197 MΩ.m.
Описанный способ позволяет обеспечить свойства и их стабильность в получаемых контактных проводах и исключить из технологии специальную термическую обработку, обычно осуществляемую после прокатки с использованием специального оборудования. The described method allows to ensure the properties and their stability in the resulting contact wires and to exclude from the technology special heat treatment, usually carried out after rolling using special equipment.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95107438A RU2089334C1 (en) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | Method of combined continuous casting and rolling of copper and its alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95107438A RU2089334C1 (en) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | Method of combined continuous casting and rolling of copper and its alloys |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95107438A RU95107438A (en) | 1997-01-27 |
| RU2089334C1 true RU2089334C1 (en) | 1997-09-10 |
Family
ID=20167566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95107438A RU2089334C1 (en) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | Method of combined continuous casting and rolling of copper and its alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2089334C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010140915A1 (en) | 2009-06-04 | 2010-12-09 | Kostln Sergei Alekseevich | Method for producing a precipitation-hardened lean copper-based alloy, and method for producing a metal product therefrom |
| WO2015099555A1 (en) * | 2013-12-23 | 2015-07-02 | Виктор Викторович ШИГИН | Method for the combined casting and rolling of copper alloys from copper scrap |
| RU2801137C2 (en) * | 2021-12-08 | 2023-08-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | Method for manufacturing a contact wire for high-speed rail transport |
| US12042833B2 (en) | 2016-11-07 | 2024-07-23 | Primetals Technologies Austria GmbH | Method and a control device for operating a combined casting/rolling installation |
-
1995
- 1995-05-17 RU RU95107438A patent/RU2089334C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Машины непрерывного литья металлов и литейно-прокатные агрегаты. Труды ВНИИМЕТМАШа. Сборник N 41. - М.: 1975, с. 17 - 28. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010140915A1 (en) | 2009-06-04 | 2010-12-09 | Kostln Sergei Alekseevich | Method for producing a precipitation-hardened lean copper-based alloy, and method for producing a metal product therefrom |
| WO2015099555A1 (en) * | 2013-12-23 | 2015-07-02 | Виктор Викторович ШИГИН | Method for the combined casting and rolling of copper alloys from copper scrap |
| EP3088101A4 (en) * | 2013-12-23 | 2017-08-09 | Shigin, Victor Victorovich | Method for the combined casting and rolling of copper alloys from copper scrap |
| RU2637454C1 (en) * | 2013-12-23 | 2017-12-04 | Виктор Викторович Шигин | Method of combined casting and rolling of copper alloys of copper scrap |
| US12042833B2 (en) | 2016-11-07 | 2024-07-23 | Primetals Technologies Austria GmbH | Method and a control device for operating a combined casting/rolling installation |
| RU2801137C2 (en) * | 2021-12-08 | 2023-08-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | Method for manufacturing a contact wire for high-speed rail transport |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95107438A (en) | 1997-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Emley | Continuous casting of aluminium | |
| CA1267768A (en) | Process for continuous casting of metal ribbon | |
| US7478665B2 (en) | Method of manufacturing magnesium alloy material | |
| CN1048434C (en) | Continuous casting apparatus and continuous casting system | |
| CN108411170B (en) | Preparation method of high-magnesium aluminum alloy welding wire | |
| US4151896A (en) | Method of producing machine wire by continuous casting and rolling | |
| CN105397045A (en) | Casting rolling device and method for aluminum alloy plate blank | |
| CN113649415A (en) | Preparation process of high-strength aluminum alloy welding wire | |
| CN111041296A (en) | Method for producing phi 2.6mm5356 aluminum alloy welding wire by adopting non-annealing process | |
| CN106077539B (en) | A kind of preparation process of aluminum alloy strip continuous casting and rolling | |
| RU2089334C1 (en) | Method of combined continuous casting and rolling of copper and its alloys | |
| US4665970A (en) | Method of producing a metallic member having a unidirectionally solidified structure | |
| CN111185578B (en) | Method for producing 5554 aluminum alloy welding wire by continuous casting and rolling | |
| CN100376711C (en) | A kind of thermal spraying zinc-aluminum alloy wire rod and preparation method thereof | |
| RU2089335C1 (en) | Casting and rolling unit | |
| CN109047685B (en) | Method for preparing steel ingot | |
| AU2019253975B2 (en) | A process for producing a superalloy and superalloy obtained by said process | |
| JP3199382B2 (en) | Manufacturing method and apparatus for semi-finished products | |
| JP3885123B2 (en) | Method for producing Zn-Al alloy wire | |
| CN116445757A (en) | Aluminum alloy rod and preparation method thereof | |
| DE3303447A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING ALLOY COPPER WIRE BY CONTINUOUS CASTING | |
| CN116571707B (en) | Method for improving center shrinkage cavity quality of high-carbon steel continuous casting billet | |
| CN112008054B (en) | High-speed continuous casting and rolling method and system for aluminum alloy thin strip | |
| RU2719051C1 (en) | Method of semi-finished products production from heat-resistant alloy h25n45v30 | |
| JPH08120366A (en) | Continuous casting method for titanium ingot |