CS199235B2 - Equipment for manufacture of tubes with spiralshaped ribs by electroslag remelting - Google Patents

Abstract

1352815 Continuous casting; casting processes MITSUBISHI JUKOGYO KK 10 April 1972 [9 April 1971] 16474/72 Heading B3F A tube having internal and/or external longitudinal fins (the fins on the tube being either all spiral or all straight) is continuously cast with the use of a core 6 and mould 7 either or both being finned and the metal being provided by an electroslag arrangement, e.g. with consumable electrodes 5 of arcuate shape, Fig. 5(a), the molten metal being vibrated, as by vibrators 11 contacting a tubular starter 9. As shown in Fig. 6, the latter has internal spiral fins like those of a tube to be cast and with the cast tube it is rotated by a motor 16 and table 14 as a supportÀ ing plate 17 is lowered. If the fins are straight, withdrawal rolls extract the starter and casting. Cooling water passes to and from the mandrel 6 and mould 7 through pipes 8. At the start, molten slag 12 is retained in the tapered inlet of the cavity by the top of the starter 9 as shown. The top of the starter also melts when the metal melts. During casting, mushy slag forms a heatinsulating and lubricating layer between the metal and casting surfaces. The vibration of the metal facilitates filling of the casting cavity and imparts grain uniformity.

Description

Vynález se týká zařízení pro výrobu trubek se spirálovitými žebry elektrostruskovým přetavováním, při kterém se kontinuálně· přivádí roztavený kov do formy a na spodním konci formy se vytahuje - ztuhlý produkt.The present invention relates to an apparatus for producing spiral rib tubes by electroslag remelting, in which molten metal is continuously fed into the mold and the solidified product is drawn at the lower end of the mold.

Pro reakci čpavku, vodíku a petrochemikálií, · jako například ethylenu, při vysokých teplotách, · se· zpravidla používá trubek válcového tvaru. Těchto trubek se používá i při zpracovávání uvedených látek nebo při zužitkovávání tepla ' ·jimi uvolňovaného, kdy trubky dopravují · uvnitř médium pro získávání páry výměnou tepla a jsou ohřívány zevně. Je známo, že z hlediska tepelné účinnosti jsou pro takové účely nejvýhodnější žebrované - trubky.For the reaction of ammonia, hydrogen and petrochemicals, such as ethylene, at high temperatures, · cylindrical tubes are generally used. These tubes are also used in the treatment of these substances or in the recovery of the heat released by them, where the tubes convey the heat recovery medium inside by heat exchange and are heated externally. It is known that finned tubes are the most suitable for such purposes.

Jelikož teplota vnějšího tepelného zdroje má být co nejvyšší s ohledem na co nejvyšší tepelnou účinnost zařízení, jsou trubky používané pro tyto účely dnes obvykle vyráběny z legovaných ocelí, které se vyznačují dobrou tepelnou stálostí. Vyrábět z těchto materiálů . trubky složitých průřezových tvarů při použití obvyklých způsobů, například protlačování, je však značně nesnadné.Since the temperature of the external heat source is to be as high as possible with respect to the highest thermal efficiency of the device, the tubes used for this purpose are today usually made of alloy steels which are characterized by good thermal stability. Produced from these materials. however, tubes of complex cross-sectional shapes using conventional methods, such as extrusion, are extremely difficult.

Z britského patentu č. 1 -250 910 je znám způsob výroby žebrovaných trubek vhodný pro tváření legovaných ocelí, při kterém se používá elektrostrúskového přetavování a kov, -který je v roztaveném stavu přiváděn do formy, je ve formě ztuhlého - produktu na druhém konci formy lineárně odtahován. Tento- způsob do značné míry odstranil nedostatky - do té doby známého stavu techniky. Uplatňuje se však pouze u trubek konstantního- - průřezu, kterého- lze dosahovat lineárním odtahem trubek. Tento známý způsob a - zařízení navržená pro jeho - provádění naproti tomu neumožňují zhotovovat trubky se šroubovicovitě vinutými žebry, které jsou jak známo -pro zvětšení tepelně výměnné plochy povrchu trubky ještě účinnější než žebrované trubky konstantního průřezu. Vynález si proto klade za úkol- rozvinout myšlenku shora uvedeného britského patentu a vytvořit - zařízení, - - které -umožňuje vyrábět trubky se- spirálovitě vinutými žebry.British Patent No. 1-250,910 discloses a process for making finned tubes suitable for forming alloyed steels using electroslag remelting and the molten metal in the mold is in the form of a solidified product at the other end of the mold. linearly pulled. This method has largely eliminated the shortcomings of the prior art. However, it is only applicable to pipes with a constant cross-section which can be achieved by linear pipe withdrawal. On the other hand, this known method and the devices designed for its implementation do not make it possible to produce helically wound tubes which, as is known, are even more effective than ribbed tubes of constant cross-section for increasing the heat exchange surface area of the tube. SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the invention to develop the idea of the aforementioned British patent and to provide a device which makes it possible to produce tubes with spirally wound ribs.

Podstata zařízení pro -výrobu - trubek se spirálovitými- žebry elektrostruskovým přetavováním, -při kterém se kontinuálně přivádí roztavený - kov do formy a na spodním konci formy- se vytahuje ztuhlý produkt, přičemž toto -zařízení -obsahuje chlazenou - formu a tažný -stůl, podle vynálezu spočívá v tom, že- tažný - stůl je uložen - současně svisle posuvně a - otočně -okolo - osy odtahované trubky, přičemž celková rychlost výsledného pohybu tažného stolu směrem - dolů od formy je rovná rychlosti odtahování trubky z formy na svislé šroubovicovité dráze.The principle of the apparatus for producing spiral ribs by electroslag remelting, in which the molten metal is continuously fed into the mold and at the lower end of the mold, the solidified product is withdrawn, the apparatus comprising a cooled mold and a drawing table. According to the invention, the drawing table is supported at the same time - vertically displaceable and - rotating - around the axis of the withdrawn pipe, the total speed of the resulting downward movement of the drawing table being equal to the withdrawal speed of the pipe from the mold on a vertical helical path .

Takto řešené zařízení umožňuje v důsledku šroubovitého odtahovacího pohybu tažného stolu vyrábět trubky se šroubovicovité vinutými žebry oproti přímkovitě probíhajícím žebrům u lineárně odtahovaných trubek podle známého stavu techniky. Trubky vyráběné na tomto zařízení lze používat pro nejrůznější účely, jako pro zpracování a reakci petrochemikálií, výměníky tepla, boilery, topné radiátory apod.Such a device makes it possible, due to the helical pulling movement of the drawing table, to produce tubes with helically wound ribs as opposed to the straight running ribs of the linearly drawn tubes according to the prior art. The tubes manufactured on this device can be used for a variety of purposes, such as processing and reaction of petrochemicals, heat exchangers, boilers, heating radiators, etc.

Vynález je blíže vysvětlen ha příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých značí:The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

obr. 1 příklad trubky zhotovené na zařízení podle vynálezu s vnějšími šroubovicovitě vinutými žebry, a to v pohledu a v příčném řezu;FIG. 1 shows an example of a tube made on the device according to the invention with external helically wound ribs, in cross-sectional view;

obr. 2 příklad trubky zhotovené na zařízéní podle vynálezu s vnitřními šroubovicovitě vinutými žebry, rovněž v pohledu a příčném řezu;FIG. 2 shows an example of a tube made on the device according to the invention with internal helically wound ribs, also in cross-sectional view;

obr. 3 osový řez příkladem zařízení podle vynálezu pro výrobu trubky podle obr. 2.FIG. 3 is an axial section through an example of the apparatus of the invention for manufacturing the pipe of FIG. 2.

Jak je patrno z obr. 3, tvoří základní část zařízení podle vynálezu forma 1, skládající se obecně z vnějšího formového dílu 2 a z vnitřního jaderníku 3. Jak je z obrázku zřejmé, má jaderník 3 v oblasti profilu a—a profil se žebrovým zvlněním, odpovídající vnitřnímu profilu vyráběné trubky. V části směrem od profilu а—а к profilu b—b se jaderník 3 zužuje tak, že v místě profilu b—b již není žádné zvlnění. Další část jaderníku 3 od profilu b—b směrem к profilu с—-c je kuželovitého tvaru bez zvlnění. Na opačné straně od profilu a—a má jaderník 3 stálý průměr, umožňující zhotovování výrobku požadovaných rozměrů v kterémkoli průřezu této části, a to až к profilu a‘—a‘. V části od profilu á—á к profilu d—d má jaderník 3 kuželovitý tvar, jak je vidět na obrázku.As can be seen from FIG. 3, the basic part of the device according to the invention is a mold 1, generally consisting of an outer mold part 2 and an inner core 3. As can be seen from the figure, the core 3 has a profile. corresponding to the internal profile of the pipe to be produced. In the part away from profile а — а to profile b — b, the core 3 taperes so that there is no more undulation at the location of profile b — b. The other part of the core 3 from the profile b-b towards the profile c-c is of a conical shape without undulating. Opposite to the profile a — a, the core 3 has a constant diameter, allowing the manufacture of the product of the desired dimensions in any cross section of this part, up to the profile a‘ — and ‘. In the section from the profile α-a to the profile d-d, the core 3 has a conical shape as shown in the figure.

Pokud jde o vnitřní povrch vnějšího formového dílu 2, má část ód profilu b—b к profilu с—c na horním konci směrem к vrcholu průřez, který se postupně zvětšuje. Část mezi profilem b—b a profilem d—d je pravidelně válcovitá a vnitřní průměr vnějšího formového dílu 2 je v této části přizpůsoben vnějšímu tvaru výrobku.With respect to the inner surface of the outer mold part 2, the portion of the profile b-b to the profile s-c at the upper end towards the apex has a cross-section which gradually increases. The part between the profile b-b and the profile d-d is regularly cylindrical and the inner diameter of the outer mold part 2 is adapted in this part to the outer shape of the article.

Jak jaderník 3, tak i vnější formový díl jsou vytvořeny z mědi a jsou opatřeny chladicími trubkami 4, 6 pro vodní chlazení. Jaderník 3 a vnější formový díl 2 jsou uspořádány souose a konstruovány tak, že profil vytvářené žebrované trubky o požadovaném zvlnění vnitřního povrchu je formován mezerou, vymezovanou jaderníkem a vnějším formovým dílem 2. Jaderník 3 a vnější formový díl 2 jsou uloženy na vhodné stojanové zařízení v dostatečné výšce, aby se dala vyrábět trubka požadované délky, přičemž každý z obou formových dílů zachovává svou pevnou polohu. Vnější formový díl 2 je například opřen o stojanovou podporu 5 a jaderník 3 je nesen vodní chladicí trubkou 4, připojenou к jeho vrcholu.Both the core 3 and the outer mold part are made of copper and are provided with cooling tubes 4, 6 for water cooling. The core 3 and the outer mold part 2 are arranged coaxially and constructed such that the profile of the formed finned tube with the desired corrugation of the inner surface is formed by the gap defined by the core and the outer mold part 2. The core 3 and the outer mold part 2 are supported of sufficient height to produce a tube of the desired length, each of the two mold parts maintaining their fixed position. For example, the outer mold part 2 is supported on the stand support 5 and the core 3 is carried by a water cooling tube 4 attached to its top.

Do mezery mezi vnějším formovým dílem 2 a jaderníkem 3 se vsouvá spouštěcí trubka 7, pomocí které se zahajuje vytváření vyráběné trubky. Tato spouštěcí trubka 7 se šroubovitým pohybem zasouvá do té části mezery mezi oběma díly formy 1, která leží mezi profilem a—a a profilem b—b.A trigger tube 7 is inserted into the gap between the outer mold part 2 and the core 3 by means of which the formation of the pipe to be produced is initiated. This trigger tube 7 is screwed into the part of the gap between the two mold parts 1 which lies between the profile a-a and the profile b-b.

Účelem této trubky je vytahovat výrobek, který se nad ní vytváří, za současného sestupného pohybu a otáčení okolo vlastní osy. Proto má zařízení podle vynálezu otáčecí mechanismus, složený z tažného stolu 8, redukčního soukolí 9, hnacího motoru 10 a tažného základu 11 pro posun výrobku směrem dolů rychlostí odpovídající rychlosti tažení.The purpose of this tube is to pull out the product that is formed above it while descending and rotating about its own axis. Therefore, the device according to the invention has a rotation mechanism comprising a drawing table 8, a reduction gear 9, a drive motor 10 and a drawing base 11 for moving the product downward at a speed corresponding to the drawing speed.

Žebrované trubky podle obr. 1, které mají zvlnění na svém vnějším povrchu, se vyrábějí na obdobně řešeném zařízení s tou obměnou, že jaderník 3 má válcový tvar a vnější formový díl 2 je opatřen na vnitřním povrchu žebrovým zvlněním.The ribbed tubes of FIG. 1, which have a corrugation on their outer surface, are manufactured on a similarly designed device, with the variation that the core 3 has a cylindrical shape and the outer mold part 2 is provided with a rib corrugation on the inner surface.

Zařízení podle vynálezu funguje následovně. Na elektrody 12 z kovu určeného pro výrobu trubky, rozmístěné v horní části formy 1 a zaváděné shora do její dutiny, se připojí napájecí elektrický zdroj 13, který se dále napojí rovněž na spouštěcí trubku 7. V roztavené strusce 14 pak začne proudit elektrický proud. Odporové teplo vyvolané elektrickým odporem strusky 14 pak způsobí jev zvaný elektrostruskové tavení, kterým se roztaví konec každé elektrody 12 a vytvoří kuličky roztaveného kovu. Kuličky klesají roztavenou struskou 14 к hornímu konci spouštěcí trubky 7. Horní konec sspouštěcí trubky 7 a jeho přilehlé části se v důsledku toho také roztaví. Kuličky se tak nahromadí mezi profilem a—a a profilem b—b a formují se tak do tvaru mezikruží vznikající trubky.The device according to the invention functions as follows. A power supply source 13 is connected to the electrodes 12 of the tube-forming metal disposed in the upper part of the mold 1 and introduced from above into its cavity. The resistive heat induced by the electrical resistance of the slag 14 then causes a phenomenon called electroslag melting, which melts the end of each electrode 12 to form spheres of molten metal. The balls descend with the molten slag 14 to the upper end of the trigger tube 7. The upper end of the trigger tube 7 and its adjacent part also melts as a result. Thus, the balls accumulate between the profile a-a and the profile b-b, forming the annulus of the tube formed.

Protože taveninová lázeň postupně roste na objemu, je spouštěcí trubka 7 tažena šroubovitovitým pohybem pomocí tažného stolu 8 řízenou rychlostí směrem dolů. S postupným spouštěním trubky 7 se současně vyplňuje mezera mezi jaderníkem 3 a vnějším formovým dílem 2 taveninou, přičemž průchodu kuliček taveniny mezerou směrem dolů napomáhá vibrační účinek vibrátorů 15. V důsledku chlazení obou částí formy 1 vodou procházející chladicími trubkami 4, 6, roztavený kov ve styku se stěnami formy postupně ztuhne, takže na spodu formy 1 je spouštěcí trubkou postupně odtahována ztuhlá trubka se spirálovitě vinutými žebry.As the melt bath gradually increases in volume, the trigger tube 7 is pulled in a helical motion by means of a draw table 8 at a controlled speed downwards. With the gradual lowering of the tube 7, the gap between the core 3 and the outer mold part 2 is simultaneously filled with melt, with the vibrating effect of the vibrators 15 assisting the downward passage of the melt balls. contact with the walls of the mold gradually solidifies, so that at the bottom of the mold 1, a stiffened tube with spirally wound ribs is gradually withdrawn by the trigger tube.

Claims (1)

předmět vynálezuobject of the invention Zařízení pro výrobu trubek se spirálovitými žebry elektrostruskovým přetavováním, při kterém se kontinuálně přivádí roztavený kov do formy a na spodním konci formy se vytahuje ztuhlý produkt, přičemž toto zařízení obsahuje chlazenou formu a tažný stůl, vyznačené tím, že tažný stůl (8) je ulo žen současně svisle posuvně a otočně okolo osy odtahované trubky, přičemž celková rychlost výsledného pohybu tažného stolu (8) směrem dolů od formy (1) je rovná rychlosti odtahování trubky z formy (1) na svislé šroubovicovité dráze.Apparatus for producing spiral rib tubes by electroslag remelting, wherein molten metal is continuously fed into the mold and a solidified product is drawn at the lower end of the mold, the apparatus comprising a cooled mold and a drawing table, characterized in that the drawing table (8) is The total speed of the resulting downward movement of the drawing table (8) from the mold (1) is equal to the speed of the withdrawal of the pipe from the mold (1) on a vertical helical path.