CS242782B1 - Production method of long metal semiproducts namely bars and apparatus to perform this method - Google Patents

Abstract

Vynález řeší výrobu profilů ze vstupního tyčového materiálu tvářením, po předchozím ohřevu přímým průchodem elektrického proudu materiálem. Podstata vynálezu spočívá v tom, že výchozí tyčový materiál se na tvářecí teplotu ohřívá ve dvou fázích, přičemž v první fázi se dodá 90 až 95 % tepla přímým průchodem elektrického proudu materiálem, a v druhé fázi se materiál na tvářecí teplotu dohřeje. Zařízení sestává z ohřívacího lože _5 a z válcovací stolice 2» mezi nimiž je umístěna pomocná ohřívací komora s výhodou tvořená induktorem. Při reverzním válcování je pomocná ohřívací komora T_ s výhodou umístěna i za válcovací stolici 2· Při tandemovém uspořádání válcovacích stolic 2 3e výhodné umístit pomocnou ohřívací komoru T_ před každou válcovací stolicí 2· Vynález je vhodný pro výrobu různých profilů jako jsou turbínové a kompresorové lopatky, nože, prizmatické profily, vyráběné z tyčových polotovarů tvářením při 1 100 až 1 250 °C.The invention solves the production of input profiles rod material by molding, after the previous one heating by direct passage of electric current material. The essence of the invention is that it is the starting point the rod material to the forming temperature heats in two stages, taking in the first stage 90 to 95% of the heat is delivered by direct passage electricity, and in the other phase, the material is heated to the forming temperature. The device consists of a heating bed 5 and a rolling bed stool 2 »between them an auxiliary heating chamber preferably formed inductor. It is auxiliary in reverse rolling the heating chamber 11 is preferably located i for rolling mill 2 · for tandem the arrangement of the rolling stands is advantageous place the auxiliary heater chamber 3 in front each rolling mill 2 · The invention is suitable for the manufacture of various profiles such as turbine and compressor blades, knives, prismatic profiles, manufactured from bar semi-finished products at 1 100 up to 1,250 ° C.

Description

(54) Způsob výroby dlouhých kovových polotovarů, zejména tyči a zařízení k provádění tohoto způsobu(54) A method for producing long metal blanks, in particular rods, and devices for carrying out the method

Vynález řeší výrobu profilů ze vstupního tyčového materiálu tvářením, po předchozím ohřevu přímým průchodem elektrického proudu materiálem.The invention solves the production of profiles from the incoming bar material by molding, after previous heating by direct passage of electric current through the material.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že výchozí tyčový materiál se na tvářecí teplotu ohřívá ve dvou fázích, přičemž v první fázi se dodá 90 až 95 % tepla přímým průchodem elektrického proudu materiálem, a v druhé fázi se materiál na tvářecí teplotu dohřeje. Zařízení sestává z ohřívacího lože _5 a z válcovací stolice 2» mezi nimiž je umístěna pomocná ohřívací komora s výhodou tvořená induktorem. Při reverzním válcování je pomocná ohřívací komora T_ s výhodou umístěna i za válcovací stolici 2· Při tandemovém uspořádání válcovacích stolic 2 3^e výhodné umístit pomocnou ohřívací komoru T_ před každou válcovací stolicí 2·SUMMARY OF THE INVENTION The invention is based on the fact that the starting bar material is heated to the forming temperature in two phases, with 90-95% of the heat being supplied in the first phase by direct electrical current passing through the material, and The apparatus consists of a heating bed 5 and a rolling stand 2, between which an auxiliary heating chamber, preferably consisting of an inductor, is arranged. In reverse rolling, the auxiliary heating chamber T_ preferably positioned beyond the rolling mill 2 · The tandem arrangement of two roll stands ³ and advantageous to place the auxiliary heating compartment T_ before each rolling stand 2 ·

Vynález je vhodný pro výrobu různých profilů jako jsou turbínové a kompresorové lopatky, nože, prizmatické profily, vyráběné z tyčových polotovarů tvářením při 1 100 až 1 250 °C.The invention is suitable for the production of various profiles such as turbine and compressor blades, knives, prism profiles made from bar blanks by molding at 1100-150 ° C.

Vynález se týká způsobu výroby dlouhých kovových polotovarů, zejména tyčí, tvářením, po předchozím ohřevu přímým průchodem elektrického proudu, přiváděného do konců tyčí a zařízení k provádění tohoto způsobu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing long metal blanks, in particular rods, by molding, after prior heating by direct passage of electrical current supplied to the ends of the rods, and to apparatus for carrying out the process.

Doposud se kovový tyčový materiál ke tváření ohřívá nejčastěji stacionárně pomocí chlazených kleštin, jimiž se do materiálu přivede elektrický proud. Ohřev materiálů přímým průchodem elektrického proudu má řadu výhod, ve srovnání s jinými způsoby ohřevu materiálů, zejména vysokou účinnost přeměny elektrické energie na teplo v materiálu, a to více než 95 % a vysokou rychlost ohřevu.Up to now, the metal rod material for forming is most often stationary heated by means of cooled pliers, by means of which an electric current is introduced into the material. The heating of materials by the direct passage of electric current has a number of advantages over other methods of heating materials, in particular a high efficiency of converting electric energy to heat in the material of more than 95% and a high heating rate.

Nevýhodou tohoto řešení je, že konce tyčového materiálu uchopené v kleštinách jsou v důsledku chlazení kleštin, chladnější než ostatní část ohřívaného tyčového materiálu. Tato skutečnost působí nepříznivě na zdárný průběh tváření, zejména na zavedení vstupního konce tyčového materiálu do válcovací mezery. Doposud se uvedená nevýhoda řeší např. svařováním tyčového materiálu a jeho kontinuálním ohřevem přímým průchodem elektrického proudu, s následným tvářením a poté dělením kontinuálně vyválcovaného polotovaru.A disadvantage of this solution is that the ends of the bar material gripped in the collets are cooler than the other part of the heated bar material due to the collet cooling. This has an adverse effect on the successful forming process, in particular on the introduction of the inlet end of the bar material into the roll gap. To date, this disadvantage has been solved, for example, by welding the rod material and continuously heating it by direct passage of electric current, followed by forming and then cutting the continuously rolled blank.

Nevýhodou uvedeného řešení je vysoká pracnost, energetická náročnost a skutečnost, že neumožňuje válcování složitých profilů, u nichž je nutné několik průchodů válcovacími kalibry. Synchronizace několika válcovacích stolic v tandemovém uspořádání včetně kontinuálního ohřevu je spojená s řadou provozních a technických problémů, jakož i se značnými investičními náklady.The disadvantage of this solution is the high labor intensity, energy consumption and the fact that it does not allow the rolling of complex profiles, which require several passes through the rolling gauges. The synchronization of several rolling mills in a tandem arrangement, including continuous heating, is associated with a number of operational and technical problems, as well as considerable investment costs.

Stávající způsoby výroby složitějších profilů neumožňují efektivní využití energie, vložené do ohřevu polotovaru pro válcování. Při postupném válcování kupříkladu třemi průchody válcovací stolicí, se polotovar po průchodu válcovací stolici nechá vychladnout, znovu se ohřívá atd. Postup je spojený s vysokými energetickými nároky a s negativním vlivem na kvalitu povrchu a na strukturu materiálu.Existing methods for producing more complex profiles do not allow efficient use of the energy embedded in the heating of the blank for rolling. In the case of successive rolling, for example through three passes through the rolling stand, the workpiece is allowed to cool after passing through the rolling stand, reheating, etc. The process is associated with high energy requirements and a negative effect on the surface quality and material structure.

Při použití tandemového uspořádání válcovacích stolic u slabších a složitějších profilů dochází vzhledem k použitým rychlostem válcování k takovému poklesu teploty, že konečný rozměr při jednom ohřevu nelze docílit. V jiných případech bylo použito přehřívání tyčového materiálu před tvářením, což přinášelo, kromě energetické nevýhodnosti, nežádoucí vliv na strukturu a kvalitu materiálu.When using the tandem arrangement of rolling mills for thinner and more complex profiles, the temperature decreases due to the used rolling speeds so that the final dimension in one heating cannot be achieved. In other cases, overheating of the rod material prior to molding was used, which, in addition to the energy disadvantage, had an adverse effect on the structure and quality of the material.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby dlouhých kovových polotovarů, zejména tyčí, ohřevem výchozího materiálu na tvářecí teplotu 1 100 až 1 250 °C přímým průchodem elektrického proudu, s následujícím tvářením, podle vynálezu.These disadvantages are overcome by a method for producing long metal blanks, in particular rods, by heating the starting material to a molding temperature of 1100-150 ° C by direct passage of electric current, followed by molding, according to the invention.

Podstata vynálezu spočivá v tom, že výchozí materiál se na tvářecí teplotu ohřívá ve dvou fázích, přičemž v první fázi se výchozímu materiálu dodá 90 až 95 % tepla přímým průchodem elektrického proudu, načež ve druhé fázi se na tvářecí teplotu dohřeje. Vynález řeší i zařízení k provádění uvedeného způsobu, sestávající z válcovací stolice s předřazeným dopravníkem a ohřívacím ložem pro přímý průchod elektrického proudu materiálem. Podstata zařízeni podle vynálezu spočívá v tom, že mezi ohřívacím ložem pro přímý průchod elektrického proudu a válcovací stolicí je umístěna pomocná ohřívací komora. Pomocná ohřívací komora je s výhodou tvořena induktorem. Při reverzním pohybu válcovaného polotovaru je výhodné, když pomocná ohřívací komora je umístěna také za válcovací stolicí.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is characterized in that the starting material is heated to the forming temperature in two phases, wherein in the first stage the starting material is supplied with 90-95% of the heat by direct electric current, and subsequently heated to the forming temperature. The invention also provides an apparatus for carrying out the method, consisting of a rolling mill with a upstream conveyor and a heating bed for the direct passage of electric current through the material. The principle of the device according to the invention consists in that an auxiliary heating chamber is arranged between the heating bed for the direct passage of electric current and the rolling stand. The auxiliary heating chamber is preferably formed by an inductor. In the reverse movement of the rolled blank, it is advantageous if the auxiliary heating chamber is also located behind the rolling stand.

Výhodou vynálezu je, že zajištuje snadné a bezpečné zavádění konců válcovaného materiálu do válcovací mezery, což má za následek zvýšení produktivity výroby, snížení zmetkovitosti a také zvýšeni bezpečnosti práce obsluhy válcovací stolice. Vyrovnání teploty ve válcovaném materiálu se příznivě projevilo na kvalitě konečného profilového výrobku. Při opakovaném vstupu válcovaného materiálu do válcovací stolice, tj. při reverzním či tandemovém uspořádání válcovací tratě, vynález umožňuje operativně odstranit nežádoucí zchlazení válcovaného mate-_χ riálu použitím indukčního, plazmového nebo jiného dohřevu. Byla odstraněna závislost válco3 vání na množství tepla naakumulovaného v polotovaru při základním ohřevu přímým průchodem elektrického proudu, takže je možné v souvislém sledu provést neomezený počet válcovacích stehů ve složitých kalibrech, při zachování výhod ohřevu polotovarů přímým průchodem elektrického proudu a při využití výhody libovolného výkonného zdroje příhřevu polotovarů, podle potřeby.The advantage of the invention is that it ensures easy and safe insertion of the ends of the rolled material into the roll gap, which results in increased production productivity, reduced scrap rate and also increased safety of the mill operator. The temperature equalization in the rolled material has a positive effect on the quality of the finished profile product. When the re-entry of the rolled material into the rolling mill, i.e. at or reversing tandem rolling mill, the invention allows operatively remove unwanted cooling of the rolled sub- _χ rial using induction, plasma, or other reheating. The dependence of rolling on the amount of heat accumulated in the blank during basic heating by direct electric current passage has been eliminated, so that an unlimited number of rolling stitches can be performed in complex calibres, while maintaining the advantages of blank heating by direct electric current pre-heating of semi-finished products, as required.

Podle příkladného provedení vynálezu se ve dvou fázích ohřívaly tyče určené k výrobě turbinových lopatek. V první fázi se odporově, přímým průchodem elektrického proudu ohřál výchozí materiál, jímž byly tyčové polotovary, na teplotu 115 °C, čímž se v tyčových polotovarech naakumulovalo 95 % tepla potřebného k válcování. Zbytek tepla, potřebný především k vytemperování vstupní části tyčového polotovaru, byl dodán tyčovému polotovaru indukčním ohřevem. Po zavedení tyčového polotovaru do válcovací stolice, které proběhlo bez závad, následovalo reverzní válcování průchodem třemi kalibry.According to an exemplary embodiment of the invention, the bars for producing turbine blades were heated in two phases. In the first phase, the precursor material, which was the bar stock, was heated to 115 ° C in a resistive, direct current flow, thereby accumulating 95% of the heat required for rolling in the bar stock. The remainder of the heat required to temper the inlet portion of the bar stock was supplied to the bar stock by induction heating. The introduction of the rod blank into the rolling mill, which took place without any defects, was followed by reverse rolling through three calibers.

Mezi druhým a třetím stehem byl tyčový polotovar před vstupem do válcovací stolice indukčně přihřát, čímž byly pokryty ztráty tepla vzniklé během válcování a manipulace s tyčovými polotovary. Získaný vyválcovaný polotovar byl použit pro výrobu turbinových lopatek, které měly vysokou kvalitu, podstatně se snížila zmetkovitost a zvýšila se produktivita práce.Between the second and third stitches, the bar stock was inductively reheated prior to entering the mill stand, thereby covering the heat losses generated during rolling and handling of the bar stock. The obtained rolled semi-finished product was used for the production of high quality turbine blades, significantly reduced scrap and increased labor productivity.

Na připojených výkresech je znázorněno schéma příkladů uspořádání zařízení podle vynálezu, a to na obr. 1 s triem válcovací stolici a na obr. 2 s tandemovým uspořádáním válcovacích stolic.The accompanying drawings show a diagram of examples of arrangements of the apparatus according to the invention, in FIG. 1 with a three-mill stand and in FIG. 2 with a tandem mill stand.

Podle prvního příkladu, zařízení tvoří reverzní válcovací stolice s průměrem válců 300 milimetrů s mechanickým převodem, sestávajícím z hřebenové skříně 2 a převodové skříně 3^, spojené s elektrickým motorem 4. Před triem válcovací stolicí _1 je umístěn manipulátor 6^, jímž je výkyvný stůl. Stejný manipulátor j> je umístěn za válcovací stolicí 2- Na obou manipulátorech 2 je umístěna pomocná ohřívači komora ]_, tvořená induktorem. Před manipulátorem 6 umístěným před válcovací stolicí 1 je v jeho podélné ose umístěno ohřívací lože _5 s napájecím zdrojem a s přiřazeným zásobníkem, které nejsou zakresleny.According to a first example, the apparatus consists of a reversing mill having a diameter of 300 millimeters with a mechanical transmission consisting of a rack 2 and a gearbox 3 connected to an electric motor 4. A manipulator 6, which is a pivot table . The same manipulator 1 is located behind the rolling stand 2. On both manipulators 2, an auxiliary heater chamber 1 is formed, consisting of an inductor. In front of the manipulator 6 located in front of the rolling stand 1, a heating bed 5 with a power supply and an associated reservoir (not shown) is placed in its longitudinal axis.

Tyčové polotovary se ze zásobníku dopraví na ohřívací lože 2' kde jsou sevřeny do kleštin, kterými se přivede z napájecího zdroje do polotovarů elektrický proud. Tyčové polotovary se ohřeji na tvářecí teplotu. Manipulátorem se tyčové polotovary po průchodu pomocnou ohřívací komorou J_ dopraví do válcovací mezery. Vzhledem ke správné teplotě vstupního konce tyčového polotovaru válcování proběhlo bez závad. Při zpětném chodu se k eliminování ztrát · tepla válcovaného materiálu použije pomocná ohřívací komora 2» kterou jsou tyčové polotovary vedeny před vstupem do válcovací mezery z druhé strany válcovací stolice 2·The bar blanks are conveyed from the container to the heating bed 2 'where they are clamped into a collet, which supplies electrical power from the power supply to the blanks. The blanks are heated to the forming temperature. The bar blanks are transported to the rolling gap after passing through the auxiliary heating chamber 11 by a manipulator. Due to the correct temperature of the inlet end of the rod blank, the rolling took place without defects. In the return run, an auxiliary heating chamber 2 is used to eliminate the heat loss of the rolled material, by means of which the bar blanks are guided before entering the rolling gap from the other side of the rolling stand 2.

Podle dalšího příkladu provedení vynálezu byly válcovány tyčové polotovary na profil, z něhož se zhotovovaly nože, přičemž válcovací traE měla tandemové uspořádání. Nejprve byl výchozí materiál ohřát na 1 170 °C, čímž naakumuloval 92 % tepla, potřebného ke tvářeni.According to another embodiment of the invention, the bar blanks were rolled to a profile from which the blades were made, the rolling mill having a tandem arrangement. First, the starting material was heated to 1170 ° C, thereby accumulating 92% of the heat required for forming.

Zbytek tepla byl dodán indukčně před vstupem materiálu do válcovací mezery. Uvedené rozdělení ohřevu vstupního materiálu do dvou fází, podobně jako v prvním příkladu provedení vynálezu, přineslo řadu výhod, především příznivý účinek na kvalitu nožů a na produktivitu práce.The rest of the heat was supplied inductively before the material entered the roll gap. The two-stage heating of the feedstock, as in the first embodiment of the invention, has brought a number of advantages, in particular a favorable effect on the quality of the knives and on the productivity of the work.

Zařízení k provádění způsobu podle tohoto druhého příkladu provedení vynálezu sestává ze tří válcovacích stolic f,. spojených přes hřebenovou skříň 2 a převodovou skříň 2 s elektrickým motorem 2· Před první válcovací stolicí 1. je umístěno ohřívací lože 5 pro přímý průchod elektrického proudu výchozím materiálem k válcování. Mezi tímto ohřívacím ložem 5 a válcovací stolicí 2 j^e umístěna pomocná ohřívací komora T_ tvořená induktorem. Další pomocné ohřívací komory T_ jsou umístěny v prostoru mezi jednotlivými válcovacími stolicemi 2· Při poklesu teploty válcovaných tyčových polotovarů byl operativně tento pokles indukčním příhřevem eliminován,.The apparatus for carrying out the method according to the second embodiment of the invention consists of three rolling stands f. connected to the rack 2 and the gearbox 2 to the electric motor 2. A heating bed 5 is placed in front of the first rolling stand 1 for direct passage of electric current through the starting material for rolling. Between this heating bed 5 and the rolling stand 2 there is ^an auxiliary heating chamber T formed by an inductor. Further auxiliary heating chambers T are located in the space between the individual rolling mills 2. When the temperature of the rolled bars has dropped, this drop has been operatively eliminated by induction heating.

Vynález je vhodný pro výrobu různých profilů jako jsou turbinové a kompresorové lopatky, nože, prizmatioké profily, vyráběné z tyčových polotovarů.The invention is suitable for the production of various profiles such as turbine and compressor blades, knives, prismatic profiles made from rod blanks.

Claims (4)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 1. Způsob výroby dlouhých kovových polotovarů, zejména tyčí, ohřevem výchozího materiálu na tvářecí teplotu 1 100 až 1 250 °C přímým průchodem elektrického proudu, s následujícím tvářením, vyznačený tím, že výchozí materiál se na tvářecí teplotu ohřívá ve dvou fázích, přičemž v první fázi se výchozímu materiálu dodá 90 až 95 % tepla přímým průchodem elektrického proudu, načež ve druhé fázi se výchozí materiál na tvářecí teplotu dohřeje.Method for producing long metal blanks, in particular rods, by heating the starting material to a molding temperature of 1100 to 1250 ° C by direct passage of electric current, followed by molding, characterized in that the starting material is heated to the molding temperature in two phases. in the first phase, 90 to 95% of the heat is supplied to the starting material by direct current flow, and in the second phase the starting material is heated to the forming temperature. 2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, sestávající z válcovací stolice s předřazeným dopravníkem a ohřívacím ložem pro přímý průchod elektrického proudu, vyznačený tím, že mezi ohřívacím ložem (5) a válcovací stolicí (1) je umístěna pomocná ohřívací komora (7).2. An apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising a rolling mill with an upstream conveyor and a heating bed for the direct passage of electric current, characterized in that an auxiliary heating chamber (7) is arranged between the heating bed (5) and the rolling stand (1). . 3. Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že pomocná ohřívací komora (7) je tvořena induk torem.Device according to claim 2, characterized in that the auxiliary heating chamber (7) is formed by an inductor. 4. Zařízení podle bodu 2 nebo 3, vyznačené tím, že pomocná ohřívací komora (7) je umístěna také za válcovací stolicí (1).Device according to claim 2 or 3, characterized in that the auxiliary heating chamber (7) is also located behind the rolling stand (1).