RU2200644C2 - Устройство для непрерывного литья и прессования полых профилей - Google Patents
Устройство для непрерывного литья и прессования полых профилей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2200644C2 RU2200644C2 RU2001110206A RU2001110206A RU2200644C2 RU 2200644 C2 RU2200644 C2 RU 2200644C2 RU 2001110206 A RU2001110206 A RU 2001110206A RU 2001110206 A RU2001110206 A RU 2001110206A RU 2200644 C2 RU2200644 C2 RU 2200644C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- needle
- roll
- continuous casting
- ducts
- rolls
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для получения бесшовных полых профилей, в том числе труб преимущественно из медных и алюминиевых сплавов методом непрерывного литья и прессования. Сущность изобретения заключается в выполнении устройства, включающего печь-миксер, валок с ручьем и валок с выступом, образующие рабочий калибр, на выходе из которого установлена матрица с клиновидными охлаждаемыми полостями, дополнительно снабженного установленной соосно матрице длинномерной иглой с механизмом ее отвода, жестко закрепленной фиксатором и расположенной в обойме с каналами для подачи смазки, размещенными по периметру иглы, и выступами для запирания каналов, при этом в валках выполнены водоохлаждаемые полости. Предлагается также соотношение критической рабочей длины иглы и диаметра валка с ручьем выбирать из диапазона 0,05-0,35. Заявляемое устройство позволяет расширить технологические возможности при получении полых профилей и повысить качество пресс-изделий за счет улучшения механических свойств вследствие отсутствия сварного шва. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Description
Настоящее изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для получения бесшовных полых профилей, в том числе труб, преимущественно из медных и алюминиевых сплавов методом непрерывного литья и прессования.
Известно устройство для получения труб методом литья-прессования фирмы Westinghouse Electr. Manufact.Co (Э.Германн "Непрерывное литье", 1961, стр. 657), которое состоит из кристаллизатора, выполненного в виде подогреваемого индуктором копильника, поршня, охлаждаемой матрицы, оправки (иглы), закрепленной со стороны изделия соосно с матрицей и вытяжного устройства.
Данное устройство позволяет получать бесшовные трубы, однако оно работает в дискретном режиме (циклично), и объем металла в копильнике ограничен его размерами, что не обеспечивает непрерывности процесса. Другим его недостатком является то, что данная конструкция не позволяет получать изделия с высокими механическими свойствами, так как формирование изделия осуществляется путем кристаллизации стенок трубы в зазоре между иглой и стенками копильника, а вытяжное устройство только "поддерживает процесс вытягивания слитка". Так как наружную поверхность трубы формируют стенки копильника, невозможно изменять ее размеры, что также ограничивает область применения. Выявленные недостатки в значительной степени снижают производительность процесса, требуют дополнительной обработки давлением (например, последующего волочения) для получения высоких механических свойств и не позволяют варьировать сортамент получаемых изделий.
Устройства, позволяющие получать изделия совмещенным методом литья и прокатки (Канцельсон М.П. "Литейно-прокатные агрегаты для производства катанки из цветных металлов", М., ЦНИИТЭИтяжмаш, 1990), также имеют ряд недостатков. Для получения высоких механических свойств необходимы большие степени деформации, а это возможно при реализации большого количества проходов на непрерывных литейно-прокатных агрегатах, включающих не менее 15-20 клетей. Расходы на изготовление инструмента (валков), его переналадка и профилировка на каждый типоразмер профиля требуют достаточно больших затрат, что экономически целесообразно лишь при больших объемах производства продукции. Кроме того, такие агрегаты в промышленности применяются преимущественно для получения сплошных профилей, а описания в научно-технической и патентной литературе устройств для получения бесшовных труб такими способами не имеется.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является установка для непрерывного литья и прессования металла (Патент России 2100136, 1997), включающая печь-миксер, кристаллизатор роторного типа, валок с ручьем и валок с выступом, образующие рабочий калибр, на выходе из которого установлена матрица с клиновидными охлаждаемыми полостями.
Данная установка обеспечивает непрерывность процесса, снижение энергозатрат, высокие механические свойства пресс-изделий за счет значительных степеней деформации при прессовании, варьирование размеров пресс-изделий.
Однако установка не позволяет получать бесшовные полые профили, что особенно актуально для металлов и сплавов, которые при нагреве склонны к окалинообразованию, препятствующему процессам сварки под давлением при деформации. Поэтому получение труб, например, из меди и ее сплавов невозможно без специальных мер, предотвращающих окисление металла в очаге деформации (обработка в вакууме и т.д.). Кроме того, качество сварных труб значительно ниже бесшовных вследствие сравнительно низких механических свойств пресс-изделий в зоне сварного шва.
Основной задачей изобретения является расширение технологических возможностей устройства при получении полых профилей и повышение качества пресс-изделий за счет улучшения механических свойств из-за отсутствия сварного шва.
Для решения поставленной задачи заявляемое устройство для непрерывного литья и прессования полых профилей, включающее печь-миксер, валок с ручьем и валок с выступом, образующие рабочий калибр, на выходе из которого установлена матрица с клиновидными охлаждаемыми полостями, дополнительно снабжено установленной соосно матрице длинномерной иглой с механизмом ее отвода, жестко закрепленной фиксатором и расположенной в обойме с каналами для подачи смазки, размещенными по периметру иглы, и выступами для запирания каналов, при этом в валках выполнены водоохлаждаемые полости. Соотношение критической длины рабочей иглы и диаметра валка с ручьем находится в пределах 0,05-0,35.
Конструктивные особенности заявляемого устройства по сравнению с прототипом, характеризующиеся отличительными признаками, позволяют получать полые бесшовные профили и способствуют повышению механических свойств пресс-изделий.
По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки: имеется длинномерная игла с механизмом ее отвода, установленная соосно матрице и выполненная в обойме с каналами для подачи смазки, расположенными по периметру иглы и выступами для запирания каналов, причем игла жестко ориентирована фиксатором в направлении входа металла в обжимающую зону калибра валков, в которых выполнены водоохлаждаемые полости. Кроме того, соотношение длины рабочей части иглы и диаметра валка с ручьем находится в пределах 0,05-0,35.
Длинномерная игла, которая закреплена при помощи фиксатора и ориентирована в направлении входа металла в обжимающую зону калибра валков, позволяет получать непосредственно из расплава металла бесшовные полые профили, у которых механические свойства выше, чем у профилей, получаемых при прессовании через камерные матрицы со сваркой. При этом роль кристаллизатора выполняют валки и игла, на поверхности которых в момент поступления жидкого металла в очаг деформации происходит кристаллизация металла, образование литой полой заготовки, ее обжатие в зазоре между валками, распрессовка перед матрицей и формирование полого профиля (трубы) путем прессования в зазор между иглой и калибрующим отверстием матрицы с помощью активных сил трения. Форма и размеры канала матрицы обеспечивает форму внешнего поперечного сечения пресс-изделий и заданные размеры трубы. Расположение соосно матрице и жесткое закрепление в зафиксированном положении со стороны входа заготовок в обжимающую зону калибра позволяет центрировать иглу в отверстии матрицы и получать трубы не только различных размеров, но и формы, как и при обычном прямом прессовании на горизонтальных гидравлических прессах. Выполнение иглы в обойме с каналами для подачи смазки, расположенными по периметру иглы, и выступами для запирания каналов дает возможность предохранять иглу от воздействия расплава, а также управлять подачей смазки и снизить контактное трение между поверхностями инструмента и прессуемого профиля. Механизм отвода иглы и выступы для запирания каналов позволяют вывести ее из очага деформации, прекратив подачу смазки. Для предотвращения перегрева металла в очаге деформации, вызванного непрерывным поступлением расплава в калибр валков, в последних выполнены водоохдаждаемые полости.
При таком способе получения полых профилей (труб) в значительной мере увеличиваются потери на трение за счет дополнительного контакта металла с иглой. Это особенно важно при данном совмещенном процессе, так как деформация выдавливания осуществляется за счет активных сил трения, подводимых валками. Поэтому осуществимость предлагаемого процесса будет в значительной мере зависеть от сил контактного трения заготовки с иглой. Чем больше эти силы трения, тем меньше вероятность осуществления процесса из-за нехватки активных сил трения. Игла, таким образом, должна иметь критическую рабочую длину, величина которой может быть найдена из условия осуществимости процесса
Pтр≥Pв,
или
fσsLлП≥σsFp(1+1,4lnμ)+σs0,5fπdL+σs0,5fπDLп,
где Ртр - величина активных сил трения, подводимых валками, Рв - величина сил, затраченных на выдавливание пресс-изделия, f - коэффициент трения, П - периметр калибра, σs - сопротивление металла деформации, Lк - протяженность зоны контакта металла с калибром, μ - коэффициент вытяжки при выдавливании, Fp=bphp - площадь распрессованной перед матрицей заготовки, bp, hp - соответственно ширина калибра и высота матрицы при перекрытии калибра в вертикальной плоскости, проходящей параллельно общей оси валков (равная высоте распрессованной заготовки), L и d - соответственно рабочая длина и диаметр иглы, Lп - длина рабочего пояска матрицы, D - наружный диаметр трубы.
Pтр≥Pв,
или
fσsLлП≥σsFp(1+1,4lnμ)+σs0,5fπdL+σs0,5fπDLп,
где Ртр - величина активных сил трения, подводимых валками, Рв - величина сил, затраченных на выдавливание пресс-изделия, f - коэффициент трения, П - периметр калибра, σs - сопротивление металла деформации, Lк - протяженность зоны контакта металла с калибром, μ - коэффициент вытяжки при выдавливании, Fp=bphp - площадь распрессованной перед матрицей заготовки, bp, hp - соответственно ширина калибра и высота матрицы при перекрытии калибра в вертикальной плоскости, проходящей параллельно общей оси валков (равная высоте распрессованной заготовки), L и d - соответственно рабочая длина и диаметр иглы, Lп - длина рабочего пояска матрицы, D - наружный диаметр трубы.
С учетом условия осуществимости процесса рабочую длину иглы можно найти по выражению
Анализ указанной формулы показал, что при заданных размерах калибра и пресс-изделия, величина L преимущественно зависит от протяженности зоны контакта металла с валками. Последнюю можно определить по выражению
где d1 - диаметр валка с ручьем, Δh - величина абсолютного обжатия при прокатке, l - величина удаления зеркала матрицы от общей оси валков. Таким образом, если учесть, что обжатие при прокатке ограничено условием захвата металла валками и не изменяется в широких пределах, а величина удаления может быть определена по соотношению l=(0,005-0,35)d1 (см. Патент России 1785459, 1992), критическая рабочая длина иглы, при которой процесс выдавливания осуществим, может быть поставлена в зависимость от диаметра валка с ручьем. Расчеты с использованием практических данных, полученных на экспериментальной установке, дали возможность предложить следующее соотношение для расчета рабочей длины иглы
L=(0,05-0,35)d1.
Анализ указанной формулы показал, что при заданных размерах калибра и пресс-изделия, величина L преимущественно зависит от протяженности зоны контакта металла с валками. Последнюю можно определить по выражению
где d1 - диаметр валка с ручьем, Δh - величина абсолютного обжатия при прокатке, l - величина удаления зеркала матрицы от общей оси валков. Таким образом, если учесть, что обжатие при прокатке ограничено условием захвата металла валками и не изменяется в широких пределах, а величина удаления может быть определена по соотношению l=(0,005-0,35)d1 (см. Патент России 1785459, 1992), критическая рабочая длина иглы, при которой процесс выдавливания осуществим, может быть поставлена в зависимость от диаметра валка с ручьем. Расчеты с использованием практических данных, полученных на экспериментальной установке, дали возможность предложить следующее соотношение для расчета рабочей длины иглы
L=(0,05-0,35)d1.
Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует следующая причинно-следственная связь. Выполнение устройства для непрерывного литья и прессования полых профилей, имеющего указанную выше совокупность отличительных признаков, позволяет конструктивно изменить схему обработки металла, что приводит к расширению технологических возможностей устройства путем получения труб без сварного шва с повышенным качеством пресс-изделий за счет улучшения их механических свойств.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами.
На фиг.1 показан общий вид устройства в разрезе для реализации процесса получения полых профилей (труб). На фиг.2 показаны водоохлаждаемые валок с ручьем и валок с выступом.
Заявляемое изобретение - устройство для непрерывного литья и прессования полых профилей включает печь-миксер 1 с расплавом 2, валок 3 с ручьем и валок 4 с выступом, имеющие водоохлаждаемые полости 5 и образующие закрытый калибр, перекрытый на выходе матрицей 6. Игла 7 расположена в обойме 8 соосно каналу матрицы и жестко закреплена фиксатором 9 с помощью винта 10 и державки 11. По периметру иглы 7 в обойме 8 выполнены каналы 12 для подачи смазки. Соотношение критической рабочей длины иглы 7 и диаметра валка с ручьем 3 составляет 0,05-0,35. Механизм отвода иглы включает винт 10 и пружины 13, 14, а игла на части своей длины снабжена выступами 15, выполненными в поперечном сечении по форме каналов 12. Клиновидные полости 16 выполнены в матрице 6 с возможностью их охлаждения.
Устройство работает следующим образом. Металл, расплавленный с помощью печи-миксера 1, захватывается валками 3 и 4. При этом на поверхности обоймы 8, выполненной из прочного теплостойкого материала, и поверхностях водоохлаждаемых валков 3, 4 начинается кристаллизация металла. Далее закристаллизовавшийся в виде полой заготовки металл обжимается в закрытом калибре между валками и иглой 7, распрессовывается перед матрицей 6 и выдавливается в зазор между иглой и калибрующим пояском матрицы с образованием стенок трубы 17.
Пример. С помощью лабораторной установки на базе прокатного стана Дуо 200 моделировали процесс получения труб из алюминия марки А5 диаметром 8 мм с толщиной стенки 2 мм. Температура расплава составляла 680oС, а температура прессования - около 520oС. Прессование проводили с помощью плоских и камерных матриц с вытяжками μ по сварочной зоне 15, 25, 35. Из отпрессованных труб вырезали образцы для испытаний на растяжение, для чего трубу разворачивали, выбирали образцы в поперечном сечении и оценивали по результатам испытаний отношение временного сопротивления разрыву σв основного металла и металла сварного шва σвш, а также отношение относительного сужения основного металла ψв и металла сварного шва ψвш. Результаты механических испытаний приведены в таблице.
Таким образом, использование заявляемого устройства по сравнению с прототипом позволяет повысить уровень механических свойств пресс-изделий и, тем самым, улучшить их качество.
Claims (2)
1. Устройство для непрерывного литья и прессования полых профилей, включающее печь-миксер, валок с ручьем и валок с выступом, образующие рабочий калибр, на выходе из которого установлена матрица с клиновидными охлаждаемыми полостями, отличающееся тем, что оно снабжено установленной соосно матрице длинномерной иглой с механизмом ее отвода, жестко закрепленной фиксатором и расположенной в обойме с каналами для подачи смазки, размещенными по периметру иглы, и выступами для запирания каналов, при этом в валках выполнены водоохлаждаемые полости.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что соотношение критической рабочей длины иглы и диаметра валка с ручьем составляет 0,05-0,35.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001110206A RU2200644C2 (ru) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | Устройство для непрерывного литья и прессования полых профилей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001110206A RU2200644C2 (ru) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | Устройство для непрерывного литья и прессования полых профилей |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001110206A RU2001110206A (ru) | 2003-02-27 |
RU2200644C2 true RU2200644C2 (ru) | 2003-03-20 |
Family
ID=20248477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001110206A RU2200644C2 (ru) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | Устройство для непрерывного литья и прессования полых профилей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2200644C2 (ru) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456696C2 (ru) * | 2006-04-24 | 2012-07-20 | Александр Михайлович Джетымов | Сверхпроводящий провод типа "кабель-кондуит" для обмоток магнитных систем |
RU2486027C1 (ru) * | 2012-01-11 | 2013-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования катанки |
RU2487777C1 (ru) * | 2012-01-11 | 2013-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования катанки |
RU2519078C1 (ru) * | 2012-10-11 | 2014-06-10 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НаноМет" | Способ совмещенного литья, прокатки и прессования и устройство для его реализации |
WO2014168501A1 (ru) * | 2013-04-09 | 2014-10-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования катанки |
CN109967524A (zh) * | 2017-11-03 | 2019-07-05 | Sms集团有限公司 | 轧制装置 |
CN110802128A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-02-18 | 太原科技大学 | 一种镁合金无缝管材连铸连挤直轧装置与方法 |
-
2001
- 2001-04-13 RU RU2001110206A patent/RU2200644C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456696C2 (ru) * | 2006-04-24 | 2012-07-20 | Александр Михайлович Джетымов | Сверхпроводящий провод типа "кабель-кондуит" для обмоток магнитных систем |
RU2486027C1 (ru) * | 2012-01-11 | 2013-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования катанки |
RU2487777C1 (ru) * | 2012-01-11 | 2013-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования катанки |
RU2519078C1 (ru) * | 2012-10-11 | 2014-06-10 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НаноМет" | Способ совмещенного литья, прокатки и прессования и устройство для его реализации |
WO2014168501A1 (ru) * | 2013-04-09 | 2014-10-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования катанки |
CN109967524A (zh) * | 2017-11-03 | 2019-07-05 | Sms集团有限公司 | 轧制装置 |
CN109967524B (zh) * | 2017-11-03 | 2022-03-08 | Sms集团有限公司 | 轧制装置 |
CN110802128A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-02-18 | 太原科技大学 | 一种镁合金无缝管材连铸连挤直轧装置与方法 |
CN110802128B (zh) * | 2019-10-18 | 2021-06-18 | 太原科技大学 | 一种镁合金无缝管材连铸连挤直轧装置与方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4040162A (en) | Method of producing composite extruded aluminum products from aluminum swarf | |
KR20090115471A (ko) | Ecae 공정을 이용한 튜브형 소재의 결정립 미세화 장치및 방법 | |
RU2200644C2 (ru) | Устройство для непрерывного литья и прессования полых профилей | |
RU2335376C1 (ru) | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования профилей | |
CN105228764A (zh) | 制造金属板的方法和设备 | |
RU2329108C2 (ru) | Способ прессования металлов и устройство для его осуществления | |
Cao et al. | Force analysis and experimental study of pure aluminum and Al–5% Ti–1% B alloy continuous expansion extrusion forming process | |
KR100416578B1 (ko) | 열간금속압출굽힘기 | |
RU2457914C1 (ru) | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов | |
RU2100136C1 (ru) | Установка для непрерывного литья и прессования металла | |
RU102550U1 (ru) | Установка для непрерывного литья, прокатки и прессования металла | |
RU73245U1 (ru) | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов | |
JPS62197246A (ja) | 連続鋳造押出し装置 | |
CN109576616A (zh) | 一种铝合金管材尺寸回弹控制方法 | |
RU145114U1 (ru) | Установка для непрерывного литья, прокатки, прессования и волочения цветных металлов и сплавов | |
RU2689460C1 (ru) | Установка для непрерывного литья, прокатки, прессования и волочения сварочной проволоки и лигатурных прутков из цветных металлов и сплавов | |
RU2519078C1 (ru) | Способ совмещенного литья, прокатки и прессования и устройство для его реализации | |
RU2701979C1 (ru) | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов | |
CN204842511U (zh) | 一种镁合金板的复合成形工艺的夹具 | |
RU2278764C1 (ru) | Способ прессования из жидкого металла изделий неограниченной длины | |
US5174363A (en) | Process for producing shape strips of metals | |
RU2686704C1 (ru) | Способ изготовления длинноосных изделий | |
RU2724758C1 (ru) | Устройство для бесслитковой прокатки и прессования металла | |
RU2556264C1 (ru) | Установка для непрерывного литья и прессования цветных металлов и сплавов | |
US7219523B2 (en) | Extruder for making curved metal workpiece |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100414 |