RU2335376C1 - Device for continuous casting, rolling and pressing of profiles - Google Patents

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: device contains furnace-mixer, pass roll and gib-headed roll, which form working pass, at the outlet of which matrix is installed. In matrix channels are arranged for supply of cooling agent to contacting surfaces of matrix and rolls and channels for cooling agent supply to profile that exits matrix. Prior to process start rolls are heated up to the required temperature with the help of inductors.

EFFECT: higher efficiency and better quality of profiles at the account of higher cooling efficiency.

2 dwg, 1 ex

Description

Настоящее изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для получения профилей преимущественно из медных, магниевых и алюминиевых сплавов методом непрерывного литья, прокатки и прессования.The present invention relates to the field of metal forming and can be used to obtain profiles mainly from copper, magnesium and aluminum alloys by continuous casting, rolling and pressing.

Известно устройство для непрерывного литья и прессования металла (Патент 2100136 РФ, МПК В22D 11/06, В21С 23/00 / Сидельников С.Б, Довженко Н.Н., Ешкин А.В.), включающее печь-миксер, кристаллизатор роторного типа, валок с ручьем и валок с выступом, образующие рабочий калибр, на выходе которого установлена матрица.A device for continuous casting and pressing of metal (Patent 2100136 of the Russian Federation, IPC B22D 11/06, B21C 23/00 / Sidelnikov S.B., Dovzhenko N.N., Eshkin A.V.), including a mixer-mixer, rotary mold , a roll with a stream and a roll with a protrusion, forming a working gauge, at the output of which a matrix is installed.

Однако в данном устройстве не предусмотрено охлаждение валков и матрицы, что вызывает их перегрев, увеличение температуры обработки и снижение производительности процесса изготовления профилей.However, this device does not provide cooling of the rolls and the matrix, which causes them to overheat, increase the processing temperature and reduce the productivity of the process for manufacturing profiles.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, по технической сущности и достигаемому результату является устройство для непрерывного литья и прессования полых профилей (Патент 2200644 РФ, МПК В22D 11/06, В21С 23/08 / Сидельников С.Б., Довженко Н.Н., Гришечкин А.И., Сидельникова Е.С.), включающее печь-миксер, валок с ручьем и валок с выступом, имеющие охлаждаемые полости и образующие рабочий калибр, на выходе из которого установлена матрица с клиновидными охлаждаемыми полостями.The closest in combination of essential features, in technical essence and the achieved result is a device for continuous casting and pressing of hollow profiles (Patent 2200644 of the Russian Federation, IPC B22D 11/06, V21C 23/08 / Sidelnikov SB, Dovzhenko N.N., Grishechkin A.I., Sidelnikova E.S.), including a mixer-mixer, a roller with a stream and a roller with a protrusion, which have cooled cavities and form a working gauge, at the outlet of which there is a matrix with wedge-shaped cooled cavities.

Данное устройство обеспечивает непрерывность процесса получения бесшовных полых профилей. Однако в данном устройстве отвод тепла во время кристаллизации и деформации происходит через охлаждаемые изнутри валки и матрицу, что не обеспечивает достаточной эффективности их охлаждения, не позволяет достичь максимальной производительности процесса изготовления профилей и стабилизировать температурные условия во время проведения процесса и качество профилей. Стабилизация температурных условий особенно важна для непрерывных процессов литья, прокатки и прессования (Сидельников С.Б. Комбинированные и совмещенные методы обработки цветных металлов и сплавов / С.Б.Сидельников, Н.Н.Довженко, Н.Н.Загиров. М.: МАКС Пресс, 2005. - 344 с.). Следует также отметить, что выполнение внутри валков и матрицы охлаждаемых полостей усложняет их конструкцию, приводит к появлению значительных термических напряжений в их объеме, и, как следствие, снижает их прочность во время эксплуатации. Кроме того, возможно искажение геометрии рабочего отверстия матрицы и получаемого профиля (Горячее прессование труб и профилей / Ю.В.Манегин, А.Е.Притоманов, Т.Шпигель, А.Кнаушнер. - М.: Металлургия, 1980. - 272 с.).This device ensures the continuity of the process of obtaining seamless hollow profiles. However, in this device, heat removal during crystallization and deformation occurs through internally cooled rolls and a matrix, which does not provide sufficient cooling efficiency, does not allow to achieve maximum productivity of the profile manufacturing process and stabilize temperature conditions during the process and the quality of the profiles. Stabilization of temperature conditions is especially important for continuous processes of casting, rolling and pressing (Sidelnikov S.B. Combined and combined methods of processing non-ferrous metals and alloys / S.B.Sidelnikov, NN Dovzhenko, NN Zagirov. M .: MAX Press, 2005 .-- 344 p.). It should also be noted that the execution of cooled cavities inside the rolls and matrix complicates their design, leads to the appearance of significant thermal stresses in their volume, and, as a result, reduces their strength during operation. In addition, distortion of the geometry of the working hole of the matrix and the resulting profile is possible (Hot pressing of pipes and profiles / Yu.V. Manegin, A.E. Pritomanov, T. Shpigel, A. Knaushner. - M .: Metallurgy, 1980. - 272 p. .).

Основной задачей изобретения является повышение производительности непрерывного литья, прокатки и прессования и качества профилей за счет повышения эффективности охлаждения.The main objective of the invention is to increase the performance of continuous casting, rolling and pressing and the quality of the profiles by increasing the cooling efficiency.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для непрерывного литья, прокатки и прессования профилей, включающем печь-миксер, валок с ручьем и валок с выступом, имеющие охлаждаемые полости и образующие рабочий калибр, на выходе из которого установлена матрица, на наружной поверхности которой, находящейся в контакте с валками, выполнены охлаждаемые каналы. Кроме того, матрица снабжена охлаждаемыми каналами для подвода хладагента к профилю на выходе из канала матрицы, а валки снабжены индукторами для их нагрева, расположенные по разные стороны от валков.This object is achieved in that in a device for continuous casting, rolling and extrusion of profiles, including an oven mixer, a roller with a stream and a roller with a protrusion, having cooled cavities and forming a working gauge, at the exit of which a matrix is installed, on the outer surface of which being in contact with the rolls, cooled channels are made. In addition, the matrix is equipped with cooled channels for supplying refrigerant to the profile at the outlet of the matrix channel, and the rolls are equipped with inductors for heating them, located on opposite sides of the rolls.

Конструктивные особенности заявляемого устройства по сравнению с прототипом, характеризующиеся отличительными признаками, позволяют повысить производительность непрерывного литья, прокатки и прессования и качество профилей.The design features of the claimed device compared to the prototype, characterized by distinctive features, can improve the performance of continuous casting, rolling and pressing and the quality of the profiles.

По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки: на наружной поверхности матрицы, находящейся в контакте с валками, выполнены охлаждаемые каналы. Кроме того, матрица снабжена охлаждаемыми каналами для подвода хладагента к профилю на выходе из канала матрицы, а валки снабжены индукторами для их нагрева.In relation to the prototype of the proposed device has the following distinctive features: on the outer surface of the matrix in contact with the rolls, cooled channels are made. In addition, the matrix is equipped with cooled channels for supplying refrigerant to the profile at the outlet of the matrix channel, and the rolls are equipped with inductors for heating them.

Выполнение охлаждаемых каналов на наружной поверхности матрицы, находящейся в контакте с валками, значительно повышает интенсивность отвода тепла непосредственно из очага деформации, и при этом происходит одновременное охлаждение как матрицы, так и валков. Подвод хладагента через каналы к профилю на выходе из канала матрицы позволяет отводить избыточное тепло непосредственно от деформируемого металла и оперативно регулировать его выходную температуру. Герметичность системы охлаждения обеспечивается тем, что протяженность охлаждаемых каналов не превышает длины зоны контакта матрицы с валками. Нагрев валков индукторами позволит оперативно регулировать температурные условия работы инструмента во время его работы, снизить температурный перепад в начальный момент заливки расплавленного металла в печь-миксер, т.е. уменьшит тепловой удар, а главное, в дальнейшем обеспечит оптимальный температурный интервал во время деформирования металла, способствующий достижению максимальной производительности и требуемого качества профилей. Кроме того, конструкция системы охлаждения в заявляемом устройстве более проста, не вызывает появление значительных термических напряжений в валках и матрице во время их охлаждения, чем в прототипе, что положительно скажется на прочности, работоспособности инструмента и точности размеров получаемых профилей.The implementation of the cooled channels on the outer surface of the matrix, which is in contact with the rolls, significantly increases the intensity of heat removal directly from the deformation zone, and at the same time, both the matrix and the rolls are simultaneously cooled. The supply of refrigerant through the channels to the profile at the outlet of the matrix channel allows you to remove excess heat directly from the deformable metal and quickly adjust its output temperature. The tightness of the cooling system is ensured by the fact that the length of the cooled channels does not exceed the length of the contact zone of the matrix with the rolls. The heating of the rolls by inductors will allow you to quickly adjust the temperature conditions of the tool during its operation, to reduce the temperature difference at the initial moment of pouring the molten metal into the mixer furnace, i.e. it will reduce thermal shock, and most importantly, in the future it will provide an optimal temperature interval during metal deformation, which helps to achieve maximum productivity and the required quality of profiles. In addition, the design of the cooling system in the inventive device is simpler, does not cause significant thermal stresses in the rolls and the matrix during their cooling than in the prototype, which will positively affect the strength, operability of the tool and dimensional accuracy of the resulting profiles.

Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь. Выполнение устройства для непрерывного литья, прокатки и прессования профилей, имеющего указанную выше совокупность отличительных признаков, позволяет повысить производительность непрерывного литья, прокатки и прессования и качество профилей.Thus, there is a causal relationship between the hallmarks and the task at hand. The implementation of the device for continuous casting, rolling and pressing profiles, having the above set of distinctive features, can improve the performance of continuous casting, rolling and pressing and the quality of the profiles.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами.The invention is illustrated graphic materials.

На чертеже показан общий вид устройства в разрезе во время осуществления процесса непрерывного литья, прокатки и прессования профилей. Заявляемое изобретение - устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования профилей включает печь-миксер 1 с расплавом 2, валок 3 с ручьем и валок 4 с выступом, образующие закрытый калибр, перекрытый на выходе матрицей 5 с охлаждаемыми каналами 6, выполненными на наружной ее поверхности, находящейся в контакте с валками 3 и 4. Матрица 5 также снабжена охлаждаемыми каналами 7 для подвода хладагента к профилю на выходе из канала матрицы 5, а валки 3 и 4 снабжены индукторами 8 для их нагрева, расположенными по разные стороны от валков 3 и 4.The drawing shows a General view of the device in section during the process of continuous casting, rolling and extrusion of profiles. The claimed invention is a device for continuous casting, rolling and extrusion of profiles includes a mixer-mixer 1 with a melt 2, a roller 3 with a stream and a roller 4 with a protrusion, forming a closed gauge, blocked at the outlet by a matrix 5 with cooled channels 6, made on its outer surface in contact with the rolls 3 and 4. The matrix 5 is also equipped with cooled channels 7 for supplying refrigerant to the profile at the outlet of the channel of the matrix 5, and the rolls 3 and 4 are equipped with inductors 8 for heating them, located on opposite sides of the rolls 3 and 4 .

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Вначале валки нагреваются до необходимой температуры с помощью индукторов 8. Затем расплавленный металл 2 заливается в печь-миксер 1, при этом начинается его кристаллизация на поверхностях валков 3 и 4. Далее закристаллизовавшийся металл захватывается валками 3 и 4, деформируется в закрытом калибре между валками 3 и 4 и выдавливается через рабочий канал матрицы 5. В момент попадания расплава в печь-миксер 1 подается хладагент в охлаждаемые каналы 6 и 7 матрицы 5. При необходимости возможен нагрев валков индукторами 8 во время работы.First, the rolls are heated to the required temperature using inductors 8. Then, the molten metal 2 is poured into the mixer-mixer 1, and its crystallization on the surfaces of the rolls 3 and 4 begins. Then, the crystallized metal is captured by the rolls 3 and 4, and is deformed in the closed gauge between the rolls 3 and 4 and is extruded through the working channel of the matrix 5. At the moment the melt enters the mixer-mixer 1, refrigerant is supplied to the cooled channels 6 and 7 of the matrix 5. If necessary, the rolls can be heated by inductors 8 during operation.

Пример. С помощью лабораторной установки на базе прокатного стана ДУО 200 провели непрерывное литье, прокатку и прессование прутка (профиля) диаметром 6 мм из сплава алюминия марки А7. Температура расплава составляла 700°С, а температура прессования 530°С. Прессование прутка проводили через матрицу с вытяжкой 10 с использованием прототипа и заявляемого устройства. При этом фиксировали изменение выходной температуры профиля и максимально возможную скорость прессования по появлению трещин на поверхности прутка. Принудительное охлаждение поверхности контакта матрицы и валков, а также профиля на выходе из канала матрицы в заявляемом устройстве, позволило увеличить производительность процесса изготовления профиля до 30%. Предварительный нагрев валков индукторами и применение их охлаждения во время работы стабилизировали выходную температуру профиля, что существенно снизило ее колебания в среднем с 40°С до 10°С, и этим самым повысило однородность свойств по длине профиля, при этом практически отсутствовало искажение геометрии получаемого профиля.Example. Using a laboratory installation on the basis of the DUO 200 rolling mill, continuous casting, rolling and pressing of a bar (profile) with a diameter of 6 mm from an aluminum alloy of grade A7 was carried out. The melt temperature was 700 ° C and the pressing temperature was 530 ° C. The pressing of the rod was carried out through a matrix with a hood 10 using a prototype and the inventive device. At the same time, the change in the outlet temperature of the profile and the maximum possible pressing rate by the appearance of cracks on the surface of the bar were recorded. Forced cooling of the contact surface of the matrix and the rolls, as well as the profile at the outlet of the channel of the matrix in the inventive device, allowed to increase the productivity of the manufacturing process of the profile up to 30%. The preliminary heating of the rolls by inductors and the use of their cooling during operation stabilized the outlet temperature of the profile, which significantly reduced its fluctuations on average from 40 ° C to 10 ° C, and thereby increased the uniformity of properties along the length of the profile, with virtually no distortion of the geometry of the obtained profile .

Таким образом, применение заявляемого устройства по сравнению с прототипом позволяет повысить производительность непрерывного литья, прокатки и прессования и качество профилей.Thus, the use of the claimed device in comparison with the prototype can improve the performance of continuous casting, rolling and pressing and the quality of the profiles.

Claims (1)

Устройство для непрерывного литья и прессования профилей, содержащее печь-миксер, валок с ручьем и валок с выступом, образующие рабочий калибр, и матрицу, установленную на выходе из калибра, отличающееся тем, что в матрице выполнены каналы для подвода хладагента к контактирующим поверхностям матрицы и валков и каналы для подвода хладагента к профилю, выходящему из матрицы, при этом валки снабжены индукторами для их нагрева, расположенными по разные стороны от валков.A device for continuous casting and extrusion of profiles, containing a mixer mixer, a roller with a stream and a roller with a protrusion, forming a working gauge, and a matrix installed at the exit of the caliber, characterized in that the matrix has channels for supplying refrigerant to the contacting surfaces of the matrix and rolls and channels for supplying refrigerant to the profile emerging from the matrix, while the rolls are equipped with inductors for heating them, located on opposite sides of the rolls.

Images