RU2457914C1 - Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов - Google Patents
Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457914C1 RU2457914C1 RU2011103241/02A RU2011103241A RU2457914C1 RU 2457914 C1 RU2457914 C1 RU 2457914C1 RU 2011103241/02 A RU2011103241/02 A RU 2011103241/02A RU 2011103241 A RU2011103241 A RU 2011103241A RU 2457914 C1 RU2457914 C1 RU 2457914C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rolls
- alloys
- pressing
- matrix
- gage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения пресс-изделий из цветных металлов и сплавов, преимущественно из алюминиевых сплавов. Устройство включает наклоняющуюся печь-миксер с регулятором подачи расплава, валки, один из которых выполнен с ручьем, а второй с выступом и образуют закрытый калибр, и матрицу с калибрующим отверстием. Валки расположены в станине консольно, при этом плоскость, проходящая через центры валков, составляет с горизонтальной плоскостью угол β=5-85 градусов. Между матрицей и калибром установлена форкамера с наклоном α=90-175 градусов, выполненная с охлаждающими каналами и цилиндрической полостью. Форкамера эквидистантна форме калибрующего отверстия матрицы. Матрица, имеющая клиновидные полости для охлаждения, снабжена механизмом прижима ее к валкам. Обеспечивается получение пресс-изделий с высокими механическими свойствами. 3 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к обработке металлов совмещенными методами непрерывного литья, прокатки и прессования, и может быть использовано для получения пресс-изделий из цветных металлов и сплавов, преимущественно из алюминиевых сплавов.
Известно устройство, позволяющее получать изделия совмещенным методом непрерывного литья и прокатки (Канцельсон М.П. Литейно-прокатные агрегаты для производства катанки из цветных металлов. М., ЦНИИТЭИтяжмаш, 1990), которое характеризуется высокой производительностью и позволяет получать алюминиевую и медную катанку заданных размеров. Однако оно имеет ряд недостатков. Технологически ограничен состав и количество обрабатываемых сплавов, а для получения высоких механических свойств необходимы большие степени деформации, что 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.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для непрерывного литья и прессования цветных металлов и сплавов (Патент РФ 73245, МПК В21С 3/00, B22D 11/00, 2007), включающее печь-миксер, моталку, два водоохлаждаемых валка, один из которых выполнен с ручьем, а второй с выступом, расположенные в станине и образующие закрытый калибр, на выходе из которого установлена матрица с калибрующим отверстием, имеющая клиновидные полости для охлаждения отличающееся тем, что валки расположены в станине в вертикальной плоскости, печь-миксер выполнена наклоняемой с регулятором подачи расплава в калибр валков, а матрица снабжена клиновым механизмом поджима ее к валкам с направляющими роликами для удаления пресс-изделия. Соотношение высоты калибра в сечении, перекрытом матрицей, к диаметру калибрующего отверстия матрицы составляет 2,3…4,0, а отношение длины зоны контакта валка с металлом к диаметру валка составляет не менее 0,35.
Данное устройство обеспечивает непрерывность процесса, снижение энергозатрат, стабильные механические свойства пресс-изделий за счет значительных степеней деформации при прессовании, варьирование размеров пресс-изделий.
Однако применение такого устройства не обеспечивает повышенных механических свойств пресс-изделий, так как в структуре закристаллизовавшейся заготовки, особенно в ее центральной осевой части, сохраняется литая дендритная структура металла. Даже при последующей обработке (прокатке и прессовании) возможно появление осевой пористости и снижение прочностных свойств. Кроме того, расположение валков в горизонтальной плоскости усложняет конструкцию прессового инструмента, в связи с чем приходиться применять специальные клиновые устройства и склизы для изменения направления выхода пресс-изделия, как правило, на 90 градусов, с целью намотки его на барабан моталки. В производственных условиях при обработке сплавов с повышенными прочностными свойствами такое резкое изменение направления перемещения прутка может привести к появлению дефектов (трещин, разрывов и т.п.), что снижает качество готовых пресс-изделий.
Основной задачей изобретения является расширение технологических возможностей устройства за счет возможности обработки сплавов, имеющих повышенные прочностные свойства, а также повышение качества пресс-изделий за счет улучшения механических свойств.
Для решения поставленной задачи устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов, включающее наклоняемую печь-миксер с регулятором подачи расплава в калибр валков, гидравлический прижим, моталку, два водоохлаждаемых валка, один из которых выполнен с ручьем, а второй с выступом, расположенные в станине и образующие закрытый калибр, на выходе из которого установлена матрица с калибрующим отверстием, имеющая клиновидные полости для охлаждения, согласно изобретению выполнено таким образом, что между матрицей и калибром расположена форкамера с охлаждающими каналами, имеющая цилиндрическую полость, форма которой эквидистантна форме калибрующего отверстия матрицы, причем ее вертикальная ось наклонена к вертикальной оси матрицы под углом α=90-175 градусов, а валки расположены консольно в станине таким образом, что плоскость, проходящая через центры валков, составляет с горизонтальной плоскостью угол β=5-85 градусов
Конструктивные особенности заявляемого устройства по сравнению с прототипом, характеризующиеся отличительными признаками, позволяют расширить технологические возможности и получать пресс-изделия из цветных металлов и сплавов с высоким уровнем механических свойств.
По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки: между матрицей и калибром расположена форкамера с охлаждающими каналами, имеющая цилиндрическую полость, форма которой эквидистантна форме калибрующего отверстия матрицы, причем ее вертикальная ось наклонена к вертикальной оси матрицы под углом α=90-178 градусов; валки расположены в станине консольно таким образом, что плоскость, проходящая через центры валков, наклонена к горизонтальной плоскости под углом β=5-85 градусов.
Наличие в конструкции устройства форкамеры, расположенной между матрицей и калибром валков, позволяет снизить нагрузку на матрицу за счет перераспределения степеней деформации при прессовании (вытяжки). При этом форкамера выполнена с каналами для охлаждения, так как отвод тепла необходим для предотвращения появления таких дефектов, как температурные трещины. Так как вертикальная ось цилиндрической полости форкамеры составляет с вертикальной осью матрицы угол α=90-175 градусов, возможна реализация схемы равноканального углового прессования (РКУП), которая позволяет интенсифицировать процесс пластической деформации и сформировать в изделиях структуру металла с размерами зерен в субмикронном и нанометрическом диапазонах (см. Рааб Г.И., Валиев Р.З. Равноканальное угловое прессование длинномерных заготовок. Цветная металлургия. 2000. №5. С.50-53). Такой метод обработки дает возможность повысить механические свойства пресс-изделий не только за счет сдвиговых деформаций, но и за счет знакопеременной деформации металла. При этом угол между вертикальными осями матрицы и форкамеры может изменяться в зависимости от расположения валков; так, например, при расположении валков в горизонтальной плоскости (или близкой к ней) он может составлять 90 градусов и при этом деформация металла будет протекать наиболее интенсивно и нет необходимости изменять направление перемещения пресс-изделия к моталке (нет изгиба). Отсутствие изгиба пресс-изделия при этом гарантированно исключает появление трещин при обработке малопластичных и высокопрочных сплавов. При реализации схемы прессования при угле α больше 175 градусов сдвиговая деформация становится незначительной и эффект повышения механических свойств не достигается, а при углах α меньше 90 градусов усложняется конструкция инструмента и увеличивается противодавление со стороны матрицы (реализуется схема обратного прессования).
Расположение валков консольно позволяет облегчить доступ к ним и упростить сборку-разборку инструментального узла, что снижает время переналадки и ведет к увеличению производительности процесса. При этом угол между плоскостью, проходящей через центры валков, и горизонтальной плоскостью составляет β=5-85 градусов и имеется возможность варьирования способов заливки расплава из печи-миксера в валки и его автоматизации. При углах β больше 85 градусов такая возможность исключается (валки принимают горизонтальное расположение), а при углах β меньше 5 градусов становится нецелесообразной (валки принимают вертикальное расположение).
Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует следующая причинно-следственная связь. Выполнение устройства для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов, имеющего указанную выше совокупность отличительных признаков, позволяет конструктивно изменить схему обработки металла, что приводит к расширению технологических возможностей устройства и повышению качества изделий за счет улучшения их механических свойств.
Сущность предложения поясняется графическими материалами, при этом на фиг.1 показан общий вид устройства (без печи миксера), а на фиг.2 - устройство (инструментальный узел) в разрезе, на фиг.3 - микроструктура прутков (увеличение×500), полученных на заявляемом устройстве.
Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования металла включает печь-миксер 1 с регулятором 2 подачи расплава в калибр валков, валок 3 с ручьем и валок 4 с выступом, расположенные в станине 5, имеющие полости 6 для охлаждения и образующие закрытый калибр, перекрытый на выходе форкамерой 7 с охлаждающими каналами 8 и матрицей 9 с клиновидными полостями для охлаждения 10. Для поджима матрицы и форкамеры к валкам имеется гидравлический прижим 11, а для смотки готового пресс-изделия в бухту - моталка 12.
Устройство работает следующим образом. Металл, расплавленный с помощью печи-миксера 1, захватывается валками 3 и 4. В процессе работы регулятор 2 дозирует количество металла, подаваемого в калибр валков, уменьшая или увеличивая поток расплава. При этом на поверхностях водоохлаждаемых валков 3, 4 начинается кристаллизация металла. Далее закристаллизовавшийся в виде заготовки металл обжимается в закрытом калибре, распрессовывается и через цилиндрическую полость форкамеры 7 поступает в матрицу 9, а затем выдавливается через калибрующее отверстие матрицы с образованием пресс-изделия заданной формы и размеров. Выходной конец движущегося пресс-изделия направляется на моталку 12, где производится его смотка в бухту.
В качестве примера практического использования устройства приведем результаты экспериментальных исследований. С помощью лабораторной установки на базе прокатного стана ДУО 200 (диаметр валков составлял 200 мм) моделировали процесс совмещенного литья, прокатки и прессования (СЛИПП) для получения прутков диаметром 5, 7 и 9 мм при разных скоростях вращения валков (4 и 8 об/мин). Использовали жаропрочный сплав алюминия, содержащий, мас.%: 5,1 РЗМ (церий, лантан и др.); 0,12 меди; 0,22 железа; 0,01 марганца; 0,24 кремния; алюминий - остальное. Температура расплава составляла 750°С, а температура прессования - около 520°С. Прессование проводили с помощью форкамер и матриц с вытяжкой µ от 5,2 до 16,8. Из отпрессованных прутков вырезали образцы для испытаний на растяжение и оценивали по результатам испытаний их временное сопротивление разрыву σВ и относительное удлинение δ. Результаты испытаний - механические свойства прутков, полученных на заявляемом устройстве, приведены в таблице. На фиг.3 приведена микроструктура прутков (увеличение×500) различного диаметра (а - 9 мм, б - 7 мм, в - 5 мм), полученных методом СЛИПП при температуре 780°С и скорости вращения валков - 8 об/мин. Она характеризуется отсутствием расслоений и микротрещин, что свидетельствует о высоком качестве готовых пресс-изделий.
Температура расплава Т=750°С | Температура расплава Т=780°С | ||||||
Параметры | |||||||
9 мм | 7 мм | 5 мм | 9 мм | 7 мм | 5 мм | ||
Скорость вращения валков 4 об/мин | σВ, МПа | 212,37 | 237,92 | 253,27 | 212,78 | 232,55 | 241,92 |
δ, % | 13,34 | 13,49 | 12,82 | 13,53 | 12,8 | 11,86 | |
Скорость вращения валков 8 об/мин | σВ, МПа | 198,58 | 226,01 | 246,78 | 191,56 | 218,45 | 231,72 |
δ, % | 10,2 | 10,52 | 9,64 | 11,72 | 10,62 | 10,29 | |
Как показывает анализ приведенных данных, предложенное устройство позволяет получить пресс-изделия с высокими механическими (особенно прочностными) свойствами, что дает возможность расширить технологические возможности производства деформированных полуфабрикатов в виде катанки, прутков и проволоки и обеспечить их сравнительно низкую себестоимость.
Claims (1)
- Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов, содержащее наклоняющуюся печь-миксер, выполненную с регулятором подачи расплава в калибр валков, один из которых выполнен с ручьем, а второй с выступом, расположенные в станине и образующие закрытый калибр, на выходе из которого установлена матрица с калибрующим отверстием, имеющая клиновидные полости для охлаждения и снабженная механизмом прижима ее к валкам, и моталку, отличающееся тем, что оно снабжено форкамерой, расположенной между матрицей и калибром, и выполненной с охлаждающими каналами и цилиндрической полостью с наклоном в диапазоне α=90-175°, причем ее форма эквидистантна форме калибрующего отверстия матрицы, а валки расположены в станине консольно таким образом, что плоскость, проходящая через центры валков, составляет с горизонтальной плоскостью угол β=5-85°.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011103241/02A RU2457914C1 (ru) | 2011-01-31 | 2011-01-31 | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011103241/02A RU2457914C1 (ru) | 2011-01-31 | 2011-01-31 | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2457914C1 true RU2457914C1 (ru) | 2012-08-10 |
Family
ID=46849528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011103241/02A RU2457914C1 (ru) | 2011-01-31 | 2011-01-31 | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2457914C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2519078C1 (ru) * | 2012-10-11 | 2014-06-10 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НаноМет" | Способ совмещенного литья, прокатки и прессования и устройство для его реализации |
WO2017209647A1 (ru) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Способ совмещенной прокатки и прессования и устройство для его реализации |
RU2701979C1 (ru) * | 2018-02-22 | 2019-10-02 | Роман Илсурович Галиев | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2100136C1 (ru) * | 1995-12-19 | 1997-12-27 | Сидельников Сергей Борисович | Установка для непрерывного литья и прессования металла |
RU73245U1 (ru) * | 2007-12-25 | 2008-05-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов |
RU2335376C1 (ru) * | 2006-12-04 | 2008-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет цветных металлов и золота" | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования профилей |
-
2011
- 2011-01-31 RU RU2011103241/02A patent/RU2457914C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2100136C1 (ru) * | 1995-12-19 | 1997-12-27 | Сидельников Сергей Борисович | Установка для непрерывного литья и прессования металла |
RU2335376C1 (ru) * | 2006-12-04 | 2008-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет цветных металлов и золота" | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования профилей |
RU73245U1 (ru) * | 2007-12-25 | 2008-05-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2519078C1 (ru) * | 2012-10-11 | 2014-06-10 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НаноМет" | Способ совмещенного литья, прокатки и прессования и устройство для его реализации |
WO2017209647A1 (ru) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Способ совмещенной прокатки и прессования и устройство для его реализации |
RU2639203C2 (ru) * | 2016-05-31 | 2017-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Способ совмещенного непрерывного литья, прокатки и прессования металлической заготовки и устройство для его реализации |
US11554398B2 (en) | 2016-05-31 | 2023-01-17 | United Company Rosal Engineering And Technology Centre Llc | Combined rolling and extruding method and the device for performing the same |
RU2701979C1 (ru) * | 2018-02-22 | 2019-10-02 | Роман Илсурович Галиев | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20090115471A (ko) | Ecae 공정을 이용한 튜브형 소재의 결정립 미세화 장치및 방법 | |
RU2457914C1 (ru) | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов | |
Sidelnikov et al. | Application and research twin roll casting-extruding process for production longish deformed semi-finished products from aluminum alloys | |
US4962808A (en) | Method of producing a steel strip having a thickness of less than 10 mm | |
US5293927A (en) | Method and apparatus for making strips, bars and wire rods | |
RU73245U1 (ru) | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов | |
RU2094139C1 (ru) | Способ изготовления непрерывнолитых стальных заготовок и устройство для его осуществления | |
RU2100136C1 (ru) | Установка для непрерывного литья и прессования металла | |
RU102550U1 (ru) | Установка для непрерывного литья, прокатки и прессования металла | |
RU2200644C2 (ru) | Устройство для непрерывного литья и прессования полых профилей | |
CN109576616A (zh) | 一种铝合金管材尺寸回弹控制方法 | |
RU2689460C1 (ru) | Установка для непрерывного литья, прокатки, прессования и волочения сварочной проволоки и лигатурных прутков из цветных металлов и сплавов | |
RU2465978C1 (ru) | Способ производства стальных мелющих шаров и штамп для безоблойной штамповки стальных мелющих шаров | |
RU2701979C1 (ru) | Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов | |
CN109496170B (zh) | 组合式轧制挤出方法以及用于执行该方法的装置 | |
RU119659U1 (ru) | Устройство для непрерывного литья и прессования металла методом конформ | |
RU2519078C1 (ru) | Способ совмещенного литья, прокатки и прессования и устройство для его реализации | |
RU145114U1 (ru) | Установка для непрерывного литья, прокатки, прессования и волочения цветных металлов и сплавов | |
RU2556264C1 (ru) | Установка для непрерывного литья и прессования цветных металлов и сплавов | |
RU2457051C1 (ru) | Способ прокатки и прессования полых профилей и устройство для его осуществления | |
RU2100109C1 (ru) | Способ поточного производства катанки из нержавеющих сталей и прецизионных и жаропрочных сплавов | |
Volokitin et al. | Obtaining long products by severe plastic deformation methods: A Review | |
RU2735435C1 (ru) | Способ винтовой прокатки прутков | |
RU2281819C2 (ru) | Способ изготовления проката круглого профиля | |
Сидельников et al. | Application and Research Twin Roll Casting-Extruding Process for Production Longish Deformed Semi-Finished Products from Aluminum Alloys |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TC4A | Change in inventorship |
Effective date: 20130422 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200201 |