RU2021076C1

RU2021076C1 - Round section wire manufacturing method

Info

Publication number: RU2021076C1
Authority: RU
Inventors: А.Н. Абраменко; А.С. Калиниченко; Б.М. Кулешов; Ю.К. Кривошеев; Н.А. Абраменко
Original assignee: Белорусская государственная политехническая академия
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1994-10-15

Abstract

FIELD: casting of metals. SUBSTANCE: method involves using rotary crystallizers with rolls and strands having semicircular profile. EFFECT: increased efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, металлургии, а именно к литейному производству, и может быть использовано в качестве технологического оборудования для производства металлической проволоки круглого сечения на валковых кристаллизаторах методом быстрого охлаждения из жидкого состояния. The invention relates to mechanical engineering, metallurgy, and in particular to foundry, and can be used as processing equipment for the production of circular metal wire on roll crystallizers by rapid cooling from a liquid state.

Известен способ получения проволоки круглого сечения на волочильных станках путем проволакивания заготовок через постепенно сужающиеся фильеры в волоках. Однако технологический процесс малопроизводителен (скорость волочения 20-30 м/мин), включает несколько операций, оборудование - волочильные станы, громоздки, занимают большие производственные площади. There is a method of producing round wire on drawing machines by wiring blanks through gradually narrowing dies in dies. However, the technological process is inefficient (drawing speed 20-30 m / min), includes several operations, equipment - drawing mills, bulky, occupy large production areas.

Известен также способ получения проволоки выдавливанием расплава под действием газа из сосуда в емкость с охладителем. Круглое сечение проволоки обеспечивается формой сопла, через которое истекает расплав. Однако такой способ применим только для легкоплавких металлов (олово, свинец, висмут). There is also a method of producing wire by extrusion of a melt under the action of gas from a vessel into a container with a cooler. The round cross-section of the wire is provided by the shape of the nozzle through which the melt flows. However, this method is applicable only to low-melting metals (tin, lead, bismuth).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения проволоки способом непрерывного выдавливания расплава из насадки на вращающийся охлаждаемый барабан. The closest in technical essence to the proposed method is a method for producing wire by the method of continuously extruding the melt from the nozzle onto a rotating cooled drum.

Устройство для реализации способа состоит из сосуда с расплавом, электрического нагревателя, насадки для истечения расплава и охлаждаемого валка, имеющего на периферии полую кольцевую канавку. Смысл способа в том, что расплав, попавший в канавку, при затвердевании превращается в проволоку с формой в сечении, как профиль у канавки. Производительность 12-300 м/мин. A device for implementing the method consists of a vessel with a melt, an electric heater, a nozzle for the outflow of the melt and a cooled roll having a hollow annular groove on the periphery. The meaning of the method is that the melt that has fallen into the groove, when solidified, turns into a wire with a shape in cross section, like a profile near the groove. Productivity 12-300 m / min.

В описании ничего не сказано о различии смачивания разных частей периферии валка расплавом. Поэтому таким способом можно получать проволоку только полукруглого профиля. Как только высота расплава превысит радиус канавки, расплав силами поверхностного натяжения растянется по поверхности и в итоге получится лента сложного профиля, по концам плоская, в середине полукруглая. Поэтому основным недостатком способа-прототипа является невозможность получения проволоки круглого сечения на валковом кристаллизаторе. The description does not say anything about the difference in wetting of different parts of the periphery of the roll with a melt. Therefore, in this way it is possible to obtain a wire of only a semicircular profile. As soon as the height of the melt exceeds the radius of the groove, the melt by surface tension will stretch over the surface and as a result we get a complex profile tape, flat at the ends, half-round in the middle. Therefore, the main disadvantage of the prototype method is the inability to obtain a wire of circular cross section on a roll mold.

Однако потребности народного хозяйства поставили вопрос о получении проволоки круглого сечения с достаточно высокой производительностью, которую можно обеспечить на вращающихся кристаллизаторах. Такая проволока может применяться для металлокорда (сталь) и в качестве электропроводки (алюминиевые сплавы). However, the needs of the national economy raised the question of obtaining round wire with a sufficiently high productivity, which can be achieved on rotating molds. Such a wire can be used for steel cord (steel) and as electrical wiring (aluminum alloys).

Целью изобретения является повышение производительности процесса при изготовлении проволоки круглого сечения. The aim of the invention is to increase the productivity of the process in the manufacture of round wire.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе получения проволоки круглого сечения, включающем подачу расплава из литниковой системы на поверхность валка-кристаллизатора в ручей полукруглого сечения, поверхность валка выполняют из несмачиваемого расплавом материала, а поверхность ручья - из смачиваемого расплавом материала. This goal is achieved due to the fact that in the method of producing round wire, including the supply of melt from the gate system to the surface of the mold roll in a semicircular stream, the surface of the roll is made of material not wettable by the melt, and the surface of the stream is made of material wetted by the melt.

Известно, что, если жидкость не смачивает поверхность, то образуется капля сферической формы, которая свободно перекатывается по поверхности. Если жидкость смачивает поверхность, то она растекается по поверхности, принимая форму плоской пленки. Для получения пленки круглой формы, которая бы удерживалась на поверхности, необходимы два условия. Часть поверхности должна быть смачиваемой и иметь полукруглую форму (канавка, ручей), остальная часть - несмачиваемой и иметь плоскую форму. В канавке жидкость примет круглую форму за счет ее профиля, остальная несмачиваемая поверхность заставит верхнюю часть принять круглую форму, так как не даст ей растечься. В канавке (ручье) жидкость будет удерживаться поверхностным натяжением за счет смачивания. Если остальную поверхность кристаллизатора за исключением ручья полукруглой формы сделать несмачиваемой, а поверхность ручья смачиваемой, то в нем будет образовываться слой расплава круглого сечения, удерживаемый на кристаллизаторе при вращении. It is known that if the liquid does not wet the surface, then a drop of a spherical shape is formed, which freely rolls over the surface. If the liquid wets the surface, then it spreads over the surface, taking the form of a flat film. To obtain a round film that would be held on the surface, two conditions are necessary. Part of the surface should be wettable and have a semicircular shape (groove, stream), the rest should be non-wettable and have a flat shape. In the groove, the liquid will take a round shape due to its profile, the rest of the non-wettable surface will force the upper part to take a round shape, as it will not allow it to spread. In the groove (stream), the liquid will be retained by surface tension due to wetting. If the rest of the mold surface, with the exception of a semicircular stream, is made non-wettable, and the surface of the stream is wettable, a layer of a circular melt will be formed in it, held on the mold during rotation.

Давление поверхностного натяжения/ удерживающее расплав в валке
P_п.н=

cosθ где σ - поверхностное натяжение, н/м;
R_pr - радиус ручья, м;
Q - угол смачивания, град.Surface tension pressure / holding melt in the roll
P _bp =

cosθ where σ is the surface tension, n / m;
R _pr is the radius of the stream, m;
Q - wetting angle, deg.

Центробежное давление, вырывающее расплав из валка
P_ц=4Π²n²R_крρ_рR_рr где R_к.р - радиус кристаллизатора, м;
ρ_p - плотность расплава, кг/м³.Centrifugal pressure tearing the melt out of the roll
P _c = 4Π ² n ² R _cr ρ _p R _pr where R _k.r is the radius of the mold, m;
ρ _p is the density of the melt, kg / m ³ .

Совместным решением этих уравнений получаются соотношения, которые устанавливают зависимость между радиусом проволоки (соответственно, ручья) и частотой вращения кристаллизатора
R_пр=

Когда требуется проволока определенного радиуса, кристаллизатору следует задать частоту вращения
n =

Итак, за счет того, что поверхность валка выполняется несмачиваемой, а поверхность полукруглого ручья, сформированного там, смачиваемой, на валковом кристаллизаторе можно получать проволоку круглого сечения без применения дополнительных устройств.By a joint solution of these equations, relations are obtained that establish the relationship between the radius of the wire (respectively, the stream) and the frequency of rotation of the mold
R _ol =

When a wire of a certain radius is required, the mold should be set at a speed of
n =

So, due to the fact that the surface of the roll is non-wettable, and the surface of a semicircular stream formed there, wettable, it is possible to obtain circular wire on a roll mold without the use of additional devices.

Такое техническое решение позволяет повысить производительность труда при изготовлении проволоки круглого сечения. This technical solution allows to increase labor productivity in the manufacture of round wire.

Сравнительный анализ известных и предлагаемого способов показывает, что отличительные признаки последнего придают ему новое качество - повышение производительности процесса. Это достигается за счет обеспечения возможности получения проволоки круглого сечения на вращающихся валковых кристаллизаторах с большой линейной скоростью (600-3000 м/мин). A comparative analysis of the known and proposed methods shows that the distinguishing features of the latter give it a new quality - increasing the productivity of the process. This is achieved by providing the possibility of obtaining a round wire on rotating roll molds with a high linear speed (600-3000 m / min).

Достижение нового качества предлагаемого устройства позволяет сделать вывод о его соответствию критерию "существенные отличия". Achieving a new quality of the proposed device allows us to conclude that it meets the criterion of "significant differences".

Схема устройства для реализации заявляемого способа получения проволоки круглого сечения. A diagram of a device for implementing the inventive method for producing a circular wire.

На фиг.1 и 2 показаны фронтальный и боковой виды устройства. Устройство имеет валок-кристаллизатор 1 с несмачиваемой расплавом поверхностью 2 и ручьем 3 со смачиваемой поверхностью, литниковую систему 4 и получаемую проволоку 5. Figure 1 and 2 shows the front and side views of the device. The device has a roll-mold 1 with a non-wettable melt surface 2 and a stream 3 with a wettable surface, the sprue system 4 and the resulting wire 5.

Устройство работает следующим образом. В литниковую систему 4 заливается расплав, который через щель поступает к валку-кристаллизатору 1. Расплав попадает в ручей (канавку) 3, где формируется круглое сечение будущей проволоки, так как несмачиваемая поверхность 2 не даст растечься расплаву. Охлажденный слой расплава круглого сечения, т.е. проволока 5, сматывается с валка 1. The device operates as follows. A melt is poured into the sprue system 4, which enters the mold roll 1 through the slot. The melt enters the stream (groove) 3, where a round section of the future wire is formed, since the non-wettable surface 2 will prevent the melt from spreading. The cooled round melt layer, i.e. wire 5 is wound from roll 1.

П р и м е р. Способ реализовывался на валке кристаллизаторе диаметром 0,3 м, поверхности которого придавались несмачиваемость с помощью плазменного напыления электрокорунда (Al₂O₃). На токарном станке фасонными резцами на несмачиваемой поверхности нарезали полукруглые канавки для проволоки. Радиус канавок 0,5-0,1 мм. При точении снималось плазменное напыление, и таким образом, поверхность канавок оказывалась смачиваемой расплавом.PRI me R. The method was implemented on a roll of a mold with a diameter of 0.3 m, the surfaces of which were made non-wettable by plasma spraying of fused alumina (Al ₂ O ₃ ). On a lathe, shaped semicircular grooves for wire were cut with shaped cutters on a non-wettable surface. The radius of the grooves is 0.5-0.1 mm. When turning, plasma spraying was removed, and thus, the surface of the grooves turned out to be wettable by the melt.

Проволока выпускалась из стали 45 (ГОСТ 14959-79). Ее диаметр 1 - (n ≈ 10 об/с, V ≈ 600 м/мин) до 0,2 мм (n ≈ 50 об/с, V ≈ 3000 м/мин). The wire was made of steel 45 (GOST 14959-79). Its diameter is 1 - (n ≈ 10 r / s, V ≈ 600 m / min) up to 0.2 mm (n ≈ 50 r / s, V ≈ 3000 m / min).

При получении проволоки частота вращения валка тонко регулировалась для того, чтобы получить проволоку без "ребра" на грани ручья. Upon receipt of the wire, the frequency of rotation of the roll was finely adjusted in order to obtain wire without a “rib” on the edge of the stream.

Ввиду того, что условия охлаждения проволоки разные - одна часть контактирует с валком, другая охлаждается воздухом, то и структура по ее сечению разная. Для выравнивания структуры стальная проволока подвергалась патентированию. В этом случае не требовалось предварительного нагрева, так как она сходила с валка при температуре выше точки AC₃. Структура выпускаемой проволоки термообработки - пластинчатый периит.Due to the fact that the cooling conditions of the wire are different - one part is in contact with the roll, the other is cooled by air, then the structure of its cross section is different. To align the structure, the steel wire was patented. In this case, preheating was not required, since it came off the roll at a temperature above the AC ₃ point. The structure of the manufactured heat treatment wire is plate periite.

В таблице приведена информация о качестве выпускаемой проволоки ⌀ 0,2-1 мм, получаемой волочением и патентируемой на известной установке и получаемой на данном устройстве после патентирования. The table shows information on the quality of the produced wire ⌀ 0.2-1 mm, obtained by drawing and patented on a known installation and obtained on this device after patenting.

Как видно из таблицы, механические свойства проволоки, выпускаемой на валковом кристаллизаторе после патентирования, не хуже, чем получаемой при волочении. Что касается производительности, то предлагаемое устройство обеспечивает в несколько раз выше, чем у волочильного станка и у прототипа. As can be seen from the table, the mechanical properties of the wire produced on the roll mold after patenting is not worse than that obtained by drawing. With regard to performance, the proposed device provides several times higher than that of the drawing machine and the prototype.

Форма в нормальном сечении получаемой проволоки - круг. Отклонение от номинального диаметра и некруглость не превышала 10%. The shape in the normal section of the resulting wire is a circle. Deviation from the nominal diameter and non-circularity did not exceed 10%.

Claims

METHOD FOR PRODUCING ROUND CIRCUIT WIRES, including feeding the melt from the gate system to the surface of the mold-roll in a semicircular creek, characterized in that, in order to increase the productivity of the process, the surface of the roll is made of material not wettable by the melt, and the surface of the stream is made of material wetted by the melt.