RU2026768C1

RU2026768C1 - Apparatus for casting metallic tubes

Info

Publication number: RU2026768C1
Authority: RU
Inventors: Павел Алексеевич Вертинский
Original assignee: Павел Алексеевич Вертинский
Priority date: 1991-08-07
Filing date: 1991-08-07
Publication date: 1995-01-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: apparatus for casting metallic tubes has a crystallizer, cooling system streamlined rod disposed within the crystallizer, magnetodynamic vibromechanism for supporting the crystallizer, cylindrical windings fabricated of tubular wire interposed between the rod and crystallizer walls and connected to an AC source. The apparatus is mounted on the base under which a system of drawing rolls is situated. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение предназначено для непрерывного литья металлических труб из различных сплавов, может быть использовано для производства труб из чугуна, стали и цветных сплавов. The invention is intended for continuous casting of metal pipes from various alloys, can be used for the production of pipes from cast iron, steel and non-ferrous alloys.

В настоящее время производство труб осуществляется преимущественно на трубопрокатных и трубосварочных станах, которое заключается в прокатке труб из сплошной заготовки или сварке свернутых листов. Трубопрокатное и трубосварочное производства включают в себя многочисленные промежуточные операции, поэтому являются трудоемкими и низкопроизводительными. Currently, the production of pipes is carried out mainly on tube rolling and tube welding mills, which consists in rolling pipes from a continuous billet or welding rolled sheets. Pipe rolling and pipe welding production include numerous intermediate operations, therefore, are labor-intensive and low-productivity.

Производство труб методом литья заключается в заливке сплава в вертикальные и горизонтальные формы, которые на центробежных установках приводятся во вращательное движение с заданными скоростью и режимом. Необходимость вращательного движения в труболитейном производстве обусловливает сложность установок, снижающих их надежность, и высокие энергозатраты, снижающие эффективность тру- болитейного производства. The production of pipes by casting consists in pouring the alloy into vertical and horizontal forms, which are rotationally driven at centrifugal units with a given speed and mode. The need for rotational motion in the pipe industry determines the complexity of plants that reduce their reliability, and high energy consumption, which reduces the efficiency of the pipe industry.

Прототипом предлагаемой установки для литья металлических труб является установка полунепрерывного литья стержневых отливок (Пляцкий В.М. Бесковшовая заливка и автоматическая дозировка в литейном производстве. М.: Машгиз, 1962, с. 37 и далее, с. 38, рис. 12). The prototype of the proposed installation for casting metal pipes is the installation of semi-continuous casting of core castings (Plyatsky V.M. Beskovshova casting and automatic dosage in the foundry. M .: Mashgiz, 1962, p. 37 onwards, p. 38, Fig. 12).

Установка-прототип включает в себя водоохлаждаемый кристаллизатор, систему тянущих валков и вибромеханизм встряхивания слитка. The prototype installation includes a water-cooled mold, a system of pulling rolls and a vibro-mechanism for shaking the ingot.

Так как кристаллизатор по прототипу в процессе литья заполняется по всему объему, то на установке по прототипу невозможно литье труб, а применение к прототипу известного центробежного литья значительно усложняет ее, приводя к известным недостаткам труболитейного производства центробежным способом. Since the mold of the prototype during the casting process is filled throughout the volume, it is impossible to cast pipes at the installation of the prototype, and the application of the known centrifugal casting to the prototype significantly complicates it, leading to the known disadvantages of the foundry production by the centrifugal method.

Образовать трубчатую форму металла в кристаллизаторе возможно путем электромагнитного воздействия на индуцированные в нем токи, что проявляется, например, в электродинамических взаимодействиях обмоток трансформаторов. It is possible to form a tubular shape of a metal in a mold by electromagnetic action on the currents induced in it, which is manifested, for example, in the electrodynamic interactions of transformer windings.

Цель - повышение производительности непрерывного литья металлических труб. The goal is to increase the productivity of continuous casting of metal pipes.

В кристаллизаторе размещен диэлектрический стержень обтекаемой формы с размещенной внутри него цилиндрической обмоткой вдоль оси кристаллизатора, соединенной с источником переменного тока, а кристаллизатор размещен на магнитодинамическом вибромеханизме. A streamlined dielectric rod with a cylindrical coil placed inside it along the axis of the mold connected to an AC source is placed in the mold, and the mold is placed on a magnetodynamic vibromechanism.

Так как при включении электропитания обмотки в стержне в металле вокруг стержня индуцируются токи, стремящиеся раздвинуть его, то они прижимают жидкий металл к стенкам формы в кристаллизаторе в течение времени затвердевания металла при охлаждении кристаллизатора, обеспечивая образование трубчатой формы металла, предотвращая необходимость вращательного движения. Since when the winding power is turned on in the rod in the metal around the rod, currents are induced to push it apart, they press liquid metal to the walls of the mold in the mold during the solidification time of the metal while cooling the mold, ensuring the formation of a tubular shape of the metal, preventing the need for rotational movement.

На фиг. 1 представлена схема установки для литья труб, продольный разрез; на фиг.2 - схема электромагнитного взаимодействия металла трубы с обмоткой переменного тока внутри стержня в кристаллизаторе; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1. In FIG. 1 shows a diagram of an installation for pipe molding, a longitudinal section; figure 2 is a diagram of the electromagnetic interaction of the metal of the pipe with an alternating current winding inside the rod in the mold; figure 3 is a section aa in figure 1.

На чертежах условно буквами обозначены: v_охл - направление потока хладагента кристаллизатора; v - направление вытягивания готовой трубы из кристаллизатора; ω - направление вращения тянущих валков; F - направления электромагнитного взаимодействия индуцированных токов в металле трубы и первичных токов в обмотке стержня; f - направления встряхивания кристаллизатора вибромеханизмом магнитодинамического типа.In the drawings, the following are conventionally marked with letters: v _cool - the direction of flow of the mold refrigerant; v is the direction of drawing the finished pipe from the mold; ω is the direction of rotation of the pulling rolls; F - directions of electromagnetic interaction of induced currents in the pipe metal and primary currents in the rod winding; f - direction of shaking the mold by the vibromechanism of the magnetodynamic type.

Установка для литья металлических труб состоит из кристаллизатора 1 в виде двустенного цилиндрического корпуса, между стенок которого размещена цилиндрическая обмотка 2 из трубчатого электроизолированного провода, соединенная гидравлически с помощью насосов с рефрижератором (не показан) и электрически с помощью коммутационной аппаратуры с источником переменного тока (не показан). Выводы 3 и 4 трубчатого провода обмотки 2 снабжены штуцерами и электроклеммами (не показаны). The installation for casting metal pipes consists of a mold 1 in the form of a double-walled cylindrical body, between the walls of which there is a cylindrical winding 2 made of tubular insulated wire, hydraulically connected by pumps with a refrigerator (not shown) and electrically using switching equipment with an alternating current source (not shown). Conclusions 3 and 4 of the tubular wire of the winding 2 are equipped with fittings and electrical terminals (not shown).

Внутри кристаллизатора 1 на кронштейнах 5 укреплен стержень 6 в виде обтекаемого (сферического, овального, эллиптического и др.) тела, внутри которого размещен ферромагнитный сердечник 7 с цилиндрической обмоткой 8 из трубчатого электроизолированного провода с выводами 9 и 10, соединенной с рефрижератором с помощью гидронасосов и электрически с помощью коммутационной аппаратуры с источником переменного тока. Inside the mold 1, on the brackets 5, a rod 6 is mounted in the form of a streamlined (spherical, oval, elliptical, etc.) body, inside of which there is a ferromagnetic core 7 with a cylindrical winding 8 made of a tubular electrically insulated wire with leads 9 and 10, connected to the refrigerator using hydraulic pumps and electrically using switching equipment with an AC source.

Внутренняя стенка 11 кристаллизатора 1, обтекаемый стержень 6 и кронштейны 5 выполнены из термостойкого электроизолирующего материала, например керамики и т.п. Внешний диаметр стержня 6 и внутренний диаметр кристаллизатора по стенке 11 различаются на удвоенную величину толщины стенки отливаемых труб. Каждая установка имеет набор стержней 6 со сменными кронштейнами 5 по заданным типоразмерам труб, отливаемым с помощью установки. The inner wall 11 of the mold 1, the streamlined rod 6 and the brackets 5 are made of heat-resistant electrically insulating material, such as ceramics, etc. The outer diameter of the rod 6 and the inner diameter of the mold on the wall 11 differ by twice the wall thickness of the cast pipes. Each installation has a set of rods 6 with interchangeable brackets 5 according to the specified pipe sizes cast using the installation.

Кристаллизатор 1 размещен на вибромеханизме магнитодинамического типа, состоящем из оконечных якорей 13 и 14, между которыми размещена система полукольцевых листовых сердечников 15 с обмотками 16 по периферии листовых сердечников 15. Обмотки 16 соединены между собой поочередно через один последовательно и подключены двумя системами: одна к источнику постоянного тока, другая к источнику переменного тока. Магнитодинамический вибромеханизм укреплен на основании 17, в котором выполнено отверстие для выхода труб, отливаемых в установке. The mold 1 is placed on a vibro-mechanism of the magnetodynamic type, consisting of terminal anchors 13 and 14, between which there is a system of semi-ring sheet cores 15 with windings 16 at the periphery of the sheet cores 15. The windings 16 are interconnected alternately through one in series and are connected by two systems: one to the source DC, the other to an AC source. The magnetodynamic vibromechanism is strengthened on the base 17, in which a hole is made for the exit of pipes cast in the installation.

Внизу под основанием 17 размещены тянущие валки 18 с приводом (не показан), ножницы и погрузочные механизмы (не показаны). Beneath the base 17 are located pulling rolls 18 with a drive (not shown), scissors and loading mechanisms (not shown).

Сверху над установкой обеспечен доступ для ковша 19 с жидким металлом или желоб для подачи жидкого металла в случае непрерывного литья труб. Above the installation, access was provided for a ladle 19 with liquid metal or a chute for supplying liquid metal in the case of continuous casting.

Диаметры отверстий в магнитодинамическом вибромеханизме и основании 17 для выхода отлитых труб 20 выполнены с зазором между трубами 20 и обмоткой 16 вибромеханизма, величина которого выбирается из соображений термостойкости электроизоляции обмотки 16. The diameters of the holes in the magnetodynamic vibromechanism and the base 17 for the exit of the cast pipes 20 are made with a gap between the pipes 20 and the winding 16 of the vibromechanism, the value of which is selected for reasons of heat resistance of the electrical insulation of the winding 16.

Установка для литья металлических труб работает следующим образом. Installation for casting metal pipes works as follows.

Перед началом литья труб снизу между валками 18 до стержня 6 вставляется отрезок трубы - затравка, которая служит поддоном для отливки заданной трубы. В отрезке - затравке сверху может быть выполнен выступ-зуб для соединения с отливкой. Before starting casting pipes from below between the rolls 18 to the shaft 6, a pipe segment is inserted - a seed, which serves as a pallet for casting a given pipe. In the segment - the seed from above, a protrusion-tooth can be made for connection with the casting.

После создания поддона включается электропитание переменным током на обмотки 2 и 8 в кристаллизаторе и стержне и включаются в работу насосы, создающие циркуляцию хладагента по трубчатым обмоткам 2 и 8 от рефрижератора. After creating the pan, AC power is turned on to the windings 2 and 8 in the mold and the rod and the pumps are turned on, which create refrigerant circulation through the tubular windings 2 and 8 from the refrigerator.

После подготовки к работе в верхнюю часть кристаллизатора 1 из ковша 19 или желоба заливается жидкий металл, сплав заданного состава, который, обтекая стержень 6, достигает поддона и образует металлическое кольцо, являющееся вторичной обмоткой трансформатора, первичными обмотками которого являются обмотки 2 и 8 из трубчатого охлаждаемого хладагентом провода. After preparation for work, liquid metal is poured into the upper part of the mold 1 from the ladle 19 or the trough, an alloy of a given composition, which, flowing around the rod 6, reaches the pallet and forms a metal ring, which is the secondary winding of the transformer, the primary windings of which are windings 2 and 8 of tubular refrigerant wire.

Так как обмотка 8 размещена в верхней части жидкого металлического кольца (на фиг. 1 область а), являясь внутренней обмоткой относительно вторичного тока по жидкометаллическому кольцу, то на него в данной области кристаллизатора действует раздающее усилие, прижимая жидкий металл к внутренней стенке 11 кристаллизатора. Since the winding 8 is located in the upper part of the liquid metal ring (region a in Fig. 1), being the internal winding relative to the secondary current along the liquid metal ring, a distributing force acts on it in this region of the mold, pressing the liquid metal against the inner wall 11 of the mold.

Так как кристаллизатор 1 и стержень 6 охлаждаются хладагентом, то температура жидкого металла снижается до его затвердевания, образуя раскаленное пластическое металлическое кольцо вокруг стержня 6, что позволяет включить привод тянущих валков 18 и вибромеханизма. Since the mold 1 and the rod 6 are cooled by the refrigerant, the temperature of the liquid metal decreases until it solidifies, forming a hot plastic metal ring around the rod 6, which allows you to turn on the drive rolls 18 and the vibro mechanism.

Так как обмотка 2 создает в пластическом металлическом кольце (на фиг.1 область в) сжимающие усилия, то этим облегчается скольжение его по стенке 11 кристаллизатора 1 под действием вибромеханизма и тянущих валков 18. Since the winding 2 creates compressive forces in a plastic metal ring (region 1 in Fig. 1), this facilitates its sliding on the wall 11 of the mold 1 under the action of a vibromechanism and pulling rolls 18.

Скорость извлечения трубы из-под валков 18 и уровень жидкого металла в верхней части кристаллизатора поддерживается в соответствии с заданными производительностью установки, режимом охлаждения кристаллизатора 1 и стержня 6, обеспечивая непрерывный процесс литья трубы, мерные отрезки которой после выхода за пределы области валков 18 (за пределы области с на фиг.1) отрезаются и укладываются для отгрузки. The speed of extraction of the pipe from under the rolls 18 and the level of liquid metal in the upper part of the mold is maintained in accordance with the set capacity of the installation, the cooling mode of the mold 1 and the rod 6, providing a continuous casting process, the measured sections of which after leaving the area of the rolls 18 (beyond the limits of region c in FIG. 1) are cut off and stacked for shipment.

Так как раздающие усилия на жидкометаллическое кольцо с помощью индуцированных токов обмоткой 8 регулируются в соответствии с заданной толщиной стенки трубы и соотношения диаметров кристаллизатора и стержня это позволяет осуществлять отливку труб из различных сплавов и различных типоразмеров на одной установке. Since the distributing forces on the liquid metal ring using induced currents by the winding 8 are regulated in accordance with a given pipe wall thickness and the ratio of the diameters of the mold and the rod, this allows casting of pipes from various alloys and various sizes on a single installation.

Так как сжимающие усилия в пластической части раскаленной трубы облегчают ее смещение относительно стенки кристаллизатора, то это предотвращает применение смазок, позволяя улучшить условия труда предотвращением испарений в помещении литья труб. Since the compressive forces in the plastic part of the incandescent pipe facilitate its displacement relative to the mold wall, this prevents the use of lubricants, thereby improving working conditions by preventing evaporation in the pipe casting room.

Так как работа вибромеханизма обеспечивается непосредственной передачей электромагнитных усилий между обмотками 16 при перемагничивании листов - сердечников 15, повышается эффективность установки, предотвращая потери энергии на преобразование движений в механизме встряхивания. Since the operation of the vibromechanism is ensured by the direct transmission of electromagnetic forces between the windings 16 during magnetization reversal of the sheets - cores 15, the installation efficiency is increased, preventing energy loss due to the transformation of movements in the shaking mechanism.

Эффективность предлагаемой установки для литья металлических труб определяется ее размерами, потребляемой мощностью и заданным режимом охлаждения обмоток 2 и 8. Так, например, установка с кристаллизатором, имеющим внутренний диаметр ≈16 мм с набором стержней позволяет при общей мощности обмоток 2 и 8 ≈1 кВт получать латунные трубки типоразмерами от 0,5х16х6000 до 4,0х16х6000 с производительностью порядка 3 км/ч. The effectiveness of the proposed installation for casting metal pipes is determined by its size, power consumption and the specified cooling mode of the windings 2 and 8. So, for example, a plant with a mold having an internal diameter of ≈16 mm with a set of rods allows for a total power of windings of 2 and 8 ≈1 kW receive brass tubes with sizes from 0.5x16x6000 to 4.0x16x6000 with a capacity of about 3 km / h.

Claims

INSTALLATION FOR CASTING OF METAL TUBES, containing a cooled mold with a mandrel installed in it, a system of pulling rolls and a vibro-shaking mechanism, the mold is placed on a vibro-shaking mechanism, characterized in that, in order to increase the performance of continuous casting of metal pipes, the mandrel is made in the form of a dielectric core streamlined shape, the winding of which is placed inside it along the axis of the mold and connected to an alternating current source, and the vibroshaking mechanism is made m agnitodynamic.