RU2436652C1

RU2436652C1 - Vertical machine of semi-continuous casting of metal pipes

Info

Publication number: RU2436652C1
Application number: RU2010137306/02A
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Лужков (RU); Юрий Михайлович Лужков; Валерий Константинович Белянинов (RU); Валерий Константинович Белянинов; Николай Васильевич Пасечник (RU); Николай Васильевич Пасечник; Виктор Андреевич Химичев (RU); Виктор Андреевич Химичев; Вадим Яковлевич Тонконогов (RU); Вадим Яковлевич Тонконогов; Анатолий Соломонович Смоляков (RU); Анатолий Соломонович Смоляков; Виктор Николаевич Хребин (RU); Виктор Николаевич Хребин
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2011-12-20

Abstract

FIELD: technological processes. ^ SUBSTANCE: invention is related to metallurgy. The machine comprises a crystalliser 2, formed by external 3 and internal 4 water-cooled cartridges, a cylindrical fuse 13 with a head 16 in the form of a pipe and a drawing device in the form of driving rolls 22-25. The fuse is made of two links 18, 19 installed with a gap and connected by means of a rod 20 made of spring steel and rigidly connected to the links 18, 19 by pins 21. End surfaces of the links are arranged as spherical. The diameter of the metal rod 20 is equal to 0.1-1.0 of length of the rod part inserted into the link 18, 19. Under the crystalliser 2 there are several rows of guide rolls 7-12, the distance between which in the upper row is equal to the diameter of the external cartridge 3, and in the subsequent rows the distances are made as increasing. ^ EFFECT: provision of alignment and accurate ingress of fuse into a circular cavity of a crystalliser as the fuse is introduced into the crystalliser. ^ 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении металлических труб, а именно чугунных.The invention relates to metallurgy and can be used in the manufacture of metal pipes, namely cast iron.

Известна машина для производства чугунных труб методом центробежного литья в охлаждаемую металлическую форму (см., например, Иванов В.Г. и др. «Стальные формы для центробежного литья труб». - М.: Металлургия, 1964 г., стр.17).A known machine for the production of cast iron pipes by centrifugal casting in a cooled metal mold (see, for example, Ivanov V.G. et al. "Steel forms for centrifugal casting of pipes." - M .: Metallurgy, 1964, p.17) .

Существенными недостатками известной машины являются: низкая стойкость форм и высокая стоимость их изготовления, а также небольшая производительность.Significant disadvantages of the known machines are: low mold resistance and the high cost of their manufacture, as well as low productivity.

Известно производство чугунных труб на машине полунепрерывного литья, состоящей из ковша с жидким металлом, кристаллизатора, кольцевая полость которого образована наружной и внутренней водоохлаждаемыми гильзами и водоохлаждаемой раструбной частью, затравки с механизмом вытягивания (см., например, О.А.Баранов и др. «Непрерывное литье чугуна». - М.: Металлургия, 1968 г., стр.218).It is known to produce cast iron pipes on a semi-continuous casting machine, consisting of a ladle with liquid metal, a mold, the annular cavity of which is formed by the outer and inner water-cooled sleeves and the water-cooled bell part, the seed with the pulling mechanism (see, for example, O.A.Baranov, etc. “Continuous casting of cast iron.” - M.: Metallurgy, 1968, p. 218).

Недостаток известной машины состоит в том, что при отливке чугунных труб без раструба и большой длине затравки заведение ее в кольцевую полость кристаллизатора представляет серьезную техническую задачу из-за возможного ее отклонения от оси машины.A disadvantage of the known machine is that when casting iron pipes without a bell and a large length of the seed, introducing it into the annular cavity of the mold is a serious technical problem due to its possible deviation from the axis of the machine.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение условий обслуживания машины и повышение качества отливаемой трубы.The technical result of the invention is to improve the service conditions of the machine and improve the quality of the cast pipe.

Технический результат достигается тем, что в вертикальной машине полунепрерывного литья металлических труб, включающей ковш с жидким металлом, расположенный над кристаллизатором, образованным наружной и внутренней водоохлаждаемыми гильзами, затравку с головкой в виде трубы и тянущее устройство, затравка выполнена из двух установленных с зазором звеньев, жестко соединенных посредством металлического стержня, выполненного из пружинной стали, при этом поверхности торцов звеньев, образующих зазор, выполнены сферическими, а металлический стержень выполнен в виде цилиндра, диаметр которого составляет 0,1…1,0 от длины части стержня, вставленной в звено, кроме того, под кристаллизатором установлено несколько рядов направляющих роликов, расстояние между которыми в верхнем ряду равно диаметру (D) полости наружной гильзы, а в последующих рядах расстояния выполнены увеличивающимися на величину ΔD=(0,01…0,025)D по отношению к расстоянию предыдущего ряда и затравка соединена с головкой замковым механизмом.The technical result is achieved in that in a vertical machine for semi-continuous casting of metal pipes, including a bucket with liquid metal, located above the mold formed by the external and internal water-cooled sleeves, the seed with the head in the form of a pipe and the pulling device, the seed is made of two links installed with a gap, rigidly connected by means of a metal rod made of spring steel, while the surfaces of the ends of the links forming the gap are made spherical, and metal the th rod is made in the form of a cylinder, the diameter of which is 0.1 ... 1.0 of the length of the part of the rod inserted in the link, in addition, several rows of guide rollers are installed under the mold, the distance between them in the upper row is equal to the diameter (D) of the outer cavity sleeves, and in subsequent rows the distances are made increasing by ΔD = (0.01 ... 0.025) D with respect to the distance of the previous row and the seed is connected to the head by a locking mechanism.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами, где на:The invention is illustrated by the following graphic materials, where:

фиг.1 - приведена схема вертикальной машины полунепрерывного литья металлических труб;figure 1 is a diagram of a vertical machine for semi-continuous casting of metal pipes;

фиг.2 - изображена схема механизма уборки труб (разрез А-А на фиг.1);figure 2 - shows a diagram of the mechanism for cleaning pipes (section aa in figure 1);

фиг.3 - представлена схема тянущей клети (разрез Б-Б на фиг.1).figure 3 - presents a diagram of the pulling stand (section BB in figure 1).

Вертикальная машина полунепрерывного литья металлических труб содержит ковш 1, подающий расплавленный металл в кристаллизатор 2, рабочая кольцевая полость которого образована наружной и внутренней водоохлаждаемыми гильзами 3 и 4 соответственно.A vertical machine for semi-continuous casting of metal pipes contains a ladle 1 supplying molten metal to the mold 2, the working annular cavity of which is formed by the outer and inner water-cooled sleeves 3 and 4, respectively.

Кристаллизатор снабжен уровнемером 5 жидкого металла и механизмом качания 6. Под кристаллизатором расположены попарно направляющие ролики 7, 8, 9, 10, 11, 12.The mold is equipped with a liquid metal level gauge 5 and a rocking mechanism 6. Under the mold, guide rollers 7, 8, 9, 10, 11, 12 are arranged in pairs.

Затравка 13 снабжена замковым механизмом, состоящим из нижней части 14 и верхней части 15. Затравка 13 имеет цилиндрическую форму с лыской, исключающей поворот затравки в валках тянущей клети.The seed 13 is equipped with a locking mechanism, consisting of the lower part 14 and the upper part 15. The seed 13 has a cylindrical shape with a flat, eliminating the rotation of the seed in the rolls of the pulling stand.

Головка затравки 13 состоит из собственно головки 16 и сменной детали 17. Головка 16 снизу снабжена устройством для соединения с замком затравки (на фиг. не показан), а сверху имеет паз в виде «ласточкина хвоста» для соединения со сменной деталью 17, выполненной в виде трубы с «ответной» частью под «ласточкин хвост».The seed head 13 consists of the head 16 itself and the interchangeable part 17. The bottom 16 is provided with a device for connecting to the seed lock (not shown in FIG.) At the bottom, and a dovetail groove for connecting to the replaceable part 17 made in in the form of a pipe with a “mating” part under the “dovetail”.

Затравка 13 состоит из двух звеньев 18 и 19, соединенных между собой металлическим стержнем 20, выполненным в виде цилиндра, диаметр которого составляет 0,1…1,0 от длины части стержня 20, размещенной в звене 19. Указанное соотношение определяет получение достаточного по величине угла ломания рычага, образованного звеньями 18 и 19. Если это соотношение будет больше 1,0, то не будет обеспечена жесткость соединения стержня 20 с звеньями 18 и 19, что может привести к неконтролируемому взаимному повороту 18 и 19 и стержня 20. При соотношении менее 0,1 угол поворота при изгибе стержня 20 будет слишком большим, что не позволит затравке 13 при ее заведении попасть в раствор между роликами 11 и 12.The seed 13 consists of two links 18 and 19, interconnected by a metal rod 20, made in the form of a cylinder, the diameter of which is 0.1 ... 1.0 of the length of the part of the rod 20, placed in the link 19. The specified ratio determines the receipt of a sufficient value the breaking angle of the lever formed by links 18 and 19. If this ratio is greater than 1.0, then the stiffness of the connection of the rod 20 with the links 18 and 19 will not be ensured, which can lead to uncontrolled mutual rotation of 18 and 19 and the rod 20. If the ratio is less 0.1 rotation angle when bending the rod 20 will be too large, which will not allow the seed 13 when it is inserted into the solution between the rollers 11 and 12.

Стержень 20 жестко связан с обоими звеньями 18 и 19 штифтами 21, при этом стыкующиеся торцы звеньев 18 и 19 выполнены сферическими с радиусом R и установлены с зазором «δ», фиксируемым штифтами 21.The rod 20 is rigidly connected with both links 18 and 19 by the pins 21, while the joined ends of the links 18 and 19 are made spherical with a radius R and installed with a gap "δ" fixed by the pins 21.

Тянущая клеть (фиг.1, 3) имеет две пары приводных валков 22-23 и 24-25, при этом в каждой паре один валок (22 и 24) выполнен цилиндрическим под плоскую часть поверхности затравки 13, а второй валок (23 и 25) выполнен с проточкой под цилиндрическую часть поверхности затравки 13.The pulling stand (Figs. 1, 3) has two pairs of drive rolls 22-23 and 24-25, while in each pair one roll (22 and 24) is made cylindrical under the flat part of the seed surface 13, and the second roll (23 and 25 ) is made with a groove under the cylindrical part of the surface of the seed 13.

Механизм уборки отлитых труб из машины (фиг.1, 2) представляет собой поворотное устройство с двумя приемными корзинами 26, расположенными под углом 120° к оси разливки, при этом одна корзина установлена по оси разливки О_р, а вторая - в зоне разгрузки (O₁ или О₂).The mechanism for cleaning the cast pipes from the machine (FIGS. 1, 2) is a rotary device with two receiving baskets 26 located at an angle of 120 ° to the casting axis, with one basket installed along the casting axis O _p and the second in the unloading zone ( O ₁ or O ₂ ).

Как было указано выше, расстояние между роликами 7 и 8 равно диаметру (D) полости наружной гильзы 3, а в последующих рядах расстояния между роликами выполнены увеличивающимися на величину ΔD=(0,01…0,025)D по отношению к расстоянию предыдущего ряда. При величине ΔD более 0,025D головка затравки 16, пройдя ряд роликов 11, 12, может упереться в ролики 9, 10 следующего ряда и остановиться. При величине ΔD меньше 0,01D зона роликовой проводки от наибольшего раствора между роликами до наименьшего потребует большей высоты, т.е. большего количества рядов роликов.As mentioned above, the distance between the rollers 7 and 8 is equal to the diameter (D) of the cavity of the outer sleeve 3, and in subsequent rows, the distances between the rollers are made increasing by ΔD = (0.01 ... 0.025) D with respect to the distance of the previous row. When the ΔD value is more than 0.025D, the seed head 16, having passed a series of rollers 11, 12, can abut against the rollers 9, 10 of the next row and stop. When ΔD is less than 0.01D, the zone of roller wiring from the largest solution between the rollers to the smallest will require a greater height, i.e. more rows of rollers.

Устройство работает следующим образом. Валки (22, 23, 24, 25) тянущей клети подают затравку 13 вверх через приемную корзину 26 до замкового соединения частей 14 и 15 с головкой 16. При дальнейшем движении затравка 13 с головкой 16 благодаря элементам ломающегося рычага (звенья 18 и 19, установленные с зазором «δ» и гибкий стержень 20) плавно проходит сквозь ряды направляющих роликов 7, 8, 9, 10, 11, 12, при этом сменная деталь 17 с установленными на ней захватами и герметизирующим уплотнением без помех вводится в нижнюю часть кристаллизатора 2. Включают систему охлаждения кристаллизатора 2. Затем на машину устанавливают ковш 1 с металлом. Из ковша 1 жидкий металл подают в кристаллизатор 2. При подъеме металла в кристаллизаторе 2 до требуемого уровня уровнемер 5 дает сигнал на включение тянущих валков 22, 23, 24, 25 и, таким образом, на вытягивание затравки 13 и отливаемой трубы.The device operates as follows. The rolls (22, 23, 24, 25) of the pulling stand feed the seed 13 upwards through the receiving basket 26 until the lock parts 14 and 15 are connected to the head 16. With further movement, the seed 13 with the head 16 due to the elements of the breaking arm (links 18 and 19 installed with a gap of "δ" and the flexible rod 20) smoothly passes through the rows of guide rollers 7, 8, 9, 10, 11, 12, while the replaceable part 17 with the grippers installed on it and the sealing seal is introduced into the lower part of the mold 2 without interference. Turn on the cooling system of the mold 2. Then on the machines set ladle 1 with metal. From the ladle 1, liquid metal is fed into the mold 2. When the metal is raised in the mold 2 to the required level, the level gauge 5 gives a signal to turn on the pulling rolls 22, 23, 24, 25 and, thus, to pull the seed 13 and the cast pipe.

Уровень металла в кристаллизаторе 2 поддерживается за счет регулирования скорости вращения тянущих валков 22, 23, 24, 25. В процессе разливки кристаллизатор 2 при помощи механизма 6 совершает возвратно-поступательное движение с амплитудой 1…8 мм и с частотой 1…400 1/с. Скорость вытягивания трубы составляет 1…5 м/мин.The metal level in the mold 2 is maintained by adjusting the speed of rotation of the pulling rolls 22, 23, 24, 25. During casting, the mold 2 using the mechanism 6 makes a reciprocating motion with an amplitude of 1 ... 8 mm and a frequency of 1 ... 400 1 / s . Pipe pulling speed is 1 ... 5 m / min.

После отливки трубы требуемой длины прекращают подачу металла в кристаллизатор 2, и труба при дальнейшем движении выходит из кристаллизатора 2. При этом головка 16 затравки 13 вместе с отлитой трубой опускается до днища приемной корзины 26. Замок (14, 15) головки 16 при взаимодействии с днищем корзины 26 размыкается, при этом труба с головкой 16 остается в корзине 26, а затравка 13 освобождается. Затем корзину 26 с отлитой трубой гидроприводом поворачивают в зону разгрузки, при этом вторая корзина 26 с подготовленной головкой 16 затравки 13 устанавливается по оси разливки для подготовки машины к отливке следующей трубы.After casting the pipe of the required length, the metal supply to the mold 2 is stopped, and the pipe leaves the mold during further movement. In this case, the head 16 of the seed 13 together with the cast pipe lowers to the bottom of the receiving basket 26. The lock (14, 15) of the head 16 when interacting the bottom of the basket 26 opens, while the pipe with the head 16 remains in the basket 26, and the seed 13 is released. Then the basket 26 with the hydraulic pipe cast is turned into the discharge zone, while the second basket 26 with the prepared head 16 of the seed 13 is installed along the casting axis to prepare the machine for casting the next pipe.

Рассмотрим конкретный пример осуществления предлагаемого устройства.Consider a specific example of the implementation of the proposed device.

На вертикальной машине полунепрерывного литья отливают чугунные трубы наружным диаметром 430 мм, толщиной стенки 15 мм и длиной 6500 мм.On a vertical semi-continuous casting machine, cast iron pipes are cast with an outer diameter of 430 mm, a wall thickness of 15 mm and a length of 6500 mm.

Наружная гильза кристаллизатора изготовлена из сплава на основе меди, внутренняя гильза из нержавеющей стали со специальным покрытием. Длина кристаллизатора 500 мм. Расход воды на охлаждение наружной гильзы кристаллизатора составляет ~50 м³/час, внутренней гильзы ~25 м³/час, давление 10 бар.The outer liner of the mold is made of an alloy based on copper, the inner liner is made of stainless steel with a special coating. The length of the mold is 500 mm. The water consumption for cooling the outer liner of the mold is ~ 50 m ³ / h, the inner liner is ~ 25 m ³ / h, pressure 10 bar.

Под кристаллизатором установлены три ряда направляющих роликов, диаметр которых составляет 100 мм. Расстояние между роликами в первом ряду составляет 400 мм, во втором - 405 мм, в третьем 410 мм. По высоте ряды роликов установлены следующим образом: первый ряд - непосредственно под кристаллизатором, второй ряд на расстоянии 160 мм от первого и третий ряд на расстоянии 160 мм от второго ряда.Three rows of guide rollers are installed under the mold, the diameter of which is 100 mm. The distance between the rollers in the first row is 400 mm, in the second - 405 mm, in the third 410 mm. In terms of height, the rows of rollers are installed as follows: the first row is directly below the mold, the second row at a distance of 160 mm from the first and the third row at a distance of 160 mm from the second row.

Затравка выполнена с диаметром, равным 185 мм. Гибкий цилиндрический стержень затравки выполнен из пружинной стали, при этом диаметр стержня равен 70 мм, а ее часть, размещенная в звене 19, имеет длину 500 мм, тем самым образован упругий шарнир для обеспечения свободного заведения головки затравки в кольцевую полость кристаллизатора.The seed was made with a diameter equal to 185 mm. The flexible cylindrical seed rod is made of spring steel, while the diameter of the rod is 70 mm, and its part located in link 19 has a length of 500 mm, thereby forming an elastic hinge to ensure free entry of the seed head into the annular cavity of the mold.

Диаметр тянущих валков равен 200 мм. Усилие прижатия валка к затравке равно 6250 кг. Приемная корзина выполнена с высотой 6 м и внутренним диаметром 480 мм.The diameter of the pulling rolls is 200 mm. The force of pressing the roll to the seed is 6250 kg. The receiving basket is made with a height of 6 m and an inner diameter of 480 mm.

Температура заливаемого чугуна - 1350-1370°С.The temperature of cast iron is 1350-1370 ° C.

При наполнении кристаллизатора расплавом до отметки ~70 мм от его верхнего торца начинают вытягивание отливаемой трубы и одновременно включают механизм качания кристаллизатора. Режим качания - частота 225-270 1/мин (в зависимости от скорости вытягивания), амплитуда 6 мм.When the mold is filled with melt up to a mark of ~ 70 mm from its upper end, the extrusion of the cast pipe begins and at the same time, the mold oscillation mechanism is activated. Swing mode - frequency 225-270 1 / min (depending on the speed of drawing), the amplitude of 6 mm

Скорость вытягивания трубы (в установившемся режиме) составляет 2,5÷3,0 м/мин.The pipe pulling speed (in steady state) is 2.5 ÷ 3.0 m / min.

В процессе вытягивания труба опускается в приемную корзину, которую после окончания разливки поворачивают в зону разгрузки.In the process of drawing, the pipe is lowered into the receiving basket, which, after casting, is turned into the discharge zone.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет:Thus, the present invention allows:

- улучшить условия эксплуатации машины полунепрерывного литья металлических труб за счет выполнения затравки в виде упругого шарнира и с размещением под кристаллизатором направляющих роликов, расстояние между которыми увеличивается в направлении от нижнего торца кристаллизатора;- improve the operating conditions of the machine for semi-continuous casting of metal pipes by performing a seed in the form of an elastic hinge and placing guide rollers under the mold, the distance between which increases in the direction from the bottom of the mold;

- повысить качество отливаемой трубы, устранить разнотолщинность по ее периметру благодаря центровке затравки и трубы в кристаллизаторе, направляющих роликах и валках тянущей клети;- improve the quality of the cast pipe, eliminate the thickness variation along its perimeter due to the alignment of the seed and the pipe in the mold, guide rollers and rolls of the pulling stand;

- расширить технологические возможности непрерывного литья, позволяющие отливать тонкостенные металлические чугунные трубы.- expand the technological capabilities of continuous casting, allowing to cast thin-walled metal cast-iron pipes.

Claims

1. A vertical machine for semi-continuous casting of metal pipes, containing a bucket of liquid metal, located above the mold formed by the outer and inner water-cooled sleeves, the seed with the head in the form of a pipe and a pulling device, characterized in that the seed is made of two links installed with a gap, connected by a metal rod made of spring steel, rigidly connected to both links.

2. The vertical machine of semi-continuous casting of metal pipes according to claim 1, characterized in that the surfaces of the ends of the links forming the gap are made spherical.

3. The vertical machine for semi-continuous casting of metal pipes according to claim 1, characterized in that the metal rod is made in the form of a cylinder, the diameter of which is 0.1-1.0 of the length of the part of the rod inserted in the link.

4. The vertical machine for semi-continuous casting of metal pipes according to claim 1, characterized in that several rows of guide rollers are installed under the mold, the distance between which in the upper row is equal to the diameter D of the cavity of the outer sleeve, and in subsequent rows the distances are increased by ΔD = ( 0.01 ÷ 0.025) D in relation to the distance of the previous row.

5. The vertical machine of semi-continuous casting of metal pipes according to claim 1, characterized in that the seed is connected to the head by a locking mechanism.