RU2487777C1

RU2487777C1 - Device for continuous casting, rolling and forming of rods

Info

Publication number: RU2487777C1
Application number: RU2012100889/02A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Довженко; Сергей Борисович Сидельников; Сергей Владимирович Беляев; Руслан Евгеньевич Соколов; Иван Юрьевич Губанов; Владимир Николаевич Баранов; Роман Илсурович Галиев; Андрей Леонидович Киселев; Леонид Петрович Трифоненков; Александр Владимирович Сальников; Сергей Викторович Солдатов; Александр Геннадьевич Пелевин; Виктор Федорович Фролов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2013-07-20

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy and may be sued for making rods mainly of aluminium alloys by combined continuous casting, rolling and forming. Proposed device comprises mixing furnace 1, grooved roll 3 and roll 4 with ledge. Said rolls have cooling cavities 5 and make working gage. Female die 6 with gage fillet 8 and lengthwise diametrical grooves 7 on female die outlet surface with clearance relative to said gage fillet is mounted at gage outlet. Tube 10 with outer ribs made in female die diametrical grooves 7 is fitted at female die outlet opening. On one side, said tube thrusts against female die gage fillet while, on opposite side, it thrusts against female die holder 12. Cooled channels are made in clearance 13 between female die outlet surface and tube to communicate with coolant feed and discharge channels 14, 15, respectively. Tube ID exceeds rod OD while tube OD is smaller than female die outlet ID.

EFFECT: higher efficiency and quality of rods.

2 dwg, 1 ex

Description

Настоящее изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для получения катанки, прутков и профилей из цветных металлов и сплавов методом непрерывного совмещенного литья, прокатки и прессования.The present invention relates to the field of metal forming and can be used to produce wire rod, rods and profiles of non-ferrous metals and alloys by continuous combined casting, rolling and pressing.

Известно устройство для непрерывного литья и прессования полых профилей (Патент 2200644 РФ, МПК B22D 11/06, B21C 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.A device is known for continuous casting and pressing of hollow profiles (RF Patent 2200644, IPC B22D 11/06, B21C 23/08. / Sidelnikov SB, Dovzhenko NN, Grishechkin AI, Sidelnikova ES) comprising a mixer oven, a roller with a stream and a roller with a protrusion, having cooled cavities and forming a working gauge, at the outlet of which a matrix with wedge-shaped cooled cavities is installed.

Данное устройство обеспечивает непрерывность процесса получения бесшовных полых профилей. Однако в данном устройстве отвод тепла во время кристаллизации и деформации происходит с помощью клиновидных охлаждаемых полостей в матрице, 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 матрицы особенно важна для непрерывных совмещенных процессов литья, прокатки и прессования (далее по тексту - СЛИПП). Следует также отметить, что выполнение внутри матрицы клиновидных охлаждаемых полостей усложняет ее конструкцию, приводит к появлению значительных термических напряжений в их объеме и, как следствие, значительно снижает ее надежность во время эксплуатации (Довженко, Н.Н. Прессование алюминиевых сплавов: моделирование и управление тепловыми условиями: монография [Текст] / Н.Н.Довженко, С.В.Беляев, С.Б.Сидельников и др. // - Красноярск: ИНК СФУ, 2009. - 256 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 using wedge-shaped cooled cavities in the matrix, which does not provide sufficient cooling efficiency, does not allow to achieve maximum productivity of the manufacturing process of profiles, and to stabilize the temperature conditions during the process and the quality of the profiles. Stabilization of the temperature conditions of the matrix is especially important for continuous combined processes of casting, rolling and pressing (hereinafter - SLIPP). It should also be noted that the implementation of wedge-shaped cavities inside the matrix complicates its design, leads to the appearance of significant thermal stresses in their volume and, as a result, significantly reduces its reliability during operation (Dovzhenko, N.N. Pressing aluminum alloys: modeling and control thermal conditions: monograph [Text] / N.N. Dovzhenko, S.V. Belyaev, S. B. Sidelnikov et al. // - Krasnoyarsk: INC. Siberian Federal University, 2009. - 256 p.).

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, по технической сущности и достигаемому результату является устройство для непрерывного литья и прессования полых профилей (Патент 2335376 РФ, МПК B22D 11/06, B21C 23/00 / Беляев С.В., Довженко Н.Н., Сидельников С.Б. и др.), включающее печь-миксер, валок с ручьем и валок с выступом, имеющие охлаждаемые полости и образующие рабочий калибр, на выходе из которого установлена матрица, на торцевой наружной поверхности которой, находящейся в контакте с валками, выполнены охлаждаемые каналы.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 2335376 RF, IPC B22D 11/06, B21C 23/00 / Belyaev S.V., Dovzhenko N.N., Sidelnikov S.B. et al.), Including a mixer oven, 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 end outer surface of which is in contact with the rollers, made cooled channels.

Данное устройство обеспечивает непрерывность процесса получения профилей методом СЛИПП. Однако во время работы данного устройства на поверхности валков образуется заусенец от деформируемого металла, который частично или полностью перекрывает охлаждаемые каналы на наружной торцевой поверхности матрицы, находящейся в контакте с валками, и нарушает циркуляцию хладагента, что снижает интенсивность и устойчивость отвода тепла вплоть до полного его прекращения. В результате чего дестабилизируются тепловые условия протекания процесса СЛИПП, что вызывает перегрев инструмента и деформируемого металла, появление бракованной продукции и приводит к вынужденной остановки данного устройства. Все это отрицательно сказывается на производительности процесса СЛИПП и качестве получаемых профилей. Кроме того, выполнение охлаждаемых каналов в матрице вследствие ее малых поперечных размеров связано со значительными техническими трудностями.This device ensures the continuity of the process of obtaining profiles by the SLIPP method. However, during operation of this device, a burr from a deformable metal is formed on the surface of the rolls, which partially or completely blocks the cooled channels on the outer end surface of the matrix in contact with the rolls and disrupts the circulation of the refrigerant, which reduces the intensity and stability of heat removal up to its full termination. As a result, the thermal conditions of the SLIPP process are destabilized, which causes overheating of the tool and the deformable metal, the appearance of defective products and leads to a forced stop of this device. All this negatively affects the performance of the SLIPP process and the quality of the resulting profiles. In addition, the implementation of the cooled channels in the matrix due to its small transverse dimensions is associated with significant technical difficulties.

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

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для непрерывного литья, прокатки и прессования катанки, включающем печь-миксер, валок с ручьем и валок с выступом, имеющие охлаждаемые полости и образующие рабочий калибр, на выходе из которого установлена матрица с калибрующим пояском, имеющая охлаждаемые каналы, согласно изобретению, на выходной поверхности матрицы выполнены продольные пазы, расположенные в диаметральной плоскости с зазором относительно калибрующего пояска матрицы, а в выходном отверстии матрицы установлена трубка с наружными ребрами, упирающаяся с одной стороны в калибрующий поясок, а с другой стороны - в матрицедержатель, и имеющая наружный диаметр, меньший, чем внутренний диаметр выходной части матрицы, при этом наружные ребра матрицы расположены в продольных пазах, а охлаждаемые каналы расположены в зазоре между выходной поверхностью матрицы и трубкой и сообщены с каналами для подвода и отвода хладагента.This object is achieved in that in a device for continuous casting, rolling and pressing of wire rod, including a mixer oven, a roller with a stream and a roller with a protrusion, having cooled cavities and forming a working gauge, at the outlet of which there is a matrix with a calibrating belt having cooled channels, according to the invention, longitudinal grooves are made on the exit surface of the matrix, located in the diametric plane with a gap relative to the gauge girdle of the matrix, and pipes are installed in the exit of the matrix and with external ribs, abutting on one side in a calibrating girdle, and on the other hand in a matrix holder, and having an outer diameter smaller than the inner diameter of the output part of the matrix, while the outer ribs of the matrix are located in longitudinal grooves, and the cooled channels are located in the gap between the output surface of the matrix and the tube and communicated with channels for supplying and discharging refrigerant.

Конструктивные особенности заявляемого устройства по сравнению с прототипом, характеризующиеся отличительными признаками, позволяют повысить производительность непрерывного литья, прокатки и прессования и качество катанки.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 wire rod.

Выполнение продольных пазов, расположенных в диаметральной плоскости и отстоящих от калибрирующего пояска матрицы, и установка в них наружных ребер трубки позволяет жестко зафиксировать расположение трубки относительно матрицы и обеспечить направленную циркуляцию хладагента в зазоре между выходной поверхностью матрицы и трубкой. Герметичность системы охлаждения матрицы обеспечивается тем, что с одной стороны трубка упирается в калибрующий поясок матрицы, а с другой стороны - в матрицедержатель. При этом значительно упрощается конструкция охлаждаемой матрицы, ее надежность в работе и сохраняется эффектность ее принудительного охлаждения. Образование заусенца на поверхности валков в заявляемом устройстве не будет влиять на интенсивность охлаждения рабочего инструмента, что обеспечит стабильное осуществление процесса СЛИПП.The implementation of longitudinal grooves located in the diametrical plane and spaced from the calibrating belt of the matrix, and the installation of the outer edges of the tube in them, allows you to rigidly fix the location of the tube relative to the matrix and provide directional circulation of refrigerant in the gap between the output surface of the matrix and the tube. The tightness of the matrix cooling system is ensured by the fact that, on the one hand, the tube abuts against the calibrating band of the matrix, and on the other hand, into the matrix holder. At the same time, the design of the cooled matrix is greatly simplified, its reliability in operation, and the effectiveness of its forced cooling remains. The formation of a burr on the surface of the rolls in the inventive device will not affect the cooling rate of the working tool, which will ensure stable implementation of the SLIPP process.

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 катанки.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 wire rod.

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

На фиг.1 показан общий вид устройства в разрезе во время осуществления процесса непрерывного литья, прокатки и прессования катанки, а на фиг.2 - разрез матрицы А-А.Figure 1 shows a General view of the device in section during the process of continuous casting, rolling and pressing of wire rod, and figure 2 is a section of the matrix aa.

Заявляемое устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования катанки включает печь-миксер 1 с расплавом 2, валок 3 с ручьем и валок 4 с выступом, имеющие охлаждаемые полости 5, при этом валки образуют закрытый калибр, перекрытый на выходе матрицей 6, на выходной поверхности которой выполнены продольные пазы 7, расположенные в диаметральной плоскости и отстоящие от калибрирующего пояска 8 матрицы 6. В продольные пазы 7 вставлены наружные ребра 9 трубки 10, имеющей наружный диаметр меньше, чем внутренний диаметр выходной части матрицы 6. Закристаллизовавшийся металл выдавливается через рабочий канал матрицы 6 в виде катанки 11. С одной стороны трубка упирается в калибрующий поясок 8 матрицы, а с другой стороны - в матрицедержатель 12. Охлаждаемые каналы, расположенные в зазоре 13 между выходной поверхностью матрицы и трубкой, сообщаются с каналами для подвода 14 и отвода хладагента 15.The inventive device for continuous casting, rolling and pressing of wire rod includes a mixer-mixer 1 with a melt 2, a roller 3 with a stream and a roller 4 with a protrusion having cooled cavities 5, while the rolls form a closed gauge, blocked at the exit by a matrix 6, on the output surface which is made of longitudinal grooves 7 located in the diametrical plane and spaced from the calibrating girdle 8 of the matrix 6. In the longitudinal grooves 7 are inserted the outer ribs 9 of the tube 10, having an outer diameter smaller than the inner diameter of the output part of the matrix 6. Zack The crystallized metal is extruded through the working channel of the matrix 6 in the form of a wire rod 11. On the one hand, the tube abuts against the calibrating girdle 8 of the matrix, and on the other hand, into the matrix holder 12. The cooled channels located in the gap 13 between the output surface of the matrix and the tube communicate with the channels for supplying 14 and discharging refrigerant 15.

Устройство работает следующим образом. Вначале расплавленный металл 2 заливается в печь-миксер 1, при этом начинается его кристаллизация на поверхностях валков 3 и 4 за счет охлаждения их с помощью полостей 5. Далее закристаллизовавшийся металл захватывается валками 3 и 4, деформируется в закрытом калибре между валками 3 и 4 и выдавливается через рабочий канал матрицы 6 в виде катанки 11. В момент попадания расплава в печь-миксер 1 одновременно подается хладагент в охлаждаемые каналы, расположенные в зазоре 13 между выходной поверхностью матрицы 6 и трубкой 10.The device operates as follows. First, the molten metal 2 is poured into the mixer-mixer 1, while it begins to crystallize on the surfaces of the rolls 3 and 4 by cooling them with cavities 5. Then, the crystallized metal is captured by the rolls 3 and 4, is deformed in the closed gauge between the rolls 3 and 4 and it is extruded through the working channel of the matrix 6 in the form of a wire rod 11. At the time of the ingress of the melt into the mixer-mixer 1, refrigerant is simultaneously supplied to the cooled channels located in the gap 13 between the output surface of the matrix 6 and the tube 10.

Пример. С помощью лабораторной установки на базе прокатного стана ДУО 200 провели непрерывное литье, прокатку и прессование катанки (прутка, профиля) диаметром 6 мм из сплава алюминия марки А7. Температура расплава составляла 700°C, а температура прессования 540°C. Прессование катанки проводили через матрицу с вытяжкой 10 с использованием прототипа и заявляемого устройства. При этом фиксировали изменение выходной температуры катанки и максимально-возможную скорость прессования по появлению трещин на поверхности катанки. Во время появления заусенца на поверхности валков в прототипе резко уменьшилась интенсивность охлаждения рабочего инструмента, что вызвало увеличение выходной температуры катанки до предельного значения 590°C, когда началось активное образование трещин на поверхности катанки, т.е. появление брака. Образование заусенца на поверхности валков в заявляемом устройстве практически не влияла на интенсивность охлаждения рабочего инструмента и изменение выходной температуры катанки, что позволило увеличить скорости вращения валков и повысить производительность процесса изготовления катанки до 20% без образования брака.Example. Using a laboratory installation on the basis of the DUO 200 rolling mill, continuous casting, rolling and pressing of wire rod (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 540 ° C. Pressing wire 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 output temperature of the wire rod and the maximum possible pressing speed for the appearance of cracks on the surface of the wire rod were recorded. During the appearance of a burr on the surface of the rolls in the prototype, the cooling rate of the working tool sharply decreased, which caused an increase in the output temperature of the wire rod to a limit value of 590 ° C, when the active formation of cracks on the surface of the wire rod began, i.e. the appearance of marriage. The formation of a burr on the surface of the rolls in the inventive device had virtually no effect on the cooling rate of the working tool and the change in the output temperature of the wire rod, which allowed to increase the speed of rotation of the rolls and to increase the productivity of the wire rod manufacturing process up to 20% without marriage.

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

Claims

A device for continuous casting, rolling and pressing of wire rod, containing a mixer-mixer, a roller with a stream and a roller with a protrusion, having cooled cavities and forming a working gauge, at the outlet of which there is a matrix with a calibrating belt having cooled channels, characterized in that the output surface of the matrix is made of longitudinal grooves located in the diametrical plane with a gap relative to the calibrating belt of the matrix, and in the outlet of the matrix there is a tube with external ribs resting against one torons into the calibrating girdle, and on the other hand, into the matrix holder, and having an outer diameter smaller than the inner diameter of the output part of the matrix, while the outer edges of the matrix are located in longitudinal grooves, and the cooled channels are located in the gap between the output surface of the matrix and the tube and communicate with channels for supplying and discharging refrigerant.