RU67991U1

RU67991U1 - MANDREL

Info

Publication number: RU67991U1
Application number: RU2007114608/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Демидов; Светлана Витальевна Артамонова; Наталья Петровна Павлова
Original assignee: ОАО "Златоустовский металлургический завод"
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2007-11-10

Abstract

Дорн для формирования внутренней полости заготовок относится к области спецэлектрометаллургии, а именно, к дорнам для получения полых слитков на установках электрошлакового переплава. Дорн выполнен разборным и содержит сердечник, на который с зазором для охлаждения соосно надета гильза, состоящая из стальных верхней и донной частей и формирующей слиток медной части. Конструкция дорна позволяет повысить его стойкость к электроэрозионному разрушению и отличается простотой изготовления и сборки (разборки) при ремонте.The mandrel for the formation of the inner cavity of the blanks belongs to the field of special electrometallurgy, namely, mandrels for producing hollow ingots in electroslag remelting plants. The mandrel is made collapsible and contains a core on which a sleeve consisting of a steel upper and bottom parts and forming an ingot of a copper part is coaxially mounted with a clearance for cooling. The design of the mandrel allows you to increase its resistance to electrical discharge erosion and is easy to manufacture and assemble (disassemble) during repair.

Description

Полезная модель относится к области спецэлектрометаллургии, конкретнее к дорнам для получения полых слитков на установках электрошлакового переплава.The utility model relates to the field of special electrometallurgy, and more specifically to mandrels for producing hollow ingots in electroslag remelting plants.

Известен дорн для формирования внутреннего отверстия полого слитка, имеющий конструкцию «труба в трубе» и выполненный неподвижным. Дорн содержит сердечник, на который с зазором для охладителя надета соосно медная гильза (1).Known mandrel for the formation of the inner holes of the hollow ingot having the design "pipe in pipe" and made stationary. The dorn contains a core, on which a coaxially copper sleeve (1) is worn with a clearance for the cooler.

Недостатком данной конструкции является то, что в процессе переплава охлаждаемый дорн работает в крайне тяжелых тепловых условиях. Тепловые потоки на стенку дорна могут достигать 2 10⁶ ккал/м²час, при этом в стенке дорна существует перепад температур 150-200°С, а это приводит к возникновению в ней существенных термических напряжений. В процессе кристаллизации и последующего охлаждения за счет наличия в металле усадки дорн обжимается слитком, что усложняет удаление дорна из внутренней полости слитка в конце процесса переплава. По этим причинам, а также из-за эрозии, на дорне данной конструкции можно переплавлять не более 10-15 слитков. Негативные последствия действия эрозии проявляются несущественно из-за постоянного перемещения шлаковой ванны относительно дорна и кристаллизатора в процессе переплава. Кроме низкой стойкости дорна, термические напряжения, возникающие в слитке, могут привести к снижению качества металла.The disadvantage of this design is that during the remelting process, the cooled mandrel operates in extremely difficult thermal conditions. Heat fluxes on the wall of the mandrel can reach 2 10 ⁶ kcal / m ² hour, while in the wall of the mandrel there is a temperature difference of 150-200 ° C, and this leads to the occurrence of significant thermal stresses in it. In the process of crystallization and subsequent cooling due to the presence of shrinkage in the metal, the mandrel is crimped by an ingot, which complicates the removal of the mandrel from the inner cavity of the ingot at the end of the remelting process. For these reasons, as well as due to erosion, no more than 10-15 ingots can be melted on a mandrel of this design. The negative effects of erosion are not significant due to the constant movement of the slag bath relative to the mandrel and mold during remelting. In addition to the low resistance of the mandrel, thermal stresses occurring in the ingot can lead to a decrease in the quality of the metal.

Известен дорн для получения полых слитков в коротких подвижных кристаллизаторах, представляющий собой «трубу в трубе» и содержащий стальной сердечник, на который с зазором надета медная водоохлаждаемая гильза с приваренным медным дном (2).A mandrel for producing hollow ingots in short movable molds is known, which is a “pipe in pipe” and contains a steel core, on which a water-cooled copper sleeve with a welded copper bottom is worn with a gap (2).

Недостатком известного решения является эрозия медных стенок дорна в зоне постоянно расположенного зеркала шлаковой ванны, обусловленная протеканием тока в цепи «электрод А-шлаковая ванна-дорн-шлаковая ванна-электрод Х». Пораженные участки расположены напротив электродов, конфигурация износа представляет собой полуовал. На таком дорне можно переплавить максимум 8-10 слитков, после чего, в лучшем случае, он направляется на восстановительный ремонт. Причем для ремонта требуется вырезать, а затем снова приваривать дно дорна, а после переплава 40-50 слитков, отрезать, а затем приваривать новую верхнюю часть медной гильзы дорна.A disadvantage of the known solution is the erosion of the copper walls of the mandrel in the area of the constantly located mirror of the slag bath, due to the flow of current in the circuit "electrode A-slag bath-dorn-slag bath-electrode X". The affected areas are located opposite the electrodes, the wear configuration is a semi-oval. On such a mandrel, a maximum of 8-10 ingots can be remelted, after which, at best, it is sent for restoration repair. Moreover, for repair it is required to cut out and then weld the bottom of the mandrel again, and after remelting 40-50 ingots, cut it off and then weld the new upper part of the copper mandrel of the mandrel.

В качестве прототипа взят подвижный дорн, представляющий собой «трубу в трубе» и содержащий металлический сердечник, на который с зазором надета водоохлаждаемая гильза с приваренным медным дном, As a prototype, a movable mandrel is taken, which is a “pipe in pipe” and contains a metal core, on which a water-cooled sleeve with a welded copper bottom is put on with a gap,

медной частью, формирующей слиток и металлической (биметалл или сплав на никелевой основе) верхней частью (3). При электрошлаковом переплаве нижняя медная часть дорна формирует внутреннюю поверхность слитка, а верхняя металлическая часть контактирует со шлаковой ванной, в которой расплавляются электроды.the copper part forming the ingot and the metal (bimetal or nickel-based alloy) upper part (3). During electroslag remelting, the lower copper part of the mandrel forms the inner surface of the ingot, and the upper metal part contacts the slag bath in which the electrodes are melted.

Недостатком известного дорна является невозможность его разборки, что повышает затраты на ремонт. Выполнение верхней части биметаллической приводит к выплавлению контактного слоя вместе с материалом внутреннего слоя из-за эффекта полупроводника и требует значительных затрат из-за сложной технологии ее производства, при этом стойкость дорна не увеличивается. В случае выполнения верхней части дорна из сплава на никелевой основе, стойкость ее при переплаве нержавеющих титан-содержащих марок стали не увеличится. Прочность соединения сердечника с донной частью низкая.A disadvantage of the known mandrel is the inability to disassemble it, which increases the cost of repair. The implementation of the upper part of the bimetallic leads to the melting of the contact layer together with the material of the inner layer due to the semiconductor effect and requires significant costs due to the complex technology of its production, while the resistance of the mandrel does not increase. If the upper part of the mandrel is made of an alloy based on nickel, its resistance to remelting stainless titanium-containing steel grades will not increase. The strength of the connection of the core with the bottom is low.

Задачей создания полезной модели является увеличение срока службы дорна, снижение затрат на его изготовление и ремонт.The task of creating a utility model is to increase the life of the mandrel, reducing the cost of its manufacture and repair.

Для решения поставленной задачи дорн выполнен разборным, при этом на сердечник с зазором для охлаждения соосно надета гильза, состоящая из донной металлической части, формирующей слиток медной и верхней, где происходит эрозионное разрушение, стальной.To solve this problem, the mandrel is made collapsible, while on the core with a clearance for cooling, a sleeve is coaxially worn, consisting of a bottom metal part forming a copper and upper ingot, where erosion destruction occurs, steel.

На рисунке изображен предлагаемый дорн.The figure shows the proposed mandrel.

На стальное дно 1, приваренное к сердечнику 2, надета медная, формирующая слиток часть дорна 3, на которую установлена стальная часть дорна 4. Между стальными и медными частями находятся уплотнители 5. Сверху надета траверса 6. Конструкция стянута при помощи гайки 7, накручиваемой на сердечник 2.The steel bottom 1, welded to the core 2, is equipped with a copper, ingot forming part of the mandrel 3, on which the steel part of the mandrel 4 is installed. Between the steel and copper parts are gaskets 5. The traverse is put on top 6. The structure is pulled together with a nut 7, screwed onto core 2.

В предложенной конструкции медной является только формирующая слиток часть дорна, что позволяет значительно уменьшить его стоимость. Медь имеет большую теплопроводность, что обеспечивает нужное для кристаллизации наплавляемого слитка охлаждение. Кроме того, обеспечить необходимую смачиваемость дорна металлом для формирования бездефектной поверхности слитка может только медь и медные сплавы.In the proposed design, copper is only the ingot forming part of the mandrel, which can significantly reduce its cost. Copper has a large thermal conductivity, which provides the cooling necessary for crystallization of the deposited ingot. In addition, only copper and copper alloys can ensure the necessary wettability of the mandrel by the metal to form a defect-free surface of the ingot.

В верхней части дорна, которая контактирует со шлаковой ванной, допустимио применение стали, т.к. слиток в этой части не формируется и смачиваемость стенок дорна флюсом не играет роли. Небольшое уменьшение охлаждения флюса не влияет на качество выплавляемого металла и стабильность переплава. Благодаря тому, что верхняя часть гильзы дорна, подвергающаяся эрозийному разрушению и донная часть, выполнены из стали, которая является более стойким материалом к эрозии и более дешевым, чем медь, сплав на основе никеля или биметалл, срок службы дорна увеличивается и снижаются затраты на его изготовление и ремонт.In the upper part of the mandrel, which is in contact with the slag bath, the use of steel is permissible, as an ingot is not formed in this part and the wettability of the mandrel walls by flux does not play a role. A slight decrease in flux cooling does not affect the quality of the smelted metal and the stability of the remelting. Due to the fact that the upper part of the mandrel sleeve, which undergoes erosion destruction and the bottom part, are made of steel, which is more resistant to erosion and cheaper than copper, nickel-based alloy or bimetal, the life of the mandrel increases and its costs are reduced manufacturing and repair.

Для удобства и простоты ремонта дорна он выполнен разборным. Стальные части дорна выступами вставляются в выполненные на медной части пазы, между ними проложены уплотнения. В результате выполнения дорна разборным при ремонте нет необходимости вырезать и после ремонта For convenience and ease of repair of the mandrel, it is made collapsible. The steel parts of the mandrel are protrusions inserted into the grooves made on the copper part, and seals are laid between them. As a result of the performance of the mandrel collapsible during repair there is no need to cut and after repair

вновь приваривать дно гильзы дорна, отрезать верхнюю часть гильзы и приваривать новую. Выполнение дна дорна 1 стальным позволяет приварить его к стальному сердечнику 2. Для разборки дорна достаточно открутить гайку 7 от сердечника 2, снять траверсу 6, после чего все части дорна легко снимаются и замена верхней стальной части гильзы становится удобной и не занимает много времени, таким образом удешевляя ремонт. Соединение металлической донной части с сердечником более прочное, чем медной.re-weld the bottom of the mandrel sleeve, cut off the upper part of the sleeve and weld a new one. The execution of the bottom of the mandrel 1 with steel allows you to weld it to the steel core 2. To disassemble the mandrel, it is enough to unscrew the nut 7 from the core 2, remove the traverse 6, after which all parts of the mandrel are easily removed and replacing the upper steel part of the sleeve becomes convenient and does not take much time, so reducing the cost of repairs. The connection of the metal bottom with the core is more durable than copper.

Конструкция дорна позволяет повысить его стойкость к электроэрозионному разрушению и отличается простотой изготовления и сборки (разборки) при ремонте.The design of the mandrel allows you to increase its resistance to electrical discharge erosion and is easy to manufacture and assemble (disassemble) during repair.

1. Авт. св. №559968, кл. С21С 5/5614.07.77.1. Auth. St. No. 559968, class C21C 5 / 5614.07.77.

2. Л.А.Волох, М.А.Киссельман и др. «Электрошлаковое литье полых стальных заготовок», «Электрометаллургия» №6, 2006 г, стр.23.2. L. A. Volokh, M. A. Kisselman and others. “Electroslag casting of hollow steel billets”, “Electrometallurgy” No. 6, 2006, p.23.

3. Л.А.Волохонский, Л.Н.Кузнецов и др. «Об особенностях эксплуатации кристаллизаторов и дорнов при электрошлаковом литье полых заготовок», «Электрометаллургия» №11, 2006 г, стр.32.3. L. A. Volokhonsky, L. N. Kuznetsov and others. “On the features of the operation of molds and mandrels during electroslag casting of hollow billets”, “Electrometallurgy” No. 11, 2006, p. 32.

Claims

A mandrel for forming an inner cavity of preforms containing a core, on which a sleeve consisting of a bottom part forming an ingot of copper and an upper metal part is coaxially mounted with a clearance for cooling, characterized in that the mandrel is made of a collapsible, and the upper and bottom parts of the sleeve are made of steel.