RU2556264C1

RU2556264C1 - Plant for continuous casting and pressing of non-ferrous metals and alloys

Info

Publication number: RU2556264C1
Application number: RU2014104642/02A
Authority: RU
Inventors: Василий Иванович Белокопытов; Сергей Борисович Сидельников; Иван Юрьевич Губанов; Андрей Сергеевич Сидельников
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2015-07-10

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: plant for continuous casting and pressing contains two pairs of rolls 11 and 12 with work gauges, mould 13 with two channels located along same axis, and two water cooled crystalliser 4 of rotor type with endless tape 5, coiler 17. Roll pairs are located symmetrically relatively to the central plane parallel with roll axes. The blanks obtained in the rotor crystallisers are fed by the rolls to two mould channels toward one another.

EFFECT: stability and reliability of the process due to prevention of metal ingress between the mould and rolls.

2 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области совмещенных процессов литья и обработки металлов давлением и может быть использовано для получения сплошных и полых пресс-изделий из цветных металлов и сплавов.The invention relates to the field of combined processes of casting and metal forming and can be used to obtain solid and hollow press products from non-ferrous metals and alloys.

Известно устройство для непрерывного прессования металла (патент №1785459, опубл. 30.12.92, бюл. №48). Устройство включает два валка, один из которых выполнен с ручьем диаметром d₁, а другой диаметром d₂ с выступом, образующие рабочий калибр, на выходе из которого на расстоянии L=(0,05÷0,35)d₁ установлена матрица, причем отношение диаметров составляет d₁/d₂=0,6÷l,0.A device for continuous metal pressing (patent No. 1785459, publ. 30.12.92, bull. No. 48). The device includes two rolls, one of which is made with a stream with a diameter of d ₁ and the other with a diameter of d ₂ with a protrusion, forming a working gauge, at the output of which a matrix is installed at a distance L = (0.05 ÷ 0.35) d ₁ , and the ratio of diameters is d ₁ / d ₂ = 0.6 ÷ l, 0.

Данное устройство характеризуется возможностью получения пресс-изделий различного сечения (прутков, профилей, труб и др.). Однако использование данной установки из-за того, что процессы получения заготовки литьем и последующей обработки металла давлением разделены, а производственный цикл является прерывным, характеризуется достаточно низкой производительностью. Кроме того, для деформации требуется предварительный нагрев заготовки, что, с одной стороны, требует дополнительного оборудования (нагревательных печей, устройств задачи металла в валки), а с другой стороны, может привести к ухудшению качества пресс-изделий из-за появления при дополнительном нагреве окалины (например, для меди и ее сплавов), снижению устойчивости захвата заготовки и повышению энергозатрат из-за наличия между металлом и инструментом окисной пленки. Вследствие нестабильности температурно-скоростного режима деформации возможно проникновение металла в зазор между валками и матрицей, что также является нежелательным явлением процесса.This device is characterized by the ability to obtain press products of various sections (rods, profiles, pipes, etc.). However, the use of this installation due to the fact that the processes of obtaining a workpiece by casting and subsequent metal processing by pressure are separated, and the production cycle is interrupted, is characterized by a rather low productivity. In addition, deformation requires preliminary heating of the workpiece, which, on the one hand, requires additional equipment (heating furnaces, metal task devices in rolls), and on the other hand, can lead to a deterioration in the quality of the press products due to the appearance of additional heating scale (for example, for copper and its alloys), reducing the stability of the capture of the workpiece and increasing energy consumption due to the presence of an oxide film between the metal and the tool. Due to the instability of the temperature-speed deformation mode, metal can penetrate into the gap between the rolls and the matrix, which is also an undesirable phenomenon in the process.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков является установка для непрерывного литья и прессования металла (патент №2100136, опубл. 27.12.97. Бюл. №36). Устройство содержит два валка, один из которых выполнен с ручьем, другой с выступом, образующие рабочий калибр, на выходе из которого установлена матрица, а перед валками установлен кристаллизатор роторного типа, диаметр которого в соотношении с диаметром по дну ручья валка составляет соответственно 0,2÷0,4, а соотношение высоты калибра и высоты канавки кристаллизатора выполнено в пределах 0,5÷0,9.The closest set of essential features is the installation for continuous casting and pressing of metal (patent No. 2100136, publ. 12/27/97. Bull. No. 36). The device contains two rolls, one of which is made with a stream, the other with a protrusion, forming a working gauge, a matrix is installed at the output, and a rotor-type crystallizer is installed in front of the rolls, the diameter of which in relation to the diameter along the bottom of the roll stream is 0.2 ÷ 0.4, and the ratio of the height of the caliber and the height of the mold groove is made within 0.5 ÷ 0.9.

Данное устройство позволяет совместить процессы непрерывной разливки металла, обеспечивающие стабильную подачу заготовки в очаг деформации с заданной температурой без использования дополнительного нагрева и непрерывной прокатки-прессования. Однако увеличение производительности данного устройства возможно только за счет увеличения скорости прессования, которая ограничена как возможностями самой установки, так и физико-механическими свойствами прессуемого металла.This device allows you to combine the processes of continuous casting of metal, providing a stable supply of the workpiece to the deformation zone with a given temperature without the use of additional heating and continuous rolling-pressing. However, an increase in the productivity of this device is possible only by increasing the pressing speed, which is limited both by the capabilities of the installation itself and the physicomechanical properties of the pressed metal.

Кроме того, использование данной установки требует дополнительного оборудования в виде гидроцилиндра и клинового устройства для осуществления прижима матрицы к валкам, так как в процессе прессования на лицевую поверхность матрицы действует значительная выталкивающая сила, достигающая 100÷200 кН уже при коэффициенте вытяжки λ=8÷10. Невозможность полной синхронизации увеличения усилия прижима, в ответ на рост выталкивающей силы, приводит к проникновению металла в зазор, образующийся между матрицей и валками, что крайне нежелательно, так как его устранение без остановки процесса практически невозможно.In addition, the use of this installation requires additional equipment in the form of a hydraulic cylinder and a wedge device for clamping the matrix to the rolls, since in the process of pressing a significant buoyant force acts on the front surface of the matrix, reaching 100 ÷ 200 kN already with a drawing coefficient λ = 8 ÷ 10 . The inability to fully synchronize the increase in the clamping force, in response to an increase in the buoyancy force, leads to the penetration of the metal into the gap formed between the matrix and the rolls, which is extremely undesirable, since its elimination without stopping the process is almost impossible.

Основная задача изобретения заключается в создании установки, позволяющей увеличить производительность, повысить устойчивость и надежность процесса за счет компенсации действия выталкивающей силы на матрицу без привлечения дополнительного оборудования.The main objective of the invention is to create an installation that allows to increase productivity, increase process stability and reliability by compensating for the action of the buoyancy force on the matrix without involving additional equipment.

Для решения поставленной задачи предлагаемая установка для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов, включающая валки, матрицу, кристаллизатор роторного типа, снабжена дополнительным кристаллизатором роторного типа и дополнительной парой валков с рабочим калибром, при этом матрица выполнена с двумя каналами, расположенными на одной оси, а пары валков расположены симметрично относительно центральной плоскости, параллельной осям валков, с возможностью подачи заготовок из рабочих калибров в каналы матрицы навстречу друг другу.To solve this problem, the proposed installation for continuous casting, rolling and pressing of non-ferrous metals and alloys, including rolls, a matrix, a rotor type crystallizer, is equipped with an additional rotor type crystallizer and an additional pair of rolls with a working caliber, while the matrix is made with two channels located on one axis, and the pairs of rolls are located symmetrically with respect to the central plane parallel to the axis of the rolls, with the possibility of feeding workpieces from working gauges into the channels of the matrix n to meet each other.

Наличие двух пар валков, подающих две заготовки в два канала матрицы, в два раза повышает производительность процесса. Подача двух заготовок навстречу друг другу в два канала матрицы, расположенных на одной оси, позволяет полностью устранить действие выталкивающей силы за счет возникновения точно такой же силы, действующей на матрицу с противоположной стороны. Создание симметричной относительно центральной плоскости параллельной осям валков схемы прессования позволит повысить устойчивость и надежность процесса, что выразится в отсутствии проникновения металла между матрицей и валками. При этом полностью отпадает необходимость в клиновом устройстве и гидроцилиндре.The presence of two pairs of rolls feeding two blanks into two channels of the matrix doubles the productivity of the process. The supply of two blanks towards each other in two channels of the matrix located on the same axis, allows you to completely eliminate the action of the buoyancy force due to the occurrence of exactly the same force acting on the matrix from the opposite side. The creation of a pressing scheme symmetrical with respect to the central plane parallel to the axis of the rolls will increase the stability and reliability of the process, which will result in the absence of metal penetration between the matrix and the rolls. This completely eliminates the need for a wedge device and a hydraulic cylinder.

Таким образом, конструктивные особенности заявляемого устройства по сравнению с прототипом характеризуются отличительными признаками, позволяют повысить производительность процесса и увеличить его устойчивость и надежность.Thus, the design features of the claimed device in comparison with the prototype are characterized by distinctive features that can improve the performance of the process and increase its stability and reliability.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 представлен вариант выполнения матрицы с матрицедержателем (разрез А-А).In FIG. 1 shows a general view of the device; in FIG. 2 shows an embodiment of a matrix with a matrix holder (section AA).

Изобретение - установка для непрерывного литья и прессования цветных металлов и сплавов включает два миксера 1 с двумя раздаточными коробками 2, два водоохлаждаемых роторных кристаллизатора 3, состоящих из колеса кристаллизатора 4, образующего с бесконечной лентой 5, проходящей через ролики 6, литейную канавку 7. Для охлаждения ленты 5 на кристаллизаторах 4 смонтированы форсунки 8.The invention is an installation for continuous casting and pressing of non-ferrous metals and alloys, includes two mixers 1 with two transfer boxes 2, two water-cooled rotary molds 3, consisting of a mold wheel 4, forming with an endless belt 5 passing through the rollers 6, a casting groove 7. For cooling tape 5 on the mold 4 mounted nozzle 8.

Деформирующий узел 9 установки включает направляющие ролики 10, валки 11 с выступом и валки 12 с ручьем, матрицу 13 с каналами 14, опирающуюся на матрицедержатель 15. Узлы охлаждения пресс-изделий 16 и моталки 17 расположены последовательно после деформирующего узла в соответствии с технологическим назначением установки.The deformation unit 9 of the installation includes guide rollers 10, rolls 11 with a protrusion and rolls 12 with a stream, a matrix 13 with channels 14, supported by a matrix holder 15. The cooling units of the press products 16 and the winder 17 are arranged sequentially after the deformation unit in accordance with the technological purpose of the installation .

В процессе работы расплавленный металл из миксеров 1 подается в раздаточные коробки 2 с регулированием уровня в автоматическом режиме. Затем, попадая в канавки колес роторных кристаллизаторов 4, перекрытых бесконечными стальными лентами 5, проходящими через ролики 6 и охлаждаемыми при помощи форсунок 8, закристаллизовавшиеся слитки через направляющие ролики 10 задаются в калибры, образованные валками 11 с выступом и валками 12 с ручьем. Далее заготовки подвергаются пластической деформации и готовые пресс-изделия экструдируются через матрицу 13, а затем сматываются в бухту на моталках 17, пройдя перед этим охлаждение в емкостях узлов охлаждения 16.In the process, the molten metal from the mixers 1 is fed into the transfer case 2 with level control in automatic mode. Then, falling into the grooves of the wheels of rotary crystallizers 4, covered by endless steel tapes 5, passing through the rollers 6 and cooled by nozzles 8, the crystallized ingots through the guide rollers 10 are set in calibers formed by rolls 11 with a protrusion and rolls 12 with a stream. Next, the workpieces are subjected to plastic deformation and the finished press products are extruded through the matrix 13, and then wound into a bay on coilers 17, having previously gone through cooling in the tanks of cooling units 16.

Пример. С помощью предлагаемого и базового устройства прессовали пруток из сплава АД31 при температуре заготовки 550°C. Прессование проводили с помощью лабораторной установки с диаметром валков по дну ручья d₁=384 мм, по выступу d₂=472 мм. Скорость вращения валков составляла 2 об/мин. Результаты эксперимента приведены в таблице.Example. Using the proposed and basic device, an AD31 alloy bar was pressed at a workpiece temperature of 550 ° C. Pressing was carried out using a laboratory setup with roll diameter along the bottom of the stream d ₁ = 384 mm, along the ledge d ₂ = 472 mm. The speed of rotation of the rolls was 2 rpm The experimental results are shown in the table.

При проведении опытов использовали устройство-прототип. При этом с увеличением коэффициента вытяжки повышалось усилие на матрице и возрастало количество металла, проникающего в зазор между матрицей и валками. Частота остановки процесса для удаления "уса" увеличивалась, в результате часовая производительность падала. Затем проводили прессование на заявленной установке. Металл между валками и матрицей не выдавливался, остановок не потребовалось, процесс протекал устойчиво. Производительность процесса при использовании предлагаемого устройства и прототипа представлена в таблице.When conducting experiments used a prototype device. In this case, with an increase in the drawing coefficient, the force on the matrix increased and the amount of metal penetrating into the gap between the matrix and rolls increased. The frequency of stopping the process to remove the "mustache" increased, as a result, hourly productivity fell. Then, pressing was performed on the claimed installation. The metal between the rolls and the die was not squeezed out, no stops were required, the process proceeded stably. The performance of the process using the proposed device and prototype is presented in the table.

Claims

Installation for continuous casting and pressing of non-ferrous metals and alloys, containing a rotor type crystallizer, two rolls with a working caliber and a matrix, characterized in that it is equipped with an additional rotor type crystallizer and an additional pair of rolls with a working caliber, the matrix is made with two channels, located on the same axis, and the pairs of rolls are located symmetrically with respect to the central plane parallel to the axis of the rolls, with the possibility of feeding workpieces from working gauges into the matrix channels chew each other.