UA134397U

UA134397U - CONTINUOUS CASTING OF SMALL METAL WIRE METALS OF ACTIVE METALS

Info

Publication number: UA134397U
Application number: UAU201812963U
Authority: UA
Inventors: Роман Борисович Даценко; Тарас Богданович Янко
Original assignee: Роман Борисович Даценко; Тарас Богданович Янко
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2019-05-10

Abstract

Пристрій безперервного лиття металевого дроту малих діаметрів з активних металів складається з плавильного вузла, до складу якого входить індуктор та тигель, в донній частині якого виконано канал, фільєра з системою охолодження, пристрій для витягання та приймальний барабан. Плавильний вузол забезпечений двома індукторами: перший індуктор з пристроєм для подачі та оплавлення базової заготовки заданого хімічною складу та другий індуктор, призначений для підтримання температурного режиму в тиглі, в якому встановлені датчики для контролю постійного рівня розплаву, охолодження металевого дроту після фільєри, кристалізація, витягання та намотування металевого дроту відбувається в захисному середовищі аргоно-гелієвої суміші.A device for continuous casting of small diameters of active metals consists of a melting unit comprising an inductor and a crucible with a duct, a die with a cooling system, a drawing device and a receiving drum in the bottom. The melting unit is provided with two inductors: a first inductor with a device for feeding and melting the basic workpiece of a given chemical composition, and a second inductor designed to maintain the temperature in the crucible, which has sensors to control the constant level of the melt, cooling the metal wire after die, crystallization, drawing and the winding of the metal wire takes place in the protective medium of the argon-helium mixture.

Description

Корисна модель належить до кольорової металургії, зокрема до пристроїв безперервного лиття по отриманню металевого дроту малих діаметрів з активних кольорових металів.The useful model belongs to non-ferrous metallurgy, in particular to continuous casting devices for obtaining metal wire of small diameters from active non-ferrous metals.

З існуючого рівня техніки відомі близькі до заявленого технічного рішення пристрої безперервною лиття металевого дроту, реалізовані в наведених нижче пристроях.From the existing state of the art, devices close to the stated technical solution are known by continuous casting of metal wire, implemented in the following devices.

Відомий пристрій 50 Мо 1819186, кл. В22011/06, 1993 г. - "Способ непрерьівною литья тонкой металлической проволоки и установка для его осуществления", згідно з яким розплавлений метал заливають в резервуар, куди подають інертний газ. З резервуара рідкий струмінь металу випускають на рухому підкладку, безперервно охолоджуючи струмінь потоком рідини, що подається на підкладку, при цьому здійснюють дисипацію турбулентності рідини, що подається, яку прискорюють перед входженням у неї струменя металу. Відомий спосіб виконують на пристрої для безперервного лиття тонкого металевого дроту.Known device 50 Mo 1819186, kl. B22011/06, 1993 - "Method of continuous casting of thin metal wire and installation for its implementation", according to which the molten metal is poured into a tank where inert gas is supplied. From the tank, a liquid jet of metal is released onto the moving substrate, continuously cooling the jet with the flow of liquid supplied to the substrate, while dissipating the turbulence of the supplied liquid, which is accelerated before the metal jet enters it. The known method is performed on a device for continuous casting of thin metal wire.

Пристрій для безперервного лиття тонкого металевого дроту містить рухому підкладку, встановлений над нею резервуар з випускним розливочним стаканом та трубопровід для подачі рідини для охолодження на підкладку, причому пристрій забезпечений сіткою, що встановлена перпендикулярно напряму переміщення охолоджувальної рідини на ділянці між вихідним горцем трубопроводу та випускним розливочним стаканом.The device for continuous casting of thin metal wire includes a moving substrate, a tank with an outlet pouring cup installed above it, and a pipeline for supplying liquid for cooling to the substrate, and the device is provided with a grid installed perpendicular to the direction of movement of the cooling liquid in the area between the outlet hill of the pipeline and the outlet pouring a glass

Недоліками цього пристрою є неможливість отримання достатньо високої швидкості кристалізації та дрібнозернистої структури.The disadvantages of this device are the impossibility of obtaining a sufficiently high crystallization rate and a fine-grained structure.

Відомо, що за високої швидкості охолодження металу мікроструктура дроту має дрібнозернисту структуру, яка характеризується високими фізико-механічними властивостями (міцністю та пластичністю). Для активних кольорових металів, таких як титан, алюміній, цирконій та інші, за температур кристалізації неприйнятна присутність рідини чи газу, що містять в значній кількості кисень, нітроген або інші активні речовини до яких наведені метали, мають високий рівень спорідненості. При потраплянні рідкого струменя активного кольорового металу в таке середовище відбувається миттєве забруднення поверхні металу, утворюється шар оксидів, нітридів тощо, що суттєво знижує якість продукції.It is known that at a high rate of cooling of the metal, the microstructure of the wire has a fine-grained structure, which is characterized by high physical and mechanical properties (strength and plasticity). For active non-ferrous metals, such as titanium, aluminum, zirconium and others, at crystallization temperatures, the presence of liquid or gas containing a significant amount of oxygen, nitrogen or other active substances to which the listed metals have a high affinity is unacceptable. When a liquid jet of active non-ferrous metal enters such an environment, the surface of the metal is immediately contaminated, a layer of oxides, nitrides, etc. is formed, which significantly reduces the quality of products.

Найбільш близьким до пристрою, що заявляється, за призначенням, кількістю загальних ознак і технічним результатом, що досягається, є відомий пристрій ВМ Мо 2336. кл. В 220 11/00, 2005 р. "Установка непрерьівного литья проволоки", що містить плавильний вузол, який складається з індуктора та тиглю, в донній частині якого виконаний канал, кожух, в якому розташований тигель та індуктор, фільєр, пристрій для витягання та приймальний барабан.The closest to the claimed device in terms of purpose, number of common features and the technical result achieved is the known device VM Mo 2336. cl. In 220 11/00, 2005 "Installation of continuous casting of wire", containing a melting unit consisting of an inductor and a crucible, in the bottom part of which a channel is made, a casing in which the crucible and the inductor are located, a spinner, a device for drawing and receiving drum.

Головним недоліком даної конструкції є низька інтенсивність охолодження заготівлі, оскільки відсутня система охолодження дроту після фільєри, що змушує працювати пристрій для витягання в режимі рух-зупинка, що суттєво знижує продуктивність та не забезпечує якість продукції. В режимі рух-зупинка під час кристалізації розплавленого металу під дією ваги струменя дроту відбувається стоншування вихідного діаметра дроту, а у зв'язку з коливанням рівню розплаву в тиглі змінюється і швидкість витікання металу, що також впливає на зміну діаметра дроту, що отримується.The main disadvantage of this design is the low intensity of cooling the workpiece, since there is no wire cooling system after the die, which forces the drawing device to work in the motion-stop mode, which significantly reduces productivity and does not ensure product quality. In the motion-stop mode, during the crystallization of the molten metal under the influence of the weight of the wire jet, the initial diameter of the wire is thinned, and in connection with the fluctuation of the level of the melt in the crucible, the rate of outflow of the metal also changes, which also affects the change in the diameter of the obtained wire.

Даний пристрій прийнятий як найбільш близький аналог.This device is accepted as the closest analog.

Задача корисної моделі спрямована на отримання металевого дроту малих діаметрів з активних кольорових металів з високою продуктивністю та якістю продукції з низьким вмістом газових домішок і гарними експлуатаційними властивостями за рахунок удосконалення пристрою безперервного лиття та використання системи примусового охолодження металевого дроту після кристалізації потоком аргоно-гелієвої суміші і системи контролю рівня розплаву тиглю.The task of the useful model is aimed at obtaining a metal wire of small diameters from active non-ferrous metals with high productivity and product quality with a low content of gas impurities and good operational properties due to the improvement of the continuous casting device and the use of a system of forced cooling of the metal wire after crystallization by the flow of an argon-helium mixture and crucible melt level control system.

Поставлена задача вирішується тим, що відомий пристрій безперервного лиття металевого дроту малих діаметрів з активних металів складається з плавильного вузлу, до складу якого входить індуктор та тигель, в донній частині якого виконано канал, фільєра з системою охолодження, пристрій для витягання та приймальний барабан, згідно з корисною моделлю, плавильний вузол забезпечений двома індукторами: перший індуктор з пристроєм для подачі та оплавлення базової заготовки заданого хімічного складу та другий індуктор, призначений для підтримання температурного режиму в тиглі, в якому встановлені датчики для контролю постійного рівня розплаву, охолодження металевого дроту після фільєри, кристалізація, витягання та намотування металевого дроту відбувається в захисному середовищі аргоно- гелієвої суміші.The task is solved by the fact that the known device for continuous casting of small-diameter metal wire from active metals consists of a melting unit, which includes an inductor and a crucible, in the bottom part of which a channel is made, a die with a cooling system, a device for drawing and a receiving drum, according to with a useful model, the melting unit is equipped with two inductors: the first inductor with a device for feeding and melting the base billet of a given chemical composition and the second inductor, designed to maintain the temperature regime in the crucible, in which sensors are installed to control the constant level of the melt, cooling the metal wire after the die , crystallization, drawing and winding of the metal wire takes place in the protective environment of the argon-helium mixture.

Розплав для витягання дроту формується в обігрівному накопичувальному тиглі за допомогою рівномірного оплавлення заготовки заданого хімічного складу, яка кріпиться в пристрої для подачі. За рахунок використання заготовки заданого складу зменшується тривалість наплавлення ванни розплаву та покращується розподіл легувальних елементів, і 60 відповідно якість дроту, що витягається. В тиглі за допомогою датчиків контролюється постійний рівень розплаву, який регулюється швидкістю подачі заготовки для оплавлення. Охолодження заготовки, що витягається, після філь'єри відбувається в захисному середовищі аргоно-гелієвої газової суміші, що забезпечує відсутність окислення повітрям та дозволяє витягати металевий дріт безперервно, за рахунок збільшення швидкості кристалізації.The melt for drawing the wire is formed in a heated accumulative crucible with the help of uniform melting of the workpiece of the given chemical composition, which is attached to the device for feeding. Due to the use of a workpiece of a given composition, the duration of welding of the melt bath is reduced and the distribution of alloying elements is improved, and the quality of the drawn wire, respectively. In the crucible with the help of sensors, a constant melt level is controlled, which is regulated by the feed rate of the workpiece for remelting. Cooling of the extracted workpiece after spinning takes place in a protective environment of argon-helium gas mixture, which ensures the absence of oxidation by air and allows to extract the metal wire continuously, due to the increase in the crystallization rate.

Суть заявленої корисної моделі пояснюється кресленням Фіг. 1, на якому наведений поздовжній розріз заявленого пристрою безперервного лиття металевого дроту малих діаметрів з активних металів. На Фіг. 2 зображено у збільшеному масштабі схему вузлу витягання металевого дроту через фільєру.The essence of the claimed useful model is explained by drawing Fig. 1, which shows a longitudinal section of the claimed device for continuous casting of metal wire of small diameters from active metals. In Fig. Fig. 2 shows an enlarged diagram of a metal wire drawing unit through a die.

Пристрій складається з плавильного вузлу, тиглю З, філь'єри 6, вузлу витягання дроту (Фіг. 2) та знаходиться в закритому герметичному обсягу. Плавильний вузол включає перший індуктор 1 з пристроєм для подачі та оплавлення базової заготовки 2. Другий індуктор 4, призначений для підтримання температурного режиму в тиглі 3, в якому встановлені датчики для контролю постійного рівня розплаву.The device consists of a melting unit, a crucible C, a die 6, a wire drawing unit (Fig. 2) and is located in a closed hermetic volume. The melting unit includes the first inductor 1 with a device for feeding and melting the base billet 2. The second inductor 4 is designed to maintain the temperature regime in the crucible 3, in which sensors are installed to monitor the constant level of the melt.

Плавильний вузол та накопичувальний тигель З розташовані всередині герметичного стакана з нержавіючої сталі, в який подається інертний газ, наприклад аргон, для запобігання окисленню активних металів та їх сплавів. В нижній частині тигля 3, що обладнано другим індуктором 4, виконано канал 5 та фільєра 6 з системою охолодження аргоно-гелієвою сумішшю та температурного контролю. Весь пристрій знаходиться в закритому герметичному обсягу.The melting unit and the storage crucible C are located inside a hermetic stainless steel beaker into which an inert gas, such as argon, is supplied to prevent oxidation of the active metals and their alloys. In the lower part of the crucible 3, which is equipped with the second inductor 4, a channel 5 and a die 6 with a system of cooling with an argon-helium mixture and temperature control are made. The entire device is in a closed hermetic volume.

Пристрій працює наступним чином: перед початком роботи через фільєр б в тигель 3 вводять затравку 7 з того ж матеріалу, що і майбутній дріт, вільний кінець якої затискують у валках пристрою для витягання. До пристрою для подачі заготовки 2 приєднують заготовку 8 заданого хімічною складу, герметизують пристрій, задають аргон та вмикають два індуктори.The device works as follows: before starting work, a seed 7 of the same material as the future wire is introduced into the crucible 3 through the die b, the free end of which is clamped in the rolls of the drawing device. A workpiece 8 of a given chemical composition is attached to the device for feeding the workpiece 2, the device is sealed, argon is set, and two inductors are turned on.

Індуктори мають працювати одночасно, індуктор 1 для забезпечення постійного рівня розплаву, а індуктор 4 - для підтримання в тиглі З температури вище точки плавлення металу. З накопиченням достатнього рівню розплаву в тиглі З, включають пристрій для витягання та розпочинають безперервне витягання виливка, кристалізація якого відбувається за умов використання системи примусового охолодження дроту потоком аргоно-гелієвої суміші. Режим вивантаження виливка вибирають відповідно для заданої товщини та типу матеріалу.The inductors must work simultaneously, inductor 1 to ensure a constant melt level, and inductor 4 to maintain the temperature in the crucible C above the melting point of the metal. With the accumulation of a sufficient level of melt in the crucible C, the device for extraction is turned on and continuous extraction of the casting is started, the crystallization of which occurs under the conditions of using a system of forced cooling of the wire with a stream of argon-helium mixture. The casting discharge mode is selected accordingly for the given thickness and type of material.

Заявлена корисна модель дозволяє забезпечити отримання металевого дроту малихThe claimed useful model allows for the production of small metal wires

Зо діаметрів активних кольорових металів з високою продуктивністю, якістю продукції і гарними експлуатаційними властивостями. Безперервне лиття дроту дозволяє отримувати сталу мікроструктуру впродовж всієї довжини заготовки дроту. Використання примусового охолодження аргоно-гелієвою сумішшю підвищує продуктивність процесу лиття.From the diameters of active non-ferrous metals with high productivity, product quality and good operational properties. Continuous casting of the wire allows obtaining a stable microstructure along the entire length of the wire blank. The use of forced cooling with an argon-helium mixture increases the productivity of the casting process.

Приведені відомості підтверджують можливість промислової придатності пристрою безперервного лиття металевого дроту малих діаметрів з активних кольорових металів, який виконується на відомому устаткуванні для його здійснення, суттєво підвищує ступінь чистоти і, відповідно, якість вироблюваного металевого дроту, і може знайти широке застосування в кольоровій металургії.The given information confirms the possibility of industrial suitability of the device for continuous casting of metal wire of small diameters from active non-ferrous metals, which is carried out on known equipment for its implementation, significantly increases the degree of purity and, accordingly, the quality of the produced metal wire, and can find wide application in non-ferrous metallurgy.

Claims

UTILITY MODEL FORMULA A device for continuous casting of small-diameter metal wire from active metals, consisting of a melting unit, which includes an inductor and a crucible, in the bottom part of which a channel is made, a die with a cooling system, a drawing device and a receiving drum, which is characterized by , that the melting unit is equipped with two inductors: the first inductor with a device for feeding and melting the base blank of a given chemical composition and the second inductor, designed to maintain the temperature regime in the crucible, in which sensors are installed to control the constant level of the melt, cooling of the metal wire after the die, crystallization , pulling and winding of the metal wire takes place in a protective environment of an argon-helium mixture.