УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ТРУБ

Изобретение относится к технологии изготовления и термообработки трубных заготовок, предназначенных преимущественно для изготовления труб для бурения на нефть или газ.
Подавляющее большинство бесшовных труб производят различными способами прокатки из слитков, катаных и кованых заготовок. Существенным недостатком проката является многочисленность и трудоемкость операций, большое количество металлоемкого оборудования и инструмента и их износ, высокие энергозатраты, большое количество отходом металла, и как следствие, высокая стоимость труб.
Помимо изготовления из проката производят литые трубные заготовки, используя центробежный или непрерывный способы литья. При центробежном литье стальные трубы получают в футерованных изложницах или в формах с теплоизоляционным покрытием. Практически неизбежен пригар, который удаляется механической обработкой. Для осуществления способа требуются громоздкое оборудование и сложная оснастка.
Непрерывные способы литья (горизонтальное и вертикальное) полых заготовок нашли широкое применение при литье заготовок труб и других деталей из чугуна и цветных сплавов. Непрерывная разливка стали получила значительное промышленное развитие преимущественно для изготовления слитков сплошного сечения. Для литья полых деталей и труб этот метод применяется значительно реже из-за трудности формирования центральной полости. Намораживание рекомендуется для тонкостенных стальных труб или изделий из цветных металлов.
Известны способ и устройство для непрерывной разливки стали по пат. РФ №2191090, который заключается в поочередной подаче расплава из двух промежуточных ковшей.
Известен способ и устройство изготовления трубных заготовок методом намораживания по пат. РФ №2133171, МПК B 22 D 11/14, по которому тонкостенные трубы большого диаметра изготавливают методом непрерывного вытягивания вверх. Устройство содержит промежуточный ковш, охлаждаемые стержень и форму и вытягивающее устройство. Недостатки заключаются в том, что вытягивание ведется снизу вверх. Установка приспособлена для литья тонкостенных труб, к которым не предъявляются жесткие требования по прочности, как, например, к трубам нефтяного сортамента, особенно входящим в состав колонны бурильных труб.
Задача создания изобретения - уменьшение затрат энергии при термообработке, например закалке труб.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что в способе изготовления трубных заготовок методом полунепрерывного литья, включающем подачу расплава стали из раздаточной литниковой чаши в кольцевой зазор между песчаным вутренним стержнем и внешней водоохлаждаемой формой, формирование трубной заготовки и ее охлаждение, после охлаждения до температуры закалки отливку перемещают в зону закалки. После зоны закалки отливку при необходимости перемещают в зону нормализации.
Решение указанных задач достигнуто в устройстве для непрерывного литья труб, содержащем, промежуточный ковш, песчаный внутренний стержень с внешней водоохлаждаемой формой, вытягивающее устройство и зону охлаждения, за счет того, что после зоны охлаждения выполнена зона закалки. После зоны закалки может быть выполнена зона нормализации.
Проведенные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1.
Устройство предназначено для литья и термообработки труб 1 и содержит раздаточную литниковую чашу 2, которая из разливочного ковша заполняется расплавом стали 3. Из раздаточной литниковой чаши металл равномерно поступает в водоохлаждаемый кристаллизатор 4, который оформляет наружную поверхность трубной заготовки. Внутренняя поверхность заготовки оформляется песчаным стержнем 5. Устройство содержит верхнюю опору 6, направляющее устройство 7 для стержня. Направляющее устройство 7 служит для центровки стержня. В состав вытягивающего устройства входит затравка 8, центрирующее устройство 9, которые соединены с вытягивающим мехонизмом.
Дополнительно устройство содержит зону закалки 10, которая представляет собой цилиндр, имеющий диаметр больше диаметра трубной заготовки 1. К цилиндру зоны закалки 10 пристыкован подводящий трубопровод 11 и отводящий трубопровод 12. К подводящему трубопроводу 11 подстыкован компрессор 13. Ниже зоны закалки 10 может быть выполнена зона нормализации 14, конструкция которой аналогична зоне закалки 10, т.е. цилиндрический корпус имеет трубопроводы подвода и отвода охладителя 15 и 16.
При работе из разливочного ковша расплав стали 3 подается в раздаточную литниковую чашу 2, из которой расплав поступает в кольцевой зазор между песчаным стержнем и водоохлаждаемым кристаллизаором 4, где формируется трубная заготовка 1. При выходе из кристаллизатора 4 трубная заготовка 1 имеет температуру, превышающую температуру закалки стали. В зоне охлаждения она снижается до температуры закалки. Затем включают компрессор 13 и труба интенсивно охлаждается воздухом, подаваемым по трубопроводу 11 в зону закалки. Трубная заготовка 1 закаливается. Процесс закалки происходит последовательно до окончания разливки.
Нормализация трубной заготовки производится в зоне нормализации 14 подачей в нее воздуха по трубопроводу подвода 15с заданной температурой.
Конкретно установка спроектирована для литья и термообработки трубных заготовок из сталей аустенитного класса типа 45Х6Г13Н6Ф и алюминиевых сплавов.
Установка вертикального полунепрерывного литья трубных заготовок для стальных толстостенных труб диаметром до 250 мм занимает 10 м кв. площади. Мощность 4 квт, обслуживается одним рабочим, производительность 4...5 заливок в час, т. е 240...300 кг/час или 600 т в год. Выход годного по металлу при получении стальных труб 85...90%, коэффициент использования заготовки составляет 0,85...0,90.
Применение изобретения позволило:
1. Уменьшить затраты энергии на термообработку трубных заготовок, исключив многократный нагрев и охлаждение путем максимального использования энергии расплава стали.
2. Разместить установку в помещении цеха, имеющем незначительную площадь.
3. Обеспечить хорошие условия труда.
4. Обеспечить меры безопасности при проведении литейных работ и термообработки.