МЕДНАЯ ТРУБНАЯ ЗАГОТОВКА

Полезная модель относится, в соответствии с п.1 ст.5 Патентного Закона Российской Федерации, к предметам потребления, полученным в металлургической промышленности путем непрерывного горизонтального литья меди и может быть использована для изготовления труб различного назначения: для газо- и водоснабжения, отопления и других целей.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны трубы (трубные заготовки) - полые (пустотелые) изделия кольцевого сечения и большой длины.
Указанные изделия изготавливают общеизвестными способами: прокаткой, холодным волочением, формовкой, экструдированием, штамповкой или непрерывным литьем. [см. з. РФ №98100582, заявл. 19.01.1998, опубл. 10.01.2000, МПК С25С 1/12; п. РФ №2200644, заявл. 13.04.2001, опубл. 20.03.2003, МПК B22D 11/06; э. РФ №2007129581, заявл. 01.08.2007, опубл. 10.02.2009, МПК В21В 3/00].
Давно известны также трубы, изготовленные путем литья из цветных металлов, в том числе меди, на автоматических литьевых линиях, состоящих из группы различных агрегатов, расположенных горизонтально и последовательно. Технологический процесс получения изделий заключается в заполнении расплавленным металлом литейных форм или изложниц с последующим охлаждением (кристаллизацией) полученных продуктов, их обработкой и извлечением.
[см., например, «Малая советская энциклопедия», Государственное научное издательство «Большая советская энциклопедия», изд.3, т.5, 1959, с 645].
Изделия, изготовленные известными способами, имеют ряд следующих общих недостатков:
- низкие физико-механические свойства (высокая пористость, низкая плотность, склонность к растрескиванию или разрушению при изгибе), обусловленные ликвацией примесей и загазованностью материала трубы;
- разностенность до 10%;
- необходимость дальнейшей обработки полученных изделий путем горячей прокатки и обдирки поверхностей;
- продолжительность процесса изготовления;
- высокие энергозатраты;
- дороговизна.
Кроме того, известна труба (трубная заготовка), изготовленная методом горизонтального непрерывного литья, включающего расплавление меди, литье полой заготовки в рабочей полости кристаллизатора, снабженного дорном, с последующим вытягиванием и подготовкой изделий для транспортирования и хранения.
[см. п. РФ №2118227, заявл. 20.05.1997, опубл. 27.08.1998, МПК B22D 11/04]
2
Труба, поученная известным способом, имеет низкое качество: поры, трещины, обрыв металла; наличие кислорода в материале трубы, снижающее механические свойства готовых изделий. Недостатком описанного аналога является также необходимость обработки трубы путем горячей прокатки, обдирки поверхностей и других процедур. При этом, разностенность трубной заготовки достигает 10%, временное сопротивление (прочность на разрыв) - не более 160 Н/м, пластичность (относительное удлинение) - менее 30%.
Известен достаточно близкий к заявляемой полезной модели аналог - медная трубная заготовка, изготовленная из бескислородноой меди с содержанием кислорода 5-7 ppm и радиальной макроструктурой при толщине стенок 2-3 мм. Заготовка имеет наружный диаметр 20 или 35 мм, разностенность до 10% и следующие эксплуатационные характеристики: временное сопротивление 180-200 МПа, относительное удлинение 40-45%. [http://www.reversgroup.ru/medprom/trub rus.html, 2005 г].
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является медная трубная заготовка, изготовленная из бескислородной меди (предполагаемое содержание меди 0,002 масс.% или не более 200 ppm) методом непрерывного горизонтального литья, имеющая радиальную макроструктуру, переходящую при дальнейшей переработке, например, при холодном волочении, в плотную гомогенную структуру в товарной трубе, причем, диаметр заготовок 20-60 мм при толщине стенок 2,0-8,5 мм и разностенности до 10%. Эксплуатационные характеристики данной заготовки: временное сопротивление 165-170 МПа, относительное удлинение 30-35%.
[Технические условия 1844-004-26279873-2007 «Заготовка литая трубная из бескислородной меди»] - копия прилагается.
Достаточно близкий аналог и прототип, хотя и обладают высокими эксплуатационными характеристиками, имеют недостаточную толщину стенок заготовки при повышенной разностенности, что не позволяет расширить ассортимент и функциональные возможности медной трубной заготовки.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей настоящей полезной модели является изготовление медной трубной заготовки, сохраняющей высокие эксплуатационные характеристики, не требующей сложных, длительных и дорогостоящих операций при производстве из нее товарной трубы различного назначения, с одновременным расширением ассортимента и функциональных возможностей.
Известная медная трубная заготовка, изготовленная из бескислородной меди с радиальной макроструктурой, переходящей при дальнейшей переработке, например, холодном волочении, в плотную гомогенную структуру в товарной трубе, причем, диаметр заготовок 20-50 мм, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, изготовлена из бескислородной меди с содержанием кислорода не более 8 ppm, причем, толщина стенок 3-20 мм, а разностенность - менее 2%.
Заявляемую медную трубную заготовку изготавливают методом непрерывного горизонтального литья, включающего плавление меди с удалением газообразных продуктов реакции, кристаллизацию, шаговое вытягивание и подготовку полученных изделий для дальнейшей транспортировки и хранения.
На фигуре 1 представлен эскиз продольного разреза заявляемой медной трубной заготовки.
Обозначения на фиг.1:
- D - наружный диаметр трубной заготовки
- Н - толщина стенок трубной заготовки.
На фигурах 2 и 3 представлены фотографии макроструктуры (шлифов) материала трубной заготовки.
На фиг.2 - поперечный разрез; на фиг.3 - продольный разрез.
Следует отметить, что указанный достаточно близкий аналог, прототип и заявляемая полезная модель являются научными разработками заявителя и вместе с технологией их изготовления (технологией непрерывного горизонтального литья меди), постоянно совершенствуются и развиваются.
Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод о том, что заявляемая полезная модель не известна из уровня исследуемой техники, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «новизна».
Возможность изготовления и использования заявляемой медной трубной заготовки, а также полученных из нее труб, на различных предприятиях и объектах народного хозяйства свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Предлагаемая медная трубная заготовка изготовлена на металлургическом предприятии Уральского региона методом непрерывного горизонтального литья в нижеприведенном ассортименте:
Наружный диаметр, мм
Толщина стенок, до… мм
20,0
3,0
20,0
4,0
30,0
5,0
35,0
6,0
35,0
8,0
40,0
10,0
40,0
15,0
50,0
20,0
Заявляемая медная трубная заготовка в отличие от заготовки, взятой за прототип [Технические условия 1844-004-26279873-2007 «Заготовка литая трубная из бескислородной меди»], имеет следующие технические преимущества:
- материал заготовок - бескислородная медь с содержанием кислорода не более 8 ppm обеспечивает возможность сохранения эксплуатационных характеристик: временного сопротивления - до 200 МПа, относительного удлинения - до 45%;
- уменьшение разностенности заготовок до величины менее 2% исключает дефекты внутренней и наружной поверхностей заготовок;
- варьирование толщины стенок от 3 до 20 мм, расширяет ассортимент и функциональные возможности использования заготовок, например, для транспортировки органических жидкостей в химической промышленности, лекарственных растворов в фармацевтической промышленности или жидких продуктов в пищевой промышленности.