Файл: Горизонтальное непрерывное литье цветных металлов и сплавов..pdf

нова [22]. Авторы пришли к заключению, что заготовка лежит нижней своей гранью на стенке кристаллизатора, из-за чего зазор по низу заготовки отсутствует, а по вер­ ху увеличен. В связи с этим тепловой центр относитель­ но геометрического центра смещается кверху, что осо­ бенно характерно для малой скорости литья. С увели­ чением скорости литья расположение теплового центра приближается к геометрическому. Например, при от­ ливке заготовки диаметром 100 мм со скоростью 0,19 м/мнн смещение теплового центра достигает 35 мм, а при скорости 0,35 м/мин тепловой центр совпадает с геометрическим. С нашей точки зрения, решающим фак­ тором, влияющим на смещение центра затвердевания, является термоконвективное расслоение жидкого ме­ талла или сплава по сечению заготовки, а пе повышен­ ный ее контакт с нижней гранью кристаллизатора. Под­ робнее об этом сказано в главе III настоящей работы.

М. В. Чухров и И. П. Вяткин изучали температурное поле кристаллизатора и заготовки при помощи' хромелькопелевых термопар с диаметром проволоки 0,5 мм. Ре­ зультаты измерения температуры фиксировали при по­ мощи прибора ЭПП-09. Анализ кривых охлаждения позволил выделить несколько зон с различной интенсив­ ностью охлаждения: литниковой зоны, зоны кристаллиза­ тора, воздушной зоны на выходе из кристаллизатора и зоны непосредственного охлаждения заготовки водой. Следует сказать, что температура по верху заготовки во всех зонах выше, чем по низу, что подтверждает наши представления о термоконвективпом расслоении жидко­ го расплава по сечению заготовки. Например, в литни­ ковой зоне показания температуры верхней термопары выше, чем нижней, на 90° С, а в зоне кристаллизатора — на 20—40° С.

Подводя итог, следует отметить, что исследования М. В. Чухрова и И. П. Вяткина—это значительный вклад в развитие процесса горизонтального непрерывно­ го литья цветных металлов и сплавов.

В 1971 г. были опубликованы материалы [23] по го­ ризонтальному непрерывному литью прямоугольных за­ готовок из медных сплавов толщиной 12—25 мм и шири­ ной до 620 мм. Можно одновременно отливать две заго­ товки шириной по 220 или 320 мм. Машина состоит из индукционной печи, миксера, узла кристаллизатора со

20

вторичным охлаждением, вытягивающего механизма с гидроприводом, гидравлических гильотинных ножниц и стопоукладчнка. Кристаллизатор выполнен из плотного мелкозернистого графита. Одни конец кристаллизатора вставлен в специальное керамическое гнездо миксера у его подины, а другой — охлаждается. В качестве затрав­ ки используют заготовку из отливаемого сплава. При за­ ливке жидкого сплава часть затравки расплавляется и надежно соединяется с затвердевшей заготовкой. Заго­ товка, выходя из кристаллизатора, поступает в зону вто­ ричного охлаждения, которая может располагаться на различном расстоянии от кристаллизатора, что позволя­ ет производить закалку заготовки при различных темпе­ ратурах. Механизм вытягивания производит периодиче­ ское вытягивание заготовки. Гидравлический привод позволяет плавно изменять параметры вытягивания в шириком диапазоне, например, шаг вытягивания можно менять в интервале 3—100 мм, скорость рабочего и хо­ лостого хода 0—70 мм/с, число циклов 0—200, усилие вытягивания до 12 т.

Резка непрерывной заготовки осуществляется гильо­ тинными ножницами. При отливке необходимой длины автоматически включаются гидротисы, зажимающие двигающуюся заготовку, при этом ножницы перемеща­ ются вместо с ними. Затем ножницы разрезают заготов­ ку, разжимаются гидротисы, и ножницы возвращаются в исходное положение. Отрезанную заготовку гидротол­ кателем перемещают на стол стопоукладчнка, который после этого опускается на толщину одной заготовки. Отрезанные заготовки снимаются со стола стопоукладчика мостовым краном. Отливаемая заготовка может сворачиваться в рулон. Все операции на машине полно­ стью автоматизированы.

На машине в настоящее время осваивается техноло­ гия непрерывной разливки бронзы марки Бр.ОФ6,5-0,15 (Бр.ОФ6,5-0,40), Бр.ОЦС4-4-2,5 и латуни мракн ЛС64-2. Высокое качество отлитых заготовок из бронзы

вания шага 0,5 с, число циклов 28—34, температура ме­ талла 1140—1160° С, при этом производительность ма­ шины составляет 8—12 т/сутки. Опробована разливка с числом циклов 46 при неизменных остальных парамет-

21

pax, показавшая положительные результаты. Для таких режимов требуется кристаллизатор из высококачествен­ ного графита. На машине отлито 210 т заготовок из бронзы Бр.006,5-0,15 и 38 т из бронзы Бр.ОЦС4-4-2,5 и латуни ЛС64-2. Литейные дефекты на них не обнару­ жены, выход годной продукции значительно увеличился.

Авторы положительно оценивают |влияние периоди­ ческого вытягивания на качество заготовки, так как при этом разрывы, возможные при непрерывном вытягива­ нии, полностью устраняются при соответственно подоб­ ранных для каждого сплава и сечения технологических параметрах. Горизонтальная непрерывная разливка пря­ моугольных заготовок также позволяет полностью уст­ ранить потери металла, исключается попадание шлака в заготовку, так как металл в кристаллизатор поступает из-под уровня расплава, направленное затвердевание способствует удалению газов.

На горизонтальной машине непрерывной разливки можно достичь производительности 22 т/суткн при от­ ливке одновременно двух заготовок шириной до 220 мм

Бр.ОЦС4-4-2,5 — 55,5 руб/т.

В заключение отметим, что авторы проделали значи­ тельную работу по усовершенствованию конструкции машины и расширению сортамента заготовок, отливае­ мых способом горизонтального непрерывного литья.

Глава II

КОНСТРУКЦИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ МАШИН НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ

1.ОПЫТНАЯ МАШИНА

В1960 г. с целью выявления возможности литья бронзы на опытной горизонтальной машине в Украин­ ском научно-исследовательском институте металлов

22

(УкрНИИмет) было проведено несколько разливок бронзы на заготовки диаметром 90 мм. На первых раз­ ливках не было получено положительного результата, так как происходило сваривание бронзы с медной стен­ кой кристаллизатора. В дальнейшем в медный кристал­ лизатор вставили цилиндрическую графитовую трубу из электродного графита. Проведенные эксперименты так­ же не дали положительного результата, так как между графитовой трубой и медной стенкой кристаллизатора был зазор 0,5 мм, являющийся большим тепловым со­ противлением.

Кроме того, электродный графит имел пористую и грубую поверхность, на которой происходило зависание корочки формирующейся заготовки.

На следующем этапе исследований в конструкцию машины внесли изменения. Кристаллизатор изготовили из графитовой трубы, один конец которой входил в металлоприемник и разогревался токами высокой частоты, а другой — в-водоохлаждаемый ме'дный кожух длиной 200 мм. Кристаллизатор изготавливали из графита мар­ ки МГ1. Водоохлаждаемый кожух был сделан из мед­ ного блока, ввинчиваемого в стальной корпус. Толщина графитовой стенки на входе в медный кожух составля­ ла 7,5 мм, на выходе — 3 мм. Для устранения зазора при сборке графитовая труба и кожух имели конусность

1: 15.

Между кожухом и металлоприемннком вокруг гра­ фитового кристаллизатора был расположен трехвитковый водоохлаждаемый индуктор. При помощи индукци­ онного обогрева конец графитового кристаллизатора ра­ зогревался до температуры 1000—1100° С. Металлоприемник, кристаллизатор и вторичное охлаждение могли совершать совместное возвратно-поступательное движе­ ние с шагом от 5 до 100 мм.

На машине были получены впервые в СССР бронзо­ вые заготовки диаметром 53 мм [24].2

2. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ МАШИНА

На основе проведенных экспериментов в 1962 г. на одном из заводов была построена опытно-промышлен­ ная горизонтальная машина (рис. 1), которая имела следующую техническую характеристику:

23

Горизонтальная машина, показанная па рис. 1, имела следующие основные узлы: кристаллизатор, металлопрпемнпк, индукционный обогрев, механизм возвратно-по­ ступательного движения, вторичное охлаждение, затрав­

охлаждения кристаллизатора 7—9 м3/ч, скорость проте­ кания воды в кристаллизаторе 2—3 м/сек. Ыа цилиндри­ ческий конец кристаллизатора одевали упорное кольцо из жаропрочной стали, при помощи которого его соеди­ няли с металлоприемнпком.

Металлоприемнпк представлял собой цилиндричес­ кий ковш из жаропрочной стали емкостью до 300 кг с вертикальным разъемом для извлечения остатков метал­ ла после окончания разливки. В одной из половин вы­ полнено боковое отверстие для соединения с графитовым кристаллизатором и на этой же оси в другой половине имелось углубление для центровки винта, которым металлоприемник прижимался к кристаллизатору. После сборки металлоприемнпк футеровали слоем огнеупорной массы толщиной 40—60 мм и просушивали газовой го­ релкой, установленной сверху. При помощи горелки, ус­ тановленной в специальном кожухе, предусмотрен также наружный обогрев металлоприемника до температуры

800-1000° С.

Между металлоприемнпком и кристаллизатором ус­ тановлен трехвитковый индуктор, который разогревал

24

25

йоды из зоны вторичного охлаждения. Второй водо­ сброс— для удаления воды с заготовки, поступающей

Рис. 2. Узел металлопрнемник— кристаллизатор:

I — графитовая втулка кристаллизатора; 2 — металлопрнемник; 3 — ин­ дуктор; 4 — водоохлаждаемый кожух; 5 — вторичное охлаждение

сталлизатор, металлопрнемник и вторичное охлаждение установлены на раме механизма возвратно-поступатель­ ного движения. К одному торцу рамы прикреплен водо­ охлаждаемый кожух кристаллизатора и камера вторич­ ного охлаждения с водосбросом. На другом торце смон­ тирована специальная гайка с подвижным винтом. Вращением гайки поджимного винта металлопрнемник надвигали на графитовый кристаллизатор и плотно сты-

26

ковали его с упорным кольцом кристаллизатора. По бокам рамы запрессованы две штапгп, которыми она поставлена на четыре роликовые опоры. На роликовых опорах раму приводили в возвратно-поступательное дви­ жение через сочленение при помощи поперечно-строгаль­ ного станка. Шаг качания кристаллизатора можно было менять от 5 до 100 мм.

Затравка состояла из трубы и разъемной головки с ласточкиным хвостом. В головке затравки имелосьот­ верстие для выхода газов во время заполнения кристал­ лизатора. Диаметр головки на 2 мм меньше диаметра отверстия кристаллизатора.

Тянущая клеть (рис. 3) состояла из верхней и нижией рам с ушками для крепления тяг. На рамах установлены четыре пары стальных обрезпнеиных роликов. Рамы с роликами сводились п разводились, перемещаясь по вер­ тикальным осям, закрепленным в стойках. На горизон­ тальных осях установлены пружины, помещенные в ста­ каны с ушками для крепления тяг. Тяги соединяют рамы и стаканы в подвижной ромб, который обеспечивает по­ стоянное положение осп разливки при изменении диа­ метра заготовки. Вращение стальных роликов тянущей клети осуществлялось шестеренной клетыо через универ­ сальные шпиндели. Одновременно шестеренная клеть вы­ полняла роль редуктора. Диапазон изменения скорости вытягивания заготовки тянущей клетыо 0,1—1,0 Ом/мпн.

Летучая пила с гидравлической подачей диска для перемещения при резке заготовки установлена па раму, которая передвигается по двухколейному рельсовому пу­ ти на длине до 1315 мм. Возврат пилы в исходное поло­ жение осуществляли при помощи контргруза. Диск пилы имел диаметр 420 мм, толщину 4 мм.3

3.ОДНОРУЧЬЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ МАШИНА

В1965 г. в результате проведенных исследований по­ строена одноручьевая промышленная горизонтальная машина, имеющая следующую характеристику:

28