Литье между лентами

Литейная форма, образованная двумя валками, имеет тот недостаток, что она является очень короткой по сравнению с размерами самой машины. Имеется много предложений по устранению этого недостатка.

Одно из предложений сделано в 1897 г. Вудом (рис. 119). По внутренним стенкам стационарного охлаждаемого водой или воздухом кристаллизатора 1 перемещаются сверху вниз стальные полированные бесконечные ленты 2, размеры которых выбраны таким образом, что они образуют замкнутое с боков сечение. Бесконечные ленты приводятся во вращение роликами. Для устранения налипания разливаемого металла ленты следует «покрывать графитом, сажей и т. п.

Такое же предложение сделал в 1937 г. Крейдлер, предусмотрев возможность применения лент, сваривающихся с разливаемым металлом, причем для этой цели используется несколько наложенных одна на другую полос, например две, из которых только одна внутренняя сваривается с металлом.

Вернинг и фирма Durener Metallwerke AG в 1935 г. выяснили, что кристаллизатор, который предложил Воод, пригоден для изготовления плотных слитков из алюминиевых и магниевых сплавов, если листы состоят из того же самого или близкого по свойствам материала, что и разливаемый металл. При разливке листы свариваются с металлом.

В 1945 г. Брудвент разработал установку с подвижными лентами, пригодную скорее для разливки органической массы, чем металла.

На рис. 120 и 121 показано устройство для получения проволоки, полос и труб из низкоплавких металлов, которое предложил в 1951 г. Хааз. Кристаллизатор здесь является непосредственным продолжением разливочного устройства.

В 1929 г. Ватт предложил использовать для изготовления труб кристаллизатор, составленный из большого числа подвижных лент (рис. 122 и 123). Роль дорна выполняет песчаный стержень.

Вузатовский в 1945 г. предложил установить непосредственно перед прокатным станом наклонно расположенную литейную машину с подвижными лентами (рис. 124).

В 1951 г. фирма Julius August Erbsloh KG предложила горизонтально расположенный кристаллизатор, составленный из трех подвижных лент (на рис. 125 представлено горизонтальное сечение, на рис. 126 — вертикальное).

Co стороны подвода металла рабочая полость кристаллизатора закрывается материалом с малой теплопроводностью, например сталактитовым кварцем, шамотом, графитом или огнеупорным фарфором.

Некоторые изобретатели использовали для образования рабочей полости только две ленты с боковыми ребрами, выполненными из пластин или образованными за счет деформации краев подвижной ленты.

Такое решение дала в 1939 г. фирма Vereinigte Leichtmetall-Werke GmbH. При вертикальной отливке заготовок, особенно из легких металлов, в валки или неподвижные ленты, вращающиеся на барабанах, валки и барабаны не выполняют работы по деформированию затвердевшей корочки. Большей частью тепло непосредственно от слитка отдается охлаждающей воде. Валки и барабаны не требуют специального привода, так как они вращаются за счет опускания затвердевшего слитка.

На рис. 127, 128 и 129 показана установка с подвижными лентами. Литейная форма закрывается сбоку пластинами, опускающимися вниз вместе с отливаемым слитком. Также предусмотрено образование литейной формы четырьмя бесконечными лентами.

В 1953 г. Вуссенат использовал для бокового закрывания разливочной формы водоохлаждаемые элементы, аналогичные тем, которые применил Харрис. Как и Клейделер, он предусмотрел возможность использования лент как плакирующего материала.

Вуссенат предложил также особую конструкцию разливочного устройства, позволяющего производить разливку под давлением (рис. 130). Промежуточный желоб 1 с асбестовыми башмаками скольжения 2 устанавливается на ленточный кристаллизатор 3. На желобе 1 с помощью пружин 6 закрепляется ковш 4 с соединительным штуцером 5. Давление металла определяется высотой Н.

На рис. 131 показана установка фирмы American Rolling Mill Co (1936 г.) для изготовления плакированных изделий. Металл сердцевины 1 заливается в огнеупорную форму 2 между двумя подвижными плакирующими лентами 3.

В 1874 г. Гудейл использовал горизонтально расположенный кристаллизатор для разливки типографских сплавов. Боковые крышки изготавливались из огнеупорного материала. В установке Глотона (1925 г.), расположенной горизонтально и предназначенной для получения полос из свинца, олова и других металлов и сплавов с низкой температурой плавления, подвижные ленты кристаллизатора скользят по неподвижным водоохлаждаемым плитам. С боков рабочая полость ограничивалась неподвижными крышками.

Почти такую же установку, но только установленную в наклонном положении, построил Флетчер.

Для изготовления аккумуляторных пластин Девис применил подвижную ленту, имеющую выступы для формования на пластинах ребер.

В 1951 г. Росси спроектировал кристаллизатор для получения заготовок малого прямоугольного поперечного сечения. Кристаллизатор состоял из двух (неподвижных пластин, изготовленных из меди, и двух подвижных постоянно натянутых лент толщиной 0,25—0,5 м из нержавеющей стали.

На рис. 132 показан вид горизонтальной установки сбоку, на рис. 133 — вид ее спереди, а на рис. 134 — сечение по линии AA (рис. 132). Медные пластины показаны позицией 3 и 4, стальные ленты — 1 и 2; 5 и 6 — охлаждающая камера, в которой циркулирует вода; 7 — уплотнение из неопрена или другого эластичного вещества. Уплотнение против камеры охлаждения 5 в месте заливки металла должно быть очень тщательным. На некотором расстоянии, где затвердевшая корка имеет достаточную толщину, желательно, чтобы вода непосредственно соприкасалась со слитком, особенно в месте отхода его от стенок кристаллизатора вследствие усадки.

В 1899 г. Бабкок предложил пропускать параллельно расположенные горизонтальные ленты через тигель, наполненный типографским сплавом. Нижняя лента, имеющая боковые ребра, образует рабочую полость литейной формы.

В 1941 г. фирма Vereinigte Deutsche Metallwerke AG спроектировала установку, показанную на рис. 135. В корпусе 1 имеются две бесконечные металлические ленты 2, снабженные накладными полосами 4 (рис. 136); ленты движутся по роликам 3, образуя при сближении рабочую полость 5, и охлаждаются изнутри водой с помощью брызгал. Для защиты от высокой температуры ленты покрываются полосами 6, которые сматываются с моталок 7. Полосы могут использоваться как плакирующие листы.

В 1944 г. Вангревенинг и Элион предложил в качестве варианта к своей установке, описанной на стр. 67, кристаллизатор из двух подвижных вогнутых бесконечных лент.

Эта же возможность была предусмотрена фирмой Societe Civile Etudes de Centrifugation для кристаллизатора, нижняя часть которого запускается в водяную ванну.

В 1949 г. Хазелетт предложил установку со слегка наклоненным к горизонтали кристаллизатором, состоящим из двух подвижных бесконечных металлических лент.

По способу, предложенному этим изобретателем в тридцатых годах, согласно которому жидкий металл разливался непосредственно в валки, фирмы Scovill Manufacturing Co и Crown Cork and Seal Co переработали тысячи тонн алюминия и латуни в полосы толщиной менее 6,5 мм. Поверхность, размеры и качество кромок были хорошими, а стоимость эксплуатации установки низкая. К сожалению, все сплавы вследствие получаемого обжатия имели ликвацию. Попытки устранить это явление были безуспешными и этот способ был заменен в 1938 г. способом Юнгханса.

В последующие двадцать лет Хазелетт построил и опробовал на твоем заводе в Гринвиче (штат Коннектикут, США) шесть различных установок и в 1949 г. предложил установку для изготовления листов и полос. Подвижные ленты установки в определенной зоне профилируются таким образом, что образуют полость для приема расплавленного металла и вместе с расплавленным металлом движутся во вторую зону, где происходит формирование листа или полосы.

На рис. 137 показаны две бесконечные непрерывно перемещающиеся ленты 1 и 2, расположенные одна над другой. После изгибания лент направляющими роликами 3 и 4 образуется рабочая полость с формой поперечного сечения, показанной на рис. 138 (6). Металл, соприкасаясь непосредственно с лентами, затвердевает и движется вместе в ними к роликам 7 и 8 (рис. 137) и далее во вторую рабочую зону. Ролики 7 и 8 профилируют изготовляемую металлическую полосу, пропуская затвердевающий металл определенной толщины. Во второй зоне металл затвердевает полностью. На рис. 139 показано сечение рабочей полости кристаллизатора, образованного четырьмя лентами.

После успешных опытов по отливке свинца, алюминия и латуни вначале в вертикальную, а затем и в незначительно наклоненную горизонтальную установку Хазелетт опробовал литье очень многих металлов и сплавов. Была создана конструкция установки для разливки широкого диапазона полос, отличающихся по ширине и толщине, сконструировано устройство для быстрого перехода с отливки одного сечения на другое, решен вопрос соединения концов тонких полос (толщиной 0,25—0,5 мм) и т. п.

Большие трудности вызывала необходимость обеспечения высоких скоростей разливки. Так, заготовку, толщиной 13 мм необходимо разливать со скоростью не менее 17 м/мин, а фактически была достигнута скорость 3 м/мин. По данным изобретателя, в час можно разливать сотни тонн металла. Безопасность работы на такой установке очень высокая.

В 1955 г. Хазелетт изготовил свой ленточный кристаллизатор таким образом, что рабочая полость по всей его длине имела прямоугольное поперечное сечение. Необходимость изгибания ленты, показанного на рис. 138, в этом случае отпадает. Перекрытие рабочей полости с боков производится двумя рядами подвижных сухарей, конструкция которых показана на рис. 140. На стальную полосу, толщина которой соответствует толщине ленты кристаллизатора, насаживаются металлические сухари. Перестановка их обеспечивает возможность изготовления полос различной ширины. Установка сконструирована таким образом, что до момента соприкосновения верхней ленты с нижней жидкий металл сосредоточивается на нижней ленте.

Разливаемый металл подается равномерно без завихрений струи по желобу, показанному на рис. 141, который на расширяющемся выходе имеет крестообразные ребра. Заслонка 2, вращающаяся вокруг оси 1, обеспечивает хорошее и спокойное распределение жидкого металла.

Подвижные ленты кристаллизатора изготовляются в основном из стали. Чтобы уменьшить нагревание и износ ленгы, Хазелетт покрывал их сажей с помощью пламенной горелки. Он также предусмотрел фосфатирование, нанесение на ленту распыленных огнеупорных окислов или гидридов металла, а также кремния.

Чтобы поддерживать жидкий металл на уровне, высота которого превышает высоту сухарей, изобретатель применил неподвижные водоохлаждаемые боковые заслонки, конструкция которых показана на рис. 142.

По всей длине рабочего пространства ленты проходят между двумя рядами роликов с ребрами и охлаждаются мощными струями воды.

На рис. 143 и 144 показана установка, которую предложил в 1950 г. Рокнер. Кристаллизатор образуется двумя профилированными бесконечными лентами 1, прижимаемыми одна к другой роликами 2.

Уплотнение можно осуществить прижиманием краев U-образной полосы; 3 — подвод металла, 4 — выходящий слиток.

В 1933 г. Либман предложил разливать металл в полость, формуя полосу в трубу (оболочку) (рис. 145). В дополнительной камере охлаждения 2, расположенной под комбинированной формовочно-охлаждающей камерой 1, можно производить небольшое деформирование слитка. Затвердевание должно проходить быстро, чтобы глубина жидкой фазы в слитке всегда была небольшой и не препятствовала выделению газов. Охлаждение должно производиться в осевом направлении, чтобы кристаллы росли в этом же направлении.

Либман отметил необходимость точного согласования скорости разливки, скорости подачи оболочки и скорости охлаждения. Если, например, установка разливает медные штанги диаметром 32 мм и оболочка подается со скоростью 75 мм/мин через камеру 1, высота которой в этом случае равна 150 мм, то для образования штанги нужно в течение 2 мин. подать определенное количество металла, которое должно затвердеть за это время на длине 150 мм. Он предлагал также применять вместо стальной полосы металлическую проволочную сетку или полосы из неметаллов, например из асбеста или прочной бумаги. По этому способу можно изготовлять биметаллические штанги, например вводя в стальную оболочку медь.

Оболочку можно затем удалять химическим или механическим способом.

На рис. 146 показано устройство для одновременной разливки четырех штанг. Оболочка подается в формовочную камеру двумя охлаждаемыми валками, снабженными калибрами. При применении валков снижается трение, которое возникает в установке, изображенной на рис. 145 между оболочкой и камерой 1, что позволяет увеличить скорость литья.

На рис. 147 показано горизонтальное сечение установки, имеющей роликовые опоры, 3 — формовочная камера, 4 — оболочка, 5 — ролики, 6 — охлаждающий кожух. Вместо роликовых подшипников можно применять шариковые.