Литье в корытообразные кристаллизаторы

В 1871 г. Кларк предложил разливать сталь в желобчатый прямой кристаллизатор, дно которого 2 образовано звеньями 1 (рис. 266). Звенья 1 закреплены на металлических пластинах. Боковые стенки 3 кристаллизатора футерованы шамотным кирпичом, но установлены неподвижно так, что боковые плоскости получаемого слитка скользят по стенкам кристаллизатора. Внутренние стенки кристаллизатора покрыты динасовым кирпичом. На выходе слиток поступает в прокатный стан.

Разливку металла в кристаллизатор, имеющий подвижную бесконечную ленту, запатентовал в 1888 г.

В 1906 г. Поттер предложил установку для непрерывного литья стальных заготовок, в которой был применен наклонный подвижный цепной кристаллизатор. Эта установка показана на рис. 267. Кристаллизатор 1 составлен из звеньев, образующих бесконечную цепь. В разливочном ковше 2, футерованном огнеупорной кладкой, металл выдерживается при определенной температуре. Два желоба 3 предназначаются для подстуживания жидкого металла до определенной температуры. Ковш и желоба устанавливаются на роликовых опорах для изменения используемой длины желобов, требуемой в связи с изменением температуры металла. Валки 4 и 5 служат для уплотнения еще мягкого металла, находящегося в кристаллизаторе

Установка, которую предложил Поттер, очень похожа на разливочную машину фирмы Toyo Aluminium (1953 г.), предназначенную для получения тонких полос из алюминия или латуни (рис. 268 и 269).

Расплавленный металл подается в верхней части несколько наклоненного к горизонту подвижного цепного кристаллизатора. Металл поступает из плавильной печи 1 в ковш 2, в котором регулируется количество подаваемого металла, затем в желоб 3, имеющий также возможность регулировки количества подаваемого металла с помощью поперечного шибера 4 и попадает в кристаллизатор. Металлическая полоса, затвердевшая с боков и снизу, поступает под валок 5, где заканчивается затвердевание полосы и выравнивается ее поверхность. Последующее охлаждение полосы производится валком 6. При Еыходе из кристаллизатора полоса попадает на транспортирующие валки 7.

Звенья кристаллизатора и валки 5 и б изготавливаются из алюминия или меди. Охлаждение кристаллизатора осуществляется спрейерами 8; при проходе звеньев кристаллизатора через водяную ванну 9 вода для охлаждения валков подводится по трубе 10.

В 1949 г. Юнг предложил способ непрерывного изготовления заготовок, имеющих вытянутую форму, например из чугуна. Плоские звенья кристаллизатора перемещались под литейным отверстием со скоростью, согласованной со скоростью разливки жидкого металла. После удаления затвердевших заготовок звенья кристаллизатора возвращались назад к месту заливки металла. Звенья кристаллизатора состояли из стального корпуса, имеющего форму желоба, и вкладыша из меди или чугуна.

В 1946 г. Рёхлинг предложил способ непрерывного литья металлов, в особенности стали, по которому жидкий металл постоянно подводится к горизонтальной барабанной печи, имеющей в кожухе горизонтальный разливочный желоб (рис. 270). Под печью на роликах перемещаются звенья кристаллизатора. На определенном расстоянии от печи металл затвердевает в виде листа. Звенья кристаллизатора на выходной стороне установки опускаются вниз и перемещаются в исходное положение. Для предотвращения возвратного течения жидкого металла позади участка подачи металла на кристаллизатор устанавливается неподвижный брус, закрывающий с одной стороны пространство кристаллизации металла. Из одной барабанной печи можно одновременно разливать металл в несколько кристаллизаторов. Металлическая полоса затем прокатывается или протягивается при температуре ее выхода из кристаллизатора. Данная установка показана на рис. 270 и 271. На рис. 272 показан участок стыка между двумя звеньями кристаллизатора.

В 1948 г. фирма Eisenwerke Gelsenkirchen AG применила непрерывное литье в открытые желоба для изготовления чугунных отливок.

На рис. 273, 274 и 275 представлена данная установка с подвижными тележками кристаллизатора, которые не связываются шарнирно, как в гусеничных кристаллизаторах, а только плотно прижаты одна к другой тормозными колодками 1, действующими на колеса 2 тележек кристаллизатора. Слиток охлаждается сверху водяными спрейерами 3, а кристаллизатор — сжатым воздухом, подаваемым вентилятором 4 с нижней стороны 5 кристаллизатора. Водяные форсунки 6 и 7 также предназначены для охлаждения кристаллизатора; 8 — вращающиеся очищающие щетки; 9 — устройство для нанесения известкового раствора; 10 — резервуар для подведения уплотняющей среды между соприкасающимися поверхностями тележек кристаллизатора.

В 1948 г. эта же фирма усовершенствовала данную установку. В желобообразном открытом сверху кристаллизаторе были сделаны поперечные ребра для более легкого деления непрерывного слитка на отдельные заготовки при удалении его из кристаллизатора.

При непрерывном литье стали, легких металлов и т. п. в открытые сверху желобообразные неподвижные и подвижные кристаллизаторы открытая поверхность слитка охлаждается только окружающим кристаллизатор воздухом, при этом боковые поверхности слитка в большинстве случаев соприкасаются с неохлаждаемыми стенками кристаллизатора, благодаря такой неравномерности охлаждения в слитке возникают горячие трещины Фирма Eisenwerke Gelsenkirchen AG в 1948 г. предложила устранить этот недостаток, применив всестороннее искусственное охлаждение слитка, чтобы благодаря охлаждению стенок кристаллизатора и воздействию перестанавливаемых воздушных или водяных форсунок получить равномерное всестороннее охлаждение слитка. По предложению этой же фирмы для поддержания хорошего контакта между слитком и стенками горизонтального открытого кристаллизатора поперечное сечение его делают U-образной формы. При усадке слиток может скользить по наклонным стенкам кристаллизатора, что гарантирует его хорошее и равномерное охлаждение.

Свободные стороны треугольника могут охлаждаться струями воды или обдуваться воздухом для равномерного теплоотвода. При этом можно, применяя различную степень охлаждения стенок кристаллизатора и свободной поверхности слитка, вызывать в нем внутренние напряжения и получать требуемый изгиб слитка внутри кристаллизатора или при выходе металла из него.

На рис. 276 показана установка для изготовления листов, которую предложил в 1931 г. Вилбертс. На тележке 1, перемещаемой вдоль стола-кристаллизатора, размещается разливочный ковш 2, имеющий узкое продольно вытянутое разливочное отверстие 3, закрываемое и открываемое стопором 4 треугольного поперечного сечения. С входной стороны к внутренней полости стола подводится труба для подачи охлаждающей жидкости. Следует отметить, что эта установка; не предназначена для непрерывного литья и приводится здесь только для сравнения.

На рис. 277 и 278 показана установка фирмы Metall Carbides Company (1938 г.) с неподвижным водоохлаждаемым столом и подвижным разливочным ковшом. Установка предназначалась для отливки листов из стали и железа.

В 1931 г. Ротцел рекомендовал установку для непрерывного литья стали в виде продолговатых заготовок, например прутков (рис. 279). Разливочный ковш с жидким металлом перемещается вдоль длинного кристаллизатора с определенной равномерной скоростью, рассчитанной на время затвердевания металла, залитого в кристаллизатор. Можно сделать кристаллизатор подвижным, а ковш неподвижным.

Фирма Comtpagnie des Forges de Chatillon, Commentry et Neures Maisons в 1936 г. предложила способ для отливки длинных листов и других профилей. Подвижный разливочный ковш, так же как описано выше, перемещается вдоль кристаллизатора. Однако для защиты наружной поверхности разливаемого металла фирма рекомендует применять газообразные продукты сгорания (топочные газы) или металлический порошок и т. п.

По усовершенствованному способу (1936 г.) металл разливается в направлении относительного движения кристаллизатора с такой скоростью, чтобы он скапливался вблизи зоны затвердевания, как показано на рис. 280. Таким образом можно изготавливать толстые слитки с лучшими свойствами, чем в том случае, когда металл поступает сверху.

Для прокатки полос и листов из жидкого металла с температурой плавления выше 450° по предложению, сделанному в 1939 г., фирма Vereinigte Aluminium-Werke AG применяет обычный прокатный стан, перед которым в горизонтальной плоскости располагается металлическая плита, служащая кристаллизатором. Эта плита интенсивно охлаждается снизу и металл разливают на нее на определенном расстоянии от прокатной клети, чтобы обеспечить полное его затвердевание на пути к клети. Температура металла при разливке должна быть возможно ниже.

Эта установка показана на рис. 281 и 282. Для устранения приваривания разливаемого металла к охлаждаемой плите 1 рекомендуется при разливке легких металлов делать составные пластины, которые на участке заливки металла изготавливаются из стали, а там, где нижняя часть залитого металла уже затвердела, — из меди для более быстрого охлаждения.

На рис. 283 и 284 показана установка фирмы Eisenwerke Gelsenkirchen AG (1948 г.) с неподвижным открытым сверху кристаллизатором 1, предназначенным для непрерывного литья чугунных отливок. Чугун подводится к разливочной установке непосредственно от доменной печи или через промежуточный ковш в разливочный желоб 2 и оттуда в стальной водоохлаждаемый кристаллизатор, имеющий форму желоба 10. Спрейеры 3 охлаждают формирующуюся отливку, которая вытягивается из кристаллизатора парой валков 4. На рольганге 5 происходит дальнейшее охлаждение отливки форсунками 6, 7 и 8. Отливка поступает к чушколомателю 9 при температуре 800—900°. Чушки чугуна падают в короб, в котором выдерживаются (томятся) длительное время для тонкого и равномерного распределения графита.

По способу фирмы Julius August Erbsloh KG металл непрерывно разливается в желобообразный кристаллизатор, задняя торцовая неподвижная плоскость которого сделана из материала, обладающего плохой теплопроводностью, например из известкового кварца, шамота, графита или огнеупорного фарфора.

В начале литья передняя торцовая стенка кристаллизатора, закрепленная на штанге толкателя, устанавливается в исходное положение, как показано на рис. 285. Фронт кристаллизации металла остается постоянно на одном и том же месте.

На передней торцовой стенке штанги толкателя имеется паз в форме «ласточкина хвоста», предназначенный для надежного скрепления с формующимся слитком.