24.03.2018

Вертикальное литье слитков с вытягиванием и отлитого слитка вверх


При непрерывном литье металлов слиток может вытягиваться вверх.

Для получения заготовок с однородной структурой и удешевления литья в 1941 г. фирма Doehler Die Casting Company предложила наполнять расплавленным металлом трубчатый полированный изнутри кристаллизатор из твердого материала снизу под действием ферростатического давления. Слиток кристаллизуется непрерывно и по мере затвердевания периодически вытягивается вверх. Металл поступает из ванны с температурой несколько большей температуры плавления. В конструкции установки, показанной на рис. 548 и 549, кристаллизатор 1 охлаждается вращающимся водяным кожухом 2 с вертикальным каналом 3. Вода подается под давлением, которое препятствует парообразованию или сводит его к минимуму. При литье цинка обычно достаточно давление 0,7—1,4 кг/см2. При вращении водяного кожуха неравномерное охлаждение слитка вызывает его коробление, распространяющееся волнообразно по его периметру, в результате чего диаметр слитка получается несколько меньше внутреннего диаметра кристаллизатора, что позволяет применять смазку (например, парафин).
В конструкции установки, показанной на рис. 550, вместо вращающегося водяного кожуха используется кристаллизатор 1 с возвратнопоступательным движением в вертикальном направлении. Установка предназначается для непрерывного литья цинковых сплавов, например из 96%. Zn и 4% Al с небольшой добавкой магния. Поэтому для изготовления кристаллизатора можно применять стали, закаливающиеся на воздухе. Для прутка диаметром 13 мм в качестве кристаллизатора применяется труба длиной 150 мм и с толщиной стенки 1,5 мм. В случае необходимости кристаллизатор облицовывают графитом или керамическим материалом.

В 1948 г. фирма National Lead Company получила патент на подобную установку для литья цинковых сплавов через кристаллизатор, погруженный в жидкий металл, с периодическим вытягиванием слитка вверх.
Установка, описанная выше, оказалась вполне пригодной для непрерывного литья цинковых сплавов, но для металлов с высокой температурой плавления, например для сплавов алюминия, из-за явлений утяжки металла в кристаллизаторе и воздействия повышенной температуры на детали кристаллизатора не может быть применена. В 1951 г. фирма National Lead Company спроектировала улучшенную конструкцию аналогичной установки для непрерывного литья, прежде всего алюминия (рис. 551). Графитовый кристаллизатор состоит из внутренней облицовки 1 и внешнего опорного стакана 2. Внешняя поверхность облицовки имеет форму конуса, сужающегося кверху под углом 3,5° относительно вертикали. Охлаждающий кожух 3 располагается на стакане 2, но не связан с ним жестко, а может перемещаться вверх и вниз. В начале работы установки в кристаллизатор вводится затравка. Температура расплавленного металла в резервуаре должна быть немного выше температуры плавления расплавленного металла. Под действием устройства для программного управления впускной вентиль 4 сжатого воздуха открывается, а выпускные вентили 5 и б закрываются. Поршень 7 поднимается и захватом 8 перемещает слиток на определенную величину. Одновременно поршнем 9 поднимается охлаждающий кожух 3, который отделяется от стакана 2. Расплавленный металл поступает в кристаллизатор. Затем вентиль 4 закрывается, а вентили 5 и 6 открываются. Поршень 7 под зажимом 10. Поршень 9 и охлаждающий кожух также возвращаются действием своего веса падает вниз, но слиток при этом удерживается в исходное положение, металл в кристаллизаторе затвердевает с поверхности, и рабочий цикл повторяется.

В 1952 г. Бартосси предложил принцип получения слитков, приведенный на рис. 552. Резервуар 1, в дне которого имеется одна или несколько насадок 2, медленно погружается в расплавленный металл. Насадки изготавливаются из керамического материала или из меди и окружены водяным охлаждающим кожухом. Слиток 3 вытягивается, например, тянущими роликами. Процесс литья может поддерживаться пневматическим давлением.
Трудности, возникающие при использовании оправки при литье полых слитков, по предложению Тешнера, устраняются тем, что жидкий металл подводится снизу и слои его, затвердевшие на стенках кристаллизатора, вытягиваются вверх, образуя полый слиток. У кристаллизаторов с неподвижными стенками (рис. 553) производительность литья ограничивается трением слитка о стенки; она повышается при использовании установки, показанной на рис. 554.

В 1941 г. фирма J. S. Fries Sohn указала на то, что при непрерывном литье в сквозные кристаллизаторы разрезка мерных слитков, а также их вытягивание вызывает трудности, для устранения которых была предложена установка, показанная на рис. 555. Расплавленный металл из копильника 1 попадает через подогреваемый канал 2 снизу в водоохлаждаемый кристаллизатор 3. Клещи 5 захватывают образовавшийся затвердевший слиток 4 и при своем движении вверх вытягивают слиток, регулируя скорость литья; 6 — дисковая пила. Слиток 4 доступен со всех сторон. Как вытягивание, так и разрезку можно осуществлять в помещении, не требующем для этого глубоких колодцев и не имеющем труднодоступных мест. Отпадает необходимость в размещении плавильной печи на большой высоте.

Из нижней части копильника в кристаллизатор попадает только чистый металл, а поверхность ванны расплавленного металла можно легко очистить от шлака.

Зазор между стенками кристаллизатора и слитком может быть заполнен смазкой или хорошо проводящим тепло веществом, применяемая при этом жидкость не стекает вниз, а остается в кристаллизаторе, достигая зоны, где слиток только начинает отделяться от стенок кристаллизатора.
В 1943 г. фирма J. S. Ffries Sohn рекомендовала такой способ литья потому, что в этом случае слиток может отрезаться в любой последовательности коротким или длинным. Для усиления действия охлаждения над кристаллизатором была установлена водяная ванна, как показано на рис. 556 и 557. На рис. 556 эта водяная ванна 1 работает независимо от охлаждающего кожуха 3 кристаллизатора 2; на рис. 556 водяная ванна образована удлинением охлаждающего кожуха кристаллизатора вверх. В обоих случаях в начале литья применяется затравка и только после удаления ее охлаждающая жидкость непосредственно воздействует на слиток. Охлаждающая жидкость протекает в кристаллизатор до участка начала усадки. Таким образом улучшается охлаждающее действие внутри самого кристаллизатора. Чтобы предотвратить доступ воды к жидкому металлу, можно применять слегка суженный кверху или подпружиненный кристаллизатор или на участке, где уже образовалась твердая корочка, подводить смазку. На рис. 557 показана подводящая трубка для смазки 4.

По способу, который предложил в 1948 г. Бесслер, и предназначенному в основном для литья легких металлов, жидкий металл подводится снизу в кристаллизатор под давлением газа. Величину давления газа выбирают из условия преодоления силы тяжести и наполнения кристаллизатора, фонтанирование металла исключается. При этом можно экономично изготавливать слитки диаметром менее 100 мм, трубы и профильные заготовки. Слитки должны иметь равномерную структуру, позволяющую непосредственно изготовлять из них прессованные и штампованные детали. Для создания давления применяют углекислый газ или азот; азот, продуваемый через жидкий алюминий, способствует размельчению зерна и удалению суспензированных частичек окислов. На рис. 558 показана установка для литья труб, в которой жидкий металл подается в кристаллизатор 4 из резервуара 1 через трубу 2 и отверстие 3 под давлением от 0,3 до 1 ати; 5 — затравка.
Подобное предложение для литья тяжелых и легких металлов, особенно для сплавов, чувствительных к образованию трещин из-за внутренних напряжений, сделали в 1949 г. Багглер и фирмы Stolberger Zink AG и Vereinigte Deultsche Metallwerke AG.

На рис. 559 показана данная установка. Зеркало металла в кристаллизаторе поднимается за счет естественного перепада высот уровней его в резервуаре и кристаллизаторе или под избыточным давлением.

В 1949 г. Багглер предусмотрел обогрев литейной воронки и плавильного канала, как показано на рис. 560.

В 1949 г. Жордан хотел использовать для изготовления слитков из стали (а также из меди, латуни, бронзы, алюминия, серого чугуна, магния) водоохлаждаемый трубчатый кристаллизатор, который погружался вертикально в ванну расплавленного металла и из верхнего конца которого постоянно вытягивался слиток. Чтобы металл не затвердевал нигде, кроме кристаллизационного пространства кристаллизатора, нижнюю часть кристаллизатора окружают неметаллическим огнеупорным кожухом, имеющим снизу отверстие, по диаметру меньшее, чем внутренний диаметр кристаллизатора.
При очень быстром вытягивании слитка в нем может образоваться полость с вакуумом. Уровень металла в полости падает, и при этом непрерывно формируется труба, как изображено на рис. 561.

На рис. 562 показана установка, предложенная в 1952 г. фирмой Olin Mathieson Chemical Company. Кристаллизатор 1 изготавливается из борида циркония. Охлаждающий кожух 2 имеет отверстия 3 для непосредственного струйного охлаждения слитка. Устройство предназначается для непрерывного литья меди или алюминия.





Яндекс.Метрика