24.03.2018

Непрерывное литье под механическим давлением


В 1880 г. Эльрой занимался изготовлением труб, штанг и профилей из стали, железа, латуни и мягких металлов прессованием через кристаллизатор с помощью поршня. Вначале в кристаллизаторе находилась перемещаемая затравка такого же диаметра, как и отливаемый слиток. Эта затравка создавала определенное сопротивление выходу слитка и служила для уплотнения его. Поршень мог располагаться соосно с кристаллизатором или, как показано на рис. 563, поперечно его оси (оправка здесь охлаждается водой).

В 1882 г. Эдмунде разработал показанную на рис. 564 установку для изготовления труб или проволоки из свинца или олова с помощью насоса, всасывающего металл и выпрессовывающего его через охлаждаемую матрицу под высоким давлением. Клапанные (вентильные) устройства изготовляются из алюминия и поэтому они легче, чем расплавленный металл. Верхний вентиль — всасывающий, а через нижний осуществляется давление.

Указывая на то, что при изготовлении труб и штанг из свинца и подобных металлов прессованием расплавленный металл может затвердевать в приемнике и только после этого выпрессовывается, что требует высокого давления, причем в слиток могут попадать различные загрязнения, в 1892 г. Кларк и Андрюс сконструировали установку, в которой приемник полностью располагается в расплавленном металле и имеет отверстия, через которые подается металл при ходе поршня назад и которые закрываются при ходе поршня вперед. В приемнике поэтому движется чистым металл, так как загрязнения плавают на поверхности расплавленного металла. Металл в расплавленном состоянии прессуется через охлаждаемый кристаллизатор.
В 1899 г. Франк предложил для уменьшения стоимости изготовления таврового железа и т. п; профильного металла выпрессовывать жидкий металл с помощью гидравлически действующего поршня через кристаллизатор и затем окончательно прокатывать слиток обычным способом. Установка, показанная на рис. 565, может устанавливаться на поворотном столе, и под заливочным ее отверстием располагается конвертер Бессемера. Для повышения прочности изготовляемых отливок кристаллизатор должен иметь коническое сужение в направлении прессования.

В 1900 г. фирма Krupp Grusonwerk построила установку для непрерывного прессования из жидкого металла штанг, полос, пластин и т. п., имеющих переменное поперечное сечение в продольном направлении. Металл прессовался между неподвижной матрицей и оправкой, имеющей две плоские поверхности с ребрами. В зависимости от величины зазора между матрицей и ребрами или углублениями получалась более тонкая или толстая часть отливки. Установка прежде всего предназначалась для изготовления пластин аккумуляторов.

В 1902 г., Бек и Тоунсенд предложили изготовлять стальные трубы прессованием жидкого металла между водоохлаждаемой отправкой цилиндром с помощью движущегося возвратно-поступательно поршня. Они предусмотрели коническую форму оправки и цилиндра, чтобы обжимать металл перед выходом его из кристаллизатора.

На рис. 566 показана установка, которую в 1910 г. предложил Велдерт для изготовления полых слитков из мягкого металла. При движении поршня 1 вверх жидкий металл всасывается в пространство 2 через вентиль 3, который закреплен на рычаге 4, вращающемся вокруг оси б. При движении поршня вниз вентиль закрывается и жидкий металл через отверстие 6 впрессовывается в кольцевое пространство 9, образованное цилиндром 7 и оправкой 8, в котором при затвердевании металла образуется труба. При удалении оправки получается сплошной слиток.

В 1913 г. Дебауге спроектировал установку для непрерывного литья, например, кабельных оболочек из свинца. Металл в установке подводился трехцилиндровым поршневым насосом, обеспечивающим постоянную подачу металла под высоким давлением.
В 1917 г. Эльрод построил установку для изготовления из мягких металлов штанг любой длины, в особенности типографских реглетов и шпонов (рис. 567). Автоматическое устройство 1 вводит смазку в подводящий канал 2, 3 — вытягивающее устройство, перемещение которого синхронизировано с движением поршня 4.

В 1920 г. фирма Omaha Trust Company внесла в эту установку, предназначенную для изготовления тонких прутков, ряд улучшений, например в конструкцию кристаллизатора, в конструкцию соединения между кристаллизатором и подводящим металл резервуаром с целью облегчения смены кристаллизатора, в устройство для подачи смазки. Предусмотрена возможность одновременного литья сразу двух слитков.
В 1921 г. Бисей для подобных целей сконструировал аналогичную установку, однако вытягивающий отлитую заготовку механизм состоял-из двух бесконечных цепей. В следующем году он предложил устройство для введения смазки в струю металла.

В 1914 г. Кнайт спроектировал установку для литья под давлением букв неограниченной длины из типографских сплавов.

Для изготовления труб и даже штанг из несвинцовистых металлов с помощью гидравлического пресса фирмы Eumuco AG fur Maschinenbau и A Schneider в 1930 г. сконструировали приемник 2, показанный на рис. 568, 569, 570 и 571. На рис. 568 показан вертикальный разрез по срединной плоскости приемника и его разливочное отверстие. На рис. 569—571 приведены вертикальные сечения установки поперечно к разливочному отверстию. Приемник в положении, показанном на рис. 568, наполняется жидким металлом, остаток его 3 от предыдущего рабочего хода смешивается с вновь залитым металлом. При опрокидывании шлаки 4 и газовые включения собираются в верхней части 5 приемника (рис. 570), так что шлаки могут сливаться через отверстие 6. Затем пуансон 1 пресса опускается и начинается прессование (рис. 571).

Ho способу, который предложил в 1936 г. Аккарион, расплавленный свинец с помощью поршневого или центробежного насоса подается в охлаждаемый кристаллизатор, в котором свинец затвердевает в слиток с несколько большим поперечным сечением, чем его конечное сечение. Затем слиток непрерывно прессуется через матрицу.
На рис. 572 показан такой кристаллизатор с матрицей 2 и оправкой 3, предназначенной для изготовления труб.

В 1941 г. Триулци предложил установку для непрерывного литья цинка, латуни и алюминия, имеющую в дне резервуара с жидким металлом насадку, которая входит в цилиндрическое горизонтальное пространство, связанное с кристаллизатором 1. Поршень, возвратно-поступательно перемещающийся в цилиндрическом пространстве, выдавливает в кристаллизатор жидкий металл, поступающий из насадки. При каждом ходе отверстие насадки закрывается поршнем.

В 1937 г. фирма Tiimmler предложила изготовлять изделия типа штанг и прутков определенной длины литьем под давлением.

В 1922 г. Хедли предложил установку для литья под давлением для одновременного изготовления реглетов и полос из типографских сплавов.

Здесь следует упомянуть разливочные установки для типографских сплавов, построенные в 1922—1928 гг. фирмой Lanston Monotype Corporation.

В 1929 г. фирма Ludlow Typograpn Company построила установку для литья под давлением, подобную установке Дитмана, имеющую электрическое обогревательное устройство вокруг цилиндра, в котором перемещался поршень. Резервуар с расплавленным металлом имел тепловую изоляцию.

В 1948 г. Хорн улучшил вытягивающее и сматывающее устройства установки Эльрода, эксплуатировавшейся в то время.

В 1948 г. фирма Universal Mono-Tabular Corporation также улучшила такую же установку, обеспечив более удобную и быструю смену кристаллизатора.

В 1948 г. Харроу спроектировал усовершенствованную установку, которая позволяла смешивать определенное количество расплавленного металла с жидкой смазкой, затем подводить к кристаллизатору и охлаждать. Готовая полоса вытягивалась периодически и разрезалась на мерные длины во время остановок механизма вытягивания. На тигле не было никаких вращающихся цапф, так что не могло возникать помех из-за их теплового расширения.

Дальнейшие усовершенствования, касающиеся подвода расплавленного металла и петлевого устройства, были сделаны этим же изобретателем в 1949 г.
Для получения однородной структуры Штрекер предложил поддерживать металл в процессе литья в кристаллизатор под равномерным давлением. Для этой цели он сконструировал устройство, показанное на рис. 573. Поршень 2, являющийся также резервуаром для жидкого металла, на рисунке показан в верхнем положении. Кристаллизатор 1 в начале литья закрывается затравкой ,3. имеющей продольную выемку 4, она образует на нижнем участке слитка выступ 5, за который после выхода из кристаллизатора затравки слиток захватывается клещами 6 вытягивающего устройства. Поршень 2 или расплавленный металл, находящийся под ним, постоянно поддерживается под равномерным давлением.

В 1951 г. Бурке предложил способ, очень похожий на непрерывное литье, установка для которого показана на рис. 574. Температура резервуара 1 может регулироваться, 2 — матрица. Резервуар 1 установлен на пружинах 3, окруженных магнитными катушками 4, которое, в свою очередь, также окружают стержни 5, связанные о резервуаром. Амортизаторы б расположены с двух сторон слитка 7.

Расплавленный металл, например сталь, заливается в резервуар 1, в котором в суженной части охлаждается до пластичного состояния. В магнитные катушки периодически включается ток, что вызывает перемещение резервуара 1 вверх и вниз. Каждое опускание ограничивается амортизаторами, что вызывает частичное выжимание пластической массы металла. Таким образом образуется слиток 7.

Число оборотов мотора, включающего и выключающего ток, можно автоматически регулировать по температуре пластичной массы металла с помощью термоэлемента.

В 1917 г. Мюссиг спроектировал установку для непрерывного литья труб с помощью шнека (спирали Архимеда), который выпрессовывал расплавленный металл через мундштук, установленный в подине плавильной печи. В мундштуке соосно с ним располагалась оправка.
В 1942 т. фирма Demag AG предложила способ непрерывного изготовления полос или профилей, по которому расплавленный металл на пути к кристаллизатору перемешивается и сжимается для устранения пористости и неоднородности структуры. Установка для осуществления этого способа показана на рис. 575. Расплавленный металл из воронкообразного резервуара 1 подводится через ряд цилиндров 2, в каждом из которых имеется шнек 3, в пространство 4. Металл выпрессовывается через соплообразный кристаллизатор 5. Стенки цилиндров имеют обогревательные 6 и охлаждающие 7 элементы. Насадка кристаллизатора также имеет охлаждающие элементы 8, так что состояние металла может регулироваться на всем пути его прохождения через кристаллизатор,

Предварительное охлаждение подводящего металл канала 9 осуществляется с помощью охлаждающих шлангов 10. Шнеки также охлаждаются водой, подача металла регулируется устройством 11. Кристаллизатор можно заменить парой валков. На этой установке предусмотрено также изготовление плакированных листов.

Плакирующий металл должен подводиться сбоку и выпрессовываться одновременно с основным сердцевинным металлом.
На рис. 576, 577 и 578 представлена установка непрерывного литья под давлением для изготовления труб, прутков и профильных заготовок, которую в 1951 г. предложила фирма Allmanna Svenska Elektriska Aktienbolaget. На рис. 577 показано поперечное сечение по AA, а на рис. 578 — сечение по BB (рис. 576). Meталл, например свинец, в расплавленном состоянии подводится через отверстие 3 к коническому шнеку 5 и постепенно переходит в твердое состояние. Внутренняя стенка корпуса 1 имеет продольные пазы-каналы 2, глубина которых увеличивается в направлении к формовочному отверстию 4. Это увеличение глубины каналов в направлении подачи металла служит для повышения производительности установки.

В 1940 г. фирма Vereinigte Deutsche Metallwerke AG предложила (особенно для сплавов легких металлов) перемещать отливаемый слиток только за счет давления жидкого металла и регулировать скорость перемещения слитка тормозным устройством. Давление, вызываемое столбом жидкого металла, между высокорасположенной плавильной печью и низколежащим кристаллизатором должно выбираться большим, чтобы преодолеть все сопротивления на пути металла. Тормозное устройство предназначено для регулировки перемещения слитка также и при большом давлении. Преимущественно следует применять горизонтальные кристаллизаторы или такие, у которых расплавленный металл подводится снизу, а слиток — вверх. Затравка также приводится в движение под действием давления жидкого металла.

На рис. 579 схематически представлено расположение плавильной печи и кристаллизатора. Из высокорасположенной плавильной печи 1 обогреваемый трубопровод ведет к лежащему ниже ее кристаллизатору 3. В каком-нибудь месте трубопровода 2 располагается устройство 4, с помощью которого из жидкого металла отсасываются находящиеся в нем газы. Валки 5 создают торможение.

На рис. 580 и 581 показано расположение кристаллизаторов для получения слитков, извлекаемых вверх.





Яндекс.Метрика