24.03.2018

Литье через формующие насадки


Если литейная форма, которая предназначена для придания жидкому металлу поперечного сечения отливаемого полуфабриката, так коротка, что поток расплавленного металла, проходящего через нее, даже не затвердевает с поверхности, то такую литейную форму нельзя называть кристаллизатором, связанным с плавильной печью, а следует отнести к формующим разливочным насадкам.

Такую формующую насадку имела установка для непрерывного литья, которую в 1894 г. предложил Дюпон.

Другая установка Дюпона (1894 г.) с разливочной насадкой (мундштуком) представлена на рис. 608. Она предназначена для изготовления оцинкованных полос. Первичное охлаждение струи металла осуществляется в камере 1, наполненной хлором и хлороводородом и имеющей смотровые окна 2. Здесь на металле возникает хлоридное покрытие, облегчающее оцинкование. Вторичное охлаждение осуществляется на воздухе на участке 3 и окончательное — в расплавленном цинке 4.
Если вместо цинкования осуществляется лужение, то обработка хлором или хлороводородом не требуется и камера 1 при этом отсутствует.

На рис. 609 показан вариант установки для непрерывного литья Дюпона, описанной на стр. 237 (1894 г.). Между мундштуком 1 и оправкой 2 образуется труба, которая охлаждается вначале в водоохлаждаемой камере 3, наполненной хлором или хлороводородом. Вторичное охлаждение осуществляется на воздухе на участке 4 и окончательное — в резервуаре 5, в котором находится расплавленный цинк и осуществляется цинкование полосы.

К этим способам также относится применение кристаллизатора конструкции Вери (1889 г.).

Первые предложения об изготовлении металлических заготовок с помощью разливки металла через кристаллизаторы появились очень давно.

В 1876 г. Хулбурд построил установку для изготовления паяльной проволоки (рис. 610). Тигель 1 вмещает приблизительно 50 кг расплавленного металла и имеет сменяемую насадку 2, которая обогревается газовым пламенем и придает слитку требуемое поперечное сечение. Во время литья уровень жидкого металла в тигле поддерживают максимальной высотой 200 мм, доливая металл в тигель. Цилиндрический резервуар под тиглем должен иметь глубину до 1,2 м и диаметр 0,9 м.

Расплавленный металл, температура которого близка к температуре плавления, не должен содержать сурьму.

В патенте на предохранительное устройство Паузингера (1910 г.) упоминается об изготовлении тонких нитей из сплава Вуда через насадку разливкой в теплую воду или на охлаждаемую плиту.
В 1918 г. Ситон для изготовления тонкой свинцовой проволоки разливал расплавленный свинец через несколько насадок в воду. Проволока, получающаяся при этом, вытягивалась из воды лентой транспортера. Скорость перемещения транспортера была несколько больше, чем скорость вытекания из печи расплавленного свинца, так что проволока вытягивалась с небольшим натяжением. Отдельные проволоки между собой не соприкасались.

По способу братьев Гек (1912 г.) для изготовления проволоки непрерывным литьем применяют ряд разливочных ковшей или резервуаров, расположенных один над другим, и проволока выходит из насадки в последнем ковше. Для отделения шлаков и неметаллических включений ковши должны иметь большую емкость, чтобы разливаемый металл находился в спокойном состоянии. Ha рис. 611 показана установка, у которой участки заливки металла в ковши выполнены в форме ступенек. На рис. 612 представлена насадка в увеличенном масштабе: 1 — участок для установки сменяемой насадки 2 в нижнем ковше, 3 — выходящая проволока.

Трудности практического осуществления процесса заключаются в подборе такого материала для насадок, который выдерживал бы высокую температуру при значительном трении продолжительное время и мало изнашивался, чтобы из насадки выходила проволока приблизительно одного и того же диаметра с гладкой поверхностью. Для этой цели братья Гек применяли вольфрам, так как этот металл не только хорошо выдерживает высокую температуру, но также обладает высоким сопротивлением износу.

Особый мундштук для изготовления проволоки непосредственно из жидкого металла, например из свинца, в 1891 г. предложил Topкингтон.

В 1935 г. Тамманн и Моритц опубликовали результаты опытов по изготовлению тонкой проволоки из олова, висмута, цинка, свинца, алюминия, кадмия, сурьмы и различных сплавов затвердеванием струй жидкого металла.

В 1956 г. фирма Marralaund Incorporated занималась изготовлением тонких нитей из металлов, работающих в условиях пара высокого давления, методом разливки непрерывной струи расплавленного металла в охлаждающую среду, например воздух, окись углерода или инертный газ, в которой металл затвердевал.
Фирма Heraeus-VaKuumschmelze AG предложила улучшенный способ, по которому металл частично затвердевает уже при прохождении через разливочную насадку. Насадка выполнена в виде конуса. При вытягивании толщина формирующегося металлического прутка контролируется и может изменяться. Замером можно установить участок в конической насадке, где металл затвердевает. Схема процесса показана на рис. 613. Резервуар 1 наполнен расплавленным металлом 2 и имеет расширяющуюся коническую насадку 3. Насадка окружена высокочастотной обмоткой 5 в форме металлической трубы. Металл попадает в насадку и затвердевает, например на участке 4. Образующийся слиток 6 вытягивается из насадки с помощью любого тянущего устройства. Температура жидкого металла в насадке должна точно соответствовать температуре плавления металла, что регулируется обмоткой 5, используемой в зависимости от потребности в качестве обогревающей или охлаждающей (пропусканием в трубе воды). Насадка изготовляется из окиси алюминия или циркония или при отливке металлов, не растворяющих углерод, — из карбидов кремния, бора или циркония.

По способу фирмы Kohleund Eisenforschung GmbH (1939 г.), предназначенному для непрерывного литья стали, жидкий металл вводится в ванну с жидким свинцом, где он непосредственно после входа полностью или" частично затвердевает. Свинец не смешивается со сталью.

Свинец имеет значительно больший удельный вес, так что образующийся слиток испытывает всестороннее давление, благодаря чему устраняются разрывы затвердевшей корочки слитка, имеющего еще жидкую сердцевину.

Насадку в свинцовой ванне целесообразно располагать внизу таким образом, чтобы выходное отверстие было расположено кверху и слиток благодаря меньшему удельному весу прижимался в направлении к открытой поверхности в резервуаре.

На рис. 614 показано устройство для осуществления этого способа, а на рис. 615 — в увеличенном масштабе сама насадка. 1 — расплавленная сталь, 2 — свинцовая ванна. Насадка 3 сужается кверху. Затвердевший слиток выходит из ванны в форме штанги, полосы или трубы.

При непрерывном литье металлов с высокой температурой плавления, например при изготовлении стальной проволоки диаметром 2 мм, Использование насадок затруднительно из-за малой стойкости материала насадок. Поэтому эта же фирма в 1942 г. предложила использовать охлаждаемую насадку, стенки которой покрыты тонким слоем металла, как показано на рис. 616. Например, посеребренная насадка предохраняется от разъедания расплавленным металлом и диаметр разливочного отверстия долгое время Остается постоянным. В случае необходимости насадку можно подогревать, лучше всего с помощью индуктора.
В 1941 Т. эта фирма усовершенствовала данный способ непрерывного литья для отливки стали через свинцовую ванну. Сталь перед заливкой в свинцовую ванну проходит слой воздуха или другого газа. Установлено, что при соответствующей форме поперечного сечения и определенной высоте стального прутка форма его при прохождении через свинец сохраняется до полного затвердевания.

Эта фирма нашла, что можно непрерывно получать стальной пруток, проходящий через жидкий свинец, как это показано на рис. 617.

По способу, предложенному в 1941 г. совместно фирмами August-Thyssen-Hutte AG и Kohleund Eisenforschung AG при получении стального прутка непрерывной разливкой стали через свинцовую ванну необходимо, чтобы он проходил через кристаллизатор, поперечное сечение которого было больше поперечного сечения насадки. Пруток проходит через кристаллизатор, но не соприкасается с его стенками. Вредное влияние колебаний и потоков жидкого свинца в свинцовой ванне, которые могут вызвать нежелательное изменение формы прутка, в этом случае устраняется.

На рис. 618 показано устройство, где полоса проходит через свинцовую ванну и кристаллизатор.

На рис. 619 показаны камера охлаждения 1 и подогревающее устройство 2.
По способу, который в 1944 г. предложил Фостер, слитки получаются литьем расплавленного металла в охлаждаемую ванну из расплавленных солей с низкой температурой плавления и высокой температурой кипения. Температура ванны поддерживается выше температуры плавления соли, в качестве которых применяются NaNO3, KNO3, а также дифенилы.

На рис. 620 показано устройство для осуществления этого способа. Металлический резервуар 1 имеет в дне разливочную насадку 2, расположенную над направляющими роликами, закрепленными в охлаждаемом ящике 3, наполненном расплавленной солью. Металл перед попаданием в направляющие ролики должен полностью затвердеть.

В 1913 г. Странж и Колей предложили для изготовления тонкой свинцовой проволоки направлять жидкий свинец под высоким давлением через небольшие насадки на охлаждаемый вращающийся барабан.

На рис. 621 показана установка, которую в 1937 г. предложил Якобсон для изготовления паяльной проволоки с сердцевиной из флюса. Жидкий припой поддерживается при определенной температуре в резервуаре 1 с помощью кольцевых горелок 2 и водяных спрейеров 3 и поршнем 4 выпрессовывается через насадку 5. Флюс подводится через насадку 6. Получающаяся проволока охлаждается водой, разбрызгиваемой снизу из форсунки 7; 8 — кольцевая горелка для подогрева насадок в начале прессования и поддержания желаемой температуры прессования; 9 — термоэлемент. В процессе прессования независимо одна от другой регулируется температура расплавленного припоя, образующейся проволоки и готовой проволоки.

В 1940 г. Шварц для изготовления проволоки или профилей хотел переводить жидкий металл, находящийся в ковше (например, алюминий, медь, серебро, сталь), в пластичное состояние в охлаждающем устройстве и в этом состоянии с помощью сжатого воздуха прессовать черед насадку. Металл перед насадкой должен затвердеть настолько, чтобы выходящее изделие могло сохранить размеры и форму до полного затвердевания. Устройства для осуществления данного способа показаны на рис. 622 и 623.
На рис. 622 показан ковш 1, имеющий трубоподвод 2 для сжатого воздуха. Металл выпрессовывается через насадку 3, которая подогревается горелкой 4 и имеет температурный регулятор 5 для поддержания требуемой температуры; охлаждающее устройство 6 также регулируется регулятором 5. Насадка входит в резервуар 7, наполненный жидкостью, которая осуществляет охлаждение или предназначена для получения защитного газа. На некотором расстоянии от насадки 3 проволока 8 попадает на конус 9, вокруг которого образуется бунт проволоки 10.

На рис. 623 показана установка для изготовления проволоки и профилей с медленным охлаждением.





Яндекс.Метрика