27.03.2018

Одновременное литье плакирующего слоя и металла сердцевины


В 1937 г. Юнганс предложил изготовлять плакированные изделия (например, двухслойные железнодорожные рельсы) и другие полуфабрикаты путем одновременной заливки отдельных металлов в два различных кристаллизатора, смещенных в направлении оси отливаемого слитка. Отливаемый слиток после выхода из первого кристаллизатора поступает во второй кристаллизатор и покрывается там плакирующим слоем. При этом целесообразно полностью или частично использовать выходящий из первого кристаллизатора слиток в качестве формы для затвердевания плакирующего металла. Некоторые типы плакированных изделий показаны на рис. 910. В конструкции, изображенной на рис. 911, кристаллизаторы 1 и 2 расположены концентрически, но смещены по высоте друг относительно друга. В кристаллизатор 1 заливается сплав Al-Cu-Mg и после кристаллизации в виде слитка 3 вытягивается вниз до нижней кромки кристаллизатора 2. В это время в кристаллизатор 2 начинают заливать плакирующий металл 4, например чистый алюминий. Сечение слитка, полученного таким путем, показано на рис. 910, а, б и в. Так как плакирующий металл наносится в расплавленном состоянии на затвердевший, но еще горячий слиток 3, то должно получаться прочное соединение контактных поверхностей.
В конструкции на рис. 912 кристаллизаторы 1 и 2 располагаются несимметрично один к другому. Сечения слитков, отливаемых таким способом, представлены на рис. 910, г—з. При отливке этих изделий вначале получается слиток 3 в кристаллизаторе 1, а затем слиток 4 в кристаллизаторе 2. В конструкции, изображенной на рис. 913, расплав 1 сначала заливается в наружный кристаллизатор 2 и в нем образуется полый слиток 4, а затем заполняется внутренняя полость кристаллизатора, причем слиток 4 служит в качестве кристаллизатора для сердцевины 3. При значительной усадке металла наружного слоя обеспечивается надежное выравнивание поперечного сечения сердцевины 3.
Литейные напряжения, которые могут возникать при отливке плакированного слитка, снимаются последующей термообработкой. Чтобы обеспечить абсолютно надежную сварку обоих металлов и избежать окисления затвердевшего или еще жидкого металла, Юнганс предложил защищать поверхности расплава и выходящих слитков различными способами, которые им запатентованы.

В 1942 г. фирма Finow Kupfer und Messingwerke AG, производящая изделий из меди и латуней по методу литья с водяным охлаждением, предложила следующий порядок работы. Объем кристаллизатора путем установки листов или клинообразных металлических деталей разделяют с таким расчетом, чтобы получалась заданная толщина сердцевидного металла и плакирующего слоя. Эти разделительные детали могут охлаждаться или, наоборот, нагреваться. Они располагаются вплоть до фронта затвердевания или по крайней мере до зоны кашеобразного состояния металла, так как в этом последнем состоянии различные металлы не смешиваются друг с другом.

Более целесообразно, чтобы уровни обоих расплавов поддерживались одинаковыми. Ho при достаточно высоком кристаллизаторе уровень плакирующего расплава может располагаться на большей высоте, чем уровень расплава сердцевины. В этом случае плакирующий металл затвердевает, как только он вступает в контакт с металлом сердцевидны. Кристаллизатор и разделительные детали отдельно или же одновременно могут подвергаться механическим колебаниям.
В 1941 г. Kaiser Wilhelm Institutes fur Metallforschung предложил метод улучшения условийкристаллизации в центре слитков больших сечений. По этому методу производится отливка одного или нескольких первичных слитков, а затем отливается вторичный слиток при скорости литья, препятствующей возникновению грубого зерна и ликвации составляющих сплава.

На рис. 914 показана соответствующая установка. В кристаллизаторе 1 отливается первичный слиток относительно малого диаметра, в кристаллизаторе 2 получается слиток большего сечения при одновременном сваривании с первичным слитком. Слиток, выходящий из кристаллизатора 2, может быть направлен в третий кристаллизатор, чтобы получить еще большее сечение.

Такая методика отливки слитков большого диаметра наглядно показана на примере рис. 915 (обозначения деталей те же, что и на рис. 914).

Чтобы предупредить окисление первично отливаемых слитков, их можно омывать защитным газом. Такие же результаты достигаются и в том случае, если в нижнем кристаллизаторе зеркало расплава покрывать слоем шлаков или солей, растворяющих окислы.

В 1943 г. фирма Durener Metallwerke AG при отливке из легких сплавов слитков больших сечений рекомендовала послойную кристаллизацию изнутри наружу, предложив установку, которая по существу подобна машине, представленной на рис. 914. На первично отлитую центральную часть постепенно наплавляется один и тот же металл до тех пор, пока не будет получено заданное изделие.

Для получения больших поверхностей контакта между отдельными слоями металла необходимо, чтобы сечения центрального стержня и последующих слоев были разветвленными. Благодаря этому каждый предыдущий слой может быстро поглощать и отводить теплоту от последующего слоя.
Попытки механического или химического удаления окислов с поверхности первичного отливаемого слитка перед его введением в последующий кристаллизатор не привели к достаточным успехам. Поэтому фирма Wieland-Werke AG в 1944 г. предложила, чтобы первичный слиток после выхода из кристаллизатора сразу же вводился в расплав другого слитка. Таким путем предупреждается окисление поверхности первичного слитка и обеспечивается его хорошая сварка со вторичным слитком. Примеры конструкции показаны на рис. 916 и 917.

В 1944 г. фирма Wieland-Werke AG предложила приспособление, изображенное на рис. 918 и 919, которое позволяет вначале отливать тонкостенную плакирующую оболочку, а затем заполнять ее стержневым металлом. В кристаллизаторе 1 с помощью крестообразной опоры, не показанной на рисунке, устанавливается кольцо 2 из низкотеплопроводного материала. Между кристаллизатором и кольцом образуется объем 3, ширина которого соответствует толщине плакирующего слоя 4. Расплав плакирующего металла заливается в канал 5, а оттуда попадает в объем 3. В канале 5 и в головной части объема 3 металл остается жидким. Его температура поддерживается с помощью кольцевой горелки 6. Чтобы не возникала горячая посадка плакирующей оболочки 4 на вставное кольцо 2, наружная поверхность кольца имеет параболическую форму. Металл сердцевины заливается через промежуточный сосуд 7, который располагается внутри вставного кольца 2.
Фирма Durener Metallwerke в 1939 г. установила, что на литейной машине конструкции фирмы American Rolling Mill Company можно изготовлять только листы с тонким слоем плакировки. Если два различных металлических расплава одновременно подводятся к противоположным стенкам кристаллизатора таким образом, что оба потока сталкиваются у донной части кристаллизатора, то полученное плакированное изделие имеет нежелательно широкую переходную зону. Поэтому немецкая фирма предложила заливочное приспособление, которое разделяется на несколько камер, имеющих сливные отверстия для плакирующего и основного металла. Это устройство помещается с таким расчетом, чтобы зазор между кристаллизатором и разливочным устройством соответствовал толщине плакирующего слоя. Камеры могут располагаться друг над другом или одна возле другой.

В конструкции по рис. 920 камера 1 для плакирующего металла расположена рядом с камерой 2, в которой находится расплав основного металла. Толщина плакирующего слоя определяется стенкой кристаллизатора 3 и водоохлаждаемой трубой 4. Вместо круглой трубы 4 можно использовать трубу 5 прямоугольного сечения, как это показано на рисунке справа. Направляющие ролики 6 определяют правильное расположение устройства. Плакирующий расплав затвердевает раньше основного металла.

На рис. 921 изображена другая конструкция с двумя вариантами охлаждающих труб.

На рис. 922 представлена установка Хазелетта для изготовления плакированных слитков, которая подобна машине, описанной ранее (рис. 907). С помощью желоба 1 и валка 2 расплав заливается во вращающийся кристаллизатор 3 и затвердевает в трубе 4. Затем через желоб 5 эта труба заполняется основным металлом. Охлаждение осуществляется водой, циркулирующей в объеме 6.





Яндекс.Метрика