27.03.2018

Питающие сопла


Для устранения при непрерывном литье с помощью переливной грубы турбулентных потоков в лунке, вызывающих брак от микрораковин и трещин по границам зерен, по предложению фирмы Wieland-Werke AG применяются сопла из огнеупорной массы, например графита, через которые расплав подводится к поверхности металла в кристаллизаторе. На рис. 1083—1085 показаны нижние концевые участки таких сопел с выходными отверстиями. При литье алюминиевых сплавов через трубу диаметром 12 мм в свету расход металла составил 600 кг в час. При использовании такой трубы, как на рис. 1083, с выходным отверстием диаметром 8 мм, расход был 900 кг в час.

Например, для литья прутка диаметром 178 мм из Al-Cu-Mo сплава подходит труба с выходным отверстием диаметром 7,5 мм. Чтобы устранить воздействие струи, поступающей в лунку, целесообразно последнюю направлять сначала в какой-нибудь промежуточный сосуд.
Для устранения «намерзания» расплава трубы заключаются в обогреваемые кожухи, которые должны быть короче трубы; из-за этого, однако, выходные отверстия труб в значительной мере лишаются подогрева. Для устранения этого недостатка фирма Wieland-Werke AG в 1942 г. предложила удлиненную питающую трубу, как показано на рис. 1086. Здесь выходное отверстие находится так далеко от зеркала расплавленного металла, что обогреваемый кожух можно продлить, не опасаясь соприкосновения кожуха с жидким расплавом.

Другое решение этого вопроса той же фирмой заключается в том, что нагревательное устройство части трубы, обращенной к кристаллизатору, покрывается огнеупорной массой; с этой целью трубу делают большого наружного диаметра и предусматривают в ее наружной поверхности углубление для нагревательного устройства (рис. 1087 и 1088). По предложению фирмы Wieland-Werke AG, в устройстве, состоящем из питающей трубы и сменного наконечник с выходным отверстием, шток клапана также подогревается, чтобы предотвратить застывание расплава. На рис. 1089 шток клапана изготовлен из керамического материала и снабжен нагревательной спиралью.

Фирма Vereinigte Aluminium-WerKe AG в 1943 г. предложила стопоры из керамического материала в зоне высокой скорости истечения расплавленного металла, т. е. часть стопора, находящаяся в зоне низкой скорости истечения, изготавливается из металла. Это комбинированное устройство должно устранить недостатки металлических (сильное разъедание расплавом) и керамических (опасность поломки) стопоров. На рис. 1090 показана конструкция такого стопора. Питающая труба 1, выполненная в виде сопла, имеет область 2 с низкой и область 3 с высокой скоростью истечения металла; 4 — керамическая часть стопора; 5 — металлический патрон, соединяющий керамическую часть стопора с металлическим стопорным стержнем 6. В отверстие 7 с резьбою 8 ввернут стопорный стержень.

Фирма Koppers Company при непрерывном литье железа и стали предложила применять выпускное сопло из огнеупорного материала, например из огнеупорной глины или спеченного кварца, пропитанного битумом.
Для непрерывного литья одновременно нескольких слитков небольшого поперечного сечения из таких легко окисляющихся металлов, как алюминий, магний, цинк и их сплавы, фирма Vereinigte Aluminium-WerKe AG изготовила в 1942 г. распределительный желоб с выходными соплами, подводящими струю под зеркало металла в кристаллизаторах; проходное сечение их регулируется иглами и в 1,4—2,3 раза, а чаще в 1,7—1,9 раза больше, чем необходимо для пропуска металла при оптимальной скорости истечения; рабочая длина сопел составляет не более трех диаметров; при этом устраняется отложение частиц окислов в канале сопла. Сопло, показанное на рис. 1091, предназначено для непрерывного литья проволочных заготовок сечением 10000 мм2 из чистого алюминия при скорости вытягивания 2,5 мм/сек. Для этой скорости наименьший диаметр отверстия, необходимый для пропуска расплава, равен 5 мм; поэтому диаметр а отверстия сопла составляет обычно от 8,5 до 9,5 мм, а высота b — не более 28,5 мм. При тех же размерах слитков и тех же условиях отливки повышение температуры металла с 740 до 750° понижает минимальный диаметр до 4,5 мм; в этом случае диаметр а отверстия сопла составляет от 7,6 до 8,5 мм, а высота b — не более 25,5 мм.

Недавно (1957 г.) отделение Haynes Stellite Division фирмы Union Carbide Corporation предложило для непрерывного литья меди игольчатый клапан из спеченного материала (кермета), состоящего из 77% хрома и 23% окиси алюминия. Этот материал обладает большой механической прочностью при высокой температуре и высокой коррозионной устойчивостью в широком диапазоне температур вследствие образования прочной окисной пленки на хроме. В этой конструкции длина конической части иглы клапана равна 380 мм, диаметр 25 мм. После установки, игла своим заостренным концом выходит примерно на 100 мм из трубки, изготовленной из карбида кремния.

Следует упомянуть здесь о приспособлении, предложенном Штрекером в 1943 г. для литья слитков из легких металлов. Разливочное устройство выполнено в виде пустотелого сосуда. Металл из сосуда в кристаллизатор вытекает через сопло и дросселируется при помощи клапана.

Росси занимался подбором материалов для питающих трубопроводов. Он указал, что трубы из хромистой стали пригодны только для разливки латуни, но не для алюминия. Чугун дал лучшие результаты для алюминия, но он недостаточно долговечен. Осколки огнеупорных труб могут попадать в слиток. При литье стали возникают еще большие трудности. Росси предложил тонкостенные питающие трубы из металла, обладающего высокой теплопроводностью, охлаждаемые до температуры, например, 150°; диаметр их должен быть небольшим (по сравнению с внутренним диаметром кристаллизатора) для получения высокой скорости истечения расплавленного металла в целях устранения застывания металла в трубе. На рис. 1092 и 1093 показаны медные охлаждаемые водой питающие трубы 1, прикрепленные с помощью плит 2 к резервуарам для металла 3; нижние концевые участки труб погружены в жидкую литейную лунку.
Работами British Iron and Steel Research Association установлено, что неспокойное истечение металла из выпускного сопла является следствием турбулентного движения расплава в резервуаре; турбулентность сохраняется и в сопле; из-за этого вытекающая струя металла расширяется настолько, что, например, при заливке стали в слитки малого диаметра (примерно от 50 до 100 мм) происходит нежелательное разбрызгивание металла по стенкам кристаллизатора. Для устранения разбрызгивания струи английский исследовательский центр рекомендует делать боковые каналы в верхней части сопел, устанавливаемых в днище резервуара для расплавленного металла и выступающих над ним.
На рис. 1094 и 1095 показан вертикальный разрез и вид сверху на такое сопло. Сопло состоит из цилиндрической части 1 и широкой головной части 2; 3 — металлическая оболочка резервуара; 4 — футеровка дна; 5 — прорезь в головной части 2; ширина прорези равна примерно диаметру отверстия 6, высота 2-кратному диаметру, а длина 5-кратному диаметру.

Через такое сопло с отверстием диаметром 8 мм удается заливать металл в вертикальные кристаллизаторы диаметром 50 мм. Прорезь может быть совершенно закрытой сверху, как показано на рис. 1096. В этом случае есть опасность застывания металла в сопле при небольшом перегреве металла. В таком случае можно рекомендовать сопло с перемычкой 7, показанное на рис. 1097.





Яндекс.Метрика