28.03.2018

Резка слитка на мерные длины


Пилы или ножницы

Еще в самых ранних установках для непрерывного литья предусматривалось применение ножниц для резки отлитой заготовки на мерные длины. Для выполнения реза движение заготовки должно было на некоторое время приостанавливаться. Позже были изобретены устройства, позволившие производить резку отлитой заготовки без прерывания процесса литья, что удалось осуществить, однако, не без трудностей. Фирмой American Smelting and Refining Company в 1938 г. для этой цели были разработаны различные устройства, сущность которых может быть выяснена при рассмотрении рис. 1351. Проскальзывание выходящей из кристаллизатора заготовки предотвращается с помощью, по крайней мере, двух пар роликов 1 и 2, вращающихся синхронно — с постоянной скоростью. Конструкция роликов позволяет осуществлять регулируемое (по силе) прижатие их к заготовке, обеспечивая автоматическое регулирование устройства в зависимости от возможных колебаний размеров заготовки.

Делительное устройство (пила или ножницы) сделано таким образом, чтобы оно могло перемещаться вместе с движущейся заготовкой в процессе реза. В установку включено также устройство для свертывания (в рулон или бунт) отливаемой заготовки.

Рис. 1352—1355 поясняют принцип действия делительного устройства фирмы Ingersoll Milling Machine Company, спроектированного в 1938 г.
В момент, когда опускающаяся заготовка повернет флажок 1, подается электрический импульс на зажим заготовки клещами 2 и пуск в действие дисковой пилы 3. Пока происходит разрезание заготовки, делительное устройство перемещается вниз вместе с заготовкой. После того как часть заготовки 4 будет полностью отделена, клещи разжимаются и делительное устройство возвращается в верхнее положение, в котором остается до тех пор, пока нижний конец заготовки снова не достигнет флажка 1.

В там случае, когда при непрерывном литье заготовки неограниченной длины выходное отверстие кристаллизатора не имеет уплотнения или когда применяется вторичное охлаждение непосредственным разбрызгиванием, стекающая охлаждающая жидкость затрудняет использование делительного устройства с пилой, имеющей сплошной диск.

Для устранения этих трудностей по почину фирмы Wieland-WerKe A. G. начали применять пильные диски с отверстиями для пропускания охлаждающей жидкости. На рис. 1356 показан такой диск в четырех различных исполнениях.

При непрерывном литье заготовок больших диаметров расход охлаждающей жидкости требует такого увеличения числа отверстий в диске пилы, которое не может быть допущено, чтобы не снизить прочность диска. В подобных случаях целесообразно излишки жидкости отвести от диска с помощью специального устройства, идя на то, что на. заготовку снова попадает, но уже только часть охлаждающей жидкости. Применение дисков с отверстиями особенно целесообразно при резке заготовок трубчатого сечения, поскольку охлаждающая жидкость в этом случае течет и по внутренним полостям заготовки. При работе со сплошными пильными дисками охлаждающая жидкость вращающимся диском отбрасывается назад по направлению движения заготовки, что в случае литья, например магниевых сплавов, вызывает взрывы.

По предложению Остендорфа, вертикально отливаемая заготовка после отливки изгибается, продолжая движение в горизонтальном направлении, и разрезается. Разрезка на куски производится устройством, перемещающимся параллельно заготовке при соединении с ней специальным захватывающим приспособлением. Благодаря тому, что делительное устройство и заготовка перемещаются с одинаковой скоростью, обеспечивается аккуратный рез. На рис. 1357 представлено данное устройство, при этом захватное устройство, обеспечивающее соединение с движущейся заготовкой, не показано.

Режущие горелки

Фирмой Linde Air Products Company в 1930 г. было разработано устройство для разрезки горизонтально движущейся трубы, которое может быть применено при непрерывной горизонтальной отливке трубчатого профиля.

Режущая горелка, установленная на тележке, захватывает трубу и, сопровождая ее при поступательном движении, совершает в то же время круговое движение вокруг продольной оси трубы.
Фирмой Babcock Wilcox Tube Company в 1948 г. в Beaver Foils была построена установка для непрерывного литья заготовок большого диаметра из углеродистой и легированной стали, в которой заготовка по выходе из кристаллизатора принимается на тележку, где она разрезается с помощью установленных на тележке режущих горелок. Отрезанная заготовка падает на металлическую плиту и вместе с тележкой опрокидывается на 90°. При этом заготовка попадает на рольганг, а тележка поднимается в исходное положение. На рис. 1358 тележка обозначена цифрой 1, а режущие горелки — цифрой 2.

На рис. 1359 и 1360 показано делительное устройство.

Фирма Adolf Messer в своей установке для непрерывного литья стали также применила режущие горелки, которые перемещаются вместе с заготовкой. На рис. 1361 и 1362 показано газорежущее устройство (вид спереди и сверху).

Корпус устройства, состоящий из двух рельсов 2 и двух траверс 3, поддерживается колоннами 1. Траверсы могут перемещаться вверх и вниз.
Рама 4 и тележка 6 образуют перевернутую на 180° систему моста и тележки мостового крана. При этом рама 4 подвешена на катках 5 к рельсам 2, а двигающая перпендикулярном направлении тележка 6 — на катках 7.

На тележке 6, которая по конструктивным соображениям размещена под рамой, имеются два регулируемых установочных винта 8, которыми обеспечивается требуемое положение тележки относительно заготовки 9. Сцепление в поперечном направлении производится зажимными колодками 12, на которые действует пневматический цилиндр 10 через систему рычагов 11.

Режущая горелка 13 находится на тележке 6 и движется совместно с заготовкой. Горелка может перемещаться по направляющей 14.

Согласно предложению фирмы Bohler (1951 г.), горелка в устройстве для резки отливаемой заготовки на мерные длины соединяется с вертикально опускающейся заготовкой. Для примера такое устройство показано на рис. 1363, цифрой 1 обозначен кристаллизатор. С литой заготовкой 2 соединен держатель режущей горелки 3, в котором захваты зажимаются пружинами.

Над режущей горелкой 4 установлен щит 5, предохраняющий ее от стекающей воды. По окончании резки держатель режущей горелки освобождается от заготовки вследствие прекращения действия пружин и с помощью контргрузов поднимается обратно в исходное положение.

На рис. 1364 показана схема движения резаков при применении двух режущих горелок в устройстве для непрерывной отливки профиля, имеющего плоское поперечное сечение.

По данным фирмы Bohler Co, устройства, в которых синхронизация скорости движения резаков с заготовкой осуществлялась с помощью передачи движения от заготовки к резаку через зубчатые передачи, в работе себя не оправдали вследствие недопустимого проскальзывания отливаемой заготовки, обусловленного большим числом зубчатых колес. Такие устройства не обеспечивали получения прямого реза.

Одна автралийская фирма предложила движение резаков вниз вместе с опускающейся (отливаемой) заготовкой осуществлять от привода вытягивающих валков, передавая его с помощью бесконечной цепи или каната на площадку, на которой смонтированы резаки. Пример такого устройства показан на рис. 1365 (вид сбоку) и на рис. 1366 (сечение AA).
Колесо 2 получает вращение от вытягивающих отливаемую заготовку валков и передает его бесконечной цепи 1. Во время остановки площадки с резаками, уравновешенной контргрузами, цепная звездочка 3 и связанный с ней канатный блок 4, выполненный в виде сцепной муфты с внутренними колодками, вращаются по движению цепи на оси 9, закрепленной на площадке с резаками.

Площадка 10 остается неподвижной, так как движение цепи происходит при вращении шестерни 3. На протяжении всего пути, где заготовка может разрезаться резаком, канат 5 остается ненатянутым, охватывая одним витком канатный блок 4. Когда требуется, чтобы площадка двигалась вместе с заготовкой, включается рычаг 6, связанный с защелкой 7 сцепной муфты и устройством для натяжения каната 8.

При этом колодки муфты, связанные с опускающимся столом, прижимаются к канатному блоку и к жестко соединенной с ним шестерне, препятствуя их вращению.

Лишенная возможности вращаться шестерня двигается поступательно вместе с цепью и передает движение площадке. Этим обеспечивается синхронизация движения площадки с вытягивающими отливаемую заготовку валками и, тем самым, с движением заготовки.

На рис. 1367 представлено (вид сбоку) другое спроектированное фирмой Bohler в 1952 г. делительное устройство с режущей горелкой для установки непрерывного литья, а на рис. 1368 (план) — тележка с резаком. Заготовка 1 движется синхронно с площадкой 2; имеется, однако, также возможность непосредственного сцепления площадки с резаками и с заготовкой.

Резак 4 со штангами 5 на салазках 3 может перемещаться перпендикулярно оси заготовки. Резак пружиной 7 прижимается к заготовке с помощью прикрепленной к нему пластинки 6, служащей для поддержания необходимого зазора между резаком и заготовкой, чем автоматически достигается оптимальный режим резки.

В установках для непрерывного литья чугуна, в особенности при отливке трубчатых заготовок, возможность использования применяющейся при непрерывном литье стали огневой резки или резки пилой, как это делается в установках для литья цветных металлов, исключается. Это обстоятельство навело Юнганса в 1952 г. на мысль выполнять заготовку на участках последующей разрезки из легко разрезаемого металла, например отливать эти участки из стали при изготовлении чугунной трубы. В последнем случае может быть применена огневая резка. Этот метод обладает еще и тем преимуществом, что полученные с его помощью трубы можно сваривать встык точно так же, как это делается при изготовлении стальных труб. Для этого нужно, чтобы при разрезке на концах труб оставались участки из стали.

Разделительный металл может вводиться как в жидком, так и в твердом виде, например в форме шайб или колец. При непрерывном литье чугунных труб для этой цели могут успешно применяться стальные шары.

На рис. 1369 представлена схема установки, работающей с введением в ковш 1 разделительного металла в жидком виде и резкой с помощью горелки 2.

На рис. 1370 цифрой 1 обозначена стенка кристаллизатора, цифрой 2 — стенка внутренней оправки в установке для непрерывного литья чугунных труб. В местах последующей разрезки закладываются стальные шары 3, диаметр которых выбирается несколько меньшим, чем расстояние между формирующими отливаемый профиль стенками 4. Юнганс предусматривал, кроме того, введение разделительных элементов из металлов, не сплавляющихся с основным металлом, а также неметаллических разделителей.

Дальнейшие возможности данного метода заключаются в изменении металлургических свойств материала как в расплавленном, так и в твердом состоянии.

Высокочастотные катушки (индукторы)

Фирма Rheinische Rohrenwerke (1552 г.) заменила режущие горелки, не обеспечивавшие качественной резки, высокочастотной катушкой (индуктором), охватывающим заготовку с зазором в несколько миллиметров. При этом был достигнут ровный круговой рез. Для большей надежности это устройство может быть выполнено таким образом, чтобы катушка (индуктор) после включения тока опускалась вместе с заготовкой, а затем после резки возвращалась в исходное положение. На рис. 1371 представлена установка для непрерывного литья стали по методу Юнганса. Цифрой 1 обозначен высокочастотный индуктор. Отрезанные заготовки падают -в приемное устройство 2, где они поворачиваются (кантуются) в горизонтальное положение на рольганге 3 для дальнейшего транспортирования.

Резкое охлаждение

Интересный метод деления заготовки при непрерывном литье тугоплавких металлов, особенно закаливающихся, и легированных сталей применен фирмой Bоhler.
В соответствующих местах заготовки путем резкого охлаждения создаются трещины, перпендикулярные к продольной оси заготовки. Для этого используется охватывающее заготовку и перемещающееся вместе с ней кольцевое сопло с узкой щелью, через которую на заготовку подается сильная и тонкая струя воды.

Поверхность излома получается в большей части плоской.

Ломка

На рис. 1372 представлена установка для непрерывного литья Илингворта. Захват 2, закрепленный на поршне 1, при быстром возвратно-поступательном движении переламывает заготовку в сечении 3.

К этому же типу относится устройство фирмы Wieland-Werke.

При непрерывном литье плакированной заготовки разрезка ее пилой на мерные длины приводит к образованию острых кромок в месте реза, которые могут вызвать при прокатке кромочные трещины. Поэтому при непрерывном литье биметаллической заготовки с закругленными кромками, легко поддающейся разрезке, применяются плакирующие листовые оболочки, соответствующие по форме и длине готовой заготовке. Торцы плакирующих оболочек до закладки их в кристаллизатор подгибаются внутрь.

На рис. 1373—1375 представлено требующееся для этого устройство.
Показано место стыка плакирующих листов и безрезцовое делительное устройство перед и в момент разрезки заготовки. По обоим узким сторонам кристаллизатора закладываются специальные вставки из жаропрочного металла. Эти вставки перемещаются вниз вместе с листами и после выхода заготовки из кристаллизатора легко (сами) отделяются от заготовки.

На рис. 1376 представлено безрезцовое делительное устройство к установкам непрерывного литья перед ломкой, а на рис. 1377 показано это устройство в момент ломки.

Определение глубины лунки

При непрерывном литье стали возникает опасность проведения реза по участку заготовки, где еще находится жидкий металл. Глубину лунки жидкого металла, т. е. положение границы между жидким и твердым металлом, Юнганс предложил определять с помощью эхолота.
На рис. 1378 показано используемое для этой цели устройство. Оно состоит из резервуара 1, наполненного жидким металлом, например свинцом, цинком, сплавом Вуда или же расплавленной солью, передатчика 2 и приемника 3. На этом рисунке цифрой 4 обозначен конденсатор, а цифрой 5 — трубка Брауна в регистрирующей части устройства.

Разделители

По методу Юнганса (1937 г.) для безрезцового деления заготовки в установке для непрерывного литья в жидкую ванну разливаемого металла закладывают вставки из огнеупорного материала, например асбеста, в местах, соответствующих длине отрезаемых кусков заготовки.

Вставки удаляют после затвердевания заготовки.

Основное преимущество этого метода заключается в том, что исключаются отходы металла при разрезке заготовки.

Можно применять такие разделительные вставки, которые будут допускать связь между отдельными кусками заготовки, оставляя часть сечения соединенной, что позволит заготовке до полной разрезки свободно проходить через тянущие валки.

На рис. 1379 показан диск 1, диаметр которого соответствует диаметру кристаллизатора.

В диске имеется U-образный паз, прикрываемый задвижкой 2 таким образом, чтобы в центре оставалось круглое отверстие. Диск с откинутой задвижкой надвигается на заливочную воронку над кристаллизатором, после чего задвижка закрывается и диск опускается на поверхность жидкого металла.

Целесообразно применять такие диски диаметром несколько меньшим внутреннего диаметра кристаллизатора, что позволяет получить связь между отдельными заготовками по внешнему периметру, т. е. в месте наиболее быстрого затвердевания.

На рис. 1380 в разрезе и в плане представлена специальная вставка, которая при непрерывном литье слябов придает переднему и заднему концам каждого сляба особую форму, исключающую необходимость последующей специальной обработки торцов.

На рис. 1381 показаны клиновидные вставки, которые закладываются по боковой грани заготовки, образуя на ней насечку. По этим насечкам затем производится ломка заготовки.

К методу Юнганса весьма близок метод фирмы Aluminium Laboratories.

Здесь также применяются разделительные вставки, которые в случае непрерывного литья таких металлов, как алюминий и медь, могут быть выполнены из жаропрочной стали, асбеста или графита. Вставки изготовляют с центральным отверстием, заполняющимся при литье металлом, что обеспечивает временную связь между отдельными заготовками. Разделительные вставки из меди или стали можно защищать известковой или графитовой обмазкой.

В случаях, когда нет необходимости придавать концам заготовки специальную форму, могут применяться весьма тонкие вставки. Например, при непрерывном литье алюминиевых заготовок используется оксидированная с поверхности алюминиевая фольга.

С этой же целью можно применять электролитически полученные слои из стали или меди, а также обмазку 50%-ной известковой суспензией.

В отдельных случаях достаточно использовать лист бумаги, которая, обугливаясь, создает науглероженный переходный слой. Применяют также сажу, глину и сахар.

На рис. 1382 представлена схема последующей транспортировки заготовок.

Применение разделительных прокладок из графита, фарфора или металла предусматривалось также К. и В. Рингерами.

Они особенно рекомендовали прокладки с центральным отверстием. Запас таких прокладок может заранее помещаться в разливочном устройстве.
На рис. 1383 показаны разделительные прокладки 1, помещенные в специальном сборнике 2, насаженном на кристаллизатор 3. Прокладки удерживаются в сборнике каким-либо запорным устройством, например выдвижным штифтом. При втягивании штифта прокладка освобождается и падает в расплавленную ванну металла.

На рис. 1384 и 1385 представлено целесообразное конструктивное исполнение разделительной прокладки. Прокладка состоит из двух половинок 4 и 5, соединенных между собой штифтом 6,

Шайбообразные прокладки обеспечивают получение заготовок с резкими местными утонениями, по которым впоследствии их разламывают или разрезают.

По одному из методов непрерывного литья Юнганса на поверхности металла в кристаллизаторе образуется химическое соединение, которое не расплавляется отливаемым металлом и не дает с ним сплава. При этом обеспечивается легкое последующее разделение отливаемой заготовки на отдельные куски без применения резки.

В некоторых случаях оказывается достаточным кратковременное прекращение подачи жидкого металла, чтобы на поверхности расплавленной ванны образовалась прочная корка окислов.

Последний метод совпадает с методом завода Vereinigte Leichtmetall-Werke, по которому после достижения требующейся длины заготовки подача жидкого металла в кристаллизатор прерывается на время, необходимое для затвердевания поверхности заготовки. Принцип работы по этому методу разъясняется на рис. 1386.

Затравка 1 отделилась от заготовки 2 и упала на желоб 3, откуда она. попадает на рольганг 4. Заготовка 2 уже достигла требующейся длины и подача жидкого металла до образования затвердевшей поверхности прекращается, а затем возобновляется для получения новой заготовки 5.

В момент перерыва подачи жидкого металла валки 6 неподвижны.

Использование промежуточных вставок из неметаллических материалов с целью разделения непрерывно отливаемой заготовки на отдельные куски связано с неудобствами в эксплуатации, так как вставки в процессе работы в большей части разрушаются и требуется их обновление.
С целью устранения этого недостатка фирма Vereinigte Deutsche Metallwerke предложила метод, согласно которому при достижении отливаемой заготовкой необходимой длины заливка металла прерывается и в верхнюю расплавленную часть заготовки вставляется примерно на половину своей длины металлический связывающий стержень преимущественно из того же или аналогичного металла, что и заливаемый, выполненный или в виде двустороннего крюка, или Х-образной полосы, или винта. После затвердевания верхней части заготовки литье возобновляется. Сваривания отдельных заготовок у большинства металлов не происходит вследствие недостаточно высокой температуры. У легких металлов этому препятствует, кроме того, и окисленный промежуточный слой. При необходимости прибегают к присыпанию неметаллическим материалом, например «костной» золой, которой заполняют также усадочную раковину в верхней части слитка.

Соединение обеспечивает связь между отдельными заготовками лишь до тех пор, пока вес заготовки поддерживается тянущими валками. После отключения валков заготовка отрывается, как показано на рис. 1387.

В порядке усовершенствования данного метода фирма Vereinigte Deutsche Metallwerke заменила «костную» золу расплавленной солью, например NaCl, которую вносили в верхнюю часть заготовки. Соль более надежно предотвращает сваривание отдельных заготовок.

При работе по методу, показанному на рис. 1387, было установлено, что в некоторых случаях дает преимущество установка одного или нескольких связывающих стержней, расположенных по периметру сечения, вместо установки одного центрального стержня.

Внецентренная установка одного стержня дает, например, то преимущество, что по прекращении действия удерживающих валков связывающий стержень подвергается не только растяжению, но и изгибу, благодаря чему отрыв заготовки облегчается. Целесообразно также применять связывающие элементы, верхняя часть которых имеет форму плоской пружины. При этом верхняя часть литой заготовки немного выступает над поверхностью кристаллизатора. Это может исключить необходимость последующей обрезки конца заготовки, часто требующейся при большом заглублении связывающего элемента в кристаллизаторе.

Юнганс в 1937 г. предусматривал также возможность разрыва сечения жидкого металла под верхней поверхностью слитка путем мгновенного пропускания электрического тока, переводящего часть металла в парообразное состояние.

Возможная схема выполнения этого способа разделения заготовки представлялась следующим образом: в цепь источника постоянного тока включали отливаемую заготовку, при этом к одному полюсу подсоединяли верхнюю ее часть, а к другому — нижнюю затвердевшую часть заготовки.

Цепь тока прерывалась за счет ввода в жидкий металл сжатого воздуха и распределения его по всему сечению расплавленной части заготовки. При этом в месте прослойки между разделенными участками жидкого металла возникала электрическая дуга и под действием кислорода на разделенных поверхностях создавалась окисленная прослойка.





Яндекс.Метрика