28.03.2018

Пластическая деформация отливаемой заготовки


Еще среди первых пионеров процесса непрерывного литья имелись изобретатели, ставившие своей целью переработку непрерывно отливаемой заготовки непосредственно вслед за выходом ее из кристаллизатора. Так, Вимсхарст в 1857 г. направлял непосредственно в прокатную клеть свинцовую полосу, выходящую из щелевого кристаллизатора, связанного с печью, не применяя предварительной разрезки и охлаждения.

Кларк в 1871 г. сделал патентную заявку на метод, согласно которому стальная заготовка, получаемая непрерывным литьем в корытообразный кристаллизатор, непосредственно подвергалась прокатке.

Пильштикер и Мюллер в 1884 г. предложили способ производства железных или стальных изделий произвольной длины (таких как проволока, прутки, полосы, трубы) путем непрерывной отливки заготовки через связанный с печью кристаллизатор и введения этой заготовки в нагретом состоянии в прокатный стан, где значительно уменьшается ее поперечное сечение и заготовка соответствующим образом профилируется.

Аналогичным образом авторы хотели производить отливку проволоки, которая после выхода из кристаллизатора должна была уменьшаться в диаметре, например с 10 до 6 мм, за счет протягивания через калибры в валках и после этого наматываться на барабан моталки.

Подобное же предложение было сделано в 1889 г. Вери, который для производства крупных заготовок, прутков, рельсов и т.. п. хотел использовать устройство для непрерывного литья, состоящее из охлаждаемого желоба воронкообразного сечения. Нижнее отверстие желоба соответствует профилю изделия и переходит в наклонный лоток.
Металл, попавший в лоток, подвергался некоторому уплотнению, обжимался валками, расположенными над лотком или на его продолжении (рис. 1489).

Троц в 1898 г. в своем кристаллизаторе, пропускал выходящую заготовку сперва через две прокатные клети (на пути заготовки вниз), а затем после ее поворота в горизонтальное положение еще через одну клеть с валками, расположенными один над другим.

В 1902 г. В. Иванов предлагал отливать крупные заготовки или прутки и сразу же после выхода заготовки из кристаллизатора прокатывать их (рис. 1490).

Он предусматривал, кроме того, изготовление трубчатых профилей с использованием внутренней оправки — дорна (рис. 1491), а также одповременную отливку нескольких плоских сечений с непосредственной их прокаткой (рис. 1492).

В установке для непрерывного литья Йоргенсена также предусмотрено после выхода трубы из кристаллизатора обжатие ее на меньший диаметр.

С самого начала своей деятельности в области металлообработки Юнганс стремился разрешить проблему непрерывного (совмещенного) производственного процесса получения из жидкого металла готовой, полосы. В развитии непрерывного литья как такового он видел только первый шаг на пути осуществления далеко идущей цели. Этой целью, была непрерывная плавка с непрерывной отливкой и непосредственной (совмещенной с ней) дальнейшей переработкой отлитого металла. В это же время Рёхлинг работал над процессом непрерывного сталеварения с последующей непрерывной отливкой заготовок. Незадолго перед второй мировой войной Рёхлинг и Юнганс договорились о координации своих работ, направленных к общей цели — созданию процесса непрерывного сталеварения с последующей непрерывной разливкой и непосредственной дальнейшей переработкой; Рёхлинг занялся проблемой непрерывного сталеварения, а Юнганс — непрерывным литьем и непосредственной дальнейшей переработкой стали и других металлов в необходимые промышленные полуфабрикаты.

Юнганс работал вместе с Гра. Главной задачей Гра в совместной работе с Юнгансом, начавшейся еще в 30-х годах, была разработка конструкции прокатных станов для последующей переработки литого металла.

При этом Гра разработал два новых прокатных стана: тихоходный прокатный стан, работающий в условиях весьма низких скоростей отливки заготовок, и прокатный стан, который имеет повышенную, против скорости отливки, скорость роликов, обжимающих литую заготовку.

Разновидностью такого стана является также планетарный стан, который особенно целесообразен в разливочно-прокатном агрегате. Гра уже в 1941 г. спроектировал я построил планетарный прокатный стан. Первые опыты проводились в Филингене на заводе фирмы Messingwerk Schwarzwald.

Латунная заготовка после выхода из кристаллизатора задавалась в медленно работающую прокатную клеть. При этом достигалось обжатие по толщине заготовки до 90% за один проход. С учетом опыта, приобретенного при этих экспериментах, позднее фирмой Sundwiger Eisenhutte Maschinenfabrik Гра была изготовлена «тихоходная» прокатная клеть, включенная Юнгансом в установку непрерывного литья. Валки клети имели длину бочки 1000 мм и диаметр 500 мм.

На этой установке удалось, например, из алюминиевой заготовки толщиной 100 мм за один проход получать полосу толщиной 10 мм. Темп работы установки за счет соответствующей ее настройки определялся скоростью литья.

Во время второй мировой войны Юнганс, Гра и фарма Sundwiger Eisenhiitte разработали проект крупной установки для непрерывного литья и прокатки алюминиевых сплавов. Установка включала 4 клети, последовательно расположенные по вертикали, и затем 11 последовательно расположенных клетей, стоящих на уровне пола цеха.

На проекте стояла дата 2/IV 1942 г. Установка должна была иметь высоту 60 м и длину 720 м. Предусматривалась работа с непрерывным слябом сечением 1000х150 мм.

Юнганс предусматривал получение конечного продукта в виде полос из алюминиевых сплавов размером 1000 X 0,6 мм и 2000х0,6 мм. Установка была рассчитана на выпуск 2000 т готового листа в месяц.

Проведя большое число успешных экспериментов, Юнганс переключился на непрерывное литье стали, считая свои исследования в области алюминия и его сплавов, а также латуни законченными. Экспериментирование по переработке заготовок непосредственно вслед за их непрерывной разливкой привело Юнганса к изобретениям, описываемым ниже, и в резделе «Сталь» Шойфеле в докладе на съезде Германского общества металловедения в Штутгарте в 1948 г. сообщил об исследованиях деформации алюминиевых листов, которые получались горячей прокаткой непосредственно из непрерывно разливаемой заготовки на установке Юнганса в Шорндорфе.

При измерении твердости по ширине листа наблюдалось снижение ее к середине.

Исследование влияния прокатки на структуру металла проводилось на шлифах, взятых от образцов, остановленных в прокатных валках. Тонкий, наиболее твердый поверхностный слой листа деформировался в наименьшей степени. Следующий за ним слой столбчатых кристаллов изгибался в направлении прокатки. Наибольшую деформацию и уплотнение получал срединный слой. Тем не менее этот слой имел наименьшее значение твердости после деформации. Более остывший наружный слой подвергался холодной деформации и в связи с этим упрочнялся (повышалась твердость), в то время как внутренний слой в результате горячей обработки подвергался разупрочнению.

Бренер в связи с дискуссией по докладу Шойера в Лондонском институте металлов представил две фотографии, показывающие переход алюминиевого сляба непрерывной разливки в предварительно обжатую листовую заготовку в процессе прокатки этого сляба непосредственно после выхода его из кристаллизатора.

Для осуществления процесса горячей прокатки, при котором окружная скорость валков, с одной стороны, определяется зависящей от температурных условий продолжительностью деформации при данной величине обжатия и, с другой стороны, необходимыми условиями захвата металла, фирма Sundwiger Eisenhiitte Maschinenbau (1927 г.) предусматривала среди различных других схем установку прокатной клети непосредственно под кристаллизатором (рис. 1493).
В установках, где непрерывно отливаемая заготовка подвергается непосредственной прокатке, скорость прокатки должна увязываться со скоростью отливки, а не наоборот, поскольку процесс непрерывного литья требует стабильных условий.

По этим соображениям Гра и Юнганс в 1938 г. предлагали при изменении размера прокатываемой заготовки в установках для непрерывного литья, совмещенных с прокатным станом, одновременно с изменением настройки валков менять также скорость их вращения.

Юнганс в 1940 г. указывал, что низкие скорости, характеризующие процесс непрерывного литья — прокатки, чрезвычайно благоприятствуют включению в установку различных тепл0вых устройств для термической обработки или подогрева до температуры прокатки непрерывной полосы во время ее прохождения от одной клети к другой.

Создается также возможность в течение длительного времени вести прокатку горячего металла. Производительность отдельных клетей в связи с этим намного выше, чем при обычной прокатке, вследствие возможности применять в этом случае большие обжатия за один проход (от 20 до 99%). Меньшая скорость прокатки, таким образом, компенсируется более интенсивной деформацией. Поэтому, если скорость литья не ниже 3 м/мин, необходимо производить непосредственную дальнейшую переработку отливаемой заготовки при соответственно подобранных скоростях (отжиг, прокатка, зачистка, травление, обрезка кромок, чистовая прокатка) вплоть до получения готового изделия.

Например, в установке (рис. 1494) из машины для непрерывного литья 1 выходит непрерывная алюминиевая или из алюминиевых сплавов заготовка сечением 100X300 мм и получает в клети 2 обжатие в 75%, для чего требуется двигатель мощностью всего в 3 л. с. Затем полоса в печи 3 подогревается от температуры 200—280° до температуры прокатки и поступает в клеть 4, привод которой осуществляется двигателем в 60 л. с. Дальнейшая прокатка и дополнительные отделочные операции могут производиться на оборудовании, располагающемся горизонтально. Конечная скорость прокатки составляет 60—80 м/мин. Цифрой 5 обозначена пила, которая может служить, например, для деления полосы на куски при неполадках.

Гра в 1942 г. проектировал установки, в которых при малой скорости движения прокатываемого материала можно было получить высокую производительность прокатки (малые давления на валки и большие обжатия). Общей отличительной особенностью этих установок являлось, то, что рабочие валки прокатывали материал со скоростью, превосходящей скорость передвижения самого прокатываемого материала.

В установке, согласно рис. 1495, рабочие валки клети 1 сводятся и разводятся с помощью двух цилиндров 2. Сама клеть поднимается и опускается цилиндрами 3. В то время как вытягивающие валки 4 медленно опускают поступающую из кристаллизатора заготовку, рабочая клеть 1 совершает колебательное движение вверх и вниз, валки при этом обжимают металл и воспринимают возникающее при этом давление.

В отличие от обычно применяющегося процесса, когда металл принудительно пропускается через определенный зазор между валками, в данном случае осуществляется неменяющееся по величине постоянное давление валков на металл. Если, например, скорость прокатываемого материала составляет 200 мм/мин, начальная толщина заготовки 100 мм, суммарное обжатие 90 мм и ход клети 1 м, обжатие по высоте за одну минуту должно составить 40 мм. При 40 ходах в минуту обжатие за один ход будет равно 1 мм. Валки могут быть либо приводными, либо холостыми.
В последующих разработках проекта этой установки Гра решил применить опорные валки, воспринимающие давление от рабочих валков и в свою очередь передвигающиеся по клиновидным направляющим. Эти направляющие могут автоматически перестанавливаться при каждом ходе клети, обеспечивая отвод валков на определенное расстояние при обратном ходе клети.

На рис. 1496 и 1497 представлена примерная конструкция такой установки.

Под вытягивающей заготовку клетью 1 расположена вторая клеть, имеющая два рабочих валка 2 и два опорных валка 3. Подушки валков 5, имеющие возможность боковой настройки, размещены в станине 4. Возвратно-поступательное движение станины 4 вверх и вниз осуществляется рычажно-кривошипным механизмом 6.

При этом опорные валки 3 передвигаются по двум направляющим 7, закрепленным на двух стойках клети 8, связанных между собой стяжными болтами 9.

За счет сменных направляющих 7 или их соответствующей регулировки можно получить различные углы наклона путей перемещения валков. Можно осуществить синхронизацию движения рабочих и опорных валков путем насадки на валки шестерен и получить принудительное вращение шестерен опорных валков. Возможен также привод валков с помощью цепей и цепных звездочек.

В установках для непрерывного литья, комбинируемых с прокатной клетью, по условиям технологического процесса необходимо вести литье заготовок, средних по величине поперечного сечения. В основном вследствие трудностей регулирования подачи жидкого металла исключается возможность отливать заготовку произвольно малого сечения.

При больших сечениях возникают трудности с охлаждением. Естественно стремление выполнить операцию прокатки в одной паре валков всего за один пропуск при возможно большей величине обжатия. Однако большое обжатие вызывает необходимость иметь большой диаметр валков, поскольку иначе металл не будет захвачен валками. Валки большого диаметра обусловливают повышенный расход энергии и резко увеличивают общее давление металла, возникающее при прокатке.

Вледствие зависимости, существующей между окружной скоростью валков и производительностью разливочной установки, применение валков большого диаметра приводит к неэкономичным конструктивным решениям, характеризующимся невыгодным соотношением между стоимостью конструкции и ее производительностью

Для преодоления такого рода затруднений фирма Wihland в 1939 г. рекомендовала применять пильгерный (пилигримовый) стан.

Гра в 1939 г. спроектировал многоклетевой прокатный стан, предназначенный для прокатки заготовки, выходящей из кристаллизатора установки непрерывного литья. На рис. 1498 представлена одна из конструкций такого стана.

Литая заготовка первое обжатие по сечению получает в клети 1, скорость привода которой согласована со скоростью литья. Второе обжатие происходит в клети 2, скорость которой зависит от условий поддержания стабильного натяжения в прокатываемом материале. С этой целью клеть 2 закреплена шарнирно на оси 3, второй опорой является пружинное уравновешивающее устройство.

Вторая опора может перемещаться вверх и вниз при приложении соответствующих добавочных усилий.

Клеть связана с поршнем 4, взаимодействующим с цилиндром 5. Цилиндр 5 связан с другим цилиндром 6 значительно меньшего диаметра, в котором ходит поршень 7, нагруженный переставляющимся грузом 8.

Изменения натяжения прокатываемой заготовки в процессе прокатки вызывают небольшие перемещения клети 2 вверх или вниз, которые передаются поршнем 4 на поршень 7. Соотношение диаметров поршней выбрано таким, чтобы перемещения поршня 7 было достаточно для управления электрическим устройством, регулирующим скорость перемещения клети 2.

Аналогичные регулирующие устройства применены в клетях 9 и 10.

Представленный на рис. 1498 непрерывный прокатный стан позволяет построить установку для непрерывного литья, в которой возможно изготовление заготовок настолько больших сечений, что переход их в горизонтальное положение без применения специальных устройств был бы неосуществимым. До начала изгиба заготовка настолько обжимается по сечению, что уже может свободно задаваться в горизонтальные клети стана. Заготовка, пока ее сечение еще велико, не подвергается изгибающим нагрузкам, которые могли бы привести к поверхностным трещинам. В месте перегиба заготовку можно нагревать, что позволит перенести точку перегиба в зону возможно больших сечений заготовки.
Целесообразно устанавливать между последовательно расположенными клетями проходные подогревательные или отжигательные печи, что предотвратит потерю заготовкой тепла в стане. Между клетями в горизонтальной части стана можно устанавливать закалочные соляные ванны или нагревательные горелки и непосредственно за ними охлаждающие устройства.

На рис. 1499 представлен еще один прокатный стан конструкции Гра (1942 г.), предназначенный для прокатки непрерывно отливаемой заготовки.

Стан состоит из двух бесконечных цепей-валков, расположенных один против другого. Обжимающие металл рабочие валки опираются на опорные валки, которые в свою очередь катятся по направляющим, передавая на них давление прокатки.

Преимущество такого цепного стана по сравнению с обычными станами заключается в представляемой им возможности вести обкатку медленно движущегося материала с большой скоростью и, как следствие, получать большие обжатия за один оборот цепи. Кроме того, такой стан исключает образование волнистой поверхности на прокатываемом материале.

В 1942 г. Гра стремился разрешить задачу получения горячекатаного рулонного листа из алюминия, латуни и других цветных металлов, который по конечной толщине и допускам не уступал бы листам, полученным холодной прокаткой, а тем самым добиться максимальной экономичности процесса. Он считал, что задачу можно будет разрешить в том случае, если удастся во всех элементах обеспечить оптимальные условия для выполнения процесса горячей прокатки.

Из этого следовала необходимость проведения полностью непрерывного производственного процесса, исключающего какие бы то ни было перерывы в процессе прокатки. Кроме того, требуемая непрерывность производства может быть распространена на разливку заготовки лишь в случае правильного учета исходных положений «медленной» прокатки, т. е. согласования начальной скорости прокатки для каждого металла и поперечного сечения прокатываемого профиля со скоростью литья. Базируясь на этом, Гра предложил следующую схему процесса. Непрерывно отливаемая бесконечная заготовка непосредственно прокатывается с обжатиями в каждой ступени до максимально возможной толщины. Это достигают всемерной борьбой с тепловыми потерями и непрерывной компенсацией этих потерь подогревом прокатываемой заготовки до оптимальной температуры на каждой ступени прокатки. Перед каждой рабочей клетью установлена подогревательная печь. Для предотвращения образования трещин по кромкам листа может оказаться целесообразным нагревать лист у краев больше, чем посредине.

Гра базировал свое предложение на следующих исходных данных: требуется производить ежемесячно 4000 т холоднокатаного рулонного листа из легких сплавов толщиной 0,6 мм и шириной 2000 мм. Ниже дан перечень необходимого для этой цели оборудования.

Перечень оборудования соответственно лучшему технологическому процессу до внесения предложения Гра

1. Плавильная установка производительностью 4000 т/мес.

2. Установка непрерывного литья для сляба толщиной 150 мм, шириной 2000 мм; автоматическая пила для резки слябов.

3. Печь для нагрева слябов.

4. Реверсивный обжимной стан с приводом мощностью 6000 л. с. для прокатки сляба до толщины 10 мм за 15 пропусков при скорости прокатки 90 м/мин.

5. Непрерывный стан горячей прокатки с приводом мощностью 10000 л., с., состоящий из трех четырехвалковых клетей для прокатки полосы до толщины 3 мм за 3 пропуска, конечная скорость прокатки 120 м/мин.

6. Моталка для горячих рулонов.

7. Печь для отжига рулонов.

8. Разматыватель.

9. Непрерывный прокатный стан с приводом мощностью 8000 л. с., состоящий из четырех клетей кварто для прокатки полосы до толщины 0,6 мм. Скорость прокатки 80 м/мин.

Перечень необходимого оборудования, согласно предложенному Гра методу прокатки

1. Плавильная установка на 4000 т/мес.

2. Установка для непрерывного литья слябов толщиной 100 мм и шириной 2000 мм.

3. Четыре последовательно по вертикали расположенные обжимные клети с мощностью привода 500 л. с. для прокатки сляба до толщины 12 мм. Скорость литья 0,25 м/мин, конечная скорость прокатки 1,8 м/мин.

4. Устройство для разворота полосы в горизонтальное положение.

5. Пятиклетевой стан кварто с мощностью привода 1000 л. с. для прокатки полосы до толщины 1,2 мм, конечная скорость прокатки 15 м/мин.

6. Проходная отжигательная печь.

7. Непрерывный стан холодной прокатки с приводом мощностью 900 л. с., состоящий из трех клетей кварто для прокатки полосы до толщины 0,6 мм, конечная скорость прокатки 32 м/мин.

Гра считал, что все методы непрерывной прокатки того времени имели существенный недостаток — они не обеспечивали получения достаточной точности проката как по длине, так и по ширине.

Неточности по длине проката вызываются в основном различием температурных условий процесса прокатки в начале и в конце полосы, а неточности по ширине — неравномерностью разогрева валков. Он считал невозможным в условиях скоростного процесса прокатки достигнуть совершенно стабильного теплового режима. В предлагаемом же им методе прокатки можно все время поддерживать соответствие между теплоотдачей и подогревом, можно даже при соответствующей регулировке нагрева прокатываемой полосы и валков управлять допусками на размеры, т. е. осуществлять точную настройку толщины прокатываемого листа по длине и ширине.

На рис. 1500 представлен вариант схемы расположения оборудования стана для прокатки по предложенному методу. 1 — кристаллизатор, в который металл поступает по литнику 2 из подогреваемого копильника 3. 4 — две прокатные, клети вертикального участка стана, в которых производится прокатка непрерывно отливаемой заготовки до толщины, позволяющей осуществить изгиб полосы. Цифрой 5 обозначена подогревательная печь, 6 — печь изгибающего устройства. Цифрой 7 обозначена первая клеть горизонтальной части стана. На выходе за этой клетью расположена подогревательная печь 8 с роликами для образования петли прокатываемой полосы. Цифрой 9 обозначены регулируемые нагревающие спирали подогревательной печи.
Предусматривается установка большого числа спиралей, позволяющих производить нагрев различной интенсивности по ширине листа. На стане устанавливаются термостабилизаторы, которые в зависимости -от теплового режима прокатки могут обеспечивать нагрев или охлаждение валков прокатного стана.

На рис. 1501 показана конструкция такого термо-стабилизатора. Он представляет собой медную подушку 1, прилегающую к валкам. При использовании его в качестве охлаждающей подушки последняя сверху или снизу покрывается теплоизолирующей прокладкой 2. Когда подушка служит для подвода тепла, она нагревается горячим маслом. Подушка может быть выполнена открытой со стороны валка, как представлено на рис. 1502, в этом случае обязательно применение уплотнений 3.

При необходимости создания изменяющегося по ширине охлаждающего или нагревающего действия термостабилизирующие подушки можно выполнять разделенными на ряд камер.

За второй клетью горизонтальной части стана производится обрезка боковых кромок листа на дисковых ножницах 11 (см. рис. 1500). Летучие ножницы 12 режут полосу на отдельные листы, которые затем укладываются в пачки. При необходимости непосредственного проведения холодной прокатки полоса после выхода из клети 10 отжигается, например в башенной отжигательной печи, проходит очистку и, наконец чистовую холодную прокатку.

По предложению Рекнера заготовка после выхода из наклонного или вертикального кристаллизатора передвижного типа пропускается через группу последовательно расположенных прокатных клетей, в которых она, подвергаясь обжатию по сечению, одновременно изгибается так, что резка ее на отдельные части (если это требуется) может выполняться на горизонтальном участке движения, где производится дальнейшая обработка проката. Это позволяет лучше использовать тепло расплавленного металла и лучше согласовать процесс непрерывного литья с требованием получения конечных размеров изделий в условиях широкого сортамента выпускаемой продукции.
На рис. 1503 показан непрерывный стан для комбинированной прокатки и изгиба прокатываемой заготовки. В случае непосредственной обработки непрерывно отливаемой полой заготовки перевод ее из вертикального положения в горизонтальное связан с опасностью деформирования заготовки. Фирма Reinische Rohrenwerke обходит это затруднение весьма просто, разрезая непрерывную полую заготовку на отдельные гильзы по мере их выхода и выполняя черновую прокатку этих гильз без промежуточного нагрева. Перед чистовой прокаткой гильз в готовые трубы при необходимости вводится дополнительный подогрев.

Разрезка отливаемой заготовки производится преимущественно индукционным способом, обеспечивающим гладкий и ровный рез.

Сюда же относится установка фирмы Maschinenfabrik Sack GmbН, показанная на рис. 1504. Установка состоит из входной клети 1 с вертикальной и клети 3 с горизонтальной осями прокатки.

Между клетями 1 и 3 установлена одна или несколько проходных клетей 2 таким образом, что ось прокатки всех клетей вписывается в одну общую дугу окружности. В промежутках между клетями установлены направляющие проводки 4 и 5.

Следует еще упомянуть предложение фирмы Messingwerk Schwarzwald, предусматривающее непосредственную обработку непрерывно отливаемой заготовки с использованием литейного нагрева и со скоростью, согласованной со скоростью выхода заготовки из установки непрерывного литья. В известном технологическом процессе горячей обработки алюминиевых сплавов, содержащих 4—15% магния, прокатка заготовки производится после ее нагрева до температуры 400—460° с последующим охлаждением водой или маслом таким образом, чтобы температура поверхности получалась на 100—200° ниже температуры еще не остывших внутренних зон заготовки, после чего она сразу поступает в прокатку.

Такой технологический процесс позволяет при незначительном количестве операций промежуточного отжига исключить трещины на боковых кромках сляба.

Юнганс в 1941 г. отмечал, что для экономичного проведения технологического процесса необходимо, чтобы непрерывно отливаемая заготовка также непрерывно прокатывалась с использованием тепла расплавленного металла. Особенности процесса непрерывного литья создают такой температурный перепад по сечению заготовки, к которому следовало бы стремиться.

Соответствующим ведением процесса охлаждения в кристаллизатор ре можно легко поддерживать необходимое соотношение между температурами наружной и внутренней зон заготовки.
Особенно эффективна последующая обработка отливаемой заготовки по методу фирмы Sundwiger Eisenhiltte Maschinenbau, обеспечивающему за один проход обжатие более чем в 60%.

Да Коста и Леао в 1943 г. предложили метод изготовления проволоки и профилей из цветных металлов, который не только обеспечивает высокое качество изделий, но и упрощает процесс производства. Предложенная схема представлена на рис. 1505.

Расплавленный металл заливается в обогреваемый сборник попеременно из двух печей 1 и 2. В днище сборника 3 смонтирован кристаллизатор 4.

Предусматривается стабильное поддержание уровня и температуры металла в сборнике 3. В нижней части кристаллизатора создается водяная рубашка 5, обеспечивающая окончательное затвердевание металла.

Процесс затвердевания должен производиться настолько быстро чтобы не образовались крупные кристаллы в структуре металла. Поверхность расплавленного металла защищена атмосферой инертного газа.

Валки имеют двоякое назначение — поддерживать неизменную величину скорости вытягивания заготовки и сообщать ей предварительное обжатие, подготавливая заготовку к дальнейшей обработке.

В совместной патентной заявке фирм Vereinigte Deutsche Metallwerke и Stolberger Zink отмечается, что изделия, полученные методом непрерывного литья с последующей непосредственной прокаткой, не отличаются высоким качеством, поскольку при литой заготовке в этих условиях не может быть обеспечена требующаяся пластическая деформация. Это особенно относится к материалам, склонным к образованию усадочных трещин, например к цинку, а также к металлам и сплавам с плохой теплопроводностью.

Причина заключается частично в неблагоприятном для Прокатки расположении кристаллов (в особенности у цинка), частично в недостатке времени для выравнивания температуры в литой заготовке.

Для устранения этого недостатка предлагалось вести отливку заготовок столь малой толщины, чтобы она практически состояла только из затвердевшей в кристаллизаторе корки.

Охлаждать заготовку предлагалось лишь до температуры, максимально допустимой для осуществления процесса горячей прокатки в стане, установленном непосредственно за кристаллизатором, не подвергая ее до прокатки никаким механическим воздействиям. Кристаллы в затвердевшей корке заготовки расположены перпендикулярно к ее продольной оси. При отливке цинка принято использовать его способность подвергаться горячей обработке при температуре лишь немного меньшей, чем температура затвердевания, при этом сопротивление деформации существенно ниже, чем в области 200°. Заготовка охлаждается в кристаллизаторе до этой оптимальной температуры, благодаря чему исключаются чрезмерные тепловые напряжения. Для выполнения предложенного процесса можно использовать устройство, представленное на рис. 1506.

Кристаллизатор 1 термически изолируется от литника 2; цифрой 3 обозначен затравочный стержень служащий для начала процесса литья.
Имеются сплавы легких металлов, трудно подвергающиеся горячей обработке. При прокатке таких сплавов наблюдаются разрывы литых заготовок по кромкам. Чтобы избежать этого, приходится литые заготовки до прокатки предварительно подвергать выдавливанию на прессах.

Фирма Wieland-Werke AG в 1942 г. в связи с этим предложила предварительно подвергать литые заготовки холодной прокатке с обжатием в 1—5%, но не выше 20%, а затем отжигать. После этого заготовка может прокатываться обычными методами горячей или холодной прокатки.

В результате такой операции литая структура металла, по крайней мере у поверхности заготовок, подвергается рекристаллизаций, что позволяет проводить последующую деформацию, применяя большие давления. Использование предложенного метода особенно целесообразно в комбинации с процессом непрерывного литья. При этом прокатный стан, установленный у выхода заготовки из литейной установки, прокатывает заготовку, охлажденную до температуры помещения или близкой к ней, с требующейся величиной обжатия.

Согласно одному из изобретений Юнганса (1939 г.), с целью последующей прокатки, волочения или т.. п. непрерывным способом отливают заготовку прямоугольного, круглого или многогранного сечения, которую разрезают в продольном направлении. Так, если требуется, например, получать прутки диаметром 50 мм, отливается сляб толщиной 100 мм, который вначале обжимается до толщины 55 мм.

После выхода из стана от обжатого сляба отделяется несколько полос квадратного сечения шириной по 55 мм. Остающаяся часть сляба подвергается дальнейшей прокатке, а из 55-мм полос получают прутки диаметром 50 мм.

Для каждого окончательно готового профиля не требуется иметь свой размер непрерывно отливаемых заготовок. Идея изобретения разъясняется рис. 1507 и 1508.

Непрерывно отливаемая заготовка прямоугольного сечения прокатывается до толщины 1, после чего от нее отделяется пруток 2, являющийся заготовкой для получения других прутков или профилей.

Остающаяся после этого часть сляба в точке 3 подвергается дальнейшему обжатию в валках, после чего от нее снова отделяются участки 4 и 5, используемые, например, для переработки в полосы различного сечения.

Юнганс подсчитал, что непрерывный процесс производства алюминиевой проволоки диаметром 14 мм от отливки до получения готовой продукции дает 3,5-кратное увеличение производительности при сокращении расхода энергии в 5 раз и экономии на отходах от 10 до 20%. Этот метод работы в связи с невысокими скоростями обработки непрерывно отливаемой заготовки позволяет не только точно выдерживать температурный режим, но и точно вести до самого конца процесс горячей обработки металла, обеспечивая получение требующихся физических свойств и хорошей внешней поверхности.

Для производства проволоки отливается заготовка размером, например, 62х190 мм, которая, выйдя из кристаллизатора охлажденной до температуры прокатки, попадает в медленно работающий прокатный стан, где прокатывается до толщины 14 мм. Полученная полоса, приобретающая при этом ширину 280 мм, зачищается фрезой и дисковыми ножницами разрезается на отдельные узкие полоски шириной по 14 мм. Всего, таким образом, получается 20 полосок сечением 14x14 мм. Скорость выхода металла из стана 1,23 м/мин (на 1,22 м/мин меньше скорости прокатки обычного прокатного стана). Это дает возможность проводить последующую обработку на станах многократного волочения, не опасаясь обрыва или перегрева проволоки.

Юнганс предусматривал использование такого метода прокатки и для других металлов, в том числе и стали.

Согласно методу фирмы Sack, непрерывно отливаемая заготовка (например, стальная или из медных сплавов), опускаясь из охлаждаемого кристаллизатора, на участке между разливочной установкой и прокатным станом подвергается сперва охлаждению, а затем нагреву до температуры прокатки с использованием и для охлаждения у выхода заготовки из кристаллизатора, и для нагрева перед входом в прокатный стан горячих газов от одного общего источника нагрева. Благодаря такой ступенчатой термообработке и соответствующей регулировке температуры предотвращается образование усадочных трещин.
На рис. 1509 показана используемая в данном методе шахтная печь 1 с горелками 2. Горячие газы движутся навстречу движению заготовки, обеспечивая ее быстрый нагрев. Дымовой боров 4 ведет непосредственно к дымовой трубе 5, в то время как другой боров шахтной печи 6 соединяется с охлаждающей камерой 3, которая разделяется промежуточной стенкой так, что газы направляются сперва в верхнюю часть камеры, а затем опускаются, теперь уже попутно обтекая заготовку 7, выходящую из кристаллизатора 8, и, наконец, по борову 9 уходят в дымовую трубу о.

При производстве бесшовных труб из полой заготовки на реечном трубопрокатном стане требуется заглушить гильзу с одного конца.

Фирмой Eisenwerk-Gesellschaft Maximilianhiitte было предложено в гильзе, получаемой непрерывным литьем, по выходе ее из кристаллизатора производить местные сужения, обжимая ее снаружи. При этом цилиндрический участок гильзы между двумя сужениями Должен иметь двойную длину заготовки, требующуюся для реечного стана.

На рис. 1510 разъяснен принцип предложенного метода. Выходящая из кристаллизатор а трубная заготовка 1 обжимается с помощью матрицы 2. Поручаются заготовки 3, которые в местах сужений разрезаются устройством 4, а затем с помощью устройства 5 разрезаются на части 6 требующейся длины.

Марс предложил изображенную на рис. 1511—1513 установку для непрерывного литья сутунок из стали или других металлов, Поддающихся непосредственной прокатке в листы для глубокой вытяжки. На рис. 1511 и 1512 даны соответственно продольный и поперечный разрезы установки, а на рис. 1513 представлен разрез по кристаллизатору.
Жидкая сталь заливается в литник 1 и по огнеупорному каналу 2 и через отверстие 3 попадает в водоохлаждаемый кристаллизатор 4. Вытягивающая головка 6 с выступающими шипами крепится к стальной ленте 7. Жидкая сталь заливает шипы и, затвердевая, прочно соединяется с вытягивающей головкой 5. Как только уровень стали сравняется с отметкой верхней кромки вытягивающей головки и таким образом будет достигнута требующаяся толщина заготовки, что может наблюдаться через смотровое окно 8, приводится в действие вытягивающий барабан 9.

После выхода из кристаллизатора полностью затвердевшая заготовка поступает в прокатный стан 10.

Брейт в 1921 г. оборудовал машину для литья под давлением прутковых изделий чеканочными роликами на выходной стороне кристаллизатора для получения любого декоративного орнамента на поверхности еще не затвердевшего металла (рис. 1514).





Яндекс.Метрика