29.03.2018

Опытные установки Исследовательского института олова (Tin Research Institute, Англия)


Пелл-Уолпол и Кондик считают, что способ Асарко является почти идеальным для получения больших количеств литых заготовок с определенным профилем. В Великобритании в бронзолитейных цехах охотно применяют способ Асарко, однако условия сбыта продукции не позволяют вести процесс полностью непрерывным способом. Вполне достаточно получение заготовок длиной 1—2 м с возможностью быстрого перехода на другой сплав. Эти авторы установили, что можно получать бронзовые заготовки с высокими качествами обычным кокильным литьем при условии, что длина их не превышает 600 мм. После этого в 1944 г. по поручению Исследовательского института олова авторы создали небольшую и очень простую опытную установку полунепрерывного литья. На рис. 1694 дан вид спереди, на рис. 1695 — вид сверху, на рис. 1696 — вид сбоку на механизм вытягивания слитка. На этих рисунках 1 — огнеупорный тигель, 2 — кристаллизатор, 3 — кольцевой спрейер, 4 — поддон, 5 — противовесы, 6 — рукоятка. Кристаллизатор изготовлен из меди с 0,5% Cr, присадка хрома повышает прочность и износостойкость без большого снижения теплопроводности. Рабочая поверхность кристаллизатора полированная, перед началом работы ее смазывают смесью, состоящей из равных частей сала и графитовой пудры. Можно наносить также тонкий слой алюминиевой пудры, разведенной на синтетической смоле. Был опробован кристаллизатор в виде графитовой трубки, но в этом случае трудно регулировать охлаждение и поэтому на слитке часто возникают трещины. Спрейер имеет три ряда отверстий. Из верхнего ряда вода подается на кристаллизатор, на двух нижних рядов — на выходящий слиток. Стальной поддон имеет зуб в виде ласточкина хвоста; он установлен на подвесном столе.
Круглый слиток диаметром 32 мм из-подшипниковой бронзы с 10,5% Sn и 0,5%) P отливается со скоростью 400 мм/мин (2,7 кг/мин) через отверстие диаметром 2,8 мм, длиной 25,4 мм (в дне тигля). Для слитка диаметром 50 мм оптимальная скорость литья 230— 250 мм/мин (4—4,5 кг/мин), размеры отверстия в дне тигля в этом случае: длина 25,4 мм, диаметр 3,6 мм.

Тигель 1 перед заливкой подогревают: температура заливаемого в него металла составляла 1150—1200°. Подача воды начиналась после заливки расплава в тигель. Скорость литья регулировали подбором соответствующих размеров отверстия в дне тигля. Как только уровень металла в кристаллизаторе поднимался до 12—13 мм от верхнего края, начинали опускать поддон, вращая рукоятку с такой скоростью, чтобы уровень металла в кристаллизаторе оставался неизменным. При литье фосфористых подшипниковых бронз нужно учитывать, что затвердевание заканчивается лишь при 637°.

На этой простейшей установке были получены высококачественные круглые бронзовые слитки диаметром от 25 до 50 мм и длиной до 960 мм; диаметр отверстия в дне тигля равнялся 2,8—3,5 мм.
Позже была сконструирована литейная машина подобного же типа (рис. 1697—1699). Машина наиболее пригодна для отливки цельных или полых бронзовых слитков диаметром от 20 до 250 мм, длиной 2—2,5 м. Кристаллизатор изготовлен из меди. Стол перемещается с помощью винта. В приводе имеется бесступенчатый вариатор скоростей.

С 1956 г. Эллвуд, Притерч и Фелпс продолжили опыты по полунепрерывному литью бронзы в Исследовательском институте олова. Сначала они использовали, как Пелл-Уолпол и Кондик, кристаллизатор с открытым зеркалом металла. Однако запас тепла был недостаточен и начиналось затвердевание металла в тигле. Кроме того, было очень трудно наблюдать за головной частью слитка. Окончательно они остановились на конструкции, изображенной на рис. 1700. Здесь тигель 1 и кристаллизатор 2 непосредственно соединены один с другим. Тигель обогревается горелкой 3. В ходе литья в него периодически заливается металл из печи. Нижняя часть кристаллизатора 2 помещена в кольцевой кессон 4, в который подается вода (вход 5, выход 6). По трубам 7 вода попадает непосредственно на слиток. На рисунке видна верхняя пара роликов 8. Кристаллизатор может быть целиком графитовый (рис. 1701) и для уменьшения износа снабжается сменной графитовой втулкой (рис. 1702). Можно применять металлические кристаллизаторы (например, латунные), но при этом верхняя часть, соприкасающаяся с жидким металлом, должна быть графитовой. Металлические кристаллизаторы следует смазывать.
Первоначально скорость литья можно было изменять в пределах 150—900 мм/мин. Затем оказалось целесообразным иметь пределы скоростей от 0 до 600 мм/мин, так как при литье технологически трудных сплавов удобно начинать отливку с самых малых скоростей и затем повышать ее до оптимального значения.

Мощность двигателя на установке равна 1 квт. Усилие вытягивания слитка никогда не падает до 0, при диаметре слитка 38 мм оно может доходить до 180 кг.

Внутренняя полость кристаллизатора имеет цилиндрическую форму, иногда в нижней половине предусматривается небольшая конусность (сужение книзу).

Между поддоном и кристаллизатором имеется зазор 0,15 мм; этим предотвращается заклинивание поддона вследствие теплового расширения; из-за малых размеров зазора металл в него не затекает.

Температура литья колеблется в очень широких пределах. Так, бронзы с 10% Sn и 0,5% P отливаются при температуре от 950 до 1150°. Наилучшие условия начала литья достигаются, когда температура в тигле составляет 1050—1100°, а на подходе к кристаллизатору — 950°, после начала литья температуру в тигле лучше снизить до 1000°. Верхняя часть кристаллизатора, находящаяся выше кессона, очень быстро разогревается, и металл здесь не захолаживается.

Скорость вытягивания первоначально составляла 150 мм/мин. Затем она постепенно повышалась, но при определенной скорости слитки начали разрушаться в кристаллизаторе. Трещины всегда были горячие, однако никогда не наблюдалось полного разрушения слитка. Наивысшая скорость на исследованном сплаве при хорошо обработанном несмазанном кристаллизаторе из мягкого графита лежит в пределах 300—380 мм/мин. Эта скорость не зависит от диаметра заготовки (13—40 мм).

Неожиданной трудностью явилось возникновение на заготовках кольцевых наплывов, имевших состав 16% Sn и 0,8% Р. Они образовывались в кристаллизаторе на расстоянии 20 мм от фронта кристаллизации и очень прочно приставали к графитовой стенке кристаллизатора. Эти наплывы могут возникнуть в тот момент, когда между заготовкой и кристаллизатором образуется зазор. Наплывы очень легко удаляются при обдирке на небольшую глубину. Наличие в сплаве легкоплавких составляющих определяется его составом и в случае оловяннофосфористой бронзы неизбежно.

На описываемой установке были получены также полые заготовки, для этого в кристаллизатор вводили стержень. В верхней части стержень имел фланец с отверстиями, который закреплялся в дне тигля. Наивысшая допустимая скорость литья на полых заготовках больше, чем на сплошных (при одинаковом внешнем диаметре и составе сплава). Так, для сплошной заготовки предельной скоростью было 300 мм/мин, для полой заголовки литье проходило без затруднений при 380 мм/мин.

На этой небольшой опытной установке были получены заготовки диаметром 13—40 мм из целой группы сплавов, а также полые заготовки с внешним диаметром 38 мм и стенкой 6,4 мм из бронзы с 10% Sn и 0,5% Р. Все заготовки были очень плотными и имели высокие механические свойства, близкие к свойствам прессованных изделий.

Эллвуд описывает другую подобную установку больших размеров с наибольшей скоростью до 750 мм/мин. Установка предназначена для получения сплошных и полых заготовок из бронз. В этой работе показано, что сорт графита для кристаллизатора не имеет столь важного значения. Образования оловянного выпота можно избежать, изменяя скорость вытягивания заготовки.





Яндекс.Метрика