Горизонтальное непрерывное литьё

calamari

Первый патент по горизонтальному непрерывному литью был получен американцем Дж. Лайнингом в 1826 г. Предложенная им установка предназначалась для отливки свинцовых труб, и содержала в себе основные принципиальные черты схемы горизонтальной разливки. Мак-Элрой в 1881 г. получил патент на способ и устройство для производства труб из стали, феррохрома и цветных металлов. Из металлоприемника металл под давлением поршня подавался в кристаллизатор с дорном. Вытягивание заготовки осуществлялось валками. В 1914 г. Персон предложил способ и устройство для горизонтального непрерывного литья металлов, при котором водоохлаждаемый кристаллизатор совершал возвратно-поступательное движение относительно металлоприемника и заготовки. Этот патент не нашел применения, так как не был решен вопрос соединения кристаллизатора с металлоприемником. Не смотря на большое обилие довольно ранних патентов по непрерывному горизонтальному литью, первые промышленные установки появились лишь в 60 годах ХХ.

В настоящее время методом непрерывного горизонтального литья изготовляют сотни наименований заготовок различного профиля, в том числе круглые диаметром от 10—15 до 400 мм, квадратные, шестигранные, прямоугольные и многогранные заготовки с различным со­отношением размеров, трубы и втулки диаметром от 50 до 300 мм. Методом непрерывного литья отливают штанги, направляющие станков, корпуса подшипников, планки, плиты, заготовки для реек, шестерен, крышек, корпуса гидро- и пневмо-аппаратуры и ряд других деталей для многих отраслей промышленности. Такие заготовки изготовляют из чугуна, медных сплавов (бронзы, латуни), алюминиевых сплавов.

Рис. 1: Схема    кристаллизатора    для    горизонтального    непрерывного   литья

Рис. 1: Схема кристаллизатора для горизонтального непрерывного литья

Принципиальная схема процесса горизонтального непрерывного литья на установке с графитовым водоохлаждаемым кристалли­затором показана на рис. 1. В стенке металлоприёмника 1 устанавливают кристаллизатор, состоящий из водоохлаждаемой рубашки 2 и графитовых вкладышей 3, а при необходимости получения отверстия в отливке — стержень 4 с отверстиями 5 для прохода расплава.  В начале процесса внутрь кристаллизатора вводят затравку-захват. Расплав, залитый в разогретый металлоприемник, заполняет водоохлаждаемый кристаллизатор, где начинает затвердевать в заготовку, наружный профиль которой соответствует геоме­трии кристаллизатора.  После выдержки металла, для формирования отливки в кристаллизаторе,  начинают извлекать ее из кристаллизатора за затравку-захват. С самого начала процесса литья: сначала затравка, а потом и сам слиток перемещаются при помощи тянущего устройства. Затем без остановки процесса литья слитки режутся на мерные отрезки при помощи летучей пилы, и при помощи кантователя отводятся в сторону. В случае литья проволочных заготовок они не режутся, а нматываются на катушки (бабины). Объём расплава в металлоприемнике периодически восполняется, таким обра­зом процесс литья протекает непре­рывно.

Металлоприемник фактически играет роль некристаллизующейся постоянно действующей прибы­ли, благодаря чему  конечный продукт характеризуется повышенными чистотой, плотностью, хорошим качеством поверхности и лучшими механическими свой­ствами.

Схема установки горизонтального непрерывного литья CALAMARI SRA

Рис. 2: Схема установки горизонтального непрерывного литья CALAMARI SRA

На литейных заводах стран СНГ можно встретить линии непрерывного горизонтального литья конструкции НИИСЛа (Научно-исследовательский институт специальных способов литья, г. Одесса), коротаявключает агрегат кристаллизации, тянущую клеть, надрезное устройство и агрегат обломки. Линия также оборудована камерой охлаждения, укрытием и системой направляющих и прижимных роликов. Агрегат представляет собой канальный индукционный миксер, на передней стороне которого закрепляется кристаллизатор. Крышка миксера снабжена газовой горелкой для обогрева зеркала расплава. Для слива металла в миксере предусмотрены летка с жёлобом, а также механизм поворота. Кристаллизатор состоит из металлического водоохлаждаемого корпуса и графитового кристаллизатора. Применение индукционного миксера обес­печивает постоянство температуры металла, что существенно для процесса непре­рывного литья, особенно при получении заготовок сложного профиля и с малой площадью поперечного сечения. Смену кристаллизатора можно производить при работающем индукционном миксере. Все технологические операции в линии автоматизиро­ваны. Линия обслуживается двумя рабочими и предназначена для непрерывной работы.

На рис. 2 представлена технологическая схема линии горизонтального непрерывного литья итальянской компании CALAMARI SRA. Начиная с 1994 года в компании организовано производство машин непрерывной разливки цветных металлов, которые используются для производства прутка, труб, катанки, полосы и заготовок из меди, латунных сплавов, бронзы и драгоценных металлов.

Режимы вытяжки в промышленных установках преимущественно являются прерывистыми, т. е. вытягивание монотонно чередуется с остановкой. В началь­ный момент затвердевания заготовка стягивается с поверхности кристаллизатора и, передви­гаясь в процессе вытягивания, последовательно освобождает участок, протяжен­ность которого равна шагу вытягивания. На освобождающийся участок поверхности кристаллизатора по­ступают свежие порции расплава, и идет последовательный процесс наморажива­ния корочки — оболочки отливаемой заготовки. Одновременно с этим наращива­ется слой на передвигающейся заготовке. Во время остановки образовавшаяся по периметру корочка стыкуется с вытягиваемой заготовкой и при последующем цикле стягивается с кристаллизатора. Далее циклы непрерывного литья повторяются.

На поверхности заготовок, получаемых непрерывным литьем, имеются харак­терные следы, являющиеся, следствием процесса прерывистого вытягивания. Расстояние между этими участками соответствует шагу вытягивания.

Выбор оптимальных параметров литья зависит от многих факторов: химиче­ского состава сплава, его жидкотекучести и температуры, допустимой скорости теплоотвода, площади поперечного сечения и соотношения размеров заготовки в сечении. В связи с этим в линиях непрерывного литья, предназначенных для производства различных по сечению заготовок из разных марок сплавов, преду­смотрен широкий диапазон настройки основных технологических параметров: продолжительность вытягивания 1—10 с; продолжительность остановки 2—20 о; скорость вытягивания 0,2—2,0 м/мин.

Установка ГНЛ CALAMARI SRA осуществляет вытяжку "в три ручья"

Рис. 3: Установка ГНЛ CALAMARI SRA осуществляет вытяжку «в три ручья»

Производительность установок непрерывного литья определяется площадью и соотношением размеров поперечного сечения заготовки. С увеличением условного диаметра заготовки производительность по массе существенно возрастает. Низ­кая производительность при малых сечениях компенсируется применением много-ручьевых установок.

Процесс затвердевания заготовок и формирования их структуры в значи­тельной мере предопределяется постоянным давлением расплава, находящегося в миксере-металлоприемнике, и большой скоростью теплоотвода. В соответствии с этим заготовки, полученные непрерывным литьем, не имеют дефектов, характер­ных для традиционных методов литья. Изломы характеризуются плотной структу­рой мелкокристаллического строения. При соблюдении параметров литья отсут­ствуют пористость, газовые раковины, засоры, шлаковые включения и другие литейные дефекты. Поверхность заготовок — гладкая, без пригара. Эти преиму­щества литья в сочетании с непрерывностью процесса позволяют достигать вы­хода годного литья более 90%, что недостижимо другими методами литья.

Высокое качество получаемых заготовок, уменьшенные припуски на механи­ческую обработку, существенное повышение выхода годного литья, возможность получения заготовок неограниченной протяженности, малые производственные площади, необходимые для установки оборудования, и степень автоматизации процесса при небольшом количестве обслуживающего персонала и хороших усло­виях труда являются основой для дальнейшего развития и расширения произ­водства заготовок прогрессивным методом непрерывного литья.

Для создания полноты картины предлагаем посмотреть совсем маленький фильм об этом процессе.

Разработчики и производители оборудования

Производители литья

  • Нет похожих записей