Металлоизделия в Луганске и области

Металлокострукции, входные двери, заборы, оградки,
решетки, лестницы, ковка, модули,
вальеры, декоративная мебель

влияние поддона изложницы на процесс кристаллизации

Практикой установлено чрезвычайно большое влияние поддона изложницы на процесс кристаллизации слитка. При очень массивном поддоне нижняя часть закристаллизовавшегося слитка имеет весьма высокое качество. В этом случае имеет место осевая кристаллизация слитка, при которой обеспечивается правильное питание жидким металлом растущих вверх кристаллов (рис. 17, в), удаление из металла газов, окислов, шлака, неметаллических включений, благодаря чему в значительной степени устраняются в слитке усадочная пористость и раковина. Теоретически очевидно, что если скорость кристаллизации в направлении оси слитка будет значительно превышать скорость кристаллизации в радиальном направлении (от стенок изложницы)» то можно получить очень плотный слиток без усадочной пористости и с такой усадочной раковиной вверху слитка, величина и форма которой будут зависеть от отношения этих скоростей. При очень большой относительной осевой скорости кристаллизации усадочная раковина может быть минимальной по высоте и максимальной по диаметру, а при малой относительной скорости —максимальной по высоте. Как будет показано в дальнейшем, весьма большую относительную скорость осевой кристаллизации получить практически затруднительно.

Эти соображения, которые являются решающими для определения условий получения направленной кристаллизации слитка, и легли в основу процесса, предложенного А. С. Лавровым в I860 г.

и получившего большое распространение во время второй мировой войны в странах Западной Европы для отливки конических слитков из алюминия и других сплавов (рис. 18).

Способ этот заключается в том, что сварная стальная изложница помещается в вертикальной цилиндрической печи и заливается металлом, после чего изложница постепенно спускается вниз, в бак с водой. Направленная снизу вверх кристаллизация обеспечивает хорошее питание слитка и удовлетворительную его плотность по всему сечению. Этот процесс являлся шагом вперед по сравнению с разливкой в водоохлаждаемые  изложницы, однако вследствие малой стойкости изложниц, выплескивания металла и даже взрывов при образовании трещин в изложнице, не получил

широкого промышленного развития после второй мировой войны

Следующим этапом в развитии процессов разливки цветных металлов и сплавов явилась непрерывная и полунепрерывная разливка, основанная на вытягивании слитка, затвердевающего в водоохлаждаемой изложнице-кристаллизаторе.

 

Непрерывной разливкой называется такой процесс разливки в водоохлаждаемую изложницу-кристаллизатор, в котором в непрерывной последовательности происходит разливка, кристаллизация и вытягивание затвердевающего слитка (значительно большей длины, чем изложница), с одновременной разрезкой его на мерные длины (рис. 1, ж).

Полунепрерывной разливкой называется такой процесс разливки в водоохлаждаемую изложницу-кристаллизатор, в котором в непрерывной последовательности происходит разливка, кристаллизация и вытягивание затвердевающего слитка определенной длины с последующей разрезкой его на мерные лины (см. рис. 1, д и ё).

За рубежом вся непрерывная разливка цветных металлов и стали в промышленных установках в основном производится в вертикальный водоохлаждаемый кристаллизатор.

Конструкции изложниц-кристаллизаторов и оборудования машин полунепрерывной и непрерывной разливки развивались в следующем направлении.

Усовершенствованная машина непрерывной разливки (сухая разливка) завода Виландверке (Германия) представлена на рис. 19. Заливка металла (алюминий, латунь) происходит в вертикальный неподвижный кристаллизатор высотой 500—600 мм с медными внутренними стенками толщиной 10—12 мм. Для уменьшения прилипания верхней части корочки слитка к кристаллизатору и уменьшения трения Юнганс применил в 1936 г. смазку и возвратно-поступательное. движение кристаллизатора. Вытягивание слитка из кристаллизатора осуществляется роликами со скоростью до 300 мм/мин. Ниже роликов установлена пила для резки слитка на мерные длины.

Алюминий и его сплавы обладают большой склонностью к пенообразованию и окислению. Чтобы обеспечить удовлетворительные условия разливки применяется распределительная воронка (рис. 20) из листового железа с отверстиями, которая частично опускается в жидкий металл в кристаллизаторе и служит для погашения удара струи, равномерного распределения металла и улавливания пены.

На рис. 21 представлена схема одновременной разливки двух слитков. Необходимо обратить внимание на способ регулирования при помощи стопоров количества металла, подаваемого в распределительные воронки. На рис. 22 представлена усовершенствованная разливка одновременно двух круглых слитков. Перед заливкой металла в кристаллизатор снизу вводится дно-затравка, точно соответствующее профилю кристаллизатора. Для обеспечения начала вытягивания слитка из кристаллизатора в дне-затравке делаются углубления в виде уступа или ласточкина хвоста (рис. 23). Дальнейшее вытягивание слитка иногда осуществляется под действием собственного веса.

 

 Продукция из стали.

Рис. 22. Усовершенствованная одновременная разливка двух круглых слитков в машине непрерывной разливки

 

Метод непрерывной разливки Юнгансa (см. рис. 1, д) является дальнейшим развитием процесса охлаждения жидкого металла с отводом тепла через стенку водоохлаждаемой изложницы-кристаллизатора. Одновременно с возможностью получения слитка неограниченной длины изменяется и принципиальная сущность теплового процесса образования структуры слитка. Рассмотрим механизм формирования слитка в процессе непрерывной разливки по методу Юнганса. Расплавленный жидкий металл, соприкасаясь с медными стенками водоохлаждаемой изложницы, кристаллизуется, образуя оболочку твердого металла (круглую, квадратную или плоскую), наполненную жидким металлом. В обычном процессе разливки слитков сверху в вертикальные изложницы наблюдается переменное (подвижное) положение зоны затвердевания и жидкой зоны слитка в изложнице в течение всего времени отливки,  что создает неоднородные тепловые условия процесса кристаллизации, ведущие к неоднородности физических и химических свойств по всему объему слитка. В противоположность этому характерной особенностью процесса непрерывной разливки является неподвижное положение жидкой части зоны заготовки (лунки) и зоны затвердевания в течение всей операции отливки, вследствие чего устанавливается постоянная граница раздела жидкой и твердой фаз и создаются одинаковые тепловые условия процесса кристаллизации, ведущие к большей однородности физических и химических свойств слитка по сравнению со слитком, полученным обычным способом разливки.

Изложенное выше Дает основание рассчитывать на следующие преимущества непрерывной разливки по методу Юнганса :

 

  1. наличие стабильного теплового режима обеспечивает постоянное качество получаемых слитков;
  2. благодаря большей плотности слитка достигается увеличение выхода годного материала;
  3. наличие постоянного объема жидкого металла в кристаллизаторе при постоянной температуре обеспечивает хорошее питание слитка и удаление газов при затвердевании;
  4. механизация процесса обеспечивает высокую производительность и лучшие условия труда.

 

 

Однако метод Юнганса, основанный на отводе тепла только через медную стенку кристаллизатора, не обеспечивает необходимых свойств слитка. При отводе тепла только через стенку кристаллизатора вследствие образования газового зазора и относительно небольшой скорости кристаллизации получается слиток с грубой микроструктурой, мало отличающейся от структуры слитков, отливаемых в водоохлаждаемые изложницы.

Значительно больший эффект при непрерывной разливке алюминия и других металлов и сплавов дают машины, основанные на охлаждении с отводом тепла непосредственно от слитка, что значительно уменьшает вредное влияние газового зазора. Из принципиальной схемы этого способа разливки (рис. 24) видно, что !кристаллизатор представляет собой низкое (150—250 мм) водо- охлаждаемое кольцо из меди (или другого материала), из которого отходящая вода через отверстия в нижней части поступает прямо на слиток, выходящий из кристаллизатора. Этим обеспечивается интенсивное охлаждение и большая скорость кристаллизации затвердевающего слитка. Благодаря небольшой высоте кристаллизатора, охлаждающая вода поступает на слиток близко к месту отхода корочки от стенок кристаллизатора, устраняя тем самым вредное влияние газового зазора. Кристаллизатор же обеспечивает формирование тонкой, но достаточно прочной корочки, необходимой для вытягивания слитка. Скорости отливки находятся в пределах 50—150 мм/мин.

 

Заливка металла в кристаллизатор осуществляется непосредственно из печи через разливочный желоб и распределительную воронку, как указано выше (см. рис. 21). Вытягивание слитка производится либо валками (рис. 25), либо с помощью поддона опускаемого механическим или гидравлическим приводом, как например, в машине полунепрерывной разливки Ферейнигте Лейхтметаллверке (см. рис. 24). Характерной особенностью этой машины, нашедшей широкое применение в Германии, является погружение выходящего из кристаллизатора слитка в бак с водой. Этот способ охлаждения слитка является менее эффективным по сравнению с указанным на рис. 25, так как у поверхности слитка образуется паровая рубашка, препятствующая быстрому отводу тепла от слитка.

 

Непрерывная и полунепрерывная разливка алюминия и других сплавов в низкий кристаллизатор с последующим охлаждением водой поверхности слитка обеспечивает развитие осевой кристаллизации и достижение такого высокого качества материала, которое невозможно получить другими рассмотренными способами.

Впервые непрерывная разливка получила развитие на заводе Виланд-Верке в Германии в 1933 г. при отливке бронзы (см. рис. 21). Затем на этой же машине отливали сплавы алюминия. Машина непрерывной разливки Юнганса (рис. 26) появилась, в Германии в 1936 г. и была использована в США в 1937 г. фирмой Сковил и инж. Росси. Машина полунепрерывной разливки для алюминия появилась на заводе Ферейнигте Лейхтметаллверке (Германия) в 1936 г. (см. рис. 24), а вскоре после этого в США был внедрен аналогичный процесс Алкоа.

 

 

Форма заказа

Цветная металлургия

Горная проммышленность