книги / Производство слитков меди и медных сплавов

со скоростью слитка, вверх — со скоростью, в три раза большей. Ча­ стота качаний кристаллизатора определяется скоростью литья, равной 18—42 м/ч, и устанавливается в пределах 4,6—44,8 колебаний/мин соот­ ветственно.

По выходе из кристаллизатора слиток поступает в камеру вторично­ го охлаждения (кольцевые спрееры). Под блоком кристаллизатора и камерой вторичного охлаждения расположено тянущее устройство. Затем на летучей пиле, которая имеет общую траверсу с двумя незави­ симыми режущими головками, снабженными дисковыми пилами (диа­ метром 610, толщиной 6 мм), слиток разрезают на куски длиной 2800 мм и с помощью кантователей укладывают на горизонтальном рольганге, где стационарной пилой с окружной скоростью вращения диска 30 м/с и подачей 10 мм/с слиток разрезают на мерные заготовки (длиной 1400 мм) . Изношенные пилы заменяют без остановки процесса на мини­ мальных скоростях литья. Затем заготовки штабелируют штабелеуклад­ чиком и отправляют на склад.

Установка горизонтального непрерывного литья

Широкое распространение в настоящее время для литья заготовок ме­ ди и медных сплавов получили установки горизонтального непрерывно­ го литья (УГНЛ). Непрерывное литье полностью устраняет ряд промежу­ точных операций при обработке металла, обеспечивает непрерывный технологический процесс с высокой степенью механизации и автоматиза­ ции. Внедрению УГНЛ способствуют такие их достоинства, как низкие капитальные затраты, высокая производительность и незначительные экс­ плуатационные расходы.

Установка горизонтального непрерывного литья состоит из печи-мик- сера, совмещенного с печью водоохлаждаемого кристаллизатора, устрой­ ства для вторичного струйного охлаждения, узла гидрозажима слитка, тянущей клети и узла разрезки (рис. 12).

Рис. 12. Схема горизонтальной непрерыв­ ной установки:

1 - жидкий расплав; 2 - индукционная печь-миксер; 3 — водоохлаждаемый кристаллизатор; 4 - вторичное струйное охлаждение; 5 - узел гидрозажима; 6 - тянущая клеть; 7 - узел разрезки; 8 - заготовка

Опыт работы показывает, что наиболее существенное влияние на ход процесса оказывают температура жидкого металла, режимы охлаждения и вытягивания слитка, подвергающиеся контролю и регулированию.

В настоящее время успешно эксплуатируются одно-двух- и много­ ручьевые установки горизонтального непрерывного литья.

Одноручьевая горизонтальная установка, являющаяся базой и для многоручьевых установок такого типа, имеет следующую характе­ ристику:

На установках горизонтального литья изготавливают круглые прутки диаметром 10-400 мм, трубы с наружным диаметром 20-300 мм и тол­ щиной стенки более 4 мм, стержни квадратного сечения со стороной квадрата 20-300 мм, слитки толщиной 5-38 мм и шириной до 620 мм.

Установка для получения полых заготовок методом вытягивания из расплава

Методом вытягивания из расплава можно получать высококачествен­ ные литые полые заготовки из сплавов на медной основе.

Полая заготовка формируется в медном водоохлаждаемом кристал­ лизаторе (рис. 13). Жидкий металл подается в кристаллизатор через си-

Рис. 13. Установка для получения полых заго­ товок методом вытягивания из расплава:

1 - сливной ковш; 2 - металлопровод; 3 - кристаллизатор; 4 - трубная заготовка; 5 - затравка

фонную проводку, затвердевает на поверхности кристаллизатора, обра­ зуя корочку, которая вытягивается вверх с помощью затравки. В про­ цессе вытягивания происходит нарастание образовавшейся корочки.

Разработанные оборудование и технология позволяют получить литые полые заготовки диаметром 100-450 мм с толщиной стенки 10-50 мм, длиной до 4 м.

Установка для непрерывного литья трубных заготовок

В мировой практике для получения полых полуфабрикатов из цвет­ ных металлов и сплавов ведутся интенсивные поиски по созданию более прогрессивных установок. На пути промышленной реализации техноло­ гии получения трубных заготовок непосредственно из расплава встреча­ ются серьезные трудности, одной из которых является низкое качество литой заготовки.

Одна из установок для получения литой трубной заготовки схематиче­ ски представлена на рис. 14. Из расплава вытягивается непрерывная лен­ та необходимой толщины и ширины. Далее из этой ленты формируется

Рис. 14. Установка непрерывного ли­ тья металлических труб:

1 - литая труба; 2 - ванна; 3 - уп­ лотнение; 4 —сформированная труб­ ная заготовка; 5 - формирующий узел; б - смазывающийся спрейер (распылитель) ; 7 - сваренная лента; 8 - ванна; 9 — вращающийся водо­ охлаждаемый барабан; 10 - водоох­ лаждаемая оправка; 11 - прижим­ ной валок; 12 - лента; 13 - скре­ бок

трубная заготовка. При прохождении заготовки через расплавленный ме­ талл ее стенки утолщаются за счет намораживания металла, одновремен­ но сваривается стык. Все технологические операции предусматривается проводить в среде защитного газа.

4. ОБОРУДОВАНИЕ ПЛАВИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ И ЛИТЕЙНЫХ МАШИН

Конструкции кристаллизаторов

Кристаллизатор литейной машины, где формируется слиток, пред­ ставляет собой тонкостенную водоохлаждаемую изложницу, открытую с двух сторон. Наибольшее распространение в практике производства слитков меди и медных сплавов получили кристаллизаторы скольжения, в которых слиток перемещается под действием приложенного извне тянущего усилия.

Кристаллизатор состоит из рубашки, в горизонтальном сечении отве­ чающей форме отливаемого слитка, и корпуса (рис. 15). Рубашка изго­ тавливается из меди марки М1р или меди, легированной цирконием и хромом. Корпус кристаллизатора литой из чугуна или сварной из стали.

Существуют кристаллизаторы с выходом воды непосредственно на слиток и закрытые кристаллизаторы с системой вторичного охлаждения (рис.16, а). Ширина канала водяного охлаждения в кристаллизаторах для отливки круглых слитков составляет 5 мм, что обеспечивает высо­ кий теплосъем. Верхний фланец на рубашке отсутствует; это уменьшает трудоемкость изготовления. Угол подачи воды на слиток составляет 15 град, т.е. обеспечивается максимальная поверхность, омываемая во-

ной плоскости с амплитудой 2,0-9,5 мм (чаще 2 -4 мм) и частотой 15—500 цикл/мин (чаще 70-80 цикл/мин).

Рекомендуется, как правило, форсуночная система вторичного ох­ лаждения, т.е. более ’’мягкая” по сравнению со струйным сосредото­ ченным охлаждением. В практике используют различные устройства вторичного охлаждения слитков: однорядные и многорядные спрейерные устройства, а также устройства с пластинчатыми соплами. Ус­ тановлено, что изменение расхода воды и угла наклона однорядных спрейеров не оказывает существенного влияния на теплоотвод. На­ блюдается зависимость теплоотвода от давления (расхода) воды при использовании многорядных спрейеров. Лучшими по широте диапазо­ на регулирования теплоотбора и по надежности в эксплуатации являются устройства с пластинчатыми соплами.

Опыт эксплуатации кристаллизатора показал, что при работе на за­ грязненной технической воде щели для выхода воды на слиток в от­ дельных местах периодически блокируются. Это вызывает неравномер­ ное охлаждение по периметру слитка и, как следствие, его коробление. Во избежание такого нежелательного явления необходимо фильтровать воду от включений размером > 0,5 мм. Фильтр стружечного типа (рис. 17) обеспечивает очистку воды в течение 3—4 мес без замены ла­ тунной стружки и является довольно простым и эффективным устрой­ ством.

Смазка внутренних стенок кристаллизатора - одно из необходимых технологических условий литья. Она улучшает качество поверхности слйтков, предохраняет металл от прилипания к рубашке, увеличивает срок службы кристаллизатора. Смазочные материалы должны удовлет­ ворять следующим требованиям: состав их должен быть однородным, достаточно жидкотекучим, иметь высокую температуру вспышки; не должны влиять на физико-химические свойства металла; должны об­ разовывать несгораемый остаток при горении и создавать слой между стенкой кристаллизатора и затвердевшим металлом; должны созда­ вать на поверхности расплава защитную атмосферу, предохраняющую его от вторичного окисления; не должны быть дорогостоящими.

При литье слитков меди и медных сплавов наиболее полно указанным требованиям отвечают веретенное и трансформаторное масла.

В настоящее время при полунепрерывном литье применяют полуавто­ матическую малорегулируемую систему смазки или схему смазки в ав­ томатическом режиме. В последнем случае схема позволяет создавать оптимальную дозировку смазочного материала в зависимости от ско­ рости литья и размеров отливаемых слитков.

Для литья медноникелевых сплавов хорошо зарекомендовал себя кристаллизатор с комбинированным охлаждением. Вода подается не­ посредственно на слиток из спрейера (кольцо трапецеидального профи­ ля) под углом 20—25 град через четыре ряда отверстий. Верхние два ряда отверстий имеют диаметр 3, а нижние 5 мм. Душирующее устрой­ ство создает оптимальный режим охлаждения слитка и имитирует на­

растание высоты кристаллизатора за счет увеличения расстояния до душирующего устройства. Вода из кристаллизатора выводится параллель­ но слитку, что снижает вероятность прорыва жидкого металла. Ско­ рость литья в данном случае повышается при литье слитков сплава МНЖМцЗО-1-1 в 1,5-2 раза и при высоте кристаллизатора 400 мм состав­ ляет 5,0-6,0м/ч.

В установках горизонтального и вертикального литья используют­ ся кристаллизаторы из графита марки МГ1, плотность которого 1,66 г/см2, а прочность на сжатие 425 кгс/см2 (рис. 18). Внутреннюю рабочую по­

1020

верхность кристаллизатора после механической обработки полируют. На рабочей поверхности не допускаются поперечные и продольные риски, которые приводят к увеличению трения между образовавшейся короч­ кой металла и стенкой кристаллизатора. Внутренний профиль кристалли­ затора выполняют цилиндрическим или конусным в зависимости от диа­ метра отливаемого слитка и состава сплава. Наружные, конусные по­ верхности кристаллизатора обрабатывают по специальным калибрам, что обеспечивает надежный контакт с водяной рубашкой. Для получения по­ лых заготовок внутри монтируют графитовую оправку.

Поддоны (затравки)

Поддоны (затравки) служат для перекрытия кристаллизатора в на­ чальный момент процесса литья. Чем больше сечение отливаемого слит­ ка, тем на большую высоту вводят поддон в кристаллизатор и тем мень­ шая образуется дефектная донная часть слитка (рис. 19). При большом расстоянии от литниковой части до поддона струя жидкого металла раз-

порно-разливочная система поддерживает зеркало металла в кристалли­ заторе на определенном уровне, что очень важно в технологическом от­ ношении.

Общий вид стопорно-разливочной системы для плоских слитков при­ веден на рис. 21. В наиболее неблагоприятных условиях в процессе рабо­ ты находится стопор. После того как стопор уменьшится примерно на 1/3 своего первоначального состояния, его заменяют. Конечная часть сто­ пора, как правило, сферическая, что допускает перекос осей стопора и отверстия трубки, неизбежный в процессе эксплуатации. Диаметр отвер-

Рис. 21. Стопорно-разливочное уст­ ройство для плоских слитков:

1 - стопор; 2 - жидкий металл; 3 -

стий в трубках зависит от прироры сплавов и размеров слитка. Размеры отверстий в трубках стопорно-разливочной системы при литье меди и ее сплавов сле­ дующие:

В кристаллизатор расплав поступает через трубку. Жидкий металл должен равномерно распределяться по сечению кристаллизатора. Распре­ делительные устройства имеют различные конструкции и обычно состоят из тройника и патрубков. Иногда тройник и патрубок объединяются в один металлораспределитель, который легко крепится и снимается, не будучи жестко связанным с литейной трубкой. Размеры и конструкции устройств зависят от природы сплава, сечения и размеров отливаемого слитка и подбираются опытным путем.

Распределительное устройство при литье слитков латуни Л63 разме­ ром 160X600 мм приведено на рис. 22. Длина патрубка составляет 420 мм, т.е. выход металла максимально приближен к узким граням слитка.

Рис. 22. Распределительное устройство для отливки прямоугольных слитков сече­ нием 160X600 мм

Ввод расплава в кристаллизатор при литье круглых слитков с по­ мощью сквозной вертикальной струи или через боковые отверстия спе­ циального разливочного колпачка не является оптимальным. Наиболее рациональна схема подвода расплава, когда динамический напор струи металла перед выходом гасится и ме­ талл спокойно без бурления направ­ ляется в полость кристаллизатора.

На рис. 23 показана схема разливочно­ го колпачка при литье полунепрерыв­ ным методом цилиндрических слит­ ков латуни ЛС59-1 диаметром 185 мм. Детали разливочных устройств изго­ тавливают из высокостойких графитов марок СГМ и БСГ-30.

J . 4

Рис. 23. Разливочный колпачок

5 .ТЕПЛОВОЙ И МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНСЫ УСТАНОВОК

Для определения рационального расхода электроэнергии, величины и характера тепловых потерь, определения выход* годного и построения рационального технологического процесса составляют тепловые и мате­ риальные балансы работы печей, миксеров и литейных установок

вцелом.

Вкачестве примера приведем результаты теплового и материального балансов установки ИЛКА-6. Плавку вели на латуни Л63 под слоем флю­ са из смеси: силикатная глыба 50%, бура 30%, криолит 20%. Расход флю­