1.5. Метод непрерывного литья и прокатки
В последнее время для производства алюминиевой и медной катанки применяются установки непрерывного литья и проката (НЛП). Схема такой установки показана на рис. 1.7.
Жидкий металл по желобу подается из миксера 1 (емкости для расплавленного металла при заданной температуре) в промежуточную ванну кристаллизатора 2. Уровень металла в ней поддерживается постоянным, так как изменение его в ту или иную сторону вызывает дефекты заготовки. Кристаллизатор 2, в который металл поступает из ванны, представляет собой колесо, по ободу которого выточен паз, имеющий форму заготовки. Колесо и охватывающая его стальная лента образуют «бесконечную» изложницу. Угол обхвата колеса лентой равен 120º.
По мере вращения колеса металл кристаллизуется и остывает до заданной температуры. Колесо и лента интенсивно охлаждаются водой.
Для отделения литой заготовки от обода колеса установлен нож-отгибатель, а кристаллизатор повернут относительно оси прокатки на некоторый угол. Между кристаллизатором и станом расположены ножницы 3 для обрезки переднего конца литой заготовки.
Прокатный стан 5 состоит из 17 клетей трехвалкового типа (могут быть и двухвалковые). На валки подается эмульсия, которая служит для охлаждения и смазки заготовки. Перед прокатным станом установлен петлерегулятор 4, который в зависимости от натяжения заготовки (уменьшения или увеличения длины петли) дает команду на увеличение или уменьшение скорости прокатки.
После согласования скорости прокатного стана и кристаллизатора работа переводится на автоматический режим. За прокатным станом установлены летучие ножницы барабанного типа 6. Стрелка 7 служит для направления движения катанки в одну из моталок 8. После съема с моталки катанки увязываются в бунты на бунтовязальной машине 9 и направляются на склад.
Моталки с вращающимся барабаном обеспечивают получение бунтов до 5 т. В моталках с неподвижным барабаном масса бунта ограничивается только грузоподъемными средствами практически до 15 т.
Этим способом получают бунты алюминиевой катанки весом до 1500 кг, что дает возможность сократить отходы и повысить производительность. Процесс литья и проката обладает рядом технико-экономи-ческих преимуществ перед процессом слитковой прокатки – меньше площадь, меньше количество обслуживающего персонала, ниже себестоимость продукции.
1.6. Метод «дип-форминг»
Разновидностью метода непрерывного литья и прокатки является метод «дип-форминг», разработанный американской фирмой «General Electric». Он используется для получения высококачественной медной катанки из бескислородной меди.
Рис. 1.8. Схема изготовления катанки методом «дип-форминг»
Этот метод получил свое название из-за сходства со старым методом изготовления свечей постепенным наращиванием слоя воска. Сущность метода заключается в том, что заготовка в виде катанки со скоростью около 100 м/мин проходит через тигель с расплавленной медью, увеличивая свою массу примерно втрое, а затем поступает на прокатный стан, где и доводится до нужного размера. Схема процесса показана на рис. 1.8. Сырьем служат катодная медь (стержни, листы) или отходы катанки. В ряде случаев используется часть катанки, которая поступает непосредственно с приемного устройства прокатного стана. Плавильная печь индукционного типа имеет производительность 3–10 т/ч (обычно около 6 т/ч), температура меди в тигле около 1120 ºС, содержание кислорода в меди не более 5·10–4 % (бескислородная медь). Исходная заготовка – катанка диаметром 12,7 мм – подвергается предварительному волочению и скальпированию до диаметра 9,6 мм и подается к литейному тиглю. На этой операции за час к литейному тиглю поступает 3 т медной заготовки. На выходе из литейного тигля, в который заготовка поступает снизу, она имеет диаметр 15,9 мм. После предварительного охлаждения, обеспечивающего снижение температуры поверхности до 800 ºС, медная заготовка подается к прокатному стану. Производительность стана до 9 т/ч. Так как поступающая к прокатному стану заготовка имеет круглую форму и высокую температуру, то для получения катанки диаметром 12,7 мм достаточно всего пяти прокатных клетей, калибровка которых выполнена по системе круг – овал. После горячей прокатки температура катанки составляет около 50 ºС. Весь процесс осуществляется в защитной атмосфере, что позволяет получать бескислородную катанку высокой чистоты с неокисленной высококачественной поверхностью.
Процесс получения медной катанки методом «дип-форминг» имеет те же преимущества перед процессом горячей прокатки, что и процесс непрерывного литья и прокатки (НПЛ):
1) в качестве сырья вместо дорогостоящих слитков используются катодная медь, отходы производства, медная стружка и т. п.;
2) исключается операция травления катанки;
3) длина получаемой катанки ограничивается только вместимостью приемного устройства;
4) повышенное качество катанки, обеспечиваемое равномерной мелкозернистой структурой, проявляющееся в высокой пластичности и повышенной электропроводности.
Использование катанки, полученной методом «дип-форминг», особенно эффективно в производстве круглых и прямоугольных эмалированных проводов больших сечений. В отличие от метода НЛП метод «дип-форминг» обеспечивает получение бескислородной меди.