книги из ГПНТБ / Хвойка И. Цветные металлы и их сплавы

ков большой длины. Разработка технологии н установок ■ведется как в СССР (Харьковский завод по производ­ ству алюминиевых бронз), так п в западноевропейских странах (А. Wertly AG в Винтертуре, Wiener Schwach­ stromwerke в Вене и др.).

При такой технологии также применяются графито­ вые кристаллизаторы, имеющие медный водоохлаждае­ мый кожух. Слитки отливаются различного диаметра и в различном количестве, как это показано на рис. 88. Освоена технология непрерывного литья слитков из оло­ вянных бронз, красных бронз, алюминиевых бронз и т. д. В СССР таким способом отливают из алюминиевых бронз слитки диаметром 25—150 мм.

Успешные результаты достигнуты при внедрении не­

ют или тянущие ролики, или кулачковое (щековое) под­ вижное устройство. К горизонтальному непрерывному способу литья в Японии проявляется очень большой ин­ терес [243, 244].

Ц е н т р о б е ж н о е л и т ь е с л и т к о в

При этом способе применяются вертикальные пово­ ротные (вращающиеся) изложницы. При литье сначала используют затравку, которую по наполнении изложницы на 2/3 металлом начинают вытягивать. Опыт показал, что центробежная отливка слитков диаметром 200 мм и длиной 1220 мм продолжается примерно 2 мин. В верх­ ней части слитка сохраняется достаточное количество расплава, что исключает образование раковины [245].

Алюминий и его сплавы

Усовершенствование технологии полунепрерывного литья слитков из алюминия и его сплавов имеет следую­ щие направления [246, 247]: а) отливка очень тяжелых слитков больших размеров (по 15—25 т); б) повышение качества слитков; в) автоматизация процессов литья; г) повышение выхода годных слитков.

Для опускания слитков при литье используют литей­ ные машины — как гидравлические, так и механические

(кольцевые цепи, тросы и др.). Нельзя сказать, какой из способов наиболее пригоден, потому что оба они имеют свои преимущества и недостатки.

Для подачи расплава в распределительное устройст­ во и кристаллизаторы используют либо поворотные раз­ ливочные печи, имеющие одну летку, через которую ме­ талл вытекает в распределительное устройство, а оттуда в несколько кристаллизаторов (например, в США таким способом отливают одновременно 26 слитков диаметром 150 лип), либо стационарные печи, имеющие несколько леток. Крупные разливочные печи имеют до восьми ле­ ток, около каждой из которых установлены по два кри­ сталлизатора.

Для литья плоских слитков в эксплуатации находят­ ся литейные машины, которые одновременно отливают восемь слитков сечением, например, 175X1300 мм. Такие установки работают в цехе по отливке слитков на заводе Rhénalu в Ноф Брисаж во Франции.

Фирма Alcan Aluminium в Освего установила на сво­ ем заводе три плавильные и разливочные установки фир­ мы Loma Machine and Mfg Со, состоящие из плавильных печей емкостью 60 т и миксеров емкостью 40 т. Отлива­ ются слитки размером от 450X900 до 2150X2500— 4400 мм при производительности 240 т/сутки. Плита, не­ сущая отливаемые слитки (поддон), имеет размер 3,ЗХ Х4,2 м. Одновременно можно отливать 5—9 слитков. Производительность литейного цеха составляет 100 тыс. т в год [248].

Можно назвать следующие усовершенствования полу­ непрерывного литья слитков из алюминия и его сплавов:

1. Автоматизация процесса литья при помощи поплав­ ковых регуляторов, электроники или радиоактивных изо­ топов (Loma Mashin Со, США). При использовании по­ воротных разливочных печей можно по уровню металла в кристаллизаторах автоматически управлять и накло­ ном печи [249, 250].

2. Применение новых способов транспортировки рас­ плава из плавильной печи в миксер или из миксера в рас­ пределительное устройство и кристаллизатор. Кроме применявшихся прежде сифонных устройств, используют­ ся системы избыточного давления, центробежные или поршневые насосы, сконструированные из материалов, стойких против воздействия расплавов.

S. Опробован способ отливки слитков, по которому кристаллизатор устанавливают на дне разливочного ков­ ша. Благодаря этому отпадает необходимость в распре­ делении расплава при помощи желобов или распредели­ тельного устройства, например процесс Auto — Cast фир­ мы Apex Smelting Со в Кливленде. Этим способом были успешно отлиты слитки диаметром 127 мм из подшипни­ кового сплава А1 — Sn. Скорость разливки при этом со­ ставила 0,45 м/мин.

4. Кроме легирования сплавов, например, титаном п бором (например, 0,005% Ті и 0,001 % В) на структуру слитков, которая имеет значение при деформации слит­ ков и получении готовых изделий с необходимыми свой­ ствами, можно влиять путем управления процессом кри­ сталлизации расплава в кристаллизаторе. Это достигается в результате использования пневматической, электромаг­ нитной или ультразвуковой вибрации [251, 252].

5. Для сплавов, склонных к трещинообразованию при полунепрерывном литье, целесообразно использовать специальные способы полунепрерывного литья, а глав­ ное— способы с улучшенным охлаждением металла при отливке и после кристаллизации. К таким способам отно­ сится способ ISOMET, который отличается комбиниро­ ванным охлаждением слитка водой и воздухом. Этот спо­ соб находит применение при отливке слитков из сплавов высокой прочности. В Канаде был разработан способ по­ лунепрерывного литья с регулированием процесса ох­ лаждения. При этом достигается и лучшая деформируе­ мость слитков [253, 254].

О целесообразности отливки полых слитков единого мнения нет. Использование их в прессовых цехах для производства труб выгодно, так как достигается увеличе­ ние производительности прессов на 40% и скорости прес­ сования на 50%, количество же отходов уменьшается на 25%. Однако в большинстве случаев при отливке таких слитков хорошего качества поверхности полости не до­ стигается, поэтому слитки нельзя прессовать без допол­ нительной дорогой операции — предварительной меха­ нической обработки полости. Поэтому необходима дора­ ботка технологии отливки с целью устранения механи­ ческой обработки [255, 256].

В ФРГ фирмой VLW успешно применяется литье слитков из сплавов А1 — Zn — Mg наружным диаметром

до 1200 мм с полостью диаметром 500 мм\ длина слитков 3000 мм, масса 7 г.

Во многих странах внедряется процесс горизонталь­ ной отливки слитков и шин. В литейном цехе фирмы Reynolds Metals Со в США находятся в эксплуатации установки для непрерывного литья десяти слитков диа­ метром 225 мм и длиной до 25 м. Однако пока не уда­ лось горизонтально отливать слитки диаметром более 225 мм, особенно из сплавов повышенной твердости.

К горизонтальному литью слитков относятся следую­ щие способы: Armand-Angeleys, Ugine-Venthon, Tees­ mann, Hunter Engineering (с гидравлическим приводом), Alcoa и др. При конструировании кристаллизаторов для многих из этих способов исходят из направлений, ис­ пользуемых при вертикальном литье.

Горизонтальная отливка слитков имеет следующие преимущества перед вертикальной: возможность совер­ шенно непрерывного литья, простота резки слитков на мерные заготовки, отсутствие искривления слитка, воз­ можность одновременного литья большого числа слит­ ков.

Магний и его сплавы

Целесообразно отливать слитки из магния и его спла­ вов путем полунепрерывного вертикального или непре­ рывного горизонтального литья. При горизонтальном литье слитков диаметром 100 мм и длине кристаллизато­ ра ПО мм скорость разливки составляет 170—435 мм/мин. Для некоторых сплавов выгодна кристаллизация в элект­ ромагнитном поле.

5.НЕПРЕРЫВНАЯ РАЗЛИВКА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ СПЛАВОВ

Медь и ее сплавы

П р о в о л о к а

Для производства проволоки из меди и ее сплавов были разработаны следующие способы:

С п о с о б П р о п е р ц H (Continuus, Милан). Этим способом получают медную проволоку на четырех заво­

дах (в США, Италии, СССР). Производительность со­ ставляет 9 т/ч при диаметре проволоки 6—15 мм. Ис­ пользуются установки производительностью 12,5 т/ч. Скорость проволоки на выходе из прокатного стана (не­ прерывный 17-клетевой стан) достигнет 600 м/мин.

По-видимому, технология отливки п прокатки медной проволоки этим способом уже настолько освоена, что его можно использовать при строительстве новых производ­ ственных мощностей. Один из заводов в США использу­ ет при этом производстве для плавки шахтные печи

ASARCO, обогреваемые природным газом, а для подо­ грева — печи емкостью 9 т, также обогреваемые природ­ ным газом. Для разливки применяются ковши, обогре­ ваемые двумя горелками. Отливаются слитки сечением 1935 мм2 [257—262].

В США способ непрерывного литья и прокатки прово­ локи получил название CMCR (т. е. Continuous Melting, Casting and Rolling). На основании имеющегося опыта можно сказать, что качество получаемой таким путем проволоки настолько высокое, что ее можно без затруд­ нений протягивать на очень малый диаметр (например, на 0,06 мм) [263].

Эту технологию внедряет в США и фирма Nassar Smelting and Refeining Со. Для плавки будут использо­ ваны подовые печи емкостью 75 т.

С п о с о б D i p - F о r m i n g, разработанный фирмой General Electric (США). Схема этого способа приведена на рис. 89, а схема ввода проволоки в расплав — на рис. 90.

В расплав снизу подается медная проволока диамет­ ром 8—9,5 мм со скоростью 60 м/мин. При прохождении через расплав диаметр проволоки возрастает (затверде­ вание расплава на проволоке) до 13—15 мм. Выходящая

проволоки очень высокое (возможность протяжки без отжига с диаметра 9 мм па диаметр 0,125 мм) [264—268]. Годовая производительность установки составляет при­ мерно 25 тыс. т проволоки. Производство по этой тех­ нологии было внедрено в Европе на заводе шведской фирмы А. В. Electrocoppar в Гельсингборге [269].

С п о с о б E l e c t r o - F o r m i n g , разработанный ис­ следовательской организацией British Non-Ferrous Me­ tals Research Association. Это — электролитический спо­ соб производства проволоки, по которому медь выделя­ ется из водного раствора на дисковом катоде из нержа­ веющей стали при помощи разделительной полоски из пластмассы. Осадившаяся медь сечениёіѵі примерно 6Х

Х6 мм образует длинную спираль в соответствии с диа­ метром дискового катода.

Эта технология проходит полупромышленную провер­ ку в указанной исследовательской организации. По-ви­ димому, ход процесса будет зависеть от чистоты электро­ лита. Работа ведется при плотности тока 240 а/лг2 [270—

находится более совершенная установка с тиглем емко­ стью 1000 кг. Корпуса кристаллизаторов, установленных по два на разливочной раме, обильно охлаждаются во­ дой. Производительность действующей установки при­ ведена в табл. 15.

Средняя годовая производительность при отливке проволоки в восемь ниток составляет 1000 г. Отлитые стержни (прутки) подвергаются холодной прокатке на непрерывных станах производства Baiera на диаметр около 5 мм. Затем проволоку подвергают волочению обычными способами.

Эта технология характеризуется широкой областью применения, так как из оловянных бронз можно получать проволоку с содержанием олова до 10%, из красных бронз и латуни — с содержанием цинка до 30%, из никелевой латуни — с содержанием никеля 5—25%. Производство проволоки из чистой меди малопродук­ тивно.

П о л о с ы

Полосы из сплавов меди можно отливать непрерыв­ ным способом, например, на установке фирмы Vertly ши­ риной до 350 мм, толщиной до 9 мм. Скорости разливки в зависимости от вида сплава колеблются в пределах 200—375 мм/мин. Применяются виброкристаллизаторы с длиной хода до 100 мм при числе ходов 20—300 в мину­ ту. Испытывается технология отливки полосы размером 600X15 мм [275]. На английских заводах хорошо освое­ на технология непрерывного литья бронзовой полосы, при этом полосу перед прокаткой даже не нужно фрезе­ ровать [276].

Сложность установки с виброкристаллизатором при­ вела к разработке способов литья со стационарным кри­ сталлизатором. Такое решение более простое и дешевое. Вообще же условия кристаллизации полосы сложнее, чем прутка и труб: установка должна быть решена так, что­ бы отводилось тепло и отливка охлаждалась дифферен­ цировано, в различных местах сечения (продольные стенки, углы и т. д.). Целесообразно использовать ох­ лаждающие сегменты с индивидуальным регулированием теплоотвода.

Для получения непрерывно отлитых полос из цветных металлов и сплавов известны также способы с использо­ ванием подвижного кристаллизатора (например, в виде двух поворотных водоохлаждаемых цилиндров •— способ Hunter-Douglas, Coquillard, Hazelett, Rotary). В настоя­ щее время в мире работают уже примерно сто таких ус­ тановок, однако в основном для производства полосы из алюминия и его сплавов.

Успешные результаты, достигнутые при исследовании и разработке непрерывной разливки стальной полосы (США, Япония и ФРГ) по способу Hazelett, безусловно, приведут к внедрению этой технологии и в области цвет­ ных металлов (медь, никель и др.). Так, на заводе фирмы Bridgiport Brass Со of California в США уже работает одна такая установка по производству латунной полосы шириной 600 мм. Производительность установки 3,5 т/ч, скорость литья полосы 1,8—2,4 м/мин. У разливочной ус­ тановки находится плавильная печь емкостью 25 г. После отливки полосу прокатывают на непрерывном стане, со­ стоящем из четырех клетей дуо. Установка разливки

медной полосы толщиной 0,03—2 мм, шириной до ПООлш способом электролиза. Это — процесс Pedone. Катодом здесь служит бесконечная полоса ііз нержавеющей стали [278].

П р у т к и , т р у б ы и П р О Ф II л и

Схема одной из установок для непрерывного литья прутков, труб, профилей показана на рис. 92. Это — гори­ зонтальный способ литья с кристаллизатором, вмонтиро­ ванным в стену разливочной печи.

Рис. 92. Схема индукционного устройства фирмы Russ для плавления и отливки слитков, труб и профилей из меди и ее сплавов:

/ — индукционная низкочастотная плавильная печь; 2 — низкочастотная индукционная печь для подогрева и разливки; 3 — водоохлаждаемый кристаллизатор; 4 — слиток

Наиболее распространенным способом непрерывного литья прутков, труб и профилей является способ ASARCO, при котором используются графитовые кри­ сталлизаторы, вмонтированные в охлаждающую камеру. Применяется или замкнутая система (когда кристалли­ затор вмонтирован в днище плавильного тигля), или от­ крытая (когда-кристаллизатор находится в днище раз­ ливочного тигля). Хотя графит и имеет некоторые недо­