книги из ГПНТБ / Горизонтальное непрерывное литье цветных металлов и сплавов

13—25 с. При литье сплошных заготовок длительность цикла не играет столь существенной роли.

В результате отработки технологии литья установле­ ны режимы вытягивания для сплошных и полых заго­ товок, приведенные в табл. 5 и 6.

Режим охлаждения заготовки

Из данных табл. 4 видно, что наряду с режимом вы­ тягивания на стабильность процесса влияет режим ох­ лаждения кристаллизатора или скорость протекания во­ ды в нем. Сравнивания второй вариант литья сплошных заготовок с вариантом III, можно сказать, что уменьше­ ние скорости протекания воды с 2—3 до 0,2—0,3 м/с, т. е. применение мягкого режима охлаждения заготовки в кристаллизаторе позволило увеличить среднюю продол­ жительность разливки с 1 ч 11 мин до 13 ч 12 мин. Умень­ шение скорости протекания воды было достигнуто за счет увеличения зазора в кристаллизаторе с 5 до 20— 55 мм при практически неизменном расходе воды.

Ниже рассмотрен механизм влияния режима охлаж­ дения на стабильность процесса. На заготовке (рис. 45), оставшейся в кристаллизаторе после обрыва, имеется светлый поясок, вызвавший заклинивание ее в кристалли­ заторе. На графитовой стенке видны зависшие полоски

Zn, 5% РЬ, т. е. содержание легкоплавких элементов в 2—3 раза выше, чем в средиеплавочной пробе. Это дало основание предположить, что причиной заклинивания заготовки в кристаллизаторе является образование на­ стыли из легкоплавких компонентов, образующихся в ре­ зультате обратной ликвации [для оловянносвинцовой бронзы это, очевидно, эвтектоид (а + б )].

Образование колец ликватов наблюдается также при непрерывном литье заготовок из бронзы с содержанием 10% Sn и 0,5% Р на опытной установке вертикального типа. Установлено, что ликвационные кольца, имеющие состав 16%) Sn и 0,8%) Р, образуются в момент возникно­ вения зазора между заготовкой и кристаллизатором.

90

температуру плавления. При усадке наружной оболочки заготовки на большую величину по сравнению с усадкой жидкой сердцевины будет создаваться давление. Под влиянием давления жидкая часть сплава будет выжи­ маться по межкристаллнтным каналам на поверхность. Как только первая капля жидкого металла выйдет на поверхность, при соприкосновении с заготовкой перифе­ рийная ее часть будет охлаждаться н затвердевать. По центральной оси капли все время будет поступать жид­ кий металл из внутренних зон заготовки. На поверх­ ности заготовки образуется кратер, из которого посте­ пенно будут выдавливаться жидкие ликваты. В зависи­ мости от поверхностного натяжения, скорости охлажде­ ния и других факторов продукты обратной ликвации примут форму или длинных вытянутых игл или сфериче­ ских капель. Если выдавливаемая капля встречает на своем пути стенку кристаллизатора, то она сплющивает­ ся и дает на поверхности заготовки натеки в виде лепе­ шек и сплошных слоев. Существенную роль в этом слу­ чае играет зазор между заготовкой и стенкой кристал­ лизатора.

Повышенное давление внутри жидкости будет созда­ ваться в том случае, если уменьшение объема наружной оболочки затвердевшего металла больше, чем сокраще­ ние объема находящейся внутри него жидкости. Выдав­ ливание жидкого легкоплавкого сплава на наружную поверхность заготовки в этом случае возможно, при

соответственно жидкой и твердой фазы; tx и 4 — температуры жидкой фазы соответствен­ но в начале и конце рассматриваемого

периода;

t3 и ti — температуры твердой фазы соответствен­ но в начале и конце рассматриваемого периода;

А Е — объем закристаллизовавшегося за этот промежуток времени сплава;

£кР— усадка при кристаллизации сплава.

92

Из уравнения (21) видно, что степень ликвационных выделений находится в прямой зависимости от интен­ сивности охлаждения или от температуры стенки графи­ тового кристаллизатора, а температура стенки графито­ вого кристаллизатора зависит, как это показано в настоящем параграфе, от скорости протекания воды в медном кожухе кристаллизатора. Так как уменьшение скорости протекания воды в каналах кристаллизатора с 2—3 до 0,2—0,3 м/с привело к увеличению температуры в зоне формирования заготовки до 600° С и выше, то становится ясным, почему это снижение способствовало увеличению стабильности процесса литья.

Кроме того, при мягком охлаждении температура графитовой стенки кристаллизатора выше температуры

смазкой и не заклинивают заготовку в кристаллизаторе.

Химический состав бронзы

Содержание алюминия, кремния и железа в оловян­ ных бронзах, являющихся вредными примесями, влияю­ щими па качество заготовок, ограничивается ГОСТ 613—65. Содержание железа не должно превышать 0,4%, алюминия и кремния — по 0,05%, а по техническим ус­ ловиям завода — по 0,01%. Учитывая, что горизонталь­ ное непрерывное литье является новым технологическим процессом, было целесообразно выявить влияние вред­ ных примесей на стабильность процесса.

Влияние железа изучали на 28 опытных разливках, продолжительностью каждая более 10 ч. Оказалось, что содержание железа в этих заготовках колебалось от 0,2 до 0,39%. Это указывает на то, что -железо в пределах до 0,4% не влияет на стабильность процесса литья.

Влияние алюминия и кремния в пределах 0,01—0,05% на стабильность процесса литья изучалось на 11 разлив­ ках, продолжавшихся 40—60 ч. Установлено, что изме­ нение содержания алюминия и кремния в пределах 0,01—0,02% не влияет на стабильность процесса непре-- рывного литья. При более высоком содержании алюми­ ния и кремния ухудшается поверхность заготовки и про­

93

Т а б л и ц а 8

В л и ян и е м ат е р и а л а г р а ф и т а на ст а б и л ь н о ст ь п р оц есс а литья

Из данных табл. 8 видно, что применение графита марки ЭГ Запорожского электродного завода для изго­ товления кристаллизатора совершенно непригодно, так как после механической обработки этого материала ра­ бочая стенка имеет неровную шероховатую поверхность с грубым зерном.-Процесс литья сразу прекращается изза зависания заготовки в кристаллизаторе вследствие попадания жидкой бронзы в неровности стенки, что при­ водит при ее затвердевании к повышению сил трения между заготовкой и кристаллизатором.

Применение графита марки АРВ Новочеркасского

95

Ф 72.5

Нонцсность 2°

IZL:

. $73.5

Рис. 47. Конструкции графитовых кристаллизаторов

Результаты исследования различных типов кристал-

.лизаторов при литье заготовок диаметром 50—60 мм (рис. 47) приведены в табл. 9. Использование кристал­ лизаторов типа А, имеющих внутри цилиндрическую по­ верхность, показало, что процесс литья стабильный, но длится не более 3—6 ч из-за преждевременной выработ­ ки внутренней графитовой стенки кристаллизатора. К концу разливки на поверхности заготовок появлялись грубые продольные риски, слиток начинал зависать и процесс прекращался. Очевидно, в этом случае большее влияние оказывал материал кристаллизатора, его режим охлаждения, чем геометрические размеры. Кристаллизазаторы типа Б показали аналогичные результаты при работе, как и кристаллизаторы типа А. Однако приме­ нение коротких кристаллизаторов нежелательно, так как не позволяет увеличить шаг вытягивания, что отрица­ тельно сказывается иа производительности машины. Бы­ ли также испытаны кристаллизаторы с внутренним ко­ нусом типов В и Г для улучшения стойкости кристалли­ затора и увеличения продолжительности литья. При испытании таких кристаллизаторов поверхность загото­ вок получалась неровная с грубыми поперечными наплы­ вами глубиной до 7 мм и заготовки не соответствовали требованиям технических условий. Очевидно конус был слишком велик. Мягкое охлаждение кристаллизатора позволило ликвидировать индукционный обогрев и соккратить длину кристаллизатора иа 100—ПО мм за счет уменьшения переходной зоны. Такая конструкция (тип Д) позволила резко уменьшить количество сколов крис­ таллизатора и значительно повысить его эксплуатацион­ ную стойкость. С незначительными изменениями зоны соединения кристаллизатора с металлоприемником кон­ струкция типа Л применяется в течение ряда лет. Следует только дополнить, что при литье слитков больших диа­ метров применяются кристаллизаторы с уменьшением диаметра на выходе, на 0,2—0,7 мм для компенсации усадки заготовки.

Качество поверхности сплошных и полых заготовок

Исследованиями влияния режима охлаждения было установлено, что при скорости протекания воды в крищ