книги из ГПНТБ / Горизонтальное непрерывное литье цветных металлов и сплавов

В табл. 16 приведены данные по химической неодно­ родности сплошных заготовок диаметром 60—70 мм, от­ литых различными способами. Стружку для анализа от­ бирали сверлом диаметром 3 мм в центре поперечного темплета и на расстоянии 5 мм от верхней и нижней поверхности заготовки. Из данных табл. 16 следует, что коэффициент сегрегации заготовок, отлитых на горизон­ тальной машине, значительно ниже по сравнению с ли­ тьем вакуумным всасыванием, в кокиль и в песчаную форму. Исследование химической неоднородности полых заготовок сечением 110X27,5 мм показало, что коэффи­ циент сегрегации изменяется в интервале ±10,0%. Та­ кое изменение находится в пределах ошибки химическо­ го анализа.

Таблица 1G

Химическая неоднородность заготовок диаметром 60— 70 мм,

отлитых различными способами

Коэффициент сегрегации (%) и место отбора проб

Следовательно, отливаемые па горизонтальной ма­ шине заготовки обладают высокой химической однород­ ностью и имеют механические свойства, значительно пре­ вышающие значения ГОСТ 613—65. При переходе па способ горизонтального непрерывного литья выход год­ ного повысился на 14—24% по сравнению с литьем в ко­ киль и на установках вакуумного всасывания.

4. ТЕХНОЛОГИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ОЛОВЯННОФОСФОРИСТОЙ БРОНЗЫ И КАЧЕСТВО ЗАГОТОВОК ДЛЯ ВОЛОЧЕНИЯ

Старая технология литья заготовок для волочения

До внедрения технологии горизонтального непрерыв­ ного литья бронзы заготовки для волочения на проволо­ ку, предназначенную для изготовления сеток бумагоде­ лательных машин, производились по следующей тех­ нологии. Бронзу марок Бр.006,5-0,4 и Бр.008,0-0,3 выплавляли в индукционных печах и отливали па центро­ бежных машинах в слитки диаметром 400 мм и толщи­ ной 30 мм. Слитки катали на нереверсивном трехвалко­ вом стане до толщины 4,8 мм за 26 проходов. При этом делали 4 промежуточных отжига по 5,5 ч каждый. Лист толщиной 4,8 мм правили на специальной машине и нож­ ницами резали по спирали на заготовку сечением 4,8Х Х5,4 мм. После отжига в течение 2,5 ч заготовку под­ вергали четырехкратному волочению до диаметра 3,4 мм и производили еще один отжиг в течение 2,5 ч. Получен­ ную проволоку отправляли на другое предприятие для дальнейшего волочения и изготовления сеток бумагоде­ лательных машин.

Технология производства проволоки имела следую­ щие недостатки:

1)низкий выход годной продукции (около 70%);

2)невозможность полной механизмации и автомати­ зации производства, поэтому операции отливки, прокат­ ки, правки, резки листов производились вручную;

3)невозможность получения заготовок значительной длины, поэтому перед волочением производили сварку бухт.

Указанные недостатки привели к необходимости раз­ работки технологии горизонтального непрерывного литья заготозок для волочения на проволоку.

Новая технология производства проволоки

В процессе освоения технологии был разработан сле­ дующий порядок технологических операций. Медный ко­ жух с заранее притертым графитовым кристаллизатором

112

при помощи четырех стержней и клиньев присоединяли к металлопрнемнику с индукционным обогревом. Неохлаждаемую часть графитового кристаллизатора делали конической и при сборке вставляли в огнеупорную втул­ ку, вмонтированную в футеровку мсталлоприемника. Нагрев расплава в металлоприемнике регулировали при помощи автотрансформатора па основании показаний термопары, вмонтированной в футеровку. Перед началом процесса литья в кристаллизатор вводили затравки.

Бронзу марки Бр. ОФ6,5-0,4 или Бр. ОФ8-0,3 выплав­ ляли в индукционной печи и порциями по 100—150 кг заливали в металлоприемник. Заготовки диаметром 12 мм после тянущей клети па моталках сворачивали в бухты весом 200—-300 кг.

Резку заготовок (1 раз в сутки) производили элект­ росварочным аппаратом с использованием угольного электрода. Весь процесс литья автоматизирован и меха­ низирован.

Литые заготовки в бухтах подвергали волочению до диаметра 11 мм на волочильном стане, затем отжигали в колпаковых электропечах в течение 6 ч при темпера­ туре 590—610° С. Отожженную проволоку подвергали дальнейшему волочению до 9 мм и вновь отжигали в те­ чение 4,5 ч. После этого продолжали волочение до диа­ метра 6,0 мм и отжигали в течение 3 ч. Проволоку диа­ метром 6 мм подвергали волочению на четырехбарабан­ ной волочильной машине до диаметра 3,4 мм и после смягчающего отжига отправляли для дальнейшего воло­ чения и изготовления сеток бумагоделательных машин.

Температурный режим литья

Особенностью процесса литья заготовок диаметром 12 мм является незначительный расход бронзы, поэтому к обогреву мсталлоприемника предъявляли повышенные требования. Он должен компенсировать потери тепла и поддерживать заданную температуру сплава с мини­

боте различных конструкций обогрева металлоприемника, описанных в гл. II. Из данных табл. 17 следует, что

торце кристаллизатора в металлоприемпике. Проведе­ ние длительных разливок при этой температуре (1100— 1110° С) возможно лишь в случае удовлетворительной работы обогрева металлоприемннка и обеспечения по­ стоянства заданного режима вытягивания, что наблю­ далось в 53% случаев. При этом совершенно недо­ пустимы даже кратковременные остановки процесса литья.

Повышение температуры литья до 1200° С позволило останавливать литье (без обрыва прутков) па неограни­ ченное время. Кроме того, повысилась износостойкость кристаллизатора. Повышение температуры литья с 1100 до 1200°С при варианте II обогрева способствовало увеличению максимальной продолжительности литья с 30 до 97—99 ч, а при вариантах III и IV обогрева — с 82

и поэтому нецелесообразно.

Режим вытягивания заготовки

С непрерывным режимом вытягивания заготовки бы­ ло проведено 13 разливок. При этом, в основном, сред­ няя продолжительность литья составляла несколько ми­ нут. Прекращение процесса происходило из-за обрыва одной или нескольких заготовок, что подтвердило вы­ вод, сделанный при литье оловянных бронз, о невозмож­ ности стабильного процесса литья без периодических остановок. Режимы периодического вытягивания иссле­ дованы в широком диапазоне изменения технологиче­ ских параметров при проведении 90 разливок. Установ­ лено, что при удовлетворительной работе оборудования все режимы с временем вытягивания от 0,8 до 10 с, пе­ риодической остановкой от 1 до 13 с и шагом вытягива­ ния заготовки от 5 'до 40 мм обеспечивали стабильный процесс лнтья. Средняя скорость литья при этом изменя­ лась от 0,1 до 1,15 м/мип. Установлено, что суще­ ствует предельный шаг вытягивания, равный 40—70 мм, при превышении которого происходит обрыв заго­ товки.

Ниже показана зависимость износостойкости графи­ тового кристаллизатора от величины шага вытяги­ вания:

116

Ма к си м а л ь н а я

пр о д о л ж и т е л ь ­

* В последнем случае кристаллизатор конусный.

Из этих данных следует, что снижение шага вытяги­ вания с 55—60 до 20—25 мм увеличило продолжитель­ ность разливки с 4 ч 30 мин до 40 ч. При дальнейшем снижении шага вытягивания заготовки до 10 мм и при­ менении конусного кристаллизатора стойкость повыси­ лась до 200 ч*.

Влияние шага вытягивания па износ кристаллизато­ ра, на наш взгляд, объясняется тем, что при его увели­ чении жидкий металл поступает в зону более холодного графита, тем самым вызывая усиление обратной лик­ вации в заготовке. Лнквациоииые кольца, повышая си­ лы трения между заготовкой и кристаллизатором, при­ водят к повышенному износу графита. Из этих же сооб­ ражений в начале процесса литья при прогреве графита шаг вытягивания заготовки должен быть минимальным

(5—8 мм).

Режим охлаждения кристаллизатора

Величина зазора для протекания воды в кристалли­ заторе была заимствована из практики горизонтального непрерывного литья оловянносвинцовой бронзы и рав­ нялась 20 мм, что обеспечивало мягкий режим охлажде­ ния заготовки. Обработка данных 70 разливок показа­ ла, что изменение скорости протекания воды в пределах от 0,02 до 0,47 м/с и температуры выходящей воды от 70 до 10° С обеспечивало стабильный процесс непрерывно­ го литья оловяинофосфористой бронзы. '

В связи с неравномерностью охлаждения заготовок в многоручьевом кристаллизаторе наружная сторона их, расположенная ближе к водоохлаждаемому кожуху, ох­ лаждается интенсивнее, что вызывает первоочередное появление ликвациопных полосок на поверхности заго­ товок с этой стороны. С целью некоторого выравнива-

117

пня условий теплоотвода и снижения интенсивности ох­ лаждения наружной стороны заготовок в четырех раз­ ливках напротив каждого канала графитового кристал­ лизатора были изготовлены пазы шириной 14 мм и глу­ биной до 1 мм, уменьшающие контакт с охлаждающим кожухом. Такое смягчение охлаждения привело к рез­ кому уменьшению ликвацноиных полосок, улучшению качества поверхности заготовки и увеличило максималь­ ную продолжительность процесса литья в 2 раза.

Графитовый кристаллизатор

При разработке технологии исследовали влияние на стабильность процесса литья числа ручьев (рис. 15), их взаимного расположения п утла сходимости между осью каждой заготовки и технологической осью машины, про­ ходящей через центр кристаллизатора. В результате анализа 80 разливок установлено, что изменение числа одновременно отливаемых заготовок с 3 до 9 шт. и из­ менение расстояния между центрами ручьев с 18 до 70 мм на стабильность процесса литья не влияют. Про­ веденные разливки показали, что увеличение утла нак­ лона оси каждого ручья к технологической оси машины до 0°50', обеспечивающее сходимость заготовок в первой паре валков тянущей клети, также не повлияло па ста­ бильность процесса литья. При параллельном располо­ жении ручьев не замечено преимущественного износа графитового кристаллизатора с какой-либо одной сто­ роны.

с 2 ч 00 мин до 29 ч 20 мин. Применение конусности кри­ сталлизатора в зоне формирования заготовок ликвиди­ ровало обрывы из-за зависания заготовок, так как облегчилось удаление колец обратной ликвации, что уве­ личило среднюю продолжительность литья до 97 ч. При-

118

мепеппе плотного графита марки АГ1500 и конусности в зоне затвердевания позволили довести среднюю про­ должительность литья до 135 ч, кристаллизатор при этом еще был в удовлетворительном состоянии.

Весьма важно не повредить поверхность кристалли­ затора при его изготовлении и при введении затравок, поэтому концы затравок рекомендуется обвертывать бу­ магой. При наличии царапин на поверхности графита 50% разливок заканчивались обрывом заготовок.

Качество поверхности

В процессе исследования качества поверхности ли­ тых заготовок было установлено, что основным дефек­ том, затрудняющим дальнейшую деформацию, является растрескивание заготовок при волочении под воздейст­ вием растягивающей нагрузки. В соответствии с класси­ фикацией дефектов, приведенной в § 1 настоящей главы, на заготовках встречались трещины типов I и IV. Иссле­ дование характера и структуры поверхности разрывов показало, что трещины являются межкристаллитными. Появление трещин па поверхности литой заготовки при ее растяжении начиналось под нагрузкой 2,0—3,8 тс, т. е. трещинообразовапие вызывалось зачастую лишь ос­ лаблением, а не полным разрушением межкристаллитпых связей.

Установлено, что трещины глубиной до 0,1 мм, наб­ людаемые при испытании прутков на разрыв, не возни­

(см. рис. 35, а и б) появлялись при достижении предель­ ного шага вытягивания, который увеличивался с 40 до 60 мм при уменьшении скорости вытягивания каждого шага заготовки от 2,4 до 0,6 м/мин. С увеличением шага выше предельного на 4—8 мм глубина трещин резко возросла до 3—4 мм, вызывая немедленный обрыв за­ готовки. Следует отметить, что в начале литья шаг вы­ тягивания должен быть не более 10—15 мм, так как при прогреве графита интенсивность охлаждения выше, и поэтому величина предельного шага может значительно снизиться.

119

При шаге вытягивания меньше предельного трещины типа I вскрывались в процессе деформации. На рис. 35, в показана заготовка с трещинами после испыта­ ния иа разрыв, а па рис. 35, г — после волочения до диа-

метра 9 мм. На рис. 56 представлены зависимости глу­ бины трещин от времени остановки при шаге вытягива­ ния 40, 30 и 20 мм, из которых видно, что уменьшение шага вытягивания с 40 до 20 мм снижало глубину тре­ щин с 1,5—3 до 0,1—1 мм. Одновременно увеличение времени остановки с 1 до 6 с также способствовало уменьшению глубины трещин, например, при шаге 20 мм трещины сократились с 1,0 до 0,1 мм.

Зависимость глубины трещин от температуры литья приведена на рис. 57, из которого следует, что повыше­ ние температуры литья с 1100 до 1200°С способствует снижению глубины трещим, очевидно, за счет улучшения условий свариваемости в зоне разрыва. В результате проведенных исследований трещины типа I, в основном, были ликвидированы при следующих технологических параметрах литья: температура бронзы в металлоприемнике 1180—1200° С, шаг вытягивания не более 20 мм, время вытягивания необходимого для каждого шага 1 с, время остановки 4—6 с (в зависимости от марки гра­ фита).

120