книги из ГПНТБ / Горизонтальное непрерывное литье цветных металлов и сплавов

Т а б л и ц а 20

Результаты опробования различных типов кристаллизаторов при литье меди Ml, М2 и латуни Л96

ванпя по длине кристаллизатора. Однако достигнуть увеличения продолжительности литья меди более 1,1 ч на кристаллизаторе этого типа не удалось. После этого в кристаллизаторах (рис. 62,а) в зону начала затверде­ вания вставляли металлическую втулку из хромирован­ ной меди и титана. Опытные разливки на этих кристал­ лизаторах были прекращены в самом начале процесса из-за расплавления металлической втулки.

Кристаллизаторы другого типа изготовляли из двух отдельных частей: соединительной втулки и медного во-

132

новлено, что с повышением температуры происходило некоторое улучшение поверхности литых заготовок, т. е. они становились менее шероховатыми.

Изменение интенсивности охлаждения заготовок в кристаллизаторе и во вторичном охлаждении также не повлияло на качество их поверхности. Полировка рабо­ чей поверхности кристаллизатора незначительно увели­ чивала продолжительность процесса литья без появле­ ния трещин на поверхности заготовок.

Применение кристаллизаторов с конусной входной частью, положительно зарекомендовавших себя при литье оловяннофосфорпстой бронзы, также не устрани­ ло трещинообразования при литье меди и латуни. При­ чиной появления трещин на заготовках являлось разру­ шение рабочей поверхности кристаллизатора, вызванное взаимодействием закиси меди с графитом. Для уменьше­ ния окисления меди в процессе литья было применено вдувание аргона в зазор, образующийся между заготов­ кой и стенкой кристаллизатора. Аргон поступал из бал­ лона в распределительное кольцо под давлением 2 ат. Выход аргона из распределительного кольца происходил по двум рядам отверстий диаметром 1 мм, расположен­ ных на расстоянии 10 мм. Отверстия просверлены под углом 45° к вертикальной плоскости с таким расчетом, чтобы из одного ряда отверстий выходящий аргон отсе­ кал подсос воздуха, а из другого ряда поступал в зазор между заготовкой и кристаллизатором.

Опытные разливки, продолжавшиеся более 2 ч с при­ менением аргона, не дали положительного результата. Добиться значительного увеличения стойкости кристал­ лизатора, а следовательно, и ликвидации трещин уда­ лось только с применением графитовых кристаллизато­ ров с защитным покрытием. Длительность литья загото­ вок из меди марок Ml и М2 без трещин на таких кристаллизаторах составляла от 24 до 120 ч, а из латуни марки Л96 достигала 200—250 ч.

Макроструктура

Макроструктуру заготовок исследовали на продоль­ ных и поперечных темплетах, которые травили в 10%-ном растворе азотной кислоты. Характерный вид макроструктуры сплошных и полых заготовок показан

134

Новая технология производства заготовок из легкоплавких сплавов для прессования

Непрерывным способом отливали заготовки для прес­ сования диаметром 70 и 130 мм. Подготовка машины к литью начиналась с соединения двух кристаллизаторов с металлоприемником при помощи переходных втулок и стяжек. За час перед разливкой включали нагреватели миксера, сливного патрубка и металлоприемника. Тем­ пературу нагрева миксера и металлоприемника устанав­ ливали в зависимости от марки припоя и контролировали с помощью потенциометров. Припой, выплавленный в 18-т рафинировочных котлах, перекачивали в ковш ем­ костью 5 т и транспортировали мостовым краном к ма­ шине для слива его в миксер. После того, как темпера­ тура в миксере достигала 300° С, а в металлоприемнике 200° С, начинали процесс литья. Открывая стопор, опе­ ратор производил наполнение металлоприемника и затем включал тянущие клети на автоматическом режиме ра­ боты. Выходящая из кристаллизатора заготовка прохо­ дила вторичное охлаждение. При разрезке заготовок на мерные длины производилось их клеймение зажимами пилы. Отрезанные заготовки проталкивались па опроки­ дывающийся лоток и сбрасывались им в приемный кон­ тейнер. По мере вытягивания заготовки уровень жидко­ го сплава в металлоприемнике понижался до размыка­ ния цепи электрода — указателя уровня, в результате чего подавался сигнал на открытие стопора и наполне­ ние металлоприемника. Наполнение металлоприемника производилось до тех пор, пока уровень металла не под­ нимался до верхнего электрода—указателя уровня, по­ сле чего стопор закрывал отверстие клапана. После понижения уровня жидкого металла в миксере ниже элек­ трода-указателя включались звуковая и световая сигна­ лизации для подачи к машине новой порции сплава. Температуру припоя в миксере автоматически поддержи­ вали в интервале 300—400° С.

Температурный режим литья

Легкоплавкие сплавы (припои) имеют широкий ин­ тервал затвердевания — от 183 до 277° С, поэтому опре­ деляли оптимальную температуру сплава в миксере и металлоприемнике (на входе кристаллизатора). При

137

этом исходили из условия получения максимальной про­ изводительности установки. Для определения оптималь­ ной температуры было проведено по три определяющие и по две контрольные разливки сплава каждой марки. Определяющие разливки проводили при температурах, близких к верхнему и нижнему пределу интервала за­ твердевания, а также при средней температуре. На вхо­ де кристаллизатора замеряли температуру сплава с помощью термопары погружения. Оптимальную темпера­ туру определяли по продолжительности литья. Для под­ тверждения правильности выбора оптимальной темпера­ туры проводили еще две контрольные разливки на этой температуре.

В результате опытных разливок установлено, что оп­ тимальной является средняя температура, обеспечиваю­ щая стабильность литья и необходимое качество загото­ вок. Значения оптимальной температуры в миксере и металлоприемнике приведены в табл. 21.

Т а б л и ц а 21

Оптимальная температура при разливке сплавов

Разливки, проводимые при более высокой темпера­ туре, как правило, оканчивались прорывом затвердев­ шей оболочки заготовки за кристаллизатором или обры­ вом самой заготовки. Разливки, проводимые при более низкой температуре, оканчивались образованием насты­ ли на входе кристаллизатора и прекращением процесса литья.

Режим вытягивания заготовок

При горизонтальном непрерывном литье легкоплав­ ких сплавов так же, как и при литье меди и медных сплавов, было опробовано вытягивание заготовки из кри­

138

сталлизатора непрерывное п с периодическими останов­ ками. При непрерывном вытягивании даже при очень низких скоростях литья порядка 0,05—0,13 м/мпн, про­ цесс прекращался в самом начале из-за обрыва заготов­ ки. На основании более 60 опытных разливок установ­ лено, что стабильность процесса лптья обеспечивается при вытягивании заготовки с периодическими останов­ ками. При проведении разливок в заготовки диаметром 130 мм общее время цикла было принято на графитовом кристаллизаторе 30 с, на медном 15 с. Время вытягива­ ния изменяли от 2,5 до 5 с, время остановки — от 25 до 27,5 с на графитовом кристаллизаторе п от 10 до 12,5 с на медном кристаллизаторе. При этом шаг вытягивания изменяли от 40 до 120 мм, а скорость литья от 0,09 до 0,7 м/мпн. Продолжительность литья при этих парамет­ рах достигала на графитовом кристаллизаторе 5—7 ч, на медном 180—200 ч.

Охлаждение заготовки

Влияние интенсивности охлаждения на стабильность процесса горизонтального непрерывного лптья легко­ плавких сплавов исследовали двумя способами: измене­ нием скорости протекания охлаждающей воды в медном кожухе графитового кристаллизатора и изменением ма­ териала стенки кристаллизатора. Для определения влия­ ния скорости протекания воды на стабильность литья бы­ ла проведена серия разливок, в которых скорости воды

сплава, режим вытягивания) были неизменными. Про­ должительность литья на каждой ступени скорости про­ текания воды составляла не менее 1 ч. Проведенные ис­ следования показали, что изменение скорости протека­ ния воды в графитовом кристаллизаторе от 0,2 до 1,2 м/с обеспечивает стабильность процесса горизонтального не­ прерывного литья легкоплавких сплавов. Оптимальная скорость протекания воды в кристаллизаторе, обеспечи­ вающая максимальную продолжительность непрерывно­ го литья легкоплавких сплавов, 0,8—1,0 м/с.

139