книги из ГПНТБ / Горизонтальное непрерывное литье цветных металлов и сплавов

ный предельный шаг при той же скорости вытягивания достигает 0,6 м.

Таким образом, при отливке заготовок больших се­ чений величина предельного шага превышает длину кристаллизатора и представляет меньший практический интерес, чем при литье малых сечений, когда превыше­ ние предельного шага приводит к обрыву заготовки.

Возвращаясь к вопросу классификации дефектов по­ верхности заготовки, следует отметить, что после сниже­ ния шага вытягивания ниже предельного трещины при­ обретают скрытый характер и обнаруживаются в про­ цессе дальнейшей деформации заготовки. На рис. 35, в показана заготовка после растяжения. Причинами обра­ зования трещин в последнем случае являются окисление и некачественное сваривание металла или сплава в зоне стыка фронтов затвердевания (при значительном раз­ витии стационарной корочки) и наличие в этой зоне участков с пониженной пластичностью — ликвационных треугольников или ликвационных прослоек по границам стыка кристаллитов. В последнем случае устранению трещин типа /, кроме уменьшения шага вытягивания,

Шаговые трещины типа II (рис. 40) характеризуют­ ся тем, что глубина их соразмерна с шириной, т. е. они не распространяются в глубь заготовки. Образование трещин типа II связано с условиями заполнения жид­ ким металлом или сплавом зоны разрыва между зона­ ми / и II, т. е. определяется величиной зоны разрыва-, жидкотекучестыо расплава и его поверхностным натя­ жением. На рис. 41 показана схема образования трещин типа II.

Фронт затвердевания (см. рис. 41, а) зоны II пере­ мещается в направлении вытягивания заготовки со ско­ ростью о»3 , вытягиваемая часть заготовки удаляется

от этой зоны затвердевания со скоростью, равной раз­ ности скоростей вытягивания заготовки (vB) и переме­ щения фронта затвердевания зоны / (ип.к). Между фронтами затвердевания возникает разрыв шириной Ь. В процессе торможения заготовки (см. рис. 41,6) зазор b сократился до такой величины Ь', при которой расплав по условиям жидкотекучести уже не может его запод-

80

твердевает на ее стенках, так как не в состоянии по ус­ ловиям жидкотекучести заполнить щель на всю глубину до стенки кристаллизатора. В последующие моменты (см. рис. 43, в) скорость движения вытягиваемой заго­ товки по мере увеличения оборотов электродвигателя тянущей клети нарастает, увеличивается ширина разры-

Рис. ‘13. Схема образования трещин типа III

ва и соответственно глубина проникновения жидкого расплава в зону разрыва до его затвердевания у стенки кристаллизатора. В дальнейшем начинается затвердева­ ние вытягиваемой заготовки и формирование стацио­ нарной корочки (согласно рис. 26), зародышем которой теперь уже служит зависший участок 0—3 (см. рис. 43,а). В процессе литья может произойти обрыв заготов­ ки или снятие зависшего участка корочки.

Предложенная схема образования шаговых трещин типа III согласуется с наблюдаемым постепенным уве­ личением количества и размеров дефектов в процессе литья по мере износа кристаллизатора.

Мерами борьбы с трещинами типа III является уст­ ранение зависаний заготовки, которые получаются из-за нарушения геометрической формы рабочей полости кри­ сталлизатора при изготовлении, износе его поверхности, короткой неохлаждаемой части и пр.

Межшаговые трещины типа IV располагаются бес­ системно на поверхности заготовки (рис. 44 и 35,в). Часто они встречаются вблизи шаговых трещин, иногда появление их на поверхности заготовки носит периоди­ ческий характер с интервалом в несколько метров. Тре­ щины типа IV образуются в кристаллизаторе, когда за-

1)значительные припуски на механическую обра­

ботку;

2)высокий брак литья из-за газовых пор, заворотов

пленки;

3)значительная головная и донная обрезь, доходя­ щая до 30%;

4)невозможность отливки заготовок большой длины

для использования в качестве винтов и других изделий;

5)сложность получения полых заготовок малого се­ чения и тонкостенных;

6)значительная неравномерность механических

свойств по сечению и длине заготовки;

7)наличие осевой пористости, ухудшающей качество сплошных заготовок;

8)невозможность полной механизации и автоматиза­ ции процесса производства заготовок;

9)тяжелые санитарно-гигиенические условия труда работающих в цехе.

Литье па установках вакуумного всасывания тоже имело свои недостатки:

1)значительная головная и донная обрезь;

2)наличие осевой пористости, ухудшающей качество сплошных заготовок;

3)невозможность получения полых заготовок с ци­ линдрической внутренней поверхностью;

4)невозможность отливки заготовок большой длины. Недостатки способов литья в кокиль и на установках

вакуумного всасывания привели к необходимости разра­ ботки технологии непрерывного литья заготовок для.ме­ ханической обработки.

Новая технология производства заготовок для механической обработки

В процессе эксплуатации горизонтальных машин был отработан следующий порядок проведения технологиче­ ских операций.

Подготовку машины к разливке начинали с притирки графитового кристаллизатора к медной водоохлаждае­ мой рубашке для создания между ними плотного кон­ такта. После притирки графитовый кристаллизатор плот­ но забивали в медный водоохлаждаемый кожух. В случае отливки полых заготовок в кристаллизатор устанав-

85

лива,пи графитовый дорн. По затравке, введенной в тя­ нущую клеть, устанавливали кристаллизатор при помо­ щи трех регулирующих винтов в опорах рамы.

На раме устанавливали прокладки с таким расчетом, чтобы ось кристаллизатора совпала по высоте с осью отверстия в тигле. На выступающий из медного кожуха графитовый кристаллизатор наносили слой огнеупорной обмазки (70% шамотного порошка и 30% кварцевого пес­ ка) и на него плотно надвигали тигель, который прижи­ мали к кристаллизатору водоохлаждаемым винтом. Вок­ руг тигля выкладывали огнеупорные стенки из кирпича и зажигали газовые горелки.

Графито-шамотный тигель нагревали до 1000— 1100° С. В кристаллизатор вводили затравку на глубину 30—40 мм и зажимали в роликах тянущей клети. Про­ веряли расход воды на кристаллизатор и при помощи ре­ ле времени задавали продолжительность вытягивания и остановки, а регулировочным реостатом — величину ша­ га вытягивания заготовки.

Бронзу марок Бр. ОЦС5-5-5, Бр. ОЦСЗ-12-5, Бр. ОЦСНЗ-7-5-1 выплавляли в отражательной печи и после получения заданного химического состава выпус­ кали порциями массой 0,6 т в подогретый ковш. Во вре­ мя заполнения ковша бронзу раскисляли фосфористой медью в количестве 6 кг/т и зеркало металла покрывали слоем прокаленного угля. Ковш мостовым краном тран­ спортировали к электропечам-миксерам, наполняя их ме­ таллом по мере необходимости.

Металл из индукционной печи-миксера заливали в тигель. В зависимости от диаметра отливаемой заготов­ ки производили первую выдержку от 15 до 60 с и вклю­ чали тянущую клеть. После выхода заготовки из крис­ таллизатора в зону вторичного охлаждения подавали воду. Когда затравка проходила диск летучей пилы, про­ изводился первый рез заготовки. Затравку убирали, а контактный выключатель пилы опускали в рабочее поло­ жение, чтобы движущаяся заготовка включала его сама.

Периодически по мере расхода металла в тигле опе­ ратор-разливщик заливал бронзу из печи-миксера пор­ циями по 30—40 кг.

Разрезка заготовки на мерные длины производилась автоматически. Отрезанные части проталкивались дви­ жущейся заготовкой на опрокидывающийся лоток и

86

сбрасывались нм на стеллаж, который после наполнения вывозили краном на склад готовой продукции. Процесс литья полностью механизирован и автоматизирован.

Температурный режим литья

Для изучения влияния температуры литья иа ста­ бильность процесса были обработаны данные по 100 раз­ ливкам. В табл.' 2 приведены результаты замера темпе­ ратуры в индукционной печи при литье сплошных заго­ товок.

Из данных табл. 2 следует, что наиболее характерным интервалом температуры бронзы в индукционной печи при литье сплошных заготовок диаметром 50—120 мм является 1090—1170° С.

В табл. 3 приведены результаты замера температу­ ры бронзы в индукционной печи при литье полых заго­ товок.

Из данных табл. 3 следует, что наиболее характерным интервалом температур в печи при литье полых загото­ вок наружным диаметром 50—ПО мм н толщиной стенки

10—27,5 мм является ИЗО—1210°С.

37

Таким образом, температура бронзы в индукционной печи при литье полых заготовок выше, чем при литье сплошных заготовок. Следует дополнить, что перепад температур между печыо и тиглем обычно равен 80— 100° С.

Режим вытягивания заготовки

В табл. 4 приведены основные параметры по 140 опытным разливкам сплошных и полых бронзовых заго­ товок. Сравнивая варианты I и III, можно сделать вывод, что при периодическом вытягивании сплошных заготовок

удалось сразу же увеличить продолжительность литья до 13 ч 12 мин. Тот же вывод можно сделать при литье полых заготовок по вариантам IV и VI. В этом случае периодическое вытягивание каждого шага полой заготов­ ки в течение 5 с с остановками по 10 с позволило увели­ чить продолжительность литья с 12 мин до 10 ч 45 мин. Причем более стабильным для полон заготовки наруж­ ным диаметром 60 мм и толщиной стенки 15—17,5 мм

88

оказался режим с суммарным временем вытягивания н остановки, равным 15 с, а не 20 с.

Особенно важно соблюдать цикл вытягивания при литье полых заготовок, так как большая длительность цикла приводит к оковыванию и обрыву дорна вследст­ вие термической усадки отливки. Поэтому в основу тех­ нологического процесса при литье полых заготовок диа-

89