Способы непрерывного литья

При непрерывном литье (рисунок 2) расплавленный металл из металлоприемника 1 через графитовую насадку 2 поступает в водоохлаждаемый кристаллизатор 3 и затвердевает в виде отливки 4, которая вытягивается специальным устройством 5. Длинные отливки разрезают на заготовки требуемой длины.

Рисунок 2 – Схема непрерывного литья и разновидности получаемых отливок

МНЛЗ — машина непрерывного литья заготовок (или УНРС — установка непрерывной разливки стали). В настоящее время около 60 % отливаемых непрерывным литьем заготовок разливается на слябовых МНЛЗ. Жидкая сталь непрерывно заливается в водоохлаждаемую форму, называемую кристаллизатором. Перед началом заливки в кристаллизатор вводится специальное устройство с замковым захватом («затравка»), как дно для первой порции металла. После затвердевания металла затравка вытягивается из кристаллизатора, увлекая за собой формирующийся слиток. Поступление жидкого металла продолжается и слиток непрерывно наращивается. В кристаллизаторе затвердевают лишь поверхностные слои металла, образуя твердую оболочку слитка, сохраняющего жидкую фазу по центральной оси. Поэтому за кристаллизатором располагают зону вторичного охлаждения, называемую также второй зоной кристаллизации. В этой зоне в результате форсированного поверхностного охлаждения заготовка затвердевает по всему сечению. Этот процесс слиткообразования является способом получения слитков неограниченной длины. В этом случае по сравнению с разливкой в изложницы резко уменьшаются потери металла на обрезку концов слитков, которые, например, при литье спокойной стали составляют 15—25 %. Кроме того, благодаря непрерывности литья и кристаллизации, достигается полная равномерность структуры слитка по всей его длине.

Основными производителями непрерывнолитых слябов в мире являются Япония, США, КНР, Германия, Корея и Россия. На их долю приходится более двух третей мирового объема производства слябов. Сейчас в мире насчитывается чуть более 500 слябовых МНЛЗ с общим числом ручьев свыше 700 шт.

Различают 4 конструкции МНЛЗ:

-вертикальные;

-криволинейные;

-радиальные.

-горизонтальные

По количеству ручьёв МНЛЗ разделяют на 1—7 ручьевые.

В зависимости от геометрии слитка МНЛЗ делятся на

-слябовые;

-блюмовые;

-заготовочные.

Очень интересный процесс представляет собой непрерывное литье. Сущность способа состоит в том, что жидкий металл равномерно и непрерывно заливают в охлаждаемую форму-кристаллизатор с одного конца и в виде затвердевшего слитка (прутка, трубы, заготовки квадратного, прямоугольного или другого сечения). Затем его вытягивают специальным механизмом с другого конца. С помощью этого способа можно получать отливки из всех известных черных и цветных сплавов.

Высокая экономическая эффективность непрерывного литья обеспечивается его преимуществами:

1. Возможность получения слитка, трубы, профиля неограниченной длины и требуемого поперечного сечения.

2. Увеличение выхода годного продукта за счет уменьшения расхода металла на прибыльные и донные части слитков.

3. Уменьшение расходов на изготовление изложниц.

4. Уменьшение ликвационной неоднородности отливки, устранение усадочных раковин и газовой пористости.

Технологический процесс осуществляется на специальных машинах. Они могут быть с вертикальным и горизонтальным направлением движения изделия, чаще применяют технические средства с вертикальным движением изделия. Высокое качество металла отливок достигается созданием условий направленного теплоотвода и, соответственно, их затвердевания, а также постоянного питания фронта кристаллизации жидким металлом при непрерывном литье. В результате этого слитки и другие изделия не имеют усадочной и газовой пористости, неметаллических включений.

Производство труб неполным непрерывным литьем осуществляется на специальных литейных машинах. На поддоне с затравкой устанавливают песчаный стержень, образующий канавку в раструбе трубы. Жидкий чугун из ковша через литниковую воронку заливают в кристаллизатор (тонкостенную водоохлаждаемую форму), и когда металл поднимется до верха кристаллизатора, начинают опускать поддон, а вместе с ним извлекают и затвердевающую трубу из кристаллизатора. Подъем и опускание поддона осуществляются двигателем.

Скорость извлечения трубы из кристаллизатора должна быть такой, чтобы время пребывания ее в кристаллизаторе было достаточным для затвердевания металла. Практически она составляет для труб с толщиной стенки 10-12 мм 0,75-1 м/мин. В процессе их производства неполным неполным непрерывным литьем происходит последовательное извлечение продукции из кристаллизатора, что обеспечивает высокую производительность процесса. Качество изделий (чистота поверхности, механические свойства) получается высоким, практически соответствующим качеству отливок, изготовляемых в металлических формах. Таким способом получают трубы диаметром до 800 мм и длиной до 10 м.

Способ непрерывного литья используют также и для получения слитков из цветных и черных сплавов. Практически все алюминиевые сплавы для передела прокаткой в листы, профили и другие изделия разливают в слитки данным методом. Заливка производится в короткий водоохлаждаемый кристаллизатор с последующим охлаждением изделия в водяной ванне. Поперечное сечение продукции может быть круглое, прямоугольное или квадратное. Процесс осуществляется аналогично тому, как описано ранее. Однако скорость его в этом случае значительно ниже (0,8-3 м/ч).

Высокая экономическая эффективность обеспечивается на специальных установках. Установка рассчитана на разливку стали в слитки сечением до 200 х 600 мм. при непрерывном литье жидкий металл из стопорного ковша через промежуточное устройство поступает в кристаллизатор, в который до начала разливки введена затравка. В нем образуется донная часть слитка, сцепляемая с затравкой при помощи «ласточкина хвоста», а также его боковая поверхность.

После достижения в кристаллизаторе определенного уровня металла слиток вытягивается специальным механизмом с постепенным ускорением движения до заданной скорости. Затравка и формирующееся изделие при непрерывном литье вытягиваются приводными валками вниз. Выходящий из кристаллизатора слиток, имеющий еще жидкую сердцевину, проходит зону вторичного охлаждения, обрызгивается водой и полностью затвердевает. Он сцепляется с тележкой газорезки, которая опускается вместе с ним. При движении слиток разрезается газовыми резаками на слябы требуемой длины, и последние затем автоматически подаются на прокатку.

Непрерывное литье имеет много разновидностей. Одной из них является отливка изделий во вращающиеся кристаллизаторы, например, отливка полос, лент, листов во вращающиеся валки-кристаллизаторы. Расплавленный металл непрерывной струей поступает в лоток и далее проходит между двумя вращающимися валками, охлаждаемыми изнутри разбрызгиванием водой. В зоне формирования отливки на поверхностях валков намораживаются корочки металла, которые свариваются в зоне контакта валков, образуя ленту, полосу или лист.

Этот способ достаточно производительный, однако он пригоден только для получения сравнительно тонкостенных отливок. Например, таким способом непрерывного литья можно получить чугунный лист толщиной до 1 мм. Чугунный лист имеет отбеленную структуру и подвергается термической обработке - отжигу. Весь технологический процесс производства листа от разливки жидкого чугуна до их пакетирования автоматизирован.