Технологии » 2012 » Март » 31 » Установка непрерывного литья заготовок.
13:31
Установка непрерывного литья заготовок.
Горизонтальная установка непрерывного
литья заготовок НСС-12000

 

Баст Юрген, д-р техн. наук, проф.
Горная Академия, TU BAF. Германия, Фрайберг
Горбатюк Сергей Михайлович, д-р техн. наук, проф.,
Крюков Игорь Юрьевич
Национальный исследовательский технологический
университет «МИСиС». Россия, Москва


Потребность промышленных отраслей в продукции из драгоценных, цветных и легких металлов постоянно растет, при этом требования к ее качеству остаются неизменно высокими.

 

В современных технологиях все более широкое применение находят литые изделия сравнительно небольших размеров, используемые в металлообрабатывающей промышленности для изготовления мелких деталей, применяемых в приборостроении, электро- и сенсорной технике, а также при производстве ювелирных изделий.

TU BAF совместно с НИТУ «МИСиС» и фирмой Indutherm GmbH (Германия) разработали горизонтальную установку непрерывного литья заготовок из перечисленных выше сплавов HCC-12000 оригинальной конструкции.

    Основные требования к спроектированной установке заключались в следующем:
  • простота конструкции, обеспечивающая ее низкую стоимость;
  • разработка конструкции установки по принципу унификации, т.е. использование конструктивных элементов (вакуумная камера, индуктор и т.п.), хорошо зарекомендовавших себя в процессе эксплуатации на предприятии Indutherm GmbH;
  • необходимость реализации способа горизонтального литья заготовок, позволяющего получать слитки большой длины;
  • использование индукционного нагрева для достижения равномерного разогрева металла до 1500 °C;
  • необходимость герметизации рабочего объема установки с целью повышения качества литых заготовок;
  • возможность получения заготовок широкого сортамента: круглого сечения диам. 70 и диам. 10 мм и прямоугольного сечения размерами 200×20 мм;
  • удобство и простота обслуживания установки.
Основные технические характеристики разработанной установки непрерывного литья заготовок приведены ниже:


Объем тигля, см3 - 12 000
Температура нагрева расплава, °С - 1500
Длина кристаллизатора (макс.), мм - 380

Форма и размеры сечения производимых слитков, мм:
круглые, диам. - 10
круглые, диам. - 70
прямоугольник, высота × ширина - 20х200

Габаритные размеры установки, мм:
длина - 2000
ширина - 800
высота - 1500

Установка (рис. 1) состоит из плавильно-охладительной машины и вытяжного устройства.
Плавильно-охладительная машина предназначена для разливки заготовок требуемого сечения в защитной среде.



Рис. 1. Схема горизонтальной установки непрерывного литья заготовок

В ее состав входят: плавильный тигель 2, расположенный внутри индуктора 4, кристаллизатор 5 и охладитель 6.
Все устройства, как и расплавленный металл 3, находятся внутри вакуумной камеры 1.

В качестве защитной среды применяется аргон.

Вытяжное устройство предназначено для извлечения заготовки из кристаллизатора с заданной скоростью и требуемым усилием.
Устройство снабжено прижимными 9 и вытяжными 8 роликами.
Скорость разливки зависит от частоты вращения вытяжных роликов, а тянущее усилие – от силы прижатия тянущих роликов к заготовке.
На начальном этапе процесса вытяжки слитка используется затравка 7.

Нагрев металла осуществляется низкочастотным индуктором, который обеспечивает хорошую глубину проникновения электромагнитного поля в расплав.
Благодаря этому плавление протекает быстро, металл переходит в жидкое состояние равномерно по всему объему.

В процессе плавки индуктор охлаждается водой и в течение всего времени работы установки остается холодным.
Форма и размеры индуктора соответствуют габаритам плавильного тигля 3.
Донной частью тигель присоединен к графитовому кристаллизатору, который в зависимости от формы получаемой заготовки имеет различные профили сечения.
 

Принцип работы плавильно-охладительной машины, трехмерная модель которой выполнена в программе SolidWorks (рис. 2), следующий.
 

Рис. 2. 3D-модель плавильно-охладительной машины

Перед началом эксплуатации установки салазки 7 вынимают из вакуумной камеры 2 и на них монтируют теплоизолятор 8, при этом направляющие 5 задают требуемое положение салазок относительно тигля 11.

Для повышения жесткости конструкции теплоизолятор армируют керамическими трубками 9.
На закрепленный теплоизолятор помещают кристаллизатор 10, один конец которого присоединен к нижней части охладителя 3, а другой к тиглю 11.

Тигель расположен в верхней части вакуумной камеры и закреплен в подъемно-опускающем устройстве 13.
Кристаллизатор соединяется с тиглем по конической поверхности и прижимается к нему под действием силы тяжести.
Такое соединение обеспечивает требуемую плотность соединения и не допускает вытекание расплава в зазор между тиглем и кристаллизатором.

Перед загрузкой тигля шихтой (которая обычно состоит из гранул переплавляемого металла) открывают верхнюю крышку 1 вакуумной камеры и запорный шток тигля 12 опускают в крайнее нижнее положение, тем самым закрывая отверстие, соединяющее тигель с кристаллизатором.

После загрузки тигля шихтой из вакуумной камеры откачивают воздух и заполняют объем камеры инертным газом (обычно аргоном).
Как только помещенный в тигель металл полностью расплавится, открывают переднюю крышку вакуумной камеры 4 и в кристаллизатор 10 вводят затравку.
Вытекание расплава из тигля 11 в кристаллизатор 10 происходит после поднятия запорного штока 12.
Расплавленный металл прилипает к затравке и с помощью вытяжного устройства постепенно вытягивается из кристаллизатора.
 
Заключение.

Предложенный вариант конструкции установки НСС-12000, основанный на проведенном анализе способов производства литых заготовок большой длины, позволил сделать вывод, что для повышения качества отливок из драгоценных, цветных и легких металлов целесообразно использовать горизонтальные установки.

Такие машины исключают деформацию слитка, характерную для установок радиального типа, и позволяют разливать слитки из хрупких и склонных к трещинообразованию металлов и сплавов.

Предложенная конструкция позволяет получать литые заготовки малых сечений и оперативно менять технологическую длину машины, количество и расположение устройств вторичного охлаждения, тем самым быстро изменять сортамент выпускаемой продукции в широком диапазоне.

 Журнал "Металлург", 2 · 2011
Ссылка: http://lmx.ucoz.ru/load/4-1-0-10
Категория: Машины и технологии | Просмотров: 2687 | Добавил: semglass | Теги: Машины, технология, литье металлов, драгоценные металлы, цветные металлы
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *: