Конструкции машин полунепрерывного литья

В цветной металлургии для получения слитков (литых заготовок) в основном используют полунепрерывное литье. На машинах подобного типа через вертикаль­но расположенный кристаллизатор скольжения отливают небольшой длины (2-7 м) слиток, который после окончания разливки разрезают на мерные длины. На таких машинах отливают слитки (заготовки) из алюминия и сплавов на его основе, магния и магниевых сплавов, сплавов на основе тяжелых металлов (меди и никеля), чистой меди и некоторых других сплавов, получая слитки круглого, квадратного и прямо­угольного сечений, а также полые слитки.

В отечественной практике применяют машины полунепрерывного литья с тросо­вым, цепным, винтовым, реечным, валковым и гидравлическим приводами переме­щения отливаемого слитка вниз. Машины с гидравлическим приводом применяются реже, а с перемещением слитка вращающимися валками (как на УНРС) — в основном на машинах непрерывной разливки.

Схема машин с тросовым и цепным приводом, часто применяемых для литья легких сплавов показана на рис. 2.140.

В машине первого типа с цепным приводом по вертикальным направляющим 6 перемещают горизонтальный стол 3 с затравкой (поддоном) 5 и слитком 2, вытяги - «. ваемым из кристаллизатора 1. Перемещение осуществляют с помощью цепей 14, при­чем масса стола частично уравновешивается контргрузом 15, а его горизонтальное положение обеспечивается двумя парами роликов (колес) 16. Электродвигатель 17 через клиноременную передачу, редуктор 19 и ко­ническую зубчатую передачу 18 обеспечивает вра­щение зубчатой звездочки 13 и, тем самым переме­щение стола 3 со слитком.

В машине второго типа с тросовым приводом стол (поддон) 3 с затравкой 5 и слитком переме­щается по четырем направляющим 6 это переме­щение обеспечивается при вращении барабанов 10 с помощью тросов (канатов) 11 и системы бло­ков 12. Вращение барабанов 10 с одной скоростью обеспечивает электродвигатель 7 через открытую зубчатую передачу 4 и червячный редуктор 9 дру­гую скорость вращения барабана 10 обеспечивает электродвигатель 8 через клиноременную передачу и червячные редукторы 9 а и 9.

Машины с винтовым приводом часто применя­ются для литья слитков из тяжелых цветных метал­лов. Одна из конструкций подобных машин (двух­винтовая) схематически показана на рис. 2.141.

В колодце 6 жестко установлены две вертикаль­ные направляющие 5, по которым перемещается по­движный стол 3 машины с затравкой (поддоном) 2 и слитком 1, вытягиваемым из кристаллизатора (на рисунке не показан). Движение стола 3 обеспечивают два вертикальных ходовых винта 4, их вращение осуществляют от привода, расположенного на дне колодца.

У машин с гидравлическим приводом стол перемещают с помощью вертикального гидроцилиндра, расположенного соосно с кристаллизатором, при этом обычно не предусматривают вертикальных направляющих движения стола.

Машины полунепрерывной разливки делают одно - или многоручьевыми, когда на столе закреплено несколько затравок, тянущих слитки из нескольких кристалли­заторов.

Конструкции машин непрерывного литья (МНЛЗ)

Применение таких машин для литья цветных металлов в последние годы расширя­ются. На рис. 2.142. показана схема вертикальной МНЛЗ для непрерывной отливки вайербасов из бескислородной меди. МНЛЗ входит в состав плавильно литейного комплекса, включающего индукционную печь ИЛК-16, миксер, МНЛЗ и участок резки и штабелирования вайербасов.

На двухручьевой МНЛЗ отливают слитки круглого (диаметром 90-105 мм) или квадратного сечений (размером от 90 х 90 до 105 х 105 мм). Над кристаллизатора­ми 3 установлена распределительная коробка 1, в которую из миксера поступает жидкая медь, далее она через два стопорных устройства 2 подается в кристаллиза­торы, снабженные механизмами качания.

Каждый кристаллизатор имеет независимую от другого раму качания 4, колеб­лющуюся от кулачкового механизма 13 с приводом 12. Вниз по направлению пере­
мещения слитка кристаллизатор движется со скоростью разливки, вверх — со скоро­стью в 2-3 раза больше; амплитуда качания составляет 11,5 мм. Частоту возвратно- поступательного перемещения кристаллизатора можно изменять в зависимости от скорости литья.

Дальнейшее охлаждение слитков 15 осуществляется в системе вторичного охлаж­дения 5, состоящего из форсунок 11 и сборников воды 10.

Тянущая клеть каждого ручья состоит из корпуса 7, валков 6, механизма 9 их

прижатия к слитку и привода 14 вращения вал­ков. Концевые опоры валков 6 крепятся на по­воротных рычагах 8, шарнирно закрепленных в корпусе клети. Пружинное устройство 9, воз­действуя на верх рычагов прижимает их с валка­ми к слитку.

Скорость вытягивания изменяется в пределах 0,2-0,9 м/мин. Ниже тянущей клети движущий слиток разрезают дисковой пилой, движущейся во время резки вместе со слитком. Отрезанные заготовки с помощью корзины-кантователя по­ворачивают на 90° и укладывают на рольганг, который транспортирует их к участку резки на вайербасы.

Подобная линия обеспечивает производитель­ность около 7 т/ч.

Основным видом усилия сопротивления в ли­тейных машинах вертикального типа является сила трения слитков в опорных устройствах зо­ны вторичного охлаждения (ЗВО). Она зависит от распирающего давления жидкого металла на опоры и определяется высотой столба Н металла от поверхности жидкой фазы в кристаллизаторе до конца лунки жидкого металла:

FTp = 0,5 • 7 • р, ■ В ■ Н2 ■ К,

где /і — коэффициент трения металла в опорных устройствах ЗВО с периметром В слитка; 7 — удельная сила тяжести жидкого металла; К і — опытный коэффициент, зависящий от химического состава металла.

Тянущее усилие Р определяется разностью усилия сопротивления Frp и силой тяжести столба металла GM — В ■ Н - 7, откуда Р — Frp — GM. По величине тянущего усилия Р рассчитывается нажимное усилие F прижимного механизма:

F = Р ■ K2/f • і,

где і — передаточное отношение поворотных рычагов относительно точки крепле­ния прижимных пружин; / — коэффициент трения сцепления тянущего ролика со слитком; К2 — коэффициент запаса сцепления.

Общий крутящий момент на тянущих роликах диаметром Dp

М = Р ■ К2, Нм.

По величине М устанавливается мощность дви­гателя

= М • п/9550 • у

где п — частота вращения роликов; г/ — к. п.д. привода.

На рис. 2.143 показана МНЛЗ, у которой кри­сталлизатор 4 вмонтирован в дно миксера 1, обра­зуя с ним одно целое. Кристаллизатор водоохлаж­даемый, рабочие стенки 3 изготовлены из графи­та. Для регулирования подачи металла в кристал­лизатор служит стопорное устройство 2.

После выхода из кристаллизатора слиток охлаждают душирующим устройством 5, сбегаю­щая со слитка вода собирается в водосборнике 6.

Тянущее устройство (клеть) состоит из двух-трех пар валков 7, часть которых является тянущими, а остальные — направляющими. Прижатие вал­ков к слитку осуществляется гидравлическим или пружинно-винтовым устройством.

После тянущей клети расположен механизм резки, состоящий из дисковой пилы 9 и гидро­захвата 8, который обеспечивает сцепление ме­ханизма резки со слитком и их синхронное дви­жение во время разрезания слитка. Отрезанную заготовку 10 с помощью самоходной тележки Л перемещают от оси слитка и далее захватом 12 передают на последующую обработку.