Работа и устройства МНЛЗ этого типа, как отмечалось ранее, основана на том, что рабочая поверхность кристаллизатора перемещается вместе со слитком в начальный момент его формирования; это исключает их взаимное скольжение и возникновение при этом сил трения между слитком и кристаллизатором. Благодаря отсутствию трения эти МНЛЗ позволяют отливать слитки значительно меньшей толщины и при значительно больших скоростях, чем традиционные МНЛЗ с вытягиванием слитка из кристаллизатора.

Опробованы и внедряются либо эксплуатируются несколько разновидностей МН­ЛЗ этого типа: двухвалковые; барабанные с ограничительным роликом или без него; одно - и двухленточные со сплошными или гусеничными лентами (все служат для отливки полос и лент толщиной от 10-20 мм до долей миллиметра) и барабан но-лен­точные или роторные (для отливки слитков с сечением, близких к прямоугольному толщиной до 160 мм). Подобные МНЛЗ нередко используются для литья цветных металлов и начинается их промышленное использование для литья стали.

Сооружение и эксплуатация таких МНЛЗ обходится значительно дешевле, чем традиционных со скольжением слитка в кристаллизаторе; кроме того снижаются энергозатраты при дальнейшей прокатке, так как для прокатки тонких заготовок требуются станы небольшой мощности.

Двухвалковые МНЛЗ (рис. 2.148 а) используют для получения плоских слит - ков(полос, лент). Иногда процесс в таких МНЛЗ называют литьем по схеме жид­кой прокатки. В таких МНЛЗ жидкий металл из промежуточного ковша подают сверху в зазор между двумя параллельными вращающимися навстречу друг другу охлаждаемыми валками (роликами); в торцах валков расположены поперечные пла­стины (плиты), ограничивающие литейное пространство с боков. Между валками образуется сужающаяся книзу воронка из жидкого металла; в верхней ее части на поверхности валков формируется наружная корочка слитка, которая в дальнейшем подвергается обжатию вследствие сближения поверхностей вращающихся валков. Таким образом валки выполняют роль кристаллизатора и одновременно производят обжатие слитка. Окончательное затвердевание происходит после выхода слитка из валка. Ниже валков движущийся слиток с помощью изгибающего устройства 3 и системы роликов плавно переводят в горизонтальное положение.

Жидкий металл в зазор между валками необходимо подавать равномерно по ширине отливаемого слитка; подачу металла ведут открытыми струями через желоб или под уровень металла погружными стаканами (плоские стаканы с щелевидным выходным отверстием или несколькими круглыми отверстиями).

На МНЛЗ подобного типа с диаметром валков 1200 мм при толщине плоского отливаемого слитка 0,5-5 мм скорость его движения составляет 20-100 м/мин; шири­на отливаемого слитка достигает 800 мм. Недостатком таких УНРС являются малое время контакта корочки слитка с валками и возможность образования поверхностных трещин при деформации тонкой формирующейся оболочки слитка. В связи с этим подобный способ литья применим к металлам и сплавов, пластичным вблизи темпе­ратуры кристаллизации.

Находят применение еще две разновидности машин подобного способа литья (рис. 2.149). В одной из них жидкий металл подают сбоку в зазор между валками,

Рис. 2.148. МНЛЗ без скольжения слитка в кристаллизаторе: а — двухвалковая; б — ба­рабанного типа с боковой ванной без ограничительного ролика; в — барабанного типа с нижней ванной; г — барабанного типа с ограничительным роликом; д — двухленточная; 1 — промежуточный ковш; 2 — охлаждаемый валок; 3 — изгибающее устройство; 4 — направляющие ролики; 5 — слиток; 6 — выпрямляющие ролики; 7 — охлаждаемый барабан; 8 — питатель; 9 — тянущие валки; 10 — снимающий клин; 11 — ограничительный ролик; 12 — опорные ролики; 13 — лента; 14 — охладитель ленты

Рис. 2.149. Схема подачи металла в двухвалковую МНЛЗ сбоку (а) и снизу (б): 1 — валок;

2 — питатель

расположенными друг под другом, т. е. вертикально. В другой жидкий расплав подают в зазор между горизонтально расположенными валками снизу.

МНЛЗ барабанного типа (рис. 2.148 б, в, г) служат для отливки полос и лент. Процесс литья на них называют литьем намораживанием на один валок (барабан). В этих установках вращающийся вокруг горизонтальной оси охлаждаемый валок контактирует с расплавом, находящимся в питателе (рис. 2.148 б, в) или же расплав подают на поверхность валка, при этом должно обеспечиваться его равномерное поступление по всей ширине барабана.

Барабан диаметром до 1 м полый, его рабочая поверхность охлаждается водой изнутри, что обеспечивает охлаждение нижней поверхности отливаемой полосы; верхнюю наружную поверхность полосы иногда охлаждают водой, распыляемой форсунками, либо потоком инертного газа.

Разработано две разновидности таких МНЛЗ: с ограничительным роликом (рис. 2.148 г) и без него (рис. 2.148 б, в).

Для увеличения протяженности зоны контакта полосы с барабаном некото­рые МНЛЗ помимо ограничительного ролика снабжены опорными роликами 12 (рис. 2.148, г). Отливаемая полоса отделяется от барабана с помощью снимающего клина. После отделения от барабана полоса попадает в тянущие ролики и затем на моталку, сматывающую полосу в рулон. На установках без ограничительного ролика толщина отливаемой ленты (полосы) определяется скоростью вращения барабана и свойствами и температурой расплава.

При этом для получения постоянной толщины ленты необходимы стабильные свойства расплава (температура, жидкотекучесть и др.) и надежные системы авто­матического контроля и управления разливкой. Более перспективными считаются установки с ограничительным роликом, у которых постоянство толщины и гладкая поверхность ленты обеспечиваются за счет воздействия этого ролика.

Толщина отливаемых полос и лент составляет от 10 мм до долей миллиметра, ширина достигает 1000 мм, скорость разливки находится в пределах от 0,6 до 60- 90м/мин.

На установках с вращающимися барабанами (валками) разливают алюминий, цинк, свинец и сплавы на их основе, чугун и некоторые стали.

На рис. 2.150 приведены конструкции некоторых валков-кристаллизаторов (ба­рабанов). Валки состоят из полого рабочего корпуса, цапф и внутренней системы охлаждения. У валков (рис. 2.150 а, в) верх рабочей стальной поверхности изнутри охлаждают струями воды, подаваемыми через отверстия в трубах 2, а низ охлажда­ется слоем воды, имеющейся в полости валка.

В валке (рис. 2.150 б) наружный бандаж 1 охлаждают водой, текущей между ним и сердечником 6.

Ленточные МНЛЗ, служащие для отливки тонких полос, могут быть одно - и двух­ленточными. Двухленточнная установка (см. рис. 2.148 5) имеет две располагаемые наклонно параллельные бесконечные ленты, движущиеся с одинаковой скоростью. Ленты могут быть гусеничными или сплошными из стали. С внутренней стороны ленты охлаждаются водой; прижатие ленты к отливаемой полосе обеспечивают опор­ные ролики 12. Продольное расширение ленты вследствие ее нагрева компенсируются натягивающими роликами. Металл в зазор между лентами подают либо через желоб, либо плоскими погружными стаканами.

На одной из подобных установок со сплошными лентами (установка «Хезелетт» в США) отливают полосы толщиной 20-80 мм при скорости разливки от 4-6 до 15 м/мин.

Роторные или барабанно-ленточные МНЛЗ применяют, как правило, для отлив­ки слитков трапециевидного ( близкого к прямоугольному) сечения. Одна из таких МНЛЗ, вводящая в состав литейно-прокатного агрегата, представлена на рис. 2.153. Жидкий металл поступает из промежуточного ковша сверху в зазор между вращаю­щимся литейным колесом и движущейся лентой. Литейное колесо 7 диаметром 3 м из стали имеет закрепленный на ободе медный водоохлаждаемый канал, имеющий форму расширяющейся кверху трапеции, что облегчает выход слитка из канала в процессе разливки (размеры сечения канала 160 х 130 х 128 мм). Бесконечная стальная лента толщиной 1,6 мм прижимается к ободу колеса двумя валками 4, а третий приводной валок 3 обеспечивает ее натяжение и непрерывное движение. Движущаяся лента прижимается к ободу колеса, образуя кристаллизатор длиной 1,8 м, в котором отсутствует скольжение слитка. В зоне контакта с колесом ленту снаружи охлаждают.

В нижней части колеса слиток выводят из трапециевидного канала и плавно раз­гибают с помощью водоохлаждаемого клина и ряда роликов, после чего он поступает в тянущую клеть. Скорость разливки (скорость движения слитка) на таких УНРС достигает 4-6 м/мин.

Приведем описание еще одной роторной литейной машины (МНЛЗ), входящей в состав эксплуатируемого литейно-прокатного агрегата (ЛПА), производящего ка­танку диаметром 8-12,5 мм из жидкой меди. (Этот ЛПА схож с ЛПА показанным на рис. 2.156 для получения алюминиевой катанки). МНЛЗ имеет в качестве основ­ных конструктивных элементов литейное колесо, связанное с приводом вращения, натяжное колесо и холостое, охватываемые бесконечной стальной лентой.

Литейное колесо МНЛЗ диаметром 1500 мм состоит из двух дисков, между кото­рыми закреплено медное кольцо (бандаж). По периферии бандажа сделана кольце­вая выточка трапециевидного сечения с расширением кверху, которая совместно с бесконечной охватывающей колесо стальной лентой образует полость, являющуюся движущимся кристаллизатором, в котором отсутствует трение слитка о его стенки. Площадь поперечного сечения полости составляет 2575 мм2. Жидкую медь заливают в полость сверху из питателя (приемной ванны), снабженного регулирующим устрой­ством, обеспечивающим постоянный уровень жидкого металла в кристаллизаторе.

Лента изготовлена из малоуглеродистой стали (0,08-0,12 % С) и имеет ширину 100 мм и толщину 1,8-2,5 мм. Лента после отхода от литейного колеса охлаждается снаружи водой. Охладитель выполнен в виде трубы, изогнутой по радиусу, несколько большему, чем радиус литейного колеса. На трубе жестко (сваркой) закреплены охлаждающие устройства, включающие форсунки, через которые подают воду на ленту и вентили для регулирования расхода воды через каждую форсунку.

Привод литейного колеса состоит из электродвигателя постоянного тока и чер­вячно-цилиндрического редуктора. Он позволяет регулировать частоту вращения литейного колеса в пределах 1,5-3,0 мин-1, что обеспечивает линейную скорость выхода отливаемой заготовки от 7 до 14 м/мин. Ось натяжного колеса соединена с пружинным натяжным устройством.