Металлургия. Производство слитков.

Разновидности, конструкции и материалы водоохлаждаемых изложниц.

Очевидно, что потенциал неохлаждаемых изложниц оказался исчерпанным, при возникновении необходимости в получении слитков достаточно крупного сечения. Относительно малая скорость отвода тепла от затвердевающего расплава в неохлаждаемых изложницах явилась препятствием в получении качественных слитков достаточно крупного сечения. Крупные слитки оказывались пораженным усадочными дефектами, поверхность слитков была неудовлетворительной, а их центральная часть занята довольно крупными макрокристаллами. Необходимость в повышении интенсивности теплоотвода привела к появлению водоохлаждаемых изложниц.

Водоохлаждаемые изложницы

Водоохлаждаемые изложницы появились в 20 – 30 гг. ХХ столетия и сыграли значительную положительную роль в повышении качества слитков. По сравнению с массивными неохлаждаемыми изложницами литье в водоохлаждаемые изложницы имеет ряд преимуществ:

— из-за меньшего градиента температур по сечению рубашки водоохлаждаемой изложницы последняя испытывает меньшие температурные напряжения по сравнению с массивной чугунной изложницей, и, следовательно, обладает большей стойкостью, что хорошо влияет на стартеры;

— в водоохлаждаемых изложницах проще организовать направленный снизу вверх процесс затвердевания слитка, что позволяет отливать здоровые слитки больших сечений, чем в неохлаждаемых изложницах;

— высокая интенсивность теплоотвода в водоохлаждаемых изложницах обеспечивает более высокие механические свойства слитков за счёт более мелкодисперсной как макро-, так и микроструктуры по сравнению со слитками, полученными литьем в неохлаждаемые изложницы;

— за счёт ускоренного охлаждения слитка и изложницы сокращается наличный парк литейных форм в цехе, и соответственно повышается производительность литья.

Основными элементами конструкции водоохлаждаемой изложницы являются рубашка и кожух. Внутри рубашки формируется тело слитка, а снаружи рубашка с кожухом образуют водоохлаждаемую полость – кессон. Рубашка изготавливается из меди, реже из стали или инвара – сплава железа с никелем, обладающего малым коэффициентом линейного расширения. Кожух изложницы, как правило, изготавливают из чугуна (литьем) или стали (сваркой). На внутренней полости кожуха выполняют ребра жесткости. Рубашку и кожух скрепляют болтами через резиновые уплотнения. При конструировании изложницы болтовые соединения рубашки и кожуха должны находится вне рабочей полости формы, что обеспечивается наличием соединительного фланца на кожухе. В противном случае охлаждающая вода может попасть в рабочую полость изложницы и спровоцировать взрыв.

Для литья плоских слитков применяют, как правило, вертикальные разъемные водоохлаждаемые изложницы. Их изготавливают створчатыми со стягивающими замковыми устройствами, подробная конструкция подобной изложницы представлена в приложении А. В таких изложницах отвод тепла охлаждающей водой осуществляется только от широких боковых стенок слитка, причем стенки изложниц охлаждаются раздельно.

Для литья цилиндрических слитков применяют неразъемные водоохлаждаемые изложницы. Рубашки таких изложниц конструируются в виде сплошных конических труб, вставленных по две или по три в общий водяной кессон. Удаление слитка из таких изложниц осуществляется их переворотом. При литье цилиндрические рубашки расширяются и испытывают значительные напряжения, что вызывает их коробление и в дальнейшем препятствует извлечению слитков. Для снижения величины напряжений, а также предотвращения нарушения целостности соединительных уплотнений между трубой и кессоном следует обеспечить возможность свободного расширения рубашек при разогреве. Это достигается путем применения упругих уплотнительных прокладок и отдельного самостоятельного крепления каждой из труб относительно кессона.