Ciągłe odlewanie stali: zasada działania, niezbędny sprzęt, zalety i wady metody

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

W dzisiejszych czasach ogromna ilość różnych rzeczy, części itp. jest wykonana ze stali. Oczywiście wymaga to dużej ilości materiału źródłowego. Dlatego zakłady od dawna stosują metodę ciągłego odlewania stali, charakteryzującą się najważniejszą cechą – wysoką wydajnością.

Niezbędny sprzęt do pracy

Do tej pory znanych jest kilka instalacji do odlewania stali w ten sposób i są one określane skrótem UNRS. Początkowo opracowano i wdrożono do produkcji instalację typu pionowego, znajdującą się 20-30 metrów poniżej poziomu posadzki warsztatu. Jednak później chęć rezygnacji z pogłębiania posadzki stała się głównym motorem rozwoju tych instalacji. Doprowadziło to do opracowania i wdrożenia linii do ciągłego odlewania typu wieżowego. Wysokość tych instalacji wynosiła 40 m. Jednak ta wersja maszyny nie była powszechnie stosowana z dwóch powodów. Najpierw zbudujtaka jednostka w warsztacie jest dość problematyczna i pracochłonna. Po drugie, pojawiły się jeszcze większe trudności z jego działaniem.

Instalacje zakrzywione i promieniowe

Z biegiem czasu ciągłe odlewanie stali zostało przeniesione do pracy na giętarkach pionowych. Główną cechą jest wygięcie wlewka wychodzącego za wałkami o 90 stopni. Następnie w instalacji zastosowano specjalny mechanizm prostujący do prostowania wlewka i dopiero po tym etapie nastąpiło cięcie. Ciągłe odlewanie stali na takim sprzęcie z jakiegoś powodu nie stało się zbyt popularne. Po pierwsze, zagięcie umożliwiło oczywiście zmniejszenie wysokości, ale jednocześnie mocno ograniczyło przekrój samego wlewka. Im więcej trzeba było uzyskać odcinka materiału, tym większe musiało być zagięcie, co oznacza, że wysokość ponownie wzrosła. Po drugie, giętarki zostały umieszczone w stalowniach z jeszcze większymi trudnościami niż te pionowe.

Obecnie instalacje do ciągłego odlewania stali promieniowej zyskują coraz większą popularność. Na takiej jednostce wlewek formuje się w formie i opuszcza ją wzdłuż tego samego łuku, wzdłuż którego wszedł. Następnie zostanie wyprostowany za pomocą mechanizmu odpowiedniego do pociągania. A potem możesz już zacząć ciąć wlewek na półfabrykaty. To właśnie ta konstrukcja w praktyce okazała się najbardziej racjonalna w organizacji przepływu towarów w stalowni.

Gdzie zaczyna się casting

Technologia ciągłościodlewanie stali jest dość skomplikowanym procesem. Można jednak śmiało powiedzieć, że zasada pozostaje taka sama niezależnie od zastosowanej konfiguracji produkcyjnej. Możesz rozważyć technologię na przykładzie pionowego UNRS.

Maszyna jest dostarczana z kadzią do nalewania stali przez specjalny dźwig. Następnie stal wpływa do kadzi pośredniej, która ma korek. W przypadku maszyn jednoniciowych będzie jeden ogranicznik, w przypadku maszyn wieloniciowych będzie jeden ogranicznik na strumień. Ponadto kadź pośrednia posiada specjalną przegrodę do utrzymywania żużla. Z kadzi pośredniej stal wpłynie do formy, przechodząc przez szklankę dozującą lub korek. Należy tutaj zauważyć, że przed pierwszym odlewaniem nasiona wprowadzane są do formy od spodu. Wypełnia albo przekrój całej formy, albo tylko kształt przedmiotu obrabianego. Górna warstwa nasion będzie dnem formy. Ponadto ma również kształt jaskółczego ogona do przyszłego zaczepiania sztabką.

Dalsze castingi

Następnie w procesie ciągłego odlewania stali należy poczekać, aż poziom surowca podniesie się ponad nasiona na wysokość około 300-400 mm. Kiedy tak się dzieje, uruchamia się mechanizm, który uruchamia urządzenie ciągnące. Posiada rolki ciągnące, pod wpływem których ziarno opadnie i pociągnie za sobą powstały wlewek.

Maszyna do ciągłego odlewania ma formę zwykle wykonaną z miedzi o pustych ściankach. Jest pod intensywnymprzez działanie wody chłodzącej, a jej przekrój wewnętrzny odpowiada kształtowi otrzymywanego wlewka. To tutaj powstaje pusta skorupa wlewkowa. Przy dużych prędkościach odlewania może wystąpić rozdarcie tej skorupy i wyciek metalu. Aby tego uniknąć, forma charakteryzuje się ruchami posuwisto-zwrotnymi.

Charakterystyka działania formy

Maszyna do ciągłego odlewania jest wyposażona w silnik elektryczny odpowiedzialny za tworzenie tego ruchu posuwisto-zwrotnego. Odbywa się to dzięki sile skrzyni biegów z mechanizmem wahadłowym typu krzywkowego. Najpierw forma porusza się w tym samym kierunku co obrabiany przedmiot, czyli w dół, a po zakończeniu procesu wraca z powrotem do góry. Skok wahadła wynosi od 10 do 40 mm. Forma jest ważnym przedziałem w ciągłym odlewaniu stali na dowolnym typie sprzętu, dlatego jej ściany są smarowane parafiną lub innym środkiem smarnym odpowiednim do charakterystyki.

Warto zauważyć, że w nowoczesnym sprzęcie poziom metalu jest kontrolowany radiometrycznie poprzez podanie sygnału kontrolnego do korka kadzi. W samej formie można stworzyć atmosferę neutralną lub redukującą nad poziomem metalu, aby uniknąć utleniania produktu podczas produkcji.

Obieraczka wlewków

Warto zauważyć, że praca w próżni jest również uważana za obiecującą metodę odlewania. Jedna jednostka może wykonaćprzelewanie przez kilka form na raz. W ten sposób liczba strumieni jednej instalacji może sięgać nawet ośmiu.

Działanie radiatora zimnych nasion jest wykorzystywane do formowania dna skórki wlewka. Wlewek wyjdzie z formy pod wpływem nasion, które są wciągane do wtórnej strefy chłodzenia (SCZ). W środku kęsa stal nadal będzie w stanie płynnym. Należy tutaj zauważyć, że zgodnie z wymaganiami technologii odlewania stali, grubość naskórka musi wynosić co najmniej 25 mm w momencie wyjścia z formy. Aby spełnić te wymagania, konieczne jest dobranie odpowiedniego natężenia przepływu materiału.

Charakterystyka procesu instalacji i odlewania

Cechy technologiczne są w przybliżeniu następujące. Jeżeli przekrój wlewka ma wymiary 160x900 mm, to jego prędkość powinna wynosić od 0,6 do 0,9 m/min. Jeśli przekrój wynosi 180x1000 mm, prędkość zmniejsza się do 0,55-0,85 m/min. Najwyższy wskaźnik prędkości wymagany jest dla przekroju wlewka kwadratowego 200x200 mm - 0,8-1,2 m/min.

Na podstawie powyższych wskaźników możemy wnioskować, że średnia prędkość odlewania jednego pasma w technologii ciągłego odlewania wynosi 44,2 t/h. Jeśli przekroczysz optymalną prędkość, porowatość centralna wzrośnie.

Ponadto warto zauważyć, że na stabilność odlewu i jakość samego produktu ma wpływ temperatura metalu. Empirycznie stwierdzono, że w temperaturze ponad 1560 stopniCelsjusza powierzchnia wlewka jest często pokryta pęknięciami. Jeśli temperatura jest niższa niż wskazana, szkło będzie często dokręcane. Stwierdzono zatem, że optymalna temperatura dla metody ciągłego odlewania stali to 1540-1560 stopni Celsjusza. Aby utrzymać ten wskaźnik, temperatura grzania pieca przed wypuszczeniem powinna mieścić się w zakresie 1630-1650 stopni.

Wtórna strefa chłodzenia

W tej sekcji najbardziej intensywne i bezpośrednie chłodzenie wlewka odbywa się za pomocą wody wypływającej ze strumienia. Istnieje specjalny system rolek biegu jałowego, a nie mocy. Ich obrót zapobiega wyginaniu lub wypaczaniu wlewka. Dzięki intensywnemu chłodzeniu w tej strefie ścianki wlewka szybko zwiększą grubość, a krystalizacja rozprzestrzeni się w głąb. Szybkość wyciągania wlewka i stopień jego schłodzenia należy dobrać w taki sposób, aby w momencie wejścia wlewka do rolek ciągnących był już całkowicie stały.

Jakie są zalety ciągłego odlewania

Ponieważ ta metoda odlewania stali zastąpiła metodę wlewania do form, warto porównać z tą metodą. Generalnie warto podkreślić następujące zalety: większa produktywność, mniejsze koszty i mniejsza pracochłonność procesu. Ze względu na ciągłe formowanie wlewka, wnęka skurczowa jest przenoszona do usterzenia, w przeciwieństwie do wlewnic, gdzie każdy wlewek miał swoją własną wnękę. Z tego powodu procent wydajności odpowiedniego metalu znacznie wzrasta. UNRS pozwala uzyskaćdetal o różnych kształtach, od małego kwadratu 40x40 mm do prostokąta 250x1000 mm. Zastosowanie maszyn do odlewania ciągłego pozwoliło na całkowitą rezygnację z walcowni. To znacznie obniżyło koszt procesu produkcyjnego, a co za tym idzie cenę na rynku. Dodatkowo uproszczono proces obróbki metalurgicznej.

Wady

Pomimo możliwości dużej mechanizacji i automatyzacji procesu, wysokiego procentu dobrych wlewków i innych zalet opisanych powyżej, ta metoda ma również swoje negatywne strony. Wady ciągłego odlewania stali są następujące.

Po pierwsze, nie ma możliwości wytwarzania wlewków o złożonej konfiguracji. Po drugie, asortyment wlewków i półfabrykatów jest dość ograniczony. Dosyć trudno jest przerobić maszyny na nalewanie surowców innej marki, co może zwiększyć ostateczny koszt produktu innej marki, jeśli jest on wytwarzany w tym samym zakładzie. Niektóre gatunki stali, na przykład wrzące, w ogóle nie mogą być wytwarzane tą metodą.

Ostatnia wada metody ciągłego odlewania stali jest bardzo znacząca. Jest to możliwa awaria sprzętu. Awaria UNRS doprowadzi do ogromnych strat w wydajności. Im dłużej trwa naprawa, tym więcej strat wzrośnie.