CCM (folyamatos öntőgép) vagy UNRS (folyamatos acélöntés) [1] - kohászati egység acélöntéshez . Az eredeti "UNRS" elnevezést később gyakorlatilag kiszorította a "CCM" [1] [2] rövidítés , mivel a kialakítástól és céltól függően nem csak acél önthető rá.
A folyékony acélt folyamatosan öntik egy vízhűtéses formába, amelyet formának neveznek . Öntés előtt egy speciális eszközt (" mag ") helyeznek be a formába, amely a fém első részének alja. A fém megszilárdulása után a magot kihúzzák a formából, magával húzva a formáló tuskót. A folyékony fém áramlása folytatódik, és a tuskó folyamatosan növekszik. A formában a fémnek csak a felületi rétegei szilárdulnak meg, így a tuskó szilárd héja jön létre, amely a központi tengely mentén megtartja a folyadékfázist. Ezért egy másodlagos hűtőzóna, más néven második kristályosítási zóna található a forma mögött. Ebben a zónában a felületi kényszerhűtés hatására a tuskó a teljes keresztmetszetben megszilárdul. Ezzel az öntvényformázó eljárással korlátlan hosszúságú tuskókat állíthatunk elő. Ebben az esetben a formákba öntéssel összehasonlítva a tuskók végének levágásához szükséges fémveszteség jelentősen csökken, ami például nyugodt acél öntésekor 15-25%. Ezenkívül az öntés és a kristályosítás folytonosságának köszönhetően a tuskó szerkezetének teljes egyenletessége teljes hosszában érhető el [3] .
A kristályosodás során a kialakult fémrúd folyamatosan fel-le mozog a formához képest az áramban elhelyezett kis hengerek segítségével. Ez csökkenti a repedések - hibák számát. Minden áramkör körül erős elektromágneses tér jön létre, amely lehetővé teszi a munkadarab megfelelő kristályszerkezetének kialakítását [3] .
A folyamatosan öntött födémek fő gyártói a világon Japán , az USA , Kína , Németország , Korea és Oroszország . Ők adják a világ födémtermelésének több mint kétharmadát. 2013-ban valamivel több mint 650 födémöntő volt a világon, összesen több mint 850 egységgel [4] [5] .
A formageometria szerint
A folyamok száma szerint
A tuskó geometriája szerint
Az összes megtermelt acél körülbelül 2/3-át lemezes görgőkre öntik [6] .
A folyamatos öntés ötlete a 19. század közepén vetődött fel. G. Bessemer , aki azt javasolta, hogy folyékony acélt öntsenek két vízhűtéses tekercs közé. Azonban nem csak a technológia ezen a szintjén, hanem jelenleg is lehetetlen megvalósítani az öntvény nélküli hengerlés ilyen ötletét. 1943-ban Siegfried Junghans kifejlesztett egy mozgatható formát tuskóöntéshez [1] .
Az első félig ipari (pilot) létesítmények közvetlenül a második világháború vége után jelentek meg több vezető ipari országban. Tehát egy kísérleti függőleges típusú gépet építettek 1946-ban egy Low Moor-i (Nagy-Britannia), 1948-ban - Babcock és Wilcox (Beaver Fall, USA) gyárában [7] , 1950-ben - a Mannesmann AG -nál ( Duisburg , Németország). ).
A Szovjetunióban a PN-1-2 TsNIICherMet függőleges típusú acél első kísérleti folyamatos öntőgépe 1945-ben épült, és kerek és négyzet alakú tuskó öntésére szolgált (négyzetes oldal és átmérő 200 mm-ig). Az ebben az üzemben végzett öntés során szerzett tapasztalatok lehetővé tették az öntési folyamat néhány fő jellemzőjének meghatározását, valamint az egyes gépelemek tervezésével kapcsolatos követelményeket. 1947-ben elindították a kísérleti folyamatos öntőgépet (CCM) PN-3 TsNIICherMet, amelyet az acél és speciális ötvözetek kis szelvényű tuskóba történő félfolyamatos öntésének technológiai folyamatának kutatására és fejlesztésére terveztek.
Majd 1948-ban elindították a PN-4 TsNIICherMet üzemet, amelynek célja a különböző minőségű acélok 200 mm vastag és 500 mm széles födémek félfolyamatos öntésének technológiai folyamatának kutatása és fejlesztése , 1949-ben pedig a GTN-5. TsNIICherMet üzem, amely lehetővé tette egy maximum 300 mm vastag 900 mm széles tuskó öntését [8] .
1947 újabb mérföldkövet jelentett a folyamatos öntésben. 1947. május 27-én M. S. Bojcsenko vezetésével megalakult az Öntvény nélküli hengerlés és folyamatos öntés laboratóriuma. A laboratóriumi csoport neves tudósokat tartalmazott Veniamin Veniaminovich Fulmacht, Viktor Savelievich Rutes, Dmitry Petrovich Evteev.
Az acélöntés szállítószalagos módszerét először Mihail Fjodorovics Goldobin alkalmazta a moszkvai Sarló és Kalapács üzem 1949-ben összeállított üzemében. A gép két vízszintes, acél félformákból álló szállítószalaggal rendelkezett, amelyek 9 m hosszú formát alkotnak, a szállítószalag és a tuskó egyidejűleg, azonos lineáris sebességgel mozgott. A szállítógép 120 x 120 és 140 x 140 mm méretű nyersdarabokat öntött 25-35 tonna/óra kapacitással, amelyre 5 év alatt 9500 tonna acélt öntöttek [9] .
1952-1954-ben. a Bezetszki Gépgyártó üzem kandallós műhelyében egy ferde kísérleti üzem prof. I. Ya. Gránát. A vizsgálatok során mintegy 4000 tonna 250 × 250 mm keresztmetszetű tuskót öntöttek 0,8-1,1 m/perc öntési sebességgel. A ferde telepítések kisebb tőkeköltséget igényeltek a függőleges telepítésekhez képest, és lehetővé tették a másodlagos hűtést a kívánt hosszúságban, de nagyobb termelési területet igényeltek, mint a függőleges berendezések [10] .
1947-1948-ban. üzembe helyezték a Babcock-Wilcox üzem 10-12 tonna/óra kapacitású kísérleti üzemét, majd később számos kísérleti üzemet számos országban (Anglia - Bier üzemek Sheffieldben és Laud Moor Bradfordban; USA - Steel Corporation; Németország - Mannesman; NDK - Delen üzem és mások). 1949-ben létrehozták a 3igfried Jungans gépet, amely számos fejlesztést hajtott végre a formák kialakításában és működésében. Így például oda-vissza mozgást alkalmazott, és a formát különféle, növényi és szintetikus olajokkal kente [11] .
A Szovjetunióban 1951-ben elindítottak egy kísérleti üzemet az acél félig folyamatos öntésére, először a Krasznij Oktyabr üzemben, majd 1953-ban a Novotulszkij Kohászati Üzemben [12] [13] .
1952 óta az öntőforma oda-vissza mozgását minden folyamatos öntőgépen (CCM) kezdték alkalmazni, kivéve a vízszintes típusú berendezéseket.
Japánban és a Szovjetunióban a CCM-ek ipari fejlesztése 1955-ben kezdődött. Ezután a Krasznoje Sormovoi üzemben elindították az első folyamatos öntőgépet, amelyet I. P. Komandin N. L. akadémikus, Korotkov K. P., Mayorov N. P., Khripkov A. V. irányítása alatt hoztak létre. Gritsun M. D., Gursky G. V., Kazansky V. A. [14] .
Az 1970-es évek elejét a födém-tuskó folyamatos öntőgépek széles körű ipari bevezetése jellemzi. A kis sebességű függőleges görgők (UNRS) helyére radiális és görbe vonalú gépek kerültek, lényegesen nagyobb öntési sebességgel.
1960. június 30-án indult útjára a világ akkori legnagyobb UNRS (folyamatos acélöntő üzeme) a Donyecki Kohászati Üzem [2] vertikális típusából . 1970-ig mintegy 30 acélminőség különféle profilú födémbe öntését sajátították el, és az öntvények összlétszáma az 1960-as 16,7 ezerről és az 1961-es 117,4 ezer tonnáról 1965-ben 247,8 ezer tonnára, 11 ezer évre pedig 390 ezer tonnára nőtt. . Ezen a gépen nagy mennyiségű munka folyt a különböző acélminőségekből nyersdarabok öntési és hűtési módozatainak kidolgozására, amelyek a kiindulási adatokat szolgáltatták az országban még nagyobb, ilyen típusú gépek tervezéséhez és kivitelezéséhez. Eredeti automatizálási rendszert fejlesztettek ki, amelyet szabványként ismertek el. Számos alapvetően új technológiai megoldást először ebben az üzemben teszteltek és vezettek be a gyártásba - „olvadékolvadékra” öntés, bordás öntőforma alkalmazása, amorf grafitréteg alá öntés, új típusok alkalmazása. Az adagolóberendezések, az acél dezoxidáció új módszerei. Az acél folyamatos öntésére szolgáló új technológia bevezetéséből és az UNRS fő technológiai egységeinek fejlesztéséből származó teljes megtakarítás több mint 2 millió rubelt tett ki. évben. D. A. Dyudkin, A. M. Kondratyuk és V. G. Osipov részvételével több mint tizenkilenc acélminőség öntését sajátították el a CCM-en [15] .
Sokáig az UNRS fő típusa az egész világon a függőleges létesítmények voltak. Az 1980-as években a radiális és görbe vonalú installációk [5] terjedtek el . A világ első radiális UNRS-t 1962-ben hozták létre az Ukrán Fémintézetben (UkrNIIMe) prof. V. T. Sladkoshteev [16] , és az első kísérleti, egyszálú, radiális típusú metszetű CCM-et az UZTM jekatyerinburgi üzemében építették meg; külföldön 1963-ban Svájcban építettek hasonló létesítményt [17] . A telepítéshez érkezett az A. S. USSR 817395/22-2 számú, 1963. február 2-i szám (Szerzők V. T. Sladkoshteev, M. A. Kuritsky, R. V. Potanin, V. I. Akhtyrsky, B. A. . Tofpenets) .
1966-ban az UZTM üzemben ( Jekatyerinburg ) egy kísérleti öntőt rekonstruáltak, hogy biztosítsák a munkadarab deformációját a megszilárdulás végéig [18] .
1964-ben még csak 5 radiális típusú UNRS volt a világon, 1970-ben pedig már 149, vagyis az akkori összlétszám mintegy 50%-a. A radiális és görbe vonalú UNRS ma is elfogadott, mint a hazai és külföldi üzemek fő telepítési típusa. Előnyük a függőleges öntöttvasakhoz képest a háromszor-négyszer alacsonyabb magasság, az általános műhelyemelő berendezéssel történő karbantartás, a nagy öntési sebesség, a korlátlan hosszúságú tuskók beszerzésének lehetősége, valamint az alacsonyabb építési beruházási költségek [19] .
1978-ban a lipecki „Centrolit” öntödében tömeggyártásra fogadtak el egy új modellt, az LNLCH-3 (harmadik generációs folyamatos öntöttvas sor) vízszintes öntősorral. Például egy vasöntvény kihúzásakor 50 mm-rel előre húzódik, és azonnal 10-15 mm-rel hátra. A profil visszatérő mozgása a formában lehetővé teszi a megkeményedő öntöttvas profil letört kéregében lévő hézagok megszüntetését és ezáltal az olvadék kitörésének megakadályozását a formából, valamint az öntési hőmérséklet kiegyenlítésének köszönhetően. , megakadályozza az öntöttvas esetleges lehűlését.
1983-ban vízszintes gépeket építettek a torezi töltőrudak keményötvözeteinek felületezésére hegesztésre, valamint szormit és sztellit típusú ötvözetekből történő felületkezelésre , amelyek kapacitása 1000 tonna/év.
1986-ban vízszintes gépeket telepítettek a kijevi "Lenin kovácsműhely" üzembe alumíniumbronz öntésére. A Leninskaya Kuznitsa üzemben megépült a második vízszintes alumíniumbronz öntőgép is, amely lehetővé tette egyidejűleg nyolc 8 mm átmérőjű tuskó gyártását és évente akár 2 ezer tonna alumíniumbronzból folyamatosan öntött tuskó öntését.
Kiszámították, hogy a CCM-ben nyert minden tonna acéltuskó után a közvetlen energiaforrás-megtakarítás különböző becslések szerint legfeljebb 60 kg kokszszén, 52 kg olaj, 40 m³ földgáz, 9 m³ oxigén, 160 kWh villamos energia [20] .
Az 1990-es évek végén a Nyugat-Szibériai Kohászati Üzemben Danieli közreműködésével egy folyamatos öntőgépet is építettek és helyeztek üzembe körtuskók számára . 2012-ben a CCM-2-t 140 t/h kapacitással rekonstruálták [21] .
Mérföldkövek a radiális és görbe görgők létrehozásában:
Az acél folyamatos öntése egy progresszív technológia, és az iparosodott országokban ez a folyamat gyorsan fejlődött az 1970-es és 1980-as években. Ezen országok szinte mindegyikében és Kínában a folyamatos acélöntés részaránya meghaladta a 95%-ot. Oroszországban ennek a folyamatnak a részesedése 2007-ben csaknem 55%, Ukrajnában pedig 30% volt. .
A CCM tartalmaz többek között egy acélöntő 1 és egy közbenső 2 üstöt, egy vízhűtéses formát 3, egy másodlagos hűtőrendszert, a munkadarab formából való kihúzására szolgáló eszközöket, valamint a tuskó vágására és mozgatására szolgáló berendezéseket.
Miután a fém kikerült az acélolvasztó egységből, az ötvözet kémiai összetétele és hőmérséklete tekintetében az üst-kemencében (AKF) végzett, az acélöntő üstöt egy öntődaru mozgatja a CCM forgóállványra. Forgótányér - két helyzetű forgó szerkezet a vödrök felszereléséhez. Az öntés során az üstbe ürítés után az állványt 180°-kal elforgatjuk, és a teli, előzőleg beszerelt üstöt áthelyezzük az üstbe öntés helyzetébe. Ezzel egyidejűleg az üres vödör helyére egy teli vödör kerül. Ez biztosítja az olvadt fém jelenlétét az elosztóban.
Az 1 üstkapu kinyitása után a folyékony fém elkezd folyni a 2 öntőedénybe. Az öntőüst egyfajta puffer a kiöntő üst és a 3 forma között. Az öntési dugó előtti fémszintet a 4 zsalu szabályozza. Az 5 dugó kinyitása után (az ütközőmechanizmus lehetővé teszi a fém áramlásának zökkenőmentes beállítását a formába, állandó szinten tartva benne) az elosztó edényből, a fém belép a formába. A forma egy vízhűtéses szerkezet, amely egy szervoszelep segítségével függőleges oszcillációkat hajt végre, hogy megakadályozza a fém megszilárdulását a forma falán és megakadályozza a repedések kialakulását [27] .
A CCM kialakításától függően a forma méretei változhatnak. A formában a kialakított tuskó (például födém) falai megszilárdulnak. Továbbá a 7 húzógörgők hatására a födém belép a másodlagos hűtőzónába (a patak görbe szakasza), ahol fúvókákon keresztül vizet permeteznek a fémre. Miután a folytonos tuskó elérte a görgőhorony vízszintes szakaszát, darabokra vágják (oxigén-üzemanyag vágópisztollyal, körfűrésszel vagy ollóval vágás). A vágópisztoly és a fűrész „repülő” elven működik, vágás közben a munkadarab sebességével megegyező sebességgel mozog, vágás után gyorsan a vágás kezdetének kiinduló helyzetébe kerül a vágás következő fázisának végrehajtására. ciklus. Egyes folyamatos öntőberendezések nem rendelkeznek folyamatosan működő vágóberendezéssel, ezekben a berendezésekben a folyamatos tuskó további feldolgozása utólagos megmunkálással párosul, például huzalhúzó berendezésekkel, vagy kis keresztmetszeti méretekkel (10-30 mm) , tekercsekbe tekerve további feldolgozás céljából [27] .
A CCM munkája során három módot kell felügyelni és ellenőrizni:
A hidraulikus rendszer szabályozása során két fő feladatot oldanak meg:
A termikus rezsim automatizálásánál a fő szabályozási feladat a másodlagos hűtési zóna szabályozása és olyan hűtési feltételek megteremtése, amelyek megakadályozzák a tuskóhéj túlzott lehűlését és egyenletes megszilárdulását.
Az energia-teljesítmény üzemmód szabályozásának kérdései közé tartozik a födém szélességének automatikus változtatása az öntési folyamat során, amelyet a forma falainak akár 100 mm/perc sebességgel történő mozgatásával hajtanak végre több hidraulikus henger segítségével.
A CCM munkája során számos alapvető, automatikusan vezérelt mennyiséget különböztetnek meg. Ezek a következő mennyiségeket tartalmazzák (a mérési határértékek zárójelben vannak feltüntetve):
A folyamatos öntési folyamat elindításához az elosztó üstön a kapu kinyitása előtt a patak sugarú szakaszára egy "magot" helyeznek, így egyfajta zseb keletkezik a forma területén. Miután ez az üreg megtelt fémmel, a „mag” kihúzódik. A sugárrész végén egy magleválasztó mechanizmus található. Leválasztás után egy görgős asztal az öntési sebességnél nagyobb sebességgel üríti ki.
Az acél öntőformába öntésének korábbi módszeréhez képest a folyamatos öntéssel nem csak az idő csökkenthető bizonyos műveletek kiiktatásával, hanem a tőkebefektetések is (például forgácsoló malmok építéséhez). A folyamatos öntés jelentős fémmegtakarítást biztosít a fűtőkutakban lévő tuskó és a tuskó fűtésére fordított energia csökkenése miatt. A fűtőkutak kizárása lehetővé tette a légköri szennyezés nagymértékben való megszabadulását. Számos egyéb mutató szerint: a fémtermékek minősége, a gépesítés és automatizálás lehetősége, a munkakörülmények javítása, a folyamatos öntés is hatékonyabb a hagyományos módszereknél. De a folyamatos öntésnek vannak árnyoldalai is. Egyes minőségű acélok, például a forrásban lévő acélok nem önthetők ezzel a módszerrel, a különböző minőségű acélok kis mennyisége megnöveli a költségüket, a váratlan meghibásodások nagymértékben befolyásolják a teljes termelékenység csökkenését [13] .
A 2000-es évek eleje óta megfigyelhető a 180–240 mm-re csökkenő vastagságú virággörgő kialakítása. Ugyanakkor a folyékony mag elektromágneses keverését, a „lágy tömörítést” aktívabban használják, ami együttesen az axiális szegregáció és a porozitás csökkenéséhez vezet . Így például 2006-ban egy ötszálas CCM-et helyeztek üzembe, hogy 150, 340, 360, 400 mm átmérőjű kerek tuskót gyártsanak a Taganrog Kohászati Üzemben . Mindegyik patak elektromágneses keverőberendezéssel van felszerelve a formában.
Szintén tendencia van a kombinált görgők létrehozása felé, amelyek lehetővé teszik a virágok különböző szakaszainak öntését, valamint kerek tuskót. Példa erre a megközelítésre a Nyizsnyij Tagil Vas- és Acélgyár négyszálú radiális CCM-1-je , amelyet 1995-ben helyeztek üzembe. Ezen a gépen egy 430 mm átmérőjű kerek tuskót vagy 300 × 360 mm keresztmetszetű virágot öntenek.
Szekciós görgőknél (négyzet 100-160 mm) a metszetgépeken is meredeken nőtt a sebesség. Ezt számos új műszaki és technológiai megoldás kidolgozása előzte meg, és mindenekelőtt a forma kialakításának korszerűsítése és a fémöntés lehetőségének biztosítása hosszú sorozatban. Ennek eredményeként egy patak fajlagos termelékenysége körülbelül 3-3,5-szeresére nőtt, és folyamonként körülbelül 200 ezer tonnát tett ki. tonna évente 4,5–6,6 m/perc öntési sebesség mellett. Leggyakrabban 4-6 szálas görgőket használnak a tuskókhoz, ami lehetővé teszi, hogy kombinált moduláris séma szerint működjenek: acélolvasztó egység - üst-kemence egység - görgő.
Az elektromos ívolvasztás (kevesebb mint 60 perc) intenzifikálására szolgáló innovatív megoldások és az üst-kemencés egységek alkalmazása határozta meg a 90-es évek elején a nagyteljesítményű többszálú öntőkön alapuló minimalmok létrehozásának célszerűségét. Egy ilyen modul éves termelése elérheti az évi 1,0-1,2 millió tonna acélt. Ebben az esetben a folyamatos öntés biztosításához hosszú sorozatokban alapvető szerepe van a különböző szakaszok munkadarabjainak öntési idejének [29] .
Az öntőforma hőcserélőként működik, melynek feladata, hogy gyorsan eltávolítsa a hőt a rajta áthaladó acélból. A forma széle felé az öntőkéreg vastagodni kezd, miközben a forma felületét elhasználja. Ezenkívül a réz diffúziója a formából hibák - repedések - megjelenéséhez vezet az öntvények felületén. Sok esetben megelőzhető a forma rézfalának kopása és a réz beszorulása az öntvényben, ha védőbevonatokat viszünk fel a forma aljára. A 20. század végén a króm és nikkel bevonatokat aktívan használták védelemre. Sok országban még ma is érvényesülnek. A nikkel különféle módon és vastagságban leválasztható, hőátbocsátási tényezője közel áll a rézéhez.
A 21. század elején a CCM öntőformák lemezeinek védelmére kerámia, fém-kerámia bevonattal és ötvözött bevonattal a termikus permetezési technológiák aktív bevezetését kezdték alkalmazni. Ezek a bevonatok még jobb védelmet tesznek lehetővé a penészfelületek számára. A bevonatok nagysebességű lángpermetezésére olyan módszereket fejlesztettek ki, amelyek kiváló eróziógátló tulajdonságokkal és jó hőátadással rendelkező cermet anyagok lerakását teszik lehetővé. Célszerű gáz-termikus bevonatokat felvinni a forma teljes munkafelületére. A fém-kerámia bevonatok alacsonyabb hővezető képessége miatt lehetővé válik a meniszkusz hűtési sebességének csökkentése és pontosabb szabályozása. Ezt a fajta hűtést gyakran "lágy" hűtésnek nevezik, és egyenletesebb tuskóképződést és egyenletesebb hőmérsékleti profilt tesz lehetővé, ami pozitívan befolyásolja a forma teljesítményét és az öntési minőséget. .
| Öntés , öntödei gyártás | |
|---|---|
| Öntési típusok | |
| Kapcsolódó cikkek | |
| Vaskohászat | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Általános fogalmak Fekete fémek Ötvözet Vas- és Acélművek Kohászati komplexum A vas előállításának és felhasználásának története | ||||||||||||
| Alapfolyamatok _ |
| |||||||||||
| Fő egységek |
| |||||||||||
| Főbb termékek és anyagok |
| |||||||||||