На заре развития процессов непрерывного литья было получено большое количество патентов на способы именно горизонтального непрерывного литья и конструкций агрегатов для его реализации. Однако потребность промышленности XIX века в применении непрерывного литья была не велика, и многие идеи, заложенные в патенты, не были опробованы. Тем не менее, ценные мысли и идеи, заложенные в патентах, были использованы при разработке современных технологических процессов непрерывного литья.

Вероятно, первый патент по непрерывному литью вообще, а в частности по горизонтальному непрерывному литью был получен американцем Дж. Лайнингом в 1826 г. Предложенная им установка предназначалась для отливки свинцовых труб, и содержала в себе основные принципиальные черты схемы горизонтальной разливки. В середине XIX века Вимсхерст предложил конструкцию горизонтальной машины для изготовления листов. Из обогреваемого металлоприемника расплавленный свинец под давлением 5…6 атм. заливали в кристаллизатор. Лист, выходящий из кристаллизатора, поступал в прокатный стан в нагретом состоянии.
Мак-Элрой в 1881 г. получил патент на способ и устройство для производства труб из стали, феррохрома и цветных металлов. Из металлоприемника металл под давлением поршня подавался в кристаллизатор с дорном. Вытягивание заготовки осуществлялось валками.
В 1884 г. Пильштикер и Мюллер предложили устройство для литья прямоугольных заготовок в горизонтальный кристаллизатор, соединенный с плавильной печью. М. Дутер в 1909 г. запатентовал устройство, в котором он пытался использовать преимущества сифонного подвода и непрерывного литья металла.
В 1914 г. Персон предложил способ и устройство для горизонтального непрерывного литья металлов, при котором водоохлаждаемый кристаллизатор совершал возвратно-поступательное движение относительно металлоприемника и заготовки. Этот патент также не нашел применения, так как не был решен вопрос соединения кристаллизатора с металлоприемником.
Не смотря на большое обилие довольно ранних патентов по непрерывному горизонтальному литью, первые промышленные установки появились лишь в 60 годах ХХ.
Непрерывное горизонтальное литье имеет ряд преимуществ по сравнению с вертикальным литьем:
– низкие капитальные вложения на строительство;
– возможность размещения в действующем цехе, так как для их сооружения не требуется глубоких приямков и высоких литейных помещений;
– низкие эксплуатационные затраты благодаря удобству обслуживания, поскольку все оборудование машины, включая плавильные печи и миксер, размещено на уровне пола цеха.
Вместе с тем, горизонтальное расположение кристаллизатора создает ряд недостатков, связанных со спецификой затвердевания заготовок.
Перед началом процесса литья в кристаллизатор вводится затравка. Расплав заливается в металлоприемник, жестко соединенный с кристаллизатором. В большинстве случаев металлоприемник выполняется с обогревом. В зависимости от природы сплава и сечения получаемых заготовок после выхода слитка из кристаллизатора возможно использование вторичного охлаждения. Причем вторичное охлаждение может осуществляется, как за счёт прохождения слитка через водоохлаждаемую камеру, так и за счёт выхода воды из кристаллизатора на поверхность слитка. С самого начала процесса литья сначала затравка, а потом и сам слиток перемещаются при помощи тянущего устройства. Затем без остановки процесса литья слитки режутся на мерные отрезки при помощи летучей пилы, и при помощи кантователя отводятся в сторону. В случае литья проволочных заготовок они не режутся, а сматываются на катушках. Объём расплава в металлоприемнике периодически восполняется, так что процесс литья может длится сколь угодно долго.
Для горизонтального литья характерна различная степень прилегания слитка к стенкам кристаллизатора по нижней и верхней стороне. На нижней стороне под действием силы тяжести слиток плотно соприкасается с рабочей поверхностью кристаллизатора и теплопередача в этом направлении осуществляется беспрепятственно. На верхней стороне расплав вначале прилегает к поверхности кристаллизатора также плотно под действием гидростатического давления расплава в металлоприемнике. Однако после возникновения достаточно прочной корки гидростатическое давление перестает действовать. Из-за линейной усадки и действия силы тяжести на верхней стороне возникает зазор. Теплопередача затрудняется, и затвердевание здесь существенно запаздывает по сравнению с нижней стороной. В результате наблюдается неравномерное нарастание твердой корки по сечению слитка.
Из-за действия силы тяжести возникают значительные силы трения на нижней поверхности слитка. Это обстоятельство приводит к необходимости использовать кристаллизаторы с графитовыми рубашками, из-за малого коэффициента трения и самосмазывающей способности графита. Для изготовления рубашек целесообразно использовать графит с наибольшими прочностью, плотностью и теплопроводностью. Параметр шероховатости рабочей поверхности рубашки должен быть не выше Ra = 2,0 мкм.
В связи с возникновением значительных сил трения между заготовкой и кристаллизатором на непрерывных горизонтальных установках получают слитки сравнительно небольших сечений. Как правило, диаметр цилиндрических слитков не превышает 250 мм, а ширина плоских слитков не более 500 мм.




18 Feb