Линия литья в слитки – это оборудование для литья и затвердевания расплавленных металлов (например, стали, алюминия, меди и т.д.) в слитки заданной формы и размеров. Это традиционный и важный производственный процесс в металлообработке, особенно распространенный при обработке крупногабаритных стальных профилей, специальных сплавов и цветных металлов. По сравнению с непрерывным литьем, линии литья в слитки лучше подходят для производства крупногабаритных заготовок из специальных материалов или мелкосерийного производства. Ниже приведено подробное описание:
I. Типы и характеристики литых слитков
Литые слитки можно разделить на несколько типов по материалу и применению, включая:
Стальные слитки: используются для прокатки крупногабаритной конструкционной стали, широких листов, поковок и т. д. Обычно имеют квадратное, круглое или многоугольное поперечное сечение, вес от нескольких тонн до сотен тонн (например, крупные слитки кованой стали могут превышать 500 тонн).
Слитки цветных металлов: такие как алюминиевые, медные и магниевые слитки, доступные в различных формах (например, плоские, круглые или проволочные). Используются для прокатки алюминиевых листов, медных пластин, алюминиевых профилей и т. д.
Основные характеристики литья в слитки: процесс затвердевания происходит относительно медленно, что позволяет контролировать внутреннюю структуру металла; возможно получение крупногабаритных слитков, но эффективность производства ниже, чем при непрерывном литье, и для раскрытия слитка требуется последующая первичная прокатка или ковка.
II. Основные компоненты и оборудование линий литья слитков
Линии литья слитков для различных металлов незначительно различаются. Если взять в качестве примера широко распространенную линию производства стальных слитков, то она в основном состоит из следующих систем:
1. Система подготовки и транспортировки расплавленной стали
Ковш: содержит расплавленную сталь, очищенную и доведенную до требуемого качества из сталеплавильных печей (например, электродуговых печей, мартеновских печей). Его вместимость определяется размерами слитка и имеет огнеупорную футеровку, выдерживающую высокие температуры расплавленной стали (1500–1600 °C).
Транспортная тележка для ковшей: перемещает ковши с участков очистки на участки разливки, обеспечивая стабильную транспортировку расплавленной стали.
2. Изложницы и система литья
Изложницы: важнейшее оборудование для формирования слитков, изготавливается из чугуна или литой стали. Форма внутренней полости определяет поперечное сечение слитка (например, квадратные, круглые, плоские изложницы). Внешние ребра охлаждения ускоряют затвердевание. Крупногабаритные изложницы оснащены изоляционными колпаками (устанавливаются сверху) для минимизации образования усадочных раковин при затвердевании.
Литьевое оборудование: включает ковши, разливочные желоба и т.д. для стабильной горизонтальной заливки стали в изложницы, предотвращая разбрызгивание и скопление шлака. В зависимости от марки стали и размера слитка может применяться метод «заливки сверху» (заливка стали сверху изложницы) или «заливка снизу» (заливка стали снизу изложницы, что более подходит для высококачественных слитков).
3. Система извлечения и финишной обработки изложницы
Устройство для извлечения изложницы: после охлаждения слитка до определенной температуры (обычно 300–600 °C) он извлекается из изложницы с помощью крана или специализированной машины для извлечения изложницы (для предотвращения деформации или прилипания из-за чрезмерного нагрева).
Оборудование для очистки поверхности: такие дефекты, как окалина, граты и корки, удаляются с поверхности слитка с помощью газопламенной очистки, шлифовальных кругов или механической резки.
Оборудование для горячей загрузки/медленного охлаждения: Некоторые слитки из высоколегированной стали требуют медленного охлаждения (например, охлаждения в штабеле или в шахте) для снижения внутренних напряжений. Слитки обычной стали могут быть доставлены в горячем состоянии на первичный прокатный стан для подготовки заготовок (горячая загрузка и доставка позволяют экономить энергию).
4. Система контроля и маркировки
Оборудование для контроля качества: выявляет такие дефекты, как трещины, усадочные раковины и включения, посредством визуального контроля, ультразвукового контроля и микроструктурного исследования с малым увеличением.
Оборудование для маркировки: печатает номер печи, марку стали, вес и другую информацию на поверхности слитка для последующей прослеживаемости.
III. Технологическая схема линии производства слитков (на примере стальных слитков)
Рафинирование расплавленной стали: После выпуска из сталеплавильной печи расплавленная сталь подвергается рафинированию в печах LF, VD (вакуумная дегазация) и т.д. для корректировки состава, температуры и чистоты в соответствии с требованиями к слиткам.
Подготовка изложниц: Внутренние стенки изложниц покрываются разделительным составом (например, графитовой краской), предварительно нагреваются до 100–200 °C (для предотвращения растрескивания при быстром охлаждении во время заливки расплавленной стали) и размещаются на литейной платформе в соответствии с технологическими требованиями.
Разливка стали: Расплавленная сталь впрыскивается в изложницы через заливочную систему. Скорость заливки контролируется (чрезмерная скорость может привести к разбрызгиванию, а недостаточная — к образованию корки на поверхности). Для компенсации усадки и минимизации внутренних дефектов используется теплоаккумулирующий колпак.
Затвердевание и охлаждение: Расплавленная сталь постепенно затвердевает в изложнице (время затвердевания для крупных слитков может достигать нескольких часов). Затвердевание начинается с поверхностного слоя и распространяется к центру, образуя плотную металлическую структуру.
Извлечение из формы и обработка: После охлаждения до заданной температуры слиток извлекается из изложницы. Перед поступлением на контроль он проходит очистку поверхности и резку прибылей (удаление верхней части усадочной раковины).
Хранение или горячая поставка: Прошедшие проверку слитки хранятся на складе или доставляются в горячем виде в прокатный/ковочный цех для подготовки заготовок (прокатка в заготовки для последующей прокатки).
