Uloga kalupne cijevi u kontinuiranom livenju
Kristalizator ili kalup je bakrena komponenta u kojoj se formira prva čvrsta ljuska tokom kontinuiranog livenja. Tečni čelik ulazi na vrh, prenosi toplinu kroz bakreni zid u rashladnu vodu iza njega, a napušta dno kao školjka dovoljno čvrstoće da izdrži ferostatski pritisak ispod kalupa. Gotovo sva toplina koja se odvodi u kalupu izvlači se kroz bakrenu cijev, tako da toplinska provodljivost materijala cijevi, tačnost njene unutrašnje geometrije i ujednačenost vodenog raspora direktno kontrolišu rast ljuske, kvalitet površine i rizik od pucanja.
Izbor materijala za kalupne cijevi
Koriste se tri porodice materijala, a predstavljaju različite kompromise između provodljivosti i otpornosti na omekšavanje na temperaturi.
| Materijal | Oznaka | Električna provodljivost | Tvrdoća, tipična | Ponašanje |
|---|---|---|---|---|
| Fosfor{0}}deoksidirani bakar | Cu{0} DHP, C12200 | Oko 85 % IACS | Oko 45 do 60 HB | Najveća provodljivost, omekšava na niskim temperaturama, koristi se u malo opterećenim malim dijelovima |
| Srebro{0}}bakar | CuAg, C10700 | Oko 96 do 98 % IACS | Oko 50 do 65 HB | Vodljivost bliska čistom bakru sa poboljšanom otpornošću na omekšavanje |
| Krom{0}}cirkonijum bakar | CuCrZr, C18150 | Oko 75 do 85 % IACS | Oko 130 do 160 HB | Staro{0}}očvršćen, zadržava snagu na najvišim radnim temperaturama od ova tri |
CuCrZr je referentni materijal za -brzinske kalupe i kalupe jer zadržava svoju tvrdoću nakon ponovljenih termičkih ciklusa, dok se bakar koji sadrži srebro- koristi tamo gdje je potrebno maksimalno izvlačenje topline, a mehanička opterećenja niža. Cirkonijum bakar C15000 i hrom bakar C18200 pojavljuju se u starijim modelima kalupa iu programima zamene.
Dizajn kalupa: vodeni omotač, uski razmak i sprej
Cjevasti kalupi se koriste za gredice i blume, a hlade se ili pažljivo kontroliranim prstenastim vodenim otvorom ili mlaznicama za raspršivanje. U dizajnu vodenog{1}}oblaka, bakarna cijev je okružena vanjskim omotačem, a razmak između njih čini kanal za hlađenje; Visokoefikasni kotači imaju uske razmake ispod četiri milimetra da povećaju brzinu vode i kombinuju to sa paraboličnim konusom na bakrenoj cijevi. Točnost zazora oko četiri strane mora se čvrsto držati, jer svako odstupanje mijenja lokalnu brzinu vode i proizvodi neravnomjerno hlađenje i neravnomjeran rast ljuske. Omoti proizvedeni eksplozivnim oblikovanjem izbjegavaju zavareni šav koji strojna obrada i zavarivanje ili ekstruzija ne mogu u potpunosti eliminirati, što poboljšava konzistentnost dimenzija. Kalupi hlađeni sprejom{6}} zamjenjuju izolacijski zazor direktnim udarom vode na bakarnu cijev; oni efikasno hlade, štede vodu i tolerišu nižu preciznost zaptivanja, ali su osetljivi na kamenac i blokadu mlaznica, tako da je kontrola kvaliteta vode neophodna.
Geometrija, konus i završna obrada
Osim materijala, performanse cijevi kalupa su fiksirane njenom geometrijom: unutrašnjim prečnikom i tolerancijom po dužini, ujednačenošću debljine stijenke, ovalnošću, ravnošću i konusnim profilom. Jedno-ravni provrt odgovara malim brzinama livenja, dok parabolični i više-konusni otvori prate skupljanje očvrsne ljuske i smanjuju zračni zazor koji bi inače izolirao školjku od bakra. Unutrašnja površina je mašinski obrađena i često je hromirana ili presvučena kako bi se ograničilo trošenje niti i kontrolisalo trenje u gornjem delu. Dimenzionalni zapisi za ove karakteristike izdaju se uz svaku cijev, jer nekoliko stotinki milimetra varijacije provrta primjetno mijenja ponašanje livenja.
Funkcije mašine koje se povezuju sa kalupom
Nekoliko funkcija kotača dizajnirano je oko kalupa. Mrežno podešavanje širine pomiče uske strane kalupa za ploče u malim koracima tokom livenja, što omogućava niz različitih širina bez zaustavljanja mašine, skraćuje vrijeme{1}}promjene širine i smanjuje gubitke odrezane glave i repa. Kontrola nivoa kalupa se postiže metodama vrtložne struje, elektromagnetnih, termoelementnih, infracrvenih ili radioaktivnih izvora, a izbor utiče na instrumentaciju postavljenu oko kalupa. Oscilacije su obično ne-sinusoidne, generisane od strane hidrauličkog servo sistema koji omogućava da se amplituda, frekvencija i talasni oblik podese nezavisno, ili od mehaničkih sistema gde su troškovi servo previsoki. Sistem oscilacionog vođenja je također bitan: četiri-ekscentrične kratke-krake dizajna poluga akumuliraju devijaciju kretanja kako se poluge troše, što je jedan od razloga zašto se lisnate-opruge i slični sistemi vođenja koriste na modernim mašinama.
Kontrola kvaliteta, testiranje i isporuka
Kalupna cijev se proizvodi od izvučene cijevi koja se isporučuje u GB/T 1527 za cijevi od bakra i legura bakra ili prema ekvivalentnoj međunarodnoj specifikaciji, a gotova komponenta se provjerava prema mašinskom crtežu, a ne prema veličini kataloga. Hemijska analiza potvrđuje sastav CuCrZr ili CuAg; električna provodljivost se mjeri i pretvara u postotak IACS reference; tvrdoća se provjerava na zidu cijevi; i termička obrada stepena staro-otvrdnjavanja je potvrđena tako da se zajedno postižu specificirana provodljivost i tvrdoća. Daljnje provjere pokrivaju promjer provrta i konus na definiranim stanicama, distribuciju debljine stijenke, ovalnost, ravnost, hrapavost površine i debljinu oplata. Ispitivanje hidrauličkim ili vodenim pritiskom potvrđuje nepropusnost cijevi i, gdje je primjenjivo, vodenog omotača, a ultrazvučni ili vrtložni -test se može primijeniti na zid cijevi. Cijevi se isporučuju sa zaštićenim obrađenim krajnjim površinama, provrtima nauljenim i začepljenim, te su praćene izvještajem o inspekciji koji navodi sve izmjerene vrijednosti u odnosu na tolerancije izvlačenja zajedno sa certifikatom o ispitivanju mlina na EN 10204 3.1.
Često postavljana pitanja
P: Zašto se CuCrZr koristi za bakarne cijevi kristalizatora?
O: CuCrZr, označen kao C18150, je taložno očvrsnut i zadržava svoju tvrdoću nakon ponovljenih termičkih ciklusa, dok još uvijek provodi 75 % do 85 % IACS. Ta ravnoteža provodljivosti i otpornosti na omekšavanje daje duži vijek trajanja kalupa od mekog ili srebrnog -bakara koji sadrži -brzo livenje.
P: Koji se vodeni razmak koristi u kalupu sa uskim-prorezima?
O: Visoko{0}}točkovi obično koriste razmak ispod četiri milimetra između bakarne cijevi i omotača, što povećava brzinu vode i poboljšava prijenos topline. Ujednačenost tog razmaka oko perimetra jednako je važna kao i njegova nominalna veličina.
P: Zašto se parabolički konus nanosi na cijev kalupa?
O: Stvrdnuća školjka se skuplja dok se kreće niz kalup, tako da provrt koji se progresivno sužava održava ljusku u kontaktu s bakrom i održava ekstrakciju topline. Parabolični ili više-konusni profil više prati to skupljanje nego pravi provrt.
P: Koja je prednost eksplozivno oblikovanog vodenog omotača?
O: Proizvodi plašt bez uzdužnog vara i sa pomno kontrolisanim unutrašnjim oblikom, koji smanjuje odstupanje kanala za hlađenje oko perimetra i izbegava lokalni poremećaj hlađenja povezan sa zavarenim šavom.
P: Kako se cijev za kalup pregledava prije isporuke?
O: Prečnik otvora i konus se mere na definisanim stanicama, zajedno sa raspodelom debljine zida, ovalnošću, ravnošću i hrapavosti površine. Vodljivost i tvrdoća potvrđuju stanje materijala, a ispitivanje pod pritiskom vode potvrđuje nepropusnost.
P: Šta uzrokuje neravnomjerno hlađenje na četiri strane kalupa?
O: Odstupanje u vodenom zazoru ili u poravnanju kanala za hlađenje mijenja lokalnu brzinu vode, a time i lokalni prijenos topline. Dosljedna geometrija omotača i precizna debljina stijenke cijevi su dvije kontrole koje održavaju ravnomjeran rast školjke.
