Наконечник для подачи расплавленного металла в машине непрерывного литья представляет собой пару огнеупорных элементов, имеющих в основном прямоугольную форму, каждый из которых состоит из нижней кромки и верхней кромки, причем каждый элемент изготовлен из мата из огнеупорного волокна, жестко скрепленного между собой. Огнеупорное волокно в области нижней кромки спрессовано до большей плотности, чем в области верхней кромки элемента.
Устройство, расположенное рядом с верхней частью, служит для обеспечения зазора между парой элементов с целью образования зазора для подачи металла между ними, а также для обеспечения поступления расплавленного металла в этот зазор и его движения в направлении нижней кромки. При этом теплопроводность огнеупорного волокнистого войлока постепенно увеличивается от верхней части к нижней кромке.
Насадка для подачи расплавленного металла в машине непрерывного литья
На протяжении многих лет непрерывная разливка алюминия осуществляется с использованием машин непрерывной разливки в промышленных масштабах. Такая машина непрерывной разливки состоит из пары вращающихся валков с водяным охлаждением. Например, расплавленный алюминий подается в зазор между валками непосредственно перед самой близкой линией соприкосновения двух валков. При контакте с валками из расплавленного металла быстро отводится тепло, и происходит затвердевание до того, как металл достигнет линии, ближайшей к двум валкам. Между валками происходит значительная термическая усадка толщины формирующейся алюминиевой пластины, что приводит к её рекристаллизации.
Использование наконечники роликов может в течение нескольких дней осуществлять непрерывную литье алюминиевых пластин шириной в несколько метров и толщиной около одного сантиметра со скоростью более одного метра в минуту. Важным элементом этой машины для непрерывной литье является конструкция, служащая для подачи расплава в зазор между валками.
Материал для заправки наконечника
Довольно удовлетворительный наконечник для подачи расплавленного металла был изготовлен из изоляционного материала, представляющего собой композит из асбестовых волокон и частиц глины. Хотя этот материал легко поддается формовке и устойчив к воздействию расплавленного алюминия и т. п., у него есть очевидные недостатки. Одной из наиболее серьезных проблем, связанных с этим материалом, является наличие асбеста, который считается канцерогенным веществом.
Это представляет собой особую проблему в случае данного материала, используемого для изготовления сопла подачи расплавленного металла в машине непрерывного литья, поскольку на практике этот материал обрабатывается до получения требуемой формы. В процессе механической обработки образуется большое количество частиц, которые представляют серьезную опасность при попадании в воздух. Для обработки асбестосодержащих материалов абсолютно необходимы дорогостоящие системы пылеудаления и переработки отходов.
Материалы, используемые в настоящее время для изготовления подающих наконечников, также отличаются некоторой хрупкостью, что приводит к проблемам, связанным с их случайным повреждением. Влага крайне негативно сказывается на прочности композитных асбестово-глиняных материалов и усугубляет проблемы с разрушением. Поскольку валки охлаждаются водой, вблизи литейной машины непрерывного литья обычно присутствует влага, а иногда на поверхность валков наносятся соединения, выделяющиеся из водной суспензии. Во влажной среде влага конденсируется на валке и вступает в контакт с головкой подачи расплавленного металла.
Как правило, подающий наконечник для расплавленного металла, изготовленный из асбестово-глинистого состава, может использоваться на машине непрерывного литья только один раз. В процессе очистки и ремонта перед началом нового цикла эксплуатации повреждения такого типа подающих наконечников являются весьма распространенным явлением, и их приходится постоянно заменять.
Кроме того, ввиду хрупкости материала данная подающая насадка изготавливается с максимально возможной толщиной материала, чтобы обеспечить максимальную прочность вблизи тонкого нижнего края насадки между валками. Поэтому внешняя поверхность подающей головки машины непрерывного литья обычно имеет радиус, близкий к радиусу валка параллельной литейной машины. Это усугубляет проблему попадания влаги на подающий наконечник, а также может приводить к накоплению оксидных стружек и других загрязнений между подающим наконечником и роликом. Из-за кривизны поверхности подающего наконечника наличие таких загрязнений трудно обнаружить, что может привести к появлению дефектов в листе, получаемом на машине непрерывного литья.
По аналогичным причинам внутренняя поверхность подающего наконечника для машины непрерывного литья формируется в виде параллельных плоскостей, соединенных крутыми склонами. В связи с этим ширина зазора между внутренними поверхностями, через который протекает расплавленный металл, характеризуется относительно быстрым изменением площади поперечного сечения. Это приводит к резким изменениям скорости движения расплавленного металла, а изменения формы внутренней поверхности могут создавать места для временного скопления оксидов и других примесей, которые периодически рассеиваются и вызывают дефекты в тонких листах, производимых на машине непрерывного литья.
Поэтому целесообразно создать сопло для подачи расплавленного металла в машине непрерывного литья, отличающееся повышенной прочностью и простотой изготовления. Наконечник сопла не должен содержать асбеста, представляющего опасность для здоровья, и должен быть относительно невосприимчивым к разрушению под воздействием влаги. Желательно, чтобы подающая головка имела гладкий непрерывный профиль, что позволяет свести к минимуму дефекты в листе, изготовленном на машине непрерывного литья, и избежать перебоев в работе подающей головки. Желательно, чтобы наконечник для подачи расплавленного металла мог использоваться в течение нескольких циклов работы машины непрерывного литья.