Спосіб одержання литих виробів необмеженої довжини з металів та сплавів

Винахід відноситься до металургії, зокрема до лиття металів безперервним способом. Відомий спосіб вертикального безперервного лиття сталі (Электрошлаковая тигельная плавка и разливка металла. - К.: Наук. думка, 1988. - С.10, мал.4), який заключається у використанні охолоджуваного кристалізатора, у вхідну частин у якого із проміжного ковша поступає розплав сталі, а з вихідної частини за допомогою роликів витягується затверділий злиток. При цьому верхня незатверділа частина розплаву в кристалізаторі покривається рідким флюсом, в який занурюються електроди для здійснення електрошлакового підігріву. Даний спосіб може здійснюватись лише при наявності додаткової печі для приготування розплаву (тобто ще одної переробки), що ускладнює установку для його здійснення і збільшує єнергомісткість, не може забезпечити одержання злитків малого поперечного перерізу із-за неможливості забезпечити електрошлаковий підігрів рідкого флюсу в кристалізаторі малого поперечного перерізу, і не пригодний для одержання злитків із металів і сплавів, хімічний склад яких може змінюватись із-за контакту з атмосферою і газопоглинання при переливанні. Відповідно до другого відомого способу (Заявка Японії №1 - 54147, кл. B22D11/04, 11/00 від 30.10.85) для виготовлення дроту з міді або мідного сплаву використовують кристалізатор, сполучений з піччю для витримки розплаву міді або її сплаву. Вхідна частина кристалізатора виступає всередину печі в розплав, вихідна охолоджується холодильником. Розплав із печі входить в кристалізатор, а затверділий злиток витягують за допомогою роликів з циклічним приводом. Даний спосіб може здійснюватись при умові приготування розплаву в печі, яка не бере участі в ньому (способі). Спосіб лише проводить подальшу переробку розплаву, приготовленого раніше в іншій печі. Тобто необхідна ще одна попередня переробка (власне приготування розплаву), яка збільшує енергомісткість способу, і потрібен процес переливання розплаву з печі для його приготування в піч для витримки розплаву. При переливанні розплаву міді останній може поглинати з атмосфери гази, зокрема кисень, що негативно впливає на електротехнічні властивості. Із-за цього доводиться робити складні пристрої для закритого переливання в середовищі інертних газів, щоб запобігти газопоглинанню. Найбільш близьким до заявлюваного способу є спосіб лиття заготовок із міді і мідних сплавів (Волкогон Г.М., Брезгунов М.М. Производство слитков меди и медных сплавов. - М.: Металлургия, 1980. - С.31, мал.12). Спосіб заключається в тому, що для його здійснення використовується водоохолоджуваний кристалізатор, сполучений з індукційною піччюміксером для витримки розплаву міді чи її сплавів. Розплав поступає у вхідн у частин у кристалізатора, а з вихідної частини за допомогою привідних роликів витягується затверділий злиток. Даний спосіб передбачає наявність додаткової печі для приготування розплаву і необхідність переливання в піч-міксер, що ускладнює установку для здійснення способу, робить її дорожчою. Крім того даний спосіб не виключає можливості контакту розплаву з атмосферним повітрям, збільшує енергомісткість способу, не дозволяє використовува ти в процесі безперервного лиття змащуючі власти вості електрошлакового флюсу. При створенні даного винаходу стояло завдання: виключити з процесу одержання литих виробів необмеженої довжини з металів та сплавів Операцію переливання металу або сплаву з плавильної печі в піч-міксер для витримки розплаву за рахунок здійснення плавлення і витримки розплаву в одній ємкості. В результаті вирішення поставленого завдання відпадає необхідність в печі-міксері і її підігріві. Таким чином при цьому ми значно знижуємо енерговитрати і зменшуємо кількість обладнання і його складність. Запропонований спосіб одержання литих виробів необмеженої довжини з металів та сплавів заключається в приготуванні і рафінуванні розплаву, подальшому формоутворенні, кристалізації і витягуванні готового виробу. Відповідно з винаходом приготування і рафінування розплаву проводять в тиглі установки для електрошлакової тигельної плавки, при цьому до тигля приєднують сполучений з розплавом кристалізатор машини безперервного лиття. Суміщення процесів приготування і рафінування в одній ємкості виключає можливість контакту розплаву з атмосферним повітрям, суттєво підвищуючи при цьому якість одержуваних металічних виробів (прутків, профілів і т.п.). Крім того, при здійсненні запропонованого способу з'являється можливість використання відомого ефекту гарцовки, тобто властивості електрошлакового флюсу, що в незначній кількості міститься в розплаві, при кристалізації злитка виділятись з розплаву на поверхню і утворювати тонку плівку, що огортає злиток. В результаті понижується коефіцієнт тертя закристалізованого виробу об стінки кристалізатора, що, в свою чергу, знижує зусилля витягування, покращує поверхню виробу і виключає можливість контакту закристалізованого, але ще з високою температурою, виробу з атмосферним повітрям. Застосування даного способу особливо ефективне при виробництві прутків електротехнічної міді з відходів міді. Використання для приготування розплаву міді процесу електрошлакової тигельної плавки дозволяє здійснювати рафінування розплаву та гарантує отримання прутків з міді потрібного хімічного складу. Суть запропонованого способу пояснюється кресленням (фіг.), на якому зображена установка для одержання виробів необмеженої довжини з металів та сплавів. Запропонований спосіб здійснюється в установці, що містить в собі установку електрошлакової тигельної плавки, яка складається з джерела нагріву у вигляді трансформатора 1, станини 2, по напрямній якої може переміщува тись кронштейн 3 з електродом 4, тигля 5 і підвідних кабелів 6: водоохолоджуваний кристалізатор 7, встановлений на стінці або днищі тигля 5 таким чином, що формоутворююча втулка 8 одним відкритим кінцем сполучається з розплавом 9 в тиглі 5; механізм 10 витягування закристалізованого виробу 11. Спосіб здійснюється наступним чином. Варіант I. В тигель 5 завантажується матеріал, що переплавлятиметься, потім добавляється флюс 12 (у вигляді порошку або рідкий, розплавлений поза установкою), неплавкий графітовий електрод 4 занурюється в шар флюсу 12. Електричний струм від трансформатора 1 по кабелях 6 через тигель 5 і електрод 4 підводиться до флюсу 12. Тепло, яке виділяється при цьому в флюсі, передається матеріалу, що переплавляється. Здійснюється плавлення матеріалу і одночасне його рафінування електрошлаковим флюсом з утворенням рідкого розплаву 9, вкритого шаром рідкого флюсу 12. Далі розплав 9 проникає в формоутворюючу втулку 8 водоохолоджуваного кристалізатора 7, де здійснюється кристалізація розплаву і утворення виробу 11. Виріб 11 по мірі затвердіння безперервно чи циклічно витягується з кристалізатора 7 механізмом 10. Варіант II. В тигель 5 завантажується флюс 12 (у вигляді порошку або рідкий), плавкий електрод 4, виготовлений з матеріалу, що переплавлятиметься, занурюється в шар флюсу 12. Електричний струм від трансформатора 1 по кабелях 6 через тигель 5 і електрод 4 підводиться до флюсу 12. Тепло, що виділяється при цьому в флюсі, спричиняє розплавлення зануреного кінця електроду з утворенням на дні тигля розплаву 9, вкритого шаром флюсу 12. Далі, як у варіанті I.