Изложница: устройство и назначение¶

Изложница — это металлическая форма (изложница) для отливки слитков, преимущественно из стали и цветных металлов, предназначенная для формирования заготовок заданной конфигурации и массы перед дальнейшей обработкой давлением (прокаткой, ковкой) или переплавкой. Изложницы относятся к основному технологическому оснащению сталеплавильного производства и применяются при разливке металла сверху или сифоном.

¶Устройство и конструкция

Изложница представляет собой толстостенную ёмкость, открытую сверху, с внутренней полостью, повторяющей форму будущего слитка. Основные элементы конструкции:

• Стенки — формируют внешний контур слитка, имеют переменную толщину для обеспечения направленного затвердевания.
• Днище — может быть глухим (для разливки сверху) или иметь отверстие для установки центровой или сифонной проводки.
• Прибыльная надставка — утеплённая верхняя часть (часто съёмная), замедляющая охлаждение верхнего торца слитка для компенсации усадки.
• Уши или цапфы — выступы на наружной поверхности для захвата краном при транспортировке и кантовке.
• Внутренняя полость — имеет конусность (уклон) 2–4 % для облегчения извлечения слитка.

По форме поперечного сечения изложницы бывают квадратные, прямоугольные (слябовые), круглые, многогранные и фигурные. Внутренние стенки могут быть гладкими или волнистыми (рифлёными) для уменьшения напряжений в слитке и предотвращения образования трещин.

¶Материалы изготовления

Изложницы работают в условиях многократного термического и механического воздействия, поэтому их изготавливают из:

• Чугуна — наиболее распространённый материал (серый чугун с пластинчатым или шаровидным графитом). Чугунные изложницы обладают высокой термостойкостью и низкой стоимостью, но имеют ограниченную стойкость (100–150 наливов).
• Стали — применяется для изложниц сложной конфигурации и при повышенных требованиях к стойкости (до 300–500 наливов). Стальные изложницы дороже, но более ремонтопригодны.
• Меди и её сплавов — используются для отливки слитков цветных металлов (алюминий, магний) благодаря высокой теплопроводности, обеспечивающей быстрое охлаждение.

¶Назначение и принцип работы

Основное назначение изложницы — обеспечение получения плотного, бездефектного слитка с заданной кристаллической структурой. Принцип работы заключается в заливке расплавленного металла в полость изложницы, где происходит его охлаждение и кристаллизация. Теплоотвод осуществляется через стенки изложницы, которые предварительно нагреваются или смазываются специальными составами для регулирования скорости затвердевания.

Различают два основных способа разливки в изложницы:

1. Разливка сверху — металл подаётся непосредственно в каждую изложницу через воронку. Применяется для крупных слитков, обеспечивает высокую скорость заполнения, но может вызывать разбрызгивание и окисление металла.
2. Сифонная разливка — металл подаётся снизу через систему каналов (сифонную проводку) одновременно в несколько изложниц. Обеспечивает спокойное заполнение и лучшее качество поверхности, но требует большего расхода огнеупоров и времени.

¶Типы изложниц

По конструкции и технологии разливки выделяют:

• Изложницы для слитков спокойной стали — с прибыльной надставкой, обеспечивающей питание усадочной раковины.
• Изложницы для кипящей стали — без прибыли, с уширенной верхней частью для выхода газов.
• Изложницы для полуспокойной стали — промежуточный вариант.
• Сквозные изложницы — с отверстием в днище для установки на поддон (применяются при сифонной разливке).
• Уширенные кверху или книзу — определяют направление кристаллизации и расположение усадочной раковины.

¶Эксплуатация и стойкость

Стойкость изложницы определяется числом наливов (заливок) до выхода из строя. Основные факторы, влияющие на стойкость:

• Режим нагрева и охлаждения (термоциклирование).
• Состав и температура заливаемого металла.
• Качество подготовки поверхности (чистка, смазка).
• Конструктивные особенности (наличие рёбер жёсткости, плавность переходов).

Для повышения стойкости применяют предварительный подогрев изложниц до 80–120 °C, нанесение защитных покрытий (лаки, графитовые смазки) и контроль за температурным режимом. Средний срок службы чугунных изложниц составляет от 80 до 200 наливов, стальных — до 500 наливов.

¶Современное состояние

С развитием технологий непрерывной разливки стали (МНЛЗ) использование изложниц в сталеплавильном производстве значительно сократилось, однако полностью не прекратилось. Изложницы продолжают применяться:

• При производстве крупных кузнечных слитков массой от 10 до 300 тонн.
• В специальной металлургии для отливки слитков из высоколегированных и специальных сталей.
• При разливке цветных металлов (медь, алюминий, титан) и их сплавов.
• В литейном производстве для получения фасонных отливок.

Преимуществом изложниц перед МНЛЗ остаётся возможность получения слитков практически любой массы и конфигурации, а также более высокая гибкость при малых объёмах производства.

¶Источники

• Воскобойников В. Г., Кудрин В. А., Якушев А. М. «Общая металлургия». — М.: Металлургия, 2002.
• Ефимов В. А. «Разливка и кристаллизация стали». — М.: Металлургия, 1976.
• Скороходов В. Н., Зубарев А. Г. «Стальные слитки и изложницы». — М.: Металлургия, 1988.