Производство профилей из серебряных сплавов на установке вертикального непрерывного литья

     Современные требования предъявляемые к качеству деформированных профилей из драгоценных металлов (ДМ) и их сплавов определяют необходимость качественного заготовительного литья. Одними из наиболее эффективных, в условиях мелкосерийного производства профилей из ДМ, являются метод вертикального непрерывного литья заготовок. Многофункциональные установки вертикального непрерывного литья (УВНЛ) хорошо зарекомендовали себя на отечественных предприятиях, выпускающих продукцию из ДМ. В их числе установка СС 3000 компании INDUTHERM, Германия (рис.1) с помощью которой возможно не только производить литые профили различных типоразмеров, в том числе получать и вакуумированный металл. Использование такого оборудования существенно повышает выход годного готовой продукции, снижает потери ДМ и себестоимость изделий. Однако, установки не обеспечиваются технологическим сопровождением для производства стандартизированных на территории Украины сплавов ДМ.

Рисунок 1 - Установка вертикального непрерывного литья CC 3000

     Исследовали технологических параметров процесса литья на качество литых полуфабрикатов из сплавов серебра: ПСр65 и ПСр45 (ГОСТ 19738-74).

     Предварительно сплавы готовили в печах сопротивления в графитовых тиглях по существующим технологиям. При непрерывном литье плавку проводили в инертной среде (аргон) индукционной печи установки СС 3000 в графитовом тигле вместимостью 20кг по серебру.

     Для формирования профилей использовали медные водоохлаждаемые кристаллизаторы с графитовой вставкой для формирования трёх типов заготовок: полосы 100*5 мм; прутка d=29 мм и пять ручьёв d=4 мм.

     В процессе эксперимента варьировали следующие технологические параметры: температуру расплава, режим охлаждения кристаллизатора, время выдержки, шаг вытягивания, давление инертного газа в печи. Перемешивание расплава на различных стадиях процесса поддерживали в автоматическом или в ручном режимах. Полученные результаты приведены в таблице 1.

     Визуальный осмотр полученных непрерывным литьем заготовок показал, что их поверхность чистая, гладкая, без трещин и неслитин. Шлаковые и неметаллические включения на поверхности не обнаружены.

Таблица 1- Технологические режимы непрерывного литья сплавов серебра на установке СС 3000

Марка сплава	Вид заготовки	Температура кристаллизатора, 0С	Температура расплава, 0С	Шаг вытягивания, мм	Время паузы, сек
ПСр 65	полоса 5*100 мм	78	860	1	0,7
ПСр 45	пруток d=29 мм	60	860	1	0,4
ПСр 45	проволока d=4 мм	65	830	1	0,7
ПСр 45	проволока d=4 мм	75	830	2 реверс 1	0,6

     Сплавы, содержащие цинк (ПСр65, ПСр45), менее технологичны при их литье на установке СС 3000. Зафиксированы частые случаи холодного обрыва профилей из указанных сплавов в кристаллизаторе, что связано в первую очередь с избыточным трением между металлом и материалом кристаллизатора. Профили из сплавов ПСр65 и ПСр45 вытягивали с минимальным шагом вытягивания, в узком интервале температур расплава, с максимально высокой температурой кристаллизатора, с использованием дополнительной смазки кристаллизатора и избыточного давления аргона в рабочей камере.

     Установлено, что сплавы типа ПСр65 и ПСр45 значительно быстрее изнашивают рабочую поверхность графитовых вставок кристаллизаторов, чем другие исследуемые материалы.

     Наилучшее качество поверхности получали у полуфабрикатов, отлитых с минимальным шагом вытягивания или при использовании в цикле обратного шага вытягивания.

     Применение избыточного давления аргона в плавильной камере дает положительный результат, выражающийся в существенном сокращении холодных обрывов. Этот режим в основном применяли при литье проволоки d=4 мм, а также при литье полосы 100*5 мм для сплавов ПСр65.

     Исследовали качество металла профилей, макро и микроструктуру сплавов методом качественной металлографии.

     Качественный металлографический анализ микроструктуры сплавов проводили на металлографическом микроскопе "NEOPHOT-30" и РЭМ "CAMEBAX".

     В результате металлографических исследований установлено, что металл профилей, отлитых на установке СС 3000 - плотный, без пор и инородных включений. Закиси меди в медьсодержащих сплавах не обнаружено. Морфология структурных составляющих сплавов в непрерывнолитых заготовках отличается от заготовок, разлитых в металлические кокили наполнением, дисперсностью выделений и их ориентацией в соответствии с направленным фронтом кристаллизации при непрерывном литье. Различий в фазовом составе изучаемых сплавов, отлитых в кокили или на УВНЛ СС 3000, не обнаружено. Установлено наличие дендритной ликвации элементов в сплавах заготовок, отлитых в кокили, и практически отсутствие ее в непрерывнолитых сплавах. Макро и микроструктура сплавов в непрерывнолитых заготовках характеризуются технологически благоприятной морфологией структурных составляющих для дальнейшей обработки давлением. Результаты металлографических исследований подтверждаются результатами испытаний механических свойств сплавов. Испытания непрерывнолитой проволоки на одноосное растяжение проводили в соответствии с ГОСТ 10446-80 на универсальной разрывной машине 123У-10. Результаты механических испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Механические свойства проволоки d=4мм из сплава серебра

Марка сплава		Механические свойства
	?в, МПа	?0,2, МПа	?0,2, %
ПСр45	460	329	22,0

     Заготовки, отлитые на УНВЛ СС 3000,были переданы по маршруту на обработку металлов давлением для получения проволоки и полосы из серебра и его сплавов.

     Холодная и горячая обработки давлением непрерывнолитых заготовок серебра и его сплавов показала значительные преимущества перед заготовками, отлитыми наполнительным литьем в металлические кокили. В результате использования заготовок, полученных методом непрерывного литья улучшилось качество готовой продукции, существенно увеличился выход годного, снизились потери ДМ. Сократились маршруты по переделу обработки давлением, уменьшилось количество промежуточных термических обработок.