Страница 67 из 120
Рис. 29.Схема непрерывной разливки стали.
За последние десятилетия все большее распространение получает непрерывная разливка стали. Существо этого процесса, схема которого представлена на рис. 29, состоит в том, что жидкая сталь, полученная в сталеплавильных печах (особенно удобно сочетание непрерывной разливки стали с кислородными конвертерами, так как цикл плавки стали в кислородном конвертере близок по времени к циклу работы установки непрерывной разливки стали), поступает в интенсивно охлаждаемый водой кристаллизатор 3, где жидкая сталь начинает затвердевать вначале преимущественно около стенок кристаллизатора. Образующаяся оболочка будущей заготовки движется вниз. При этом вследствие непрерывного дальнейшего охлаждения (обрызгивания) водой из форсунок, не показанного на рисунке, будущая заготовка затвердевает полностью, а не только у поверхности.
Таким образом, жидкий металл непрерывно подается сверху через промежуточное разливочное устройство 1, 2 в кристаллизатор; затвердевающий сначала с внешней поверхности металл движется под действием роликов и валков (4, 5) вниз; после того как металл затвердевает полностью, его режут (6) на отдельные куски — заготовки.
Конечно, процесс непрерывной разливки стали далеко не так прост, как может показаться из приведенного описания. В этом описании по причине оправданного (с нашей точки зрения) стремления к краткости изложения совершенно не были затронуты такие, например, вопросы, как подача смазки на внутренние поверхности кристаллизатора для лучшего скольжения металла, необходимость предохранения от окисления поверхности жидкого металла инертным газом или синтетическим шлаком и др.
Однако непрерывная разливка стали имеет столь большие преимущества, что ею оснащаются в нашей стране практически все вновь строящиеся крупные кислородные конвертеры. Главные преимущества непрерывной разливки стали заключаются в следующем: сокращаются капитальные вложения, так как становятся излишними такие дорогостоящие агрегаты, как блюминги, слябинги, чугунные изложницы и кое-что другое; улучшается качество металла, его однородность вследствие того, что затвердевание происходит быстрее; уменьшение обрези головной и донной частей заготовок приводит к экономии 10–15 % металла.
Рис. 30. Схемы установок непрерывной разливки стали.
а — вертикального, б — радиального, в — криволинейного типа.
Установки непрерывной разливки стали, как это можно видеть из рис. 30, могут быть вертикального, радиального и криволинейного типов. Преимущество радиального и особенно криволинейного типов установок перед вертикальным — в их меньшей высоте.
Все остальные металлы, кроме железа и его сплавов, получили в промышленности название цветных металлов.
Число их велико, значение для промышленности — огромное. Скажем только несколько слов об алюминии, занимающем третье место по распространенности в природе среди всех других элементов и первое — среди металлов. Алюминий и его сплавы обладают очень важными свойствами: прочностью, легкостью, пластичностью и высокой электропроводностью. Алюминий и его сплавы имеют очень широкое применение, включая изделия для быта. Но особое значение они получили для авиации (для всех тех изделий, где легкость должна сочетаться с прочностью и пластичностью) и электротехники. Токопроводящая часть линий дальней электропередачи, в частности, делается в настоящее время исключительно из алюминия.
Получают алюминий чаще всего путем электролиза глинозема (Al3O2), содержащегося в некоторых алюминиевых рудах. По величине производства алюминий занимает среди металлов второе место (вслед за железом).
Наличие универсального двигателя и успехи металлургии уже в XVIII в. создали предпосылки для появления рабочих машин, прежде всего в области машиностроения. Однако вплоть до последней четверти XVIII в. даже в наиболее крупных мануфактурах, занимавшихся обработкой металла, основные процессы производились за счет мускульной силы человека. При этом использовались многочисленные инструменты и орудия (клещи, молотки, ножницы, сверла и др.). Но это не изменяло дела.
Рис. 31. Лучковый токарный станок.
Даже предшественник современных токарных и фрезерных станков — представленный на рис. 31 лучковый токарный станок приводился в действие мускулами человека.
Принцип действия этого станка очень прост. Большое значение для его работы имела простая крепкая веревка, верхние концы которой привязывались к твердо закрепленной гибкой жерди. Опускаясь вниз, веревка обвивала вал станка и затем закреплялась своим нижним концом на доске-педали. Если человек периодически нажимал на педаль, то, как это видно из рисунка, вал станка (в данном случае валом является само изделие) приходил во вращение. Заметим, между прочим, что это устройство для привода в движение вала (изделия) станка очень напоминает способ добычи огня первобытными людьми.
Инструментом, с помощью которого производилась обработка изделия, рабочий действовал вручную.
Рис. 32. Токарный станок с суппортом.
Коренные усовершенствования в ручной токарный станок были внесены приводом его в действие от универсального двигателя (вначале от паровой машины) и изобретением суппорта. Суппортом (от лат. supporto — поддерживаю) называется главный узел металлорежущего станка, на котором закрепляется и вместе с которым перемещается режущий инструмент (резец).
Идея суппорта нашла отражение в сконструированном русским механиком и изобретателем А. К. Нартовым (1693–1756) токарном станке. Первый же токарный станок с механическим суппортом, представленный на рис. 32, был создан в 1795 г. английским механиком Г. Модели (1771–1831). В 1797 г. Модели построил вполне работоспособный токарный станок с самоходным суппортом и чугунной станиной.
Первая половина XIX в. была ознаменована большими успехами в станкостроении. Усовершенствованный суппорт нашел широкое применение не только на токарных, но и на других станках. В машиностроении появились и все в большей мере использовались строгальные, шлифовальные, фрезерные и другие металлообрабатывающие станки. Точность металлообработки повышалась.
Рис. 33. Кривошипный (эксцентриковый) (а) и винтовой (б) прессы.
Начала находить применение, а в последующем получила широкое развитие обработка металла давлением. Речь здесь идет не о прокатных станах, используемых, как уже говорилось, чаще всего на металлургических заводах, а о разного рода прессах, которые по способу приведения их в действие разделяются на гидравлические и механические. На рис. 33 показаны кривошипный, или эксцентриковый, пресс и винтовой пресс, схема работы которых ясна из рисунка. В этом случае различие между ними определяется основным механизмом (в данном случае кривошипным механизмом и винтом). С точки зрения этого признака (характера основного механизма) можно было бы назвать немало типов прессов. Металл на них куется или штампуется чаще всего в горячем состоянии (исключение — листоштампоночные и вырубные прессы).
Рис. 34. Способы прессования.
Большое применение, особенно за последние десятилетия, находит метод прессования изделий и полуфабрикатов из цветных металлов, сплавов и пластических масс, осуществляемый как при горячем, так и при холодном состоянии материала. При такого рода прессовании особое значение имеют два элемента машины: матрица — инструмент, имеющий сквозное отверстие (иногда углубление), с помощью которого производятся штамповка, прессование или волочение, и пуансон — инструмент, оказывающий непосредственное давление на материал или передающий его через пресс-шайбу. Во всем этом гораздо проще разобраться, посмотрев на рис. 34, па котором представлены оба названных варианта прессования (с пресс-шайбой и без нее).