Aihioiden valu - Teknologiateollisuus

Aihioiden valu
Sula teräs on saatettava jatkokäsittelyä varten kiinteään muotoon. Lämpötilan laskiessa sula teräs jähmettyy. Tämä tehdään nykyään pääosin jatkuvavaluna,
joka tuottaa aihioita valssausta varten.
Jatkuvavalu
Jatkuvavalussa teräs lasketaan valusangosta välialtaan kautta vesijäähdytteiseen kuparikokilliin. Kokillin pohjassa on
valun alkaessa kylmäaihio. Kylmäaihion
avulla aloitetaan myös kokillin täyttymisen jälkeen valunauhan vetäminen
kokillin läpi. Valunauhaa vedettäessä
kokilli on edestakaisessa liikkeessä,
jotta aihio ei tarttuisi kokilliin. Kokillissa
käytetään voiteluaineena ja lämmönsiirron tasaamiseen valupulveria tai
öljyä.
Kuva 14.1 Jatkuvavalettuja aihioita.
Kokillissa aihio saa halutun muodon.
Vain aihion pintakerros ehtii jähmettyä.
Lopullinen jähmettyminen tapahtuu
kokillin alapuolella olevassa toisiojäähdytysvyöhykkeessä. Muodostunut
kuori yhdessä toisiojäähdytysalueen
tukirullastojen kanssa estää aihion
pullistumisen ja/tai puhkeamisen terässulan hydrostaattisen paineen vaikutuksesta.
Toisiojäähdytysalueella aihion jäähdytys tapahtuu suoraan aihion pintaan
ohjatulla vesi tai ilma + vesisuihkulla.
Toisiojäähdytysalueen
jälkeen valunauha paloitellaan halutun pituisiksi
esiaihioiksi kaasulla polttamalla tai mekaanisesti
leikkaamalla.
Ensimmäiset jatkuvavalukoneet olivat tyypiltään pystykoneita.
Pystykoneiden haittana
on suuri rakennuskorkeus, mistä johtuen
kehitys johti suorakokillisiin kaareviin
valukoneisiin sekä kaarevakokillisiin
muuttuvasäteisiin valukoneisiin (kuva
14.2).
Kehityksen alkuvaiheessa valettiin
vain yksittäisvalua, ts. yksi valusangollinen kerrallaan. Nykyisillä jatkuvavalukoneilla valetaan peräkkäin useita
sangollisia eli sarjoja. Valusarjojen
pituudet vaihtelevat paljonkin, mutta
tavallisimmin sarja käsittää 4…10
valusangollista. Jatkuvavalukoneen
kapasiteetti riippuu aihion koosta ja
valunopeudesta. Valunopeuden nostomahdollisuudet ovat kuitenkin rajoitetut. Sulatuskapasiteetista riippuen
valukoneet voidaan rakentaa yksi- tai
useampilinjaisiksi. Levyaihiokoneet
ovat yleensä 1- tai 2-linjaisia, mutta
teelmävalukoneet jopa 8-linjaisia.
Jatkuvavaletun aihion poikkileikkaus
on suorakaide, neliö tai ympyrä. Koko
voi olla esim. 100 × 100 mm ja 450 ×
650 mm. Levyaihiot ovat suorakaiteen
muotoisia. Paksuus on 150…300 mm
ja leveys 900…3 000 mm.
Jatkuvavalun etuja valannevaluun verrattuna ovat hyvä hyötysuhde (saanti >95
%), aihioiden laadun tasaisuus, mikä on
seurausta nopeasta jähmettymisestä,
sekä energian säästö kuumavalssauksessa. Jatkuvavalun osuus tuotannosta
on sen paremmasta taloudellisuudesta
johtuen kasvanut nopeasti. Vuodesta
1990 lähtien Suomessa kaikki valssattava teräs valmistetaan jatkuvavalamalla. Merkittävistä terästeollisuusmaista
ensimmäisenä Suomi on saavuttanut
100 %:n osuuden.
Kuva 14.2 Kaareva jatkuvavalukone.
46
Kuva 14.3 Valua kaarevalla jatkuvavalukoneella.
47
Valannevalu
Teräksen valu valanteiksi on ikivanha
menetelmä. Jatkuvavalu on syrjäyttänyt
sen taloudellisuutensa ja laadullisten
syiden vuoksi niukkahiilisten seostamattomien, vähän seostettujen ja
ruostumattomien terästen valmistuksessa, mutta valannevalua käytetään
edelleen mm. suurten takoaihioiden,
korkeahiilisten ja runsasseosteisten
terästen valuun.
Tavallisesti teräs valetaan valurautakokilleihin nousuvaluna. Valusarjassa
on useampia kokilleja, niin että yksi
kokonainen sulatus voidaan valaa
kerralla.
Kuva 14.4 Valanteen nousuvalua
kokilliryhmään.
Kuva 14.5 Nousuvalu.
Ohutaihiovalu ja nauhavalu
Jatkuvavaletut aihiot ovat verrattain paksuja lopputuotteisiin verrattuna, jotka
saattavat olla millimetriluokkaa. Viime
aikoina on kehitetty menetelmiä valaa
aihio mahdollisimman ohueksi, jolloin
säästyy energiaa eikä tarvita raskasta
valssauskalustoa. Ohutaihiovalussa
teräs valetaan mahdollisimman ohueen
kokilliin ja aihion ollessa vielä kuuma
tai sisustan vielä sulana ohennetaan
nauhaa valssaamalla. Kuuma nauha
voidaan johtaa tasaushehkutukseen
ja valssata samassa prosessissa loppumittaansa.
Nauhavalussa sula johdetaan kahden
pyörivän rullan väliin. Pinnan jähmetyttyä
aihiota ohennetaan vielä ohennusvalsseissa. Prosessia voidaan jatkaa
tavanomaisena kuumavalssauksena ja
kylmävalssauksena.
Ohutaihiovalua tehdään teollisesti.
Nauhavalu on vielä kehitysvaiheessa.
Senkka
Väliallas
Jakoallas
Kuumavalssaus
Suuttimet
Taittorullat
Valurullat
Vesijäähdytys
Syöttörullat
Kuumamuovaus
Leikkuri
Kelaimet
Kuva 14.6 Nauhavalu ja siihen liitetty valssaus. (Castrip®)
48