Casterele cu matriță fixă sunt mașini orizontale. Acestea sunt cele mai compacte mașini pentru turnarea cioatelor cu secțiunea transversală de la 20 la 360 mm. Caracteristicile tehnologice ale acestor mașini permit turnarea de țagle rotunde sau pătrate. Numărul de fluxuri variază de la 1 la 3. Prin urmare, CCM-urile orizontale au o capacitate mică de aproximativ 200 de mii de tone pe an. Astfel de CCM-uri sunt ideale pentru construcția de mini-mill-uri mici și pentru reconstrucția oțelăriilor electrice existente de capacitate mică.
Principiul de funcționare al mașinii este următorul. Metalul lichid din cazanul de oțel curge prin poarta glisantă în rezervorul de metal, a cărui capacitate variază considerabil de la 1 la 50 de tone. O conductă metalică din material refractar este introdusă foarte strâns în rezervorul de metal. În spatele conductei metalice se află un inel de separare refractar, care împiedică înghețarea metalului în conducta metalică și formează poziția inițială a frontului de solidificare. Inelul de separare este introdus rigid în cristalizatorul în care se formează lingoul. Temperatura pereților cristalierului atinge 400-500 °C.
Particularitatea mișcării lingourilor în cristalizator constă în periodicitatea tragerii lingourilor de către rolele de tragere. De obicei, se utilizează un mod simplu de tragere: „tragere — oprire”. Uneori sunt utilizate variante complexe: „tragere — inversare — oprire”. Frecvența tragerii este de aproximativ 100-200 mi n-1 . Cu cât frecvența este mai mare și lungimea treptei de tragere este mai mică, cu atât adâncimea fisurilor de pe suprafața pieselor de prelucrat este mai mică. La ieșirea din cristalizator, lingoul are un miez lichid.
Solidificarea finală a metalului are loc în zona de răcire secundară. Al doilea ca responsabilitate și importanță după inelul de separare este mecanismul de tracțiune (de exemplu, rolele de tracțiune). Precizia ridicată a parametrilor de tragere este necesară pentru a reduce adâncimea defectelor de suprafață, astfel încât se acordă o atenție deosebită mecanismului de tragere.
După mecanismul de tragere, metalul solidificat intră în zona de tăiere a lingoului în lingouri individuale.
Avantajele CCM orizontale în comparație cu CCM cu o matriță oscilantă:
- Cuva intermediară și matrița sunt strâns unite (prin cupa de turnare și inelul de separare). Acest lucru elimină posibilitatea oxidării secundare, reduce pierderile de căldură și elimină incluziunile subterane datorită lipsei necesității de a introduce amestecuri de formare a zgurii;
- absența îndoirii lingourilor permite turnarea oțelurilor de calitate predispuse la fisurare;
- presiunea ferrostatică crescută în zona de cristalizare, care facilitează schimbul de căldură și reduce lungimea cristalizatorului
- presiune ferrostatică scăzută în zona de răcire secundară, care elimină problemele de bombare;
- înălțimea redusă a mașinii și dimensiunile mai mici ale locului de producție, numărul mai mic de operatori, numărul mai mic de mecanisme și ansambluri, sistemul de răcire mai simplu.
Dezavantaje ale CCM orizontale:
- productivitate scăzută;
- pentru a crea un menisc artificial de metal lichid se utilizează un inel de separare refractar, care are un cost ridicat și o durată de viață insuficient de mare;
- cristalizatorul este supus unei uzuri crescute;
- dispozitivul de tragere a țaglelor, care trebuie să asigure o precizie ridicată a modurilor de tragere, este o unitate complexă din punct de vedere tehnic;
- procesul de turnare orizontală este dificil de menținut.
Sugestii pentru îmbunătățirea funcționării CCM orizontale:
- instalarea în zona de cristalizare și de răcire secundară a unor blocuri electromagnetice de agitare a părții lichide a metalului pentru a elimina dezavantaje precum structura cristalină asimetrică, porozitatea de contracție, lichidarea axială (pentru referință: lichidarea este o eterogenitate a compoziției chimice a aliajului care apare în timpul cristalizării), dispunerea asimetrică a incluziunilor nemetalice de-a lungul secțiunii transversale a lingoului;
- creșterea răcirii marginii superioare a lingoului în zona de răcire secundară pentru a elimina asimetria structurii cristaline;
- asigurarea posibilității ca incluziunile nemetalice să plutească în cuva intermediară, precum și revărsarea oțelului lichid din cuva de oțel în cuva intermediară într-un mediu de gaz protector.
