Производство отливок из чугуна.

Чугунное литьё получило широкое распространение в строительной технике (колонны, котлы, радиаторы, ванны, трубы), в металлургической (изложницы, поддоны, прокатные валки), в химической (аппараты и др.) промышленности.

Применение высококачественных чугунов позволило производить из чугунного литья такие детали, как коленчатые валы автомобилей, тракторов, тепловозов.

§ 1. Особенности изготовления форм для чугунного

литья и заливка их металлом.

Чугун обладает хорошими литейными свойствами: хорошей жидкотекучестью, небольшой усадкой и более низкой, чем у стали, темпера­турой плавления.

Эти свойства чугуна учитывают при изготовлении формы.

К особенностям формовки относится расположение литниковой системы. В зависимости от конструкции отливки применяют литниковую систему с подводом металла через один питатель, через несколько питателей, через сифонный литник, через дождевой литник, а также боковой, щеле­видный и клиновой литники.

Для сложных и больших отливок применяют разветвлённую литниковую систему.

Прибыли в чугунном литье применяют только для крупных толсто­стенных отливок.

Заливку сплава осуществляют с помощью ковшей, которые перевозят мостовыми кранами.

Закрытые формы при заливке подвергаются давлению жидкого металла, которое стремится приподнять верхнюю опоку. При этом образуется щель, через которую может вылиться металл, поэтому верхнюю опоку скрепляют с нижней или ставят на неё груз.

Применяют следующие температуры заливки: для крупного неответственного литья – 1220º С, для толстостенного – 1260º С, среднего машиностроительного – 1320º С, для ответственного и тонкостенного – 1350…1400º С.

§ 2. Плавка чугуна.

Наиболее распространённым плавильным агрегатом для получения жидкого чугуна в литейных цехах является вагранка. Это печь шахтного типа, топливом в которой служит кокс. Вагранка обеспечивает расплавление и достаточный перегрев жидкого чугуна требуемого хим. состава при минимальном угаре и экономном расходе топлива.

Шихтой для чугунного литья служат доменные чугуны 20…40%, ферросплавы, природно-легированные чугуны, чугунный и стальной лом до 40%, отходы собственного производства (брак, литники) – 40…60%.

Флюсом служит известняк, доломит, плавиковый шпат, мартеновский шлак.

При плавке чугуна в вагранке Si выгорает 10…15%; Mn – 15…20%; Cr – 20…30%; количество S увеличивается на 40…50%, т. к. сера частично переходит из топлива в металл.

Устройство вагранки.

Вагранка представляет собой шахтную печь, выложенную шамотным кирпичём. Снаружи вагранка имеет металлический кожух, клёпанный или сварной из листовой стали толщиной 8…20 мм. Вагранка опирается на фундамент и на чугунные колонны. Шахта вагранки опирается на массивную чугунную или стальную плиту с крышкой, которая закрывается перед нача­лом работы и открывается в конце плавки.

В верхней части шахты расположено загрузочное окно, через которое в вагранку регулярно загружают определённые порции шихтовых материалов при помощи бадьи, в течении всей плавки.

Часть вагранки, расположенную выше загрузочного окна, наз. трубой. На верхней части трубы устанавливают искроуловитель для улавливания раскалённых частиц топлива, которые выносятся из вагранки потоком газов.

В нижней части шахты находится лещадь, которую набивают смесью из песка и формовочной земли с наклоном в сторону лётки для выпуска жидкого чугуна.

Воздух, нагнетаемый вентилятором, поступает через воздушное кольцо и фурмы в вагранку. Чаще делается три ряда фурм в шахматном порядке.

Часть вагранки от лещади до воздушных фурм наз. горном. Расплав­ленный чугун стекает в горн и оттуда непрерывной струей через летку стекает в копильник, который служит для сбора металла.

Шлак выпускают через шлаковую летку.

Из копильника по мере накопления металл выпускают в ковш. Диаметр копильника в свету принимают несколько больше диаметра вагранки, а высота копильника равна его диаметру.

Работа вагранки.

Вначале вагранку хорошо просушивают, а затем в горн в несколько приёмов насыпают кокс немного выше фурм и пускают слабое дутье, чтобы он разгорелся. При этом загружают новые порции кокса до тех пор, пока его уровень не поднимется над верхним рядом фурм на 700…800 мм.

После разогрева загружают первый слой металлической шихты, затем известняк, потом снова слой металлической шихты и т. д. Шихту загружают до завалочного окна и далее в процессе работы шихта поддерживается на этом уровне.

В верхней части вагранки твердая шихта нагревается, влага и летучие вещества выделяются из топлива, известняк частично разлагается.

Плавление металлической части шихты происходит в плавильной зоне вагранки, расположенной в верхней части горна. Здесь образуется жидкий металл, который стекает на лещадь. При этом жидкий металл при контакте с раскаленным коксом поглощает из него некоторое количество углерода и серы. В горне процесс окисления металла прекращается, т. к. сюда не проникает подаваемое дутьё. Жидкий металл несколько охлаждается и дополнительно насыщается углеродом и серой. В результате содержание углерода в чугуне колеблется в пределах 3, 2…3, 4%.

Производительность вагранки 0, 5…30 т/ч.

Чугун можно плавить также в пламенных и дуговых электропечах.