Производство чугунных и стальных отливок

Обновлено: 05.05.2024

Российские литейные заводы занимаются выпуском фасонных деталей и заготовок, производимых путем заполнения специальных литейных форм жидкими сплавами металлов. Предприятия машиностроительного комплекса и металлургии являются основными потребителями литейной продукции: на их долю приходится до 90% всего производимого отраслью объема. Оставшаяся доля объема в размере 10% потребляется предприятиями по производству санитарно-технического оборудования. Важное преимущество литейных заготовок в том, что способ их производства позволяет добиться максимально близкой конфигурации по отношению к готовой продукции, что актуально для изделий сложной геометрической формы. Ковкой или сваркой достичь такого результата возможно далеко не всегда без высоких трудозатрат и значительных временных показателей.

ООО «Ростовский литейный завод» («РЛЗ») производит отливки, получаемые способом литья расплавленного металла в формы с применением различных технологий литейного производства в цехах и на участках, в зависимости от номенклатуры выпускаемых изделий, и вида сплава, а так же детали, получаемые из металлических порошков методом горячего и холодного прессования.

ОАО "Кировский завод" специализируется на выпуске санитарно-технического и отопительного оборудования, промышленного и художественного чугунного литья.

АО «Сукремльский чугунолитейный завод» (входит в ПМХ) - одно из ведущих отечественных предприятий по производству чугунного литья в России.

ОАО Балашихинский литейно-механический завод («БЛМЗ») - лидирующее предприятие по литью изделий из титана, магния, алюминия. Устойчивой специализацией завода является изготовление авиационных колес, тормозов, агрегатов управления тормозными системами и запасных частей к авиационной технике - межконтинентальным пассажирским самолетам, пассажирским самолетам местных, средних и дальних линий, грузовым и специальным самолетам, вертолетам всех назначений.

ОАО "Мценский литейный завод" оказывает услуги предприятиям, фирмам и частным лицам по литью различными способами из цветных сплавов и чугуна, с последующей механической обработкой.

ООО "Завод точного литья" - металлургическое предприятие, специализирующееся на стальном и чугунном литье для различных отраслей промышленности.

ООО «Таганрогский литейный завод» осуществляет выпуск литейной продукции в первую очередь для нужд российских и потребителей. Заказчиками ООО «ТЛЗ» являются крупные российские компании, выпускающие продукцию для нужд ОАО «Российские железные дороги»: рельсовые крепления, анкеры и т.п., используемые на высокоскоростных магистралях.

АО "Череповецкий литейно-механический завод" (АО "ЧЛМЗ") производит высококачественное литье из спецсталей для металлургической, машиностроительной и нефтехимической отраслей промышленности.

ООО “Кусинский литейно-машиностроительный завод” - производитель энергетического и вспомогательного оборудования, товаров народного потребления, изделий архитектурно - художественного и чугунного литья.

АО «Каменск-Уральский литейный завод» - один из крупнейших в стране производителей авиационных колес и агрегатов управления.

Современное литейное производство

Являясь одной из наиболее древних технологий переработки материалов, литьё и ныне не теряет своей актуальности. Проектируются новые процессы и оборудование, совершенствуются приёмы повышения их экологической чистоты и точности.

Сущность и основы

На литейных предприятиях продукция получается в результате плавления исходного материала, последующей его заливки в форму, а затем затвердевания. Литейные цеха производят изделия широкого ассортимента: от компонентов двигателей до разнообразной тары пищевой промышленности. Литьём получают всю продукцию из чугуна, до половины алюминиевых деталей, до 20 % стальных изделий и т.д.

В основе всех литейных технологий лежит понятие жидкотекучести, когда материал, нагретый до температуры, превышающей температуру его плавления, превращается в высоковязкую жидкость. При этом должен соблюдаться эффект неразрывности её течения в необходимом направлении. Это даёт возможность формовать, в процессе затвердевания расплава, нужные заготовки.

Все литейные металлы обладают сложной структурой, поэтому на жидкотекучесть, оказывают влияние:

Вязкость.
Поверхностное натяжение.
Характер поверхностной оксидной пленки.
Наличие, содержание и состав включений.
Способ затвердевания.
Химический состав основного материала.
Физико-механические характеристики, прежде всего, удельный вес и температура плавления.

Жидкотекучесть устанавливается по результатам химических анализов и технологических проб применительно к конкретному материалу отливки.

Если ранее процесс течения жидкого металла был плохо управляемым, что приводило к различным дефектам литья – неравномерности структуры конечной продукции и пористости, то теперь ситуация изменилась. Чтобы производить отливки с оптимальным качеством и минимизировать издержки производства, освоены процессы компьютерного моделирования, в результате которых можно прогнозировать скорость потока и наличие различных охлаждающих эффектов. Именно они становятся причиной пористости литого продукта.

3-D моделирование позволяет регулировать:

Вязкость расплава;
Интенсивность охлаждения;
Степень пористости.

Разрабатываемая технологом с учётом перечисленных факторов пространственная модель отливки позволяет ещё на стадии проектирования технологии оптимизировать дизайн детали (обеспечивая её оптимальную конфигурацию), конструировать литейную оснастку, а также создавать наилучшую последовательность выполняемых операций.

Технология литейного производства чёрных и цветных металлов

Литейные свойства материалов учитывают не только жидкотекучесть, но и уменьшение объёма, которое происходит в процессе охлаждения отливки. Такое явление называют усадкой; она составляет 1…3 % от первоначальных размеров. Поскольку все металлы анизотропны*, то различают линейную и объёмную усадку, которые определяют итоговый баланс металла. Первый параметр важен для отливок с увеличенным соотношением длины к ширине, а второй – для отливок сложной формы.

В процессе охлаждения металла в его структуре наблюдается ликвация – неоднородность зёрен, что обуславливается различными свойствами составляющих. Формируются также примеси и неметаллические включения. Ликвация негативно влияет на свойства конечной продукции, поэтому неоднородность структуры стараются уменьшать всеми приемлемыми способами. В частности, действующий ГОСТ 26645-85 «Отливки из металлов и сплавов» ограничивает содержание фосфора, серы (а также их соединений – сульфидов и фосфидов), ряд газов – водород, кислород, а также количество шлаков, не выведенных из металла.

В зависимости от литейных свойств металлов принимается решение о выборе целесообразной технологии получения отливок. Различают свободное литьё в формы (песчаные или металлические), литьё под давлением, литьё выжиманием, центробежное литьё, а также комбинированные способы, например, жидкую штамповку.

Литьё под давлением

Литье под давлением используется для производства отливок ответственного назначения. Процесс требует использования специального оборудования, где металл плавится, а затем поступает в форму, где охлаждается и затвердевает.

Литье под давлением используется для изготовления тонкостенных деталей с большим количеством рёбер и поднутрений. Такие отливки применяют в бытовой технике, электроинструментах, деталях автомобилей и пр. Формы для литья под давлением не ограничиваются по сечению.

Возможность получения деталей со сложными формами и небольших размеров.
Высокое качество поверхности.
Повышенная (в сравнении с обычными литейными технологиями) точность.
Стабильность характеристик металла отливки.
Высокая производительность.

Высокая стоимость оборудования и оснастки.
Сравнительно небольшая стойкость инструмента.
Повышенный уровень первоначальных финансовых затрат.

Литьё под давлением оправдывает себя при значительных программах выпуска продукции, либо при повышенных требованиях к качеству готовых отливок (в частности, для исключения последующей механической доработки).

Технологический цикл для литья под давлением очень короткий, обычно от 2 секунд до 2 минут, он состоит из следующих четырех этапов:

Зажима частей пресс-формы, при этом одна половина закрепляется на оборудовании, а вторая получает возможность скольжения по направляющим;
Подачи расплава в закрытый объём пресс-формы. Объём впрыска определяется объёмом металла (с учётом его усадки), давлением и мощностью подачи;
Охлаждения расплава в процессе контакта металла со стенками пресс-формы. В некоторых случаях усадку учитывают поджатием подвижной половины пресс-формы к поверхности затвердевающей детали;
Удаление сформированной отливки из оснастки, время которого рассчитывается, исходя из термодинамических свойств материала и максимальной толщины стенки детали.

После цикла литья под давлением обычно требуется некоторая пост-обработка. Так, при охлаждении часть материала, находящегося в каналах формы, затвердевает. Этот избыточный металл должен быть обрезан с помощью резаков. При необходимости его можно добавлять в расплав, используя для литья следующей партии продукции.

Литьё выжиманием

Технология используется в случае, когда требуется постоянная компенсация усадки материала, и применяется для литья крупных отливок с тонкими стенками. Для этого подвижная полуформа получает принудительное перемещение по направлению к поверхности расплава – вращением, винтовым или плоско-параллельным движением. Последовательность переходов такова. Металл заливают в нижнюю часть формы, далее перемещают подвижную её часть до контакта с расплавом, при этом излишек сливается в приёмный ковш установки. Поскольку между ним и основным металлом поддерживается постоянный тепловой контакт, то потери тепла минимальны, и физико-механические параметры материала равномерны во всех сечениях. Возрастает и коэффициент заполнения формы. После затвердевания подвижная полуформа перемещается в исходное положение, а готовая отливка выталкивается из полости.

Повышенная структурная однородность отливки.
Высокая равномерность физико-механических характеристик материала.
Высокая производительность процесса.

В основном литьё выжиманием используется для получения продукции из алюминиевых литейных сплавов.

Оборудование и формы

В качестве плавильного оборудования в литейных производствах предусматриваются дуговые или индукционные электропечи. Вид оборудования определяется металлами, с которыми работает литейный цех/участок: электродуговые печи идеально подходят для работы со сталью или чугуном, в то время как литейный цех, специализирующийся на меди, с большей вероятностью использует индукционную печь. Печи могут варьироваться в размерах: от небольшого настольного оборудования до тех, что весят несколько тонн.

Современные литейные производства механизированы. Механизации подвергаются практически все операции цикла: от производства стержней до собственно литья. Формовочные машины применяют при серийном производстве отливок. Ручная формовка распространена лишь в малых ремонтных производствах.

В состав основного оборудования включают:

Плавильные печи;
Заливочные ковши;
Загрузочно-транспортное оборудование - погрузчики, краны, конвейеры и пр.
Средства управления и автоматики.

Электродуговая печь работает по принципу периодического плавления. Металл расплавляется путем подачи электрической энергии внутрь печи через графитовые электроды. Дополнительная химическая энергия подается кислородно-топливными горелками. Кислород вводят для удаления примесей и другого растворённого газа. Когда металл расплавляется, шлак образуется и плавает к верхней части расплава; шлак, который часто содержит нежелательные примеси, удаляется перед выводом.

Индукционная печь передает электрическую энергию методом индукции, когда высоковольтный электрический источник индуцирует низкое напряжение при большом токе во вторичной катушке. Индукционные печи способны работать при минимальной потере сырья, однако больше используются при производстве отливок из цветных металлов и сплавов.

Все литейное оборудование специально разрабатывается для надежной работы при повышенных температурах. Доминирующими тенденциями при производстве данной техники являются масштабность, автоматизация, оперативная отделка отливок, повышенные безопасность и эффективность.

Какие смазочные материалы применяются? Выбор зависит от марки материала и метода литья. Исходный концентрат в жидком виде должен быть водорастворимым, а в твёрдом виде используются термостойкие пасты.

Основной инструмент в литейном производстве

Литейная оснастка – это модели (шаблоны), опоки и формы. Что такое опока? Это полость, куда заливается расплавленный металл. Шаблон представляет собой реплику объекта, подлежащего литью, и используется для формирования отливки. Модели могут быть изготовлены из древесины, металла или пластмассы. Основными этапами получения оснастки являются:

Получение полости;
Размерная обработка элементов;
Разработка и установка механизмов зажима.

Формы разрабатывают с учётом усадки металла, для чего предусматривают компенсаторы. Стенки форм имеют конические участки для облегчения выталкивания из них готового изделия. Полые отливки создаются с использованием стержня - дополнительного объёма песка или металла, который образует внутренние отверстия и проходы в отливке. Каждый стержень помещают в форму до заливки. Для облегчения выемки застывшей отливки из формы используют противопригарные покрытия.

Существует два различных типа литейных форм: одно- и многоразовые.

Изготовление модельной оснастки многоразового применения обычно производится из металла, одноразового – из песка. Для облегчения складирования и применения всегда выполняется маркировка кокилей.

После того, как подготовка формовочных песков завершена, песок размещается вокруг модели. Затем образец удаляют, стержни устанавливают на место, после чего производят заливку расплава. Конструктивные особенности инструментов для литья оптимизируются для различных металлов и уровней сложности полости.

Стоимость некоторых видов литейного оборудования и оснастки представлена в таблице:

Производство чугуна: сырье, технологии и оборудование

Чугун – сплав железа с другими компонентами. Широко применяется в строительстве, машиностроении. Большинство характеристик ниже, чем у стали, но цена – гораздо выгоднее. Чугунолитейная отрасль в России работает больше на экспорт, поэтому наблюдается дефицит изделий из чугуна. Это создает перспективы для представителей малого бизнеса, выбравших сферой деятельности фасонное чугунное литье. Производство сложное, требовательное к технологической дисциплине и грамотности всех сотрудников, от менеджеров до рядовых работников.

Оформление лицензии

Внутренняя политика РФ обеспечивает благоприятный климат для развития металлургических предприятий. Остается лишь грамотно подойти к вопросу производства, организации бизнеса.

Первым делом определяется, в какой форме будет регистрироваться предприятие. Категорически не подходит ИП, поскольку предстоит работать с крупными поставщиками сырья и оптовыми покупателями продукции. Выбор формы юридического лица зависит от числа учредителей, привлеченных инвестиций. Допускается открытие ООО, товарищества, АО. В каждом случае отличается стратегия руководства, размер УК и документы для регистрации.

Для работы в металлургической отрасли понадобится лицензия. Разрешение выдается на черные и цветные металлы. В регионах действуют лицензирующие органы, куда следует обращаться с пакетом документов. Чтобы оформить лицензию, в бизнес-план включают от 60 тыс. рублей. Выдается документ через 45 дней. Действие лицензии – бессрочное. Благодаря такому документу можно легально собирать, принимать, перевозить, перерабатывать и продавать металл.

Лицензия оформляется на основании документов:

заявления;
подтверждения права на использование территории, помещений, офиса;
паспортов оборудования;
решения о назначении гендиректора;
дипломов сотрудников и руководства;
свидетельств ЕГРЮЛ, ИНН, ОГРН;
учредительного договора и устава;
чека об уплаченной пошлине.

Документ выдается, если производство соответствует требованиям лицензирования. К таким требованиям относится квалификация персонала, соответствие помещения установленным нормам, наличие специфического оборудования. Стоимость лицензии – около 1300 руб.

Кадровые вопросы и поиск помещения

Структурно производство на заводе или комбинате состоит из нескольких основных помещений и цехов. Потребуется заводская лаборатория, ОТК, прокатный и литейный цех, службы подготовки шахты и вывоза шлака, непосредственно сталелитейное производство, доменный цех и воздуходувка.

Дополнительно нужны обслуживающие подразделения – газовая служба, отдел ремонта, транспорта и связи, электростанция, компрессорная и др.

Кроме перечисленного, на производстве требуется наличие медицинской службы, отделов проектировки и планирования, отвечающих за сбыт, отчетность, охрану труда и пожарную безопасность.

Штат сотрудников комплектуется с учетом деятельности и масштабов производства. Согласно законами, если на производственном предприятии трудится до 100 работников, оно относится к малым. Персонал набирается предельно ответственно. Требования к качеству и объемам продукции будут высокими, поэтому и сотрудники должны быть квалифицированными. Хороших специалистов нужно не только отыскать, но и мотивировать на долгосрочное взаимовыгодное сотрудничество. Средняя зарплата работника в данной области – около 25 тыс. рублей ежемесячно.

Условия работы должны соответствовать нормам. Работники находятся в условиях повышенных температур, что вредно для дыхательной и сердечно-сосудистой системы. Производство вредное, поэтому нужно сделать все возможное, чтобы обеспечить в помещениях соответствующие условия труда (вытяжки, гигиена, техника безопасности и пр.).

Классификация чугунов

Разновидности чугуна классифицируют по разным параметрам. С учетом назначения и химического состава различают чугуны:

высокопрочные, способные заменять сталь. Изготавливаются из серого чугуна и специальных добавок;
ковкие. Получаются из белого чугуна в процессе термообработки. Обладают высокой пластичностью, стойкостью к растяжению и ударным нагрузкам;
легированные. Содержат никель, титан, серу, хром. Отличаются прочностью и долговечностью. Используются для изготовления деталей машин;
специальные. Содержат повышенное количество марганца и кремния. Используются для плавки стали, удаления вредных примесей.

Процесс производства

Вариант с запуском доменного производства требует вложений огромных сумм, исчисляемых в миллиардах рублей. Если речь о малом бизнесе, используется переплавка чугуна в вагранке. Конструкция уступает домне в размерах, проще обслуживается. В доменных печах для изготовления чугуна используют руду, а в вагранке плавят лом.

Использование вагранки при грамотном подходе приносит хороший доход при сравнительно небольших вложениях. Конструкция представляет собой шахтную печь, как домна. В качестве топлива используется кокс или газ. Высокая температура достигается нагнетанием воздуха в рабочий отсек. Вместо руды загружается лом от чугуна и чушек. Расплавленный металл разливается по формам.

Производство с помощью вагранки проходит так:

Куски чугуна, кокса, присадок через завалочное окно загружаются в шахту.
Сгорая, кокс повышает температуру в рабочей зоне до уровня плавления чугуна.
Расплавленный чугун вытекает через одну летку, а легкий шлак – через другую.
Газообразные смеси, образовавшиеся в процессе плавки, выводятся через трубу наверх.

Для облегчения заливки габаритных форм и поддержания требуемого химического состава чугуна вагранки оснащаются копильником. Он представляет собой горн для скопления чугуна.

Рабочий цикл вагранки длится от 10 до 20 часов. Далее печь гасится, чтобы отремонтировать внутреннюю облицовку.

В течение часа такая шахтная печь может изготавливать от 0,2 до 25 тонн чугуна. Производительность зависит от диаметра шахты (500 – 2000 мм).

Необходимое оборудование

Основной частью вагранки считается металлический кожух в виде цилиндра. Изготавливается из стали толщиной 6 – 12 мм. Внутренняя поверхность облицована жаропрочным материалом толщиной 200 – 300 мм. Основанием цилиндра становится подовая плита на четырех колоннах. Пространство от подовой плиты до завалочного окна – шахта. Внизу шахты расположен горн с фурмами для подачи кислорода и летками для отвода готового чугуна и шлака. В розжиге задействуется рабочее окно, дрова.

Сырье

Для масштабного производства чугуна используются доменные печи. Сырьем для них выступает железная руда. Это породы, из которых экономически выгодно добывать железо плавлением. В руде есть добавки, полезные для изготовления чугуна – никель, марганец, хром и другие. Помимо полезных, есть и вредные компоненты в виде фосфора, меди, серы и др.

По сравнению с доменной печью, вагранка упрощает процесс поиска и обработки сырья. В ней используется лом, который не сложно собирать при должной организации процесса почти за бесценок. Благодаря этому удается снизить себестоимость, выйти на конкурентный уровень цен.

Совокупность веществ

Если речь о железной руде, она включает рудное вещество и пустую породу. Последняя – это песчаник и глина, кварцит, доломит, известняк. Рудное вещество – карбонаты железа, силикаты и окислы. Процентное содержание разных веществ в руде варьируется, с учетом чего ее относят к богатым и бедным. Первую используют в производстве, вторую отправляют на обогащение.

Тем, кто собирается использовать в производстве доменные печи, следует знать о разновидностях руды:

бурый железняк. Содержит железо в виде водных окислов (25 – 50%);
красный железняк или гематит. Содержит железо в виде безводной окиси (45 – 55%);
магнитный железняк. Железо в виде закиси-окиси (30 – 37%);
шпатовый железняк или сидерит. Железо представлено углекислой солью.

Расчет

Предварительные подсчеты объема инвестиций для запуска малого бизнеса по литью чугуна в вагранке охватывают основные статьи расходов.

Вагранка, способная выдать от 0,2 до 0,35 т чугуна в час, потребляет за этот период 2 кВт электричества. Можно выливать литейный, модифицированный и рафинированный чугун. За месяц одна вагранка выполнит 22 плавки, каждая – по 5,4 т чугуна. Объем месячного производства – 118 тонн. Стоимость вагранки – 3 млн рублей, включая доставку, установку, обучение персонала.

Аренда производственных помещений, оснастка, закупка экипировки, инструментов – около 300 тыс. рублей.

На изготовление 1 т чугуна в вагранке требуется:

лом чугуна (0,7 – 0,8 т) – 5,4 тыс. руб.;
лом стали (0,2 – 0,3 т) – 1,6 тыс. руб.;
известняк (0,05 т) – 75 руб.;
ферросилиций (0,025 т) – 500 руб.;
кокс (0,16 т) – 1,9 тыс. руб.

Итого: на изготовление 1 тонны чугуна требуется закупить сырье на сумму 9495 рублей, на месячную норму (118 т) расходы составят примерно 1 млн 120 тыс. рублей.

При трехсменном графике работы (в каждой смене 4 сотрудника), зарплата рабочих составит 420 тыс. рублей каждый месяц.

Электроэнергия – около 3520 рублей в месяц.

Общие расходы на производство чугуна за месяц составят чуть больше 1,5 млн рублей.

Представив объем вложений, пора переходить к подсчетам прогнозируемой прибыли. Если средняя стоимость 1 т чушкового чугуна равна 25 тыс. рублей, то за месячный объем производства, указанный выше, можно выручить чуть меньше 3 млн рублей. Если вычесть расходы, получится чистая прибыль в размере около 1,4 млн рублей в месяц. При такой доходности начальные инвестиции окупятся с лихвой уже через 3 месяца плодотворной работы.

Технологии

В зависимости от используемого оборудования, технология производства варьируется. Сложнее выглядит процесс изготовления чугуна в доменной печи:

Подготовка руды. Сырье сортируется по химическому составу и фракциями. Крупные куски дробят, а мелкие частицы и пыль превращают в куски путем спекания. Бедные руды на этом этапе обогащают, удаляя некоторый объем пустой породы, повышая содержание железа.
Подготовка топлива. Для предотвращения потери тепла мелкие фракции удаляют, подвергая кокс грохочению.
Производство. В печь помещают кокс, агломерат (спеченную руду с флюсом), снова кокс. Поддерживают температуру внутри добавлением воздуха. Кокс, сгорая в горне, образует углекислый газ. Тот, проходя сквозь кокс, превращается в окись углерода и восстанавливает руду. В процессе железо твердеет, далее перемещается в зону печи с более высокой температурой, где углерод в железе растворяется. Так образуется чугун. Жидкий металл выливается в ковши, оттуда – в специальные сборники или формы.

Производство в вагранке проще за счет отсутствия необходимости подготавливать руду.

Каналы сбыта

Чугун востребован у предприятий, занимающихся станкостроением, производством радиаторов отопления и труб, сантехники. За счет пластичности материала из чугуна ковкой делают каминные решетки, ограждения, флюгера, кованые ворота и калитки.

Основными потребителями чугуна в России являются оборонные и машиностроительные компании, металлургические заводы неполного цикла. Необходимо разработать стратегию внедрения на рынок и последующего удержания позиций. Для начала анализируется состояние рынка и определяется место в нем своего бизнеса, анализируется потенциал. Чтобы выйти на эффективное производство, необходимо придерживаться условий:

Придерживаться баланса внутренних ресурсов.
Обеспечить контроль конкурентоспособности товара за счет точного анализа и прогнозов.
Создать сплоченную команду профессионалов.
Четко согласовать работу всех отделов и персонала.

Переплавка, отливка чугуна относится к пожаро- и взрывоопасному производству, сопровождается выбросом вредных веществ. Поэтому в России для открытия такого бизнеса необходимо получить массу разрешений, пройти проверки и комиссии, получить лицензии. Обязательное условие – наличие компетентных сотрудников, добросовестно относящихся к своим обязанностям и точно понимающим суть процесса. Несмотря на сложности, рентабельность производства высокая, есть перспективы развития при грамотном руководстве. Рекомендуем посмотреть существующих производителей чугуна и произвести конкурентную разведку.

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 – 1220ºС, для толстостенного – 1260ºС, среднего машиностроительного – 1320ºС, для ответственного и тонкостенного – 1350…1400ºС.

§ 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.

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.

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%.

Читайте также: