Металлические конструкции. Аварии и безопасность.

Сплав железа, в котором содержится более 3% углерода, называется чугуном. Металл обладает высокой жидкотекучестью и твердостью, благодаря чему заполняет форму с конфигурацией любой сложности. Чугунное литье способно длительное время находиться на открытом воздухе, не подвергаясь коррозии и разрушению. Технология производства чугуна была освоена еще в 17 веке. Из него изготавливали перила мостов, скульптуры, решетки для каминов и колосники в печи. Простая технология формовки и выплавки позволяет лить металл в промышленных масштабах и домашних условиях.

Чугунное литье в промышленных масштабах

Чугун в домашних условиях

Читал форум — так и не сообразил, удалось ли кому — нибудь отлить чугун с удовлетворительным качеством или хотябы изготовить из него подробность, а не просто расплавить. Как я соображаю, варганка маленькой (в величинах не более 50 л пропанового баллона ) не может быть, и она не даёт приемлемого качества металла (годного для изготовления деталей станков ). (про дальнейшее старение знаю). Для его улучшения используют печь накопления, где скапливается жидкий металл, проводят разбор, вводят лигатуры. Срубить это не действительно. Подобным типом, вариант с варганкой отпадает? Можно ли расплавить чугун (до 5 — 10 кг) в стальном тигле из обрезка баллона, например на газовых горелках или углём? Если используется качественный чугунный лом (напр, кусочки разбитой станины от советского станка ) и плавление идёт в тигле — обеспечивает ли это качество добытого продукта на выходе (режим термообработки, отливки, озлаждения и старения — это особо ) хотябы в химическом отношении — не выгорает ли при этом углерод и лигатуры?
Совершенно реально плавить чугун в домашних условиях, просто видать это пока отдельно никому не нужно. Вагранка маленькой быть не может, это правда, электропечи сеть непотянет, остается пламенная печь и плавить или в тигле или на поду. В тигле изменение состава чугуна будет меньшим. Тигли можно ваять самому из графита и шамотной крошки, правда они недолговечны зато дешего. Почитайте древние книжки по плавке, потом все доступно расписано и образы печей и режимы плавки. Мне тоже теперь сей процесс любопытен, начинаю постепенно проходить.

Правильное покрытие имеет вид лака, твёрдое и не размокает в водичке. Моя экспериментальная сковорода эксплуатируется уже полгода, при этом я её намеренно мою слабым мылом и не смазываю маслом. Только лишь вытираю и прогреваю на конфорке (последняя процедура ещё и позволяет избавиться от запахов последнего блюда ). За это время покрытие на дне процарапалось, так что в самое близкое время я её снизу полечу, а верх буду пока эксплуатировать в прежнем режиме.

А также перед сваркой детали нужно определить марку чугуна хотяб примерно, чтоб более точно определить способ сварки. Бывают разновидности. Литейный чугун маркируется как Л1 Л2 и так до Л6 вот есть и другие маркировки. Вот все знакомые мне маркировки. Л1 Л2 Л3 Л4 Л5 Л6 ЛР1 ЛР2 ЛР3 ЛР4 ЛР5 ЛР6 ЛР7. ЛР означает чугун литейный рафинированный магнием.

Хорошего времени суток форумчане. Почитал я тут про плавку чугуна, и отливку его в болванки или слитки. А как насчет настоящих подробностей? В ютуб просьба не посылать. Замечал я потом ролик «литье по выплавляемым моделям», но потом заводик. , а меня интересует чтоб даром и сердито было. Цветмет лью в гипс с песочком. Но считаю при такой высокой температуре гипс кажись разрушается. чем заменить?

Чугун производится из сплава железа, углерода, кремния и фосфора. При температуре 1400 градусов чугунное изделие отливается по бесшовной технологии в целой земляной фигуре, которая после отлива изделия раскалывается. В крае производства изделие зачищается, удаляются мелкие недостатки, случающихся при отливе чугунной фигуры для получения идеально чистой шершавой поверхности. На наружную и духовную сторону изделия наносится несколько слоев эмали, после чего чугунное изделие обжигается при температуре 800 градусов в течение получаса. Острая пористая эмаль позволяет каплям жира беспрепятственно проникать в малые поры чугуна и создавать антипригарное покрытие. Данная эмаль обеспечивает самое мировое распределение тепла и равномерное приготовление пищевых блюд. Последний этап индустриального цикла – монтирование аксессуаров.

Недвусмысленно! Для многоэтажных зданий с централизованным отоплением рекомендуются устанавливать чугунные радиаторы. Они не подвержены коррозии, верно держат тепло. Первейшее их преимущество перед другими радиаторами, это то что, они не реагируют на качество теплоносителя. Водичка для отопления проходит водоподготовку, значительно добавляют разные реагенты. Начиная от соли и соды, и различными присадками, для смягчения воды. Все текущие радиаторы сильно реагируют на отсутствие воды в системе. По инструкции, сливать водичку из системы не рекомендуется более, чем на 15 денечков. А у нас ее сливают на целый летний сезон. Так вот! В алюминиевых, биметаллических и металлический радиаторов происходит процесс разложения оставшейся потом водички. Тем самым происходит процесс износа радиаторов. Чугунные радиаторы всего этого решены. Они не реагируют ни с чем. Поэтому и долговечность у них строя 50 лет, и более. Чугунные радиаторы, немедленно выпускаются в нынешнем дизайне. Радиаторы поставляются покрытыми эпоксидной полиэстровой эмалью горячей сушки. В покраске не ощущают нужду. Например радиаторы фирмы KONNER: МОДЕРН, ХИТ, Ретро, и др. На фото радиатор МОДЕРН.

Перед главным употреблением чугунной посуды её рекомендуется вымыть горячей водичкой с мылом, потом насухо обтереть, после чего смазать жиром или растительным маслом целую поверхность посуды. После этого прокалить в духовке в направление одного часика. Текущая профессиональная посуда из чугуна не требует дедовской обработки, она уже совершенно готова к употреблению, поскольку располагает внутреннее эмалированное покрытие.

Технология литья из чугуна

Технология литья из чугуна впервые была освоена в Китае около Х века н.э., в Европе впервые упоминается в 14 веке, как материал для производства пушек. В России первое «литье чугунное, для делания пушек пригодное» относиться к эпохе Ивана IV Рюриковича. Расцвет эпохи чугуна наступил в 19-20 веках. В это время из него делали мосты и трубопроводы, фонари и ограды, элементы архитектурного декора и несущие конструкции зданий. Кроме того, из того же материала отливали рельсы, детали станков, и двигателей. Отдельно стоит упомянуть чугунную посуду, утюги и отопительные приборы.

Чугун также являлся исходным компонентом для производства стали мартеновским способом. Объем его производства был важнейшим показателем экономической мощи страны и ее военного потенциала. С изобретением недорогих технологий производства и обработки сплавов алюминия и стали значение чугуна как конструкционного материала заметно снизилось. Широкое развитие производства высокопрочных пластиков и композитных материалов окончательно оттеснило чугун с передовых позиций.

Процесс литья из чугуна

Чугун производится в доменных печах — огромных сооружениях, высотой с десятиэтажный дом. После расплавления руды и удаления примесей происходит отливка чугуна в стальные формы — изложницы. Получающиеся слитки (чушки) – содержат чугун определенной марки и готовы к дальнейшему переделу. На литейных заводах из них отливают различные готовые изделия.

Процесс литья из чугуна

Основные этапы процесса литья из чугуна:

1. Подготовка модели готового изделия
2. Изготовление формы для отливки
3. Расплавление чугунных чушек
4. Отливка расплава в формы
5. Извлечение отливок и их окончательная обработка

Существует несколько методов изготовления моделей и подготовка форм

Как происходит производство изделий из чугуна

Мы занимаемся изготовлением деталей с 2014 года и производство отливок из чугуна является основным направлением нашей деятельности. Мы работаем как с чугуном, так и с цветными сплавами. Для изготовления отливок используются только проверенные временем способы изготовления вместе с современным оборудованием и ПО. Наши проектировщики-дизайнеры ещё на компьютере высматривают недочеты моделей, которые будут изготовлены. Если вам необходимы отливки из чугуна по форме которая не продается в магазине, тогда вы можете обратиться в нашу компания. Благодаря компьютерным программам, которые позволяют спроектировать трёхмерные модели (3D), мы изготавливаем детали с высокой точностью. Полный цикл по изготовлению состоит из:

1. Согласование модели с клиентом, после этого идет разработка документации;
2. Создаётся модельная оснастка с помощью современного оборудования с использованием ЧПУ;
3. Происходит отливка детали по чертежам;
4. Детали проходят механическую обработку.

Для литья отливок мы применяем эффективные и сберегающие ресурсы технологии: ХТС, Центробежное литье, Литье по выплавляемым моделям, Литье по модельной оснастке и Кокиль.

Если отливки из чугуна необходимы для нефтедобывающей отрасли или машиностроения в большом количестве, тогда лучшим выбором будет заказать партию деталей. В таком случае цена чугунной продукции будет ниже, чем у конкурентов на 8,7%, а качество отливок будет соответствовать стандартам ГОСТ. Компания Zubix также занимается металлообработкой изделий любых габаритов, сверлильными работами, термообработкой и др. видами работ с металлом.

Введите данные для заказа

Основные методы чугунного литья

Современная промышленность использует много различных методов производства чугунного литья. Они сводятся к нескольким основным методам литья:

• в формы из глиняно-песчаной смеси (так называемое литье «в землю»)

внутрь формы помещается модель готового изделия, полностью повторяющаяся его форму, но превышающая его по размерам на величину литейной усадки. Глиняно-песчаная смесь трамбуется и уплотняется, обеспечивая полное прилегание к модели. Литье чугуна в форму осуществляется через специально предусмотренные отверстия — литники.

• в гипсовые формы (и из других отвердевающих растворов);
• в оболочковые формы;
• в кокиль (металлические защищенные формы);
• по выплавляемым моделям;
• под давлением.
• В газифицируемую модель

Производство чугуна

Производство чугуна из ряда главных показателей экономической мощи страны отошло в ряд второстепенных, но не потеряло своего значения для экономики.

Лидером в производстве чугуна с почти десятикратным отрывом является Китай- 543,748 млн. т в год, следом идут Япония 66,943 млн. т, Россия — 43,945 млн. т и Индия — 29,646 млн. т. Китай производит более 50% мирового чугуна.

Чугун производится в доменных печах, подготовленная железная руда плавится вместе с добавками, в качестве топлива используется коксующийся каменный уголь или природный газ.

Основное потребление чугуна происходит сегодня в качестве компонента для выплавки стали. Развитие чугунного производства идет в основном в направлении повышения его энергоэффективности, экологичности и снижения издержек.

Уникальные свойства чугуна — дешевизна, прочность и коррозионная стойкость позволяют черному металлу уверенно смотреть в будущее.

Виды чугуна

Как видите, вопрос о том, как получить чугун в домне, относительно несложен. В конечном итоге, однако, из печи может выходить материал, немного отличающийся по химическому составу и физическим свойствам. Все чугуны в основном подразделяются на две разновидности: передельные (белые) и литейные (серые). Первый тип используется как сырье при производстве сталей. Литейный применяют для получения разного рода чугунных изделий, пользующихся на рынке неплохим спросом.

Чугунные отливки

Чугунные отливки бывают разных размеров — от мелких деталей до многометровых станин крупных станков. Конфигурация их тоже бывает самая разнообразная — от простеньких втулок до изысканных литых решеток и ворот.

Отливки из чугуна также подразделяются:

1. по назначению – на общие и специальные, такие, как антифрикционные, жаропрочные и т.п.
2. по структуре материала – на ферритные, перритные и смешанные
3. По виду содержащегося графита — на шаровидные, пластинчатые, хлопьевидные и вермикулярные
4. По содержанию углерода — на белые, серые и отбеленные

В металлургической науке существуют и другие классификации чугунных отливок.

Способы литья

Наиболее современный способ это литье по газифицируемым моделям. Этот способ позволяет не только осуществлять литье чугуна, но и получать стальные отливки. Способ отличается экономичностью, экологичностью и возможностью повторного использования материала форм.

Способ состоит из следующих этапов.

Подготовка моделей

Модели делают из предварительно вспененного и подсушенного полистирола с размером зерна 0,3— 0,9 мм. (в зависимости от габаритов детали). Материал задувается в формы, запекается и охлаждается.

Литье по газифицируемым моделям

Модели склеивают или спаивают в блоки. Далее блоки опускают в ванну, чтобы нанести противопригарное покрытие и высушивают. Если конфигурация изделия сложная, то покрытие наносят из сопла.

Формовка

Блоки моделей помещают в опоку, размещенную на вибрирующем основании, постепенно засыпая их песчано-глиняной смесью, их «землей». Иногда засыпку производят слой за слоем, отдельно уплотняя каждый.

Засыпанные и уплотненные формы перевозят в заливочный цех. Вакуумный насос завершает уплотнение песка и придание ему достаточной прочности.

Заливка металла

Металл заливают прямо в материал модели. Жидкий расплав испаряет полистирольные модели и заполняет все детали рельефа.

Продукты сгорания полистирола удаляются вакуумным насосом прямо через стенки формы.

Завершающие операции

Отливки из чугуна остывают в форме. Темп снижения температуры и общая его длительность определяется весом детали, толщиной ее стенок и требованиями производственного процесса. Далее формы разбиваются, отливки очищаются от остатков противопригарной краски, удаляются литники.

Литейный чугун

Углерод в этом материале в основном содержится в виде свободного графита, имеющего в своем составе кремний. Поставляется он для изготовления чугунных изделий в виде чушек. Маркируется этот материал буквой «Л» и цифрами от «1» до «6», в зависимости от назначения. Существует также рафинированный магнием литейный чугун, помечаемый буквами «ЛР».

Ну что ж, надеемся, мы в достаточно полной мере ответили на вопрос о том, сплав железа с каким веществом позволяет получить чугун. Это обычный углерод, замещающий в доменной печи входящий в состав руды кислород. Основные же свойства чугуна зависят от количества входящих в его состав примесей: марганца, фосфора, кремния и серы.

Преимущества чугунного литья

Чугунное литье отличается от отливок из других материалов рядом преимуществ, таких, как:

• дешевизной
• высокой прочностью и износостойкостью
• высоким качеством поверхности, сводящим к минимуму последующую механическую обработку

Характеристики и применение чугуна

Важно отметить, что при использовании современных методов литья дешевле получается не только сама отливка, но и конечная продукция. Многие производства, в конце 20 века заменившие чугунные детали своих изделий на стальные, вернулись или планируют вернуться к проверенному временем материалу на новом этапе его развития.

Преимущества и особенности чугунного литья

• Чугун не такой прочный как сталь, но он дешевле и хорошо отливается в формы, поэтому его широко используют для изготовления литых деталей.
• Чугун имеет довольно высокие свойства литья, которые и определяют применение его как основного материала в различных конструкциях. Отливки из него легко обработать для получения высококачественной поверхности.
• Является своеобразным композитным материалом, механические и эксплуатационные свойства которого зависят от характеристик металлической основы (прочность, пластичность, твердость и др.), а также формы, размеров, количества и распределения графитовых включений.
• В литейном производстве обычно применяют серый чугун, в котором углерод находится в форме графита.

Плавка металла в домашних условиях: оборудование, инструкция

Уже давно мужчины стали думать о том, как создать собственную печь для плавки металла в домашних условиях. Она должна быть портативной и соответствовать всем условиям. На производстве установлены печи для плавки большого количества металла. В домашних условиях можно собрать печь для плавки до пяти килограмм алюминия. Рассмотрим, как сделать плавильню в домашних условиях.

Плавка металла в домашних условиях

Оборудование и материалы, которые понадобятся

Для того, чтобы произвести плавку металла необходимо купить следующие компоненты для изготовления:

• огнеупорный кирпич;
• гвозди;
• трансформатор;
• медный провод;
• графит;
• слюда;
• асбестовые и цементные плитки;
• газовая горелка;
• тигель.

Размеры будут варьироваться от желания собирающего ее. Лучше создать небольшую печь для переплавки металлов, если вы хотите ее использовать только для своих нужд. Вы потратите меньше времени на ее изготовление, и на разогрев ее будет тратиться малое количество киловатт. Если вы делаете ее на солярке или на угле, то не забудьте про установку теплоизоляции и поддува воздуха.

В электропечи плавятся такие металлы, как железо, никель, олово, медь. Напряжение на выходе в электропечи должно быть больше, а значит и расстояние между электродами будет увеличиваться. Щетки от электромотора подойдут вместо электродов.

Пошаговая инструкция

Как сделать плавильную печь в домашних условиях -прочтите в следующей инструкции:

• Устанавливается высокочастотный генератор переменного тока.
• Обмотка в виде спирали. Изготавливается из медной проволоки.
• Тигель.

Все эти элементы помещаются в один корпус. Чашечка для плавления помещается в индуктор. Обмотка подключается к источнику питания. Когда включается ток, то появляется электромагнитное поле. Образовавшиеся вихревые токи проходят сквозь метал в чашечке и нагревают его. Происходит плавление.

Самодельная муфельная печь

Положительные свойства индукционной печи в том, что при переплавке металлов получается однородный расплав, не испаряются легирующие компоненты, а плавление происходит довольно быстро. К тому же установка такой печи не вредит экосистеме и безопасна для использующего ее.

Охлаждение можно сделать с помощью вентилятора. Только последний должен располагаться как можно дальше от печи, иначе обмотка его будет служить дополнительным замыканием вихревых потоков. Это понизит качество плавления.

Печь из колесного диска

Особенности плавления некоторых металлов

Для того, чтобы расплавить металл в домашних условиях этот элемент необходимо поместить в небольшую чашечку или тигель. Чашка с материалом вставляется в печь. Затем начинается его плавка. Чтобы расплавить драгоценные элементы их помещают в ампулу из стекла. Для того, чтобы сделать сплав из нескольких компонентов следуют такой инструкции:

• Вначале в чашечку для плавления кладется тугоплавкий элемент – медь или железо.
• Затем кладется более легкоплавкий компонент – олово, алюминий.

Плавка алюминия в самодельной печи

Сталь является тугоплавким материалом. Ее температура плавления составляет тысячу четыреста градусов по Цельсию. Поэтому, чтобы расплавить сталь в домашних условиях надо следовать следующей инструкции:

• Для плавки стали в домашних условиях ввести дополнительные регенераторы. Если печь работает на электричестве, то используется электроэнергия.
• При индукционном нагреве добавляются шлаки. Они увеличивают быстроту плавки.
• Постоянно вести наблюдение за показаниями приборов. Если необходимо, то понижать температуру плавления, переходя на более умеренный режим.
• Всегда верно определять готова ли сталь к работе или к плавлению. Выдерживать все вышеперечисленные шаги. Только тогда металл на выходе будет качественного изготовления.

Меры безопасности при работе

• Основная опасность при работе с самодельной установкой — опасность получения ожогов от нагреваемых элементов установки и расплавленного металла.
• Ламповая схема включает элементы с высоким напряжением, поэтому её нужно разместить в закрытом корпусе, исключив случайное прикосновение к элементам.
• Электромагнитное поле способно воздействовать на предметы, находящиеся вне корпуса прибора. Поэтому перед работой лучше надеть одежду без металлических элементов, убрать из зоны действия сложные устройства: телефоны, цифровые камеры.

Не рекомендуется использовать установку людям с вживлёнными кардиостимуляторами!

Печь для плавки металлов в домашних условиях может использоваться также для быстрого нагрева металлических элементов, например, при их лужении или формовке. Характеристики работы представленных установок можно подогнать под конкретную задачу, меняя параметры индуктора и выходной сигнал генераторных установок — так можно добиться их максимальной эффективности.

Плавка металла и чугуна

Печь для плавки металла представляет собой корпус, изготовленный из шамотного кирпича. Связующим элементом является глина. Топка предназначена для горения угля. Снизу предусматривается отверстие, через которое ведется наддув в пекло. Внизу размещается чугунная решетка, которая называется колосником. На ней выкладывается кокс или уголь. Его можно снять со старой печи. Иногда огнеупорный кирпич, при формировании корпуса, укладывается на ребро. Готовая конструкция скрепляется снаружи металлическим поясом.

Печь для переплавки металлов должна иметь тигель. Это может быть эмалированный или чугунный казанок. Месторасположение тигля — рядом с горящим коксом. С целью улучшения поддува рядом устанавливают вентилятор. Оборудование применяется для выплавки стали, но можно использовать как печь для выплавки чугуна.

как расплавить в домашних условиях железо (10 грамм)

надо смотреть какую температуру развивают автономные газовые горелки Rothenberger, мож они прокатят, у нас продаются в Оби. Начет дуги — баловался когда то, правда напряжение было 12В при токе порядка 10А. Капельку железа расплавил так что в стекло вплавилось, но что то более массивное неразогреть — слишком большой градеинт температур будет, у краев еле красная, а у электродов испаряться и кипеть. разве что соорудить электролизер и водородным пламенем греть, только надо температуру уточнять. Железо? Fe? Или какой другой металл? Свинец, олово — пожалуйста. Железо — никак. Другие температуры нужны.

железо плавится при температуре 1539С, можешь попробовать поджечь дом и кинуть в самое пекло кусочек железа может расплавится

С помощью ацетилено-кислородной горелки (применяют в автосервисах стройках) . или сорудить ТВЧ.

Сходить в ЖЭК к сварщикам.

Железо интереснее всего плавить термитом :-)) Делается это так: Берешь порошок алюминия ( Если есть краска «серебрянка» — примени её) и смешивается с пермангонатом калия (марганцовка, это хороший окислитель) 1:1. Температура горения будет достаточной даже чтобы расплавить сковородку. Поджигается эта смесь хорошим зарядом спичечного пороха или чем получше, просто спичкой его не подожжешь. Горит эта штука очень мощно, поэтому тщательно позаботься о безопасности, делай опыт на улице, не стой рядом (столб искр и огня будет больше метра) . Вообще-то когда термит используют для сварки например рельс — то с алюминием мешают кажется оксид железа, который плавясь восстанавливается в чистое железо, стекает и так сваривает рельсы. Но я так поняла, тебе нужно расплавить определенный кусок железяки? Тогда мой рецепт — то что надо. Да и Новый год на носу, железку расплавишь, заодно и фейерверк устроишь :-)))))))

Особенности чугунного литья

Сплав железа, в котором содержится более 3% углерода, называется чугуном. Металл обладает высокой жидкотекучестью и твердостью, благодаря чему заполняет форму с конфигурацией любой сложности. Чугунное литье способно длительное время находиться на открытом воздухе, не подвергаясь коррозии и разрушению.

Технология производства чугуна была освоена еще в 17 веке. Из него изготавливали перила мостов, скульптуры, решетки для каминов и колосники в печи. Простая технология формовки и выплавки позволяет лить чугун в промышленных масштабах и домашних условиях.

1. Общие свойства чугуна
2. Производство чугуна
3. Преимущества чугунного литья
4. Технология литья из чугуна
5. Процесс литья из чугуна
6. Подготовка моделей
7. Формовка
8. Заливка металла
9. Завершающие операции
10. Способы литья в домашних условиях

Плавка меди

В домашних условиях для плавки меди можно использовать материал пенобетон. Вырезается из такого материала 2 цилиндра, диаметром 100 мм. Высота одного 100 мм, а второго 15. Накладывая один на другой, сверлится посередине отверстие диаметром 15 мм. В большем цилиндре, посередине, изготавливается отверстие в виде воронки на глубину 85 мм. В середине цилиндра, с наружной стороны, прорезается канавка и ведется стяжка проволокой. Она нужна для того, чтобы деталь не развалилась от температуры.

На газовую плиту, ставится переходник. Сверху располагается больший цилиндр так, чтобы конусная воронка была направлена вверх. Сверху накрывается маленьким цилиндром с отверстием. Зажигая горелку, опускают кусочек медного стержня в маленькое отверстие до упора в стенку воронки. Через минуту стержень расплавится.

Общие свойства чугуна

Чугун производят в доменных печах. Температура нагрева от горения газа и угольной пыли повышается. В результате получают 2 типа высокоуглеродистых сплавов:

• передельный,
• литейный.

Передельный сплав, в основном белый, очень твердый. Он содержит углерод в связанной форме, на изломе зерно белого цвета. Очень твердый, режущим инструментом не обрабатывается. Используется как основное сырье для получения сталей различных марок.

Остальные виды чугуна: серый, ковкий, высокопрочный. Они имеют высокую жидкотекучесть, используются для изготовления деталей методом литья в формы с последующей обработкой резанием. Твердость значительно выше, чем у незакаленных сталей. Высокое сопротивление стиранию. К недостаткам относится хрупкость, низкий предел сопротивления на изгиб и кручение.

Ковким назвали чугун за относительно высокую пластичность и устойчивость к динамическим нагрузкам. Он прочнее серого, благодаря компактным хлопьевидным включениям графита, расположенным между зерен. У высокопрочного сплава графит имеет шарообразную форму. Остальные виды чугуна содержат свободный углерод в виде пластин графита по границам зерен и относительно легко ломаются. На самом деле никакой вид чугуна ковать нельзя.

При обработке чугуна резанием на малой подаче и скорости получается поверхность с высокой чистотой. Размеры с точностью до 0,02 мм.

Производство чугуна

При запуске доменной печи в нее послойно засыпают кокс и агломерат — обогащенная железная руда с флюсом. Снизу через форсунки вдувается кислород, подогретый газ. В процессе сгорания угля происходит химическое превращение его в двуокись углерода CO2, затем в окись — CO, которая окисляет железо, выделяя его из руды и делая твердым.

Доменный процесс непрерывный. Руда и флюс добавляются регулярно. Когда скапливается определенное количество чугуна, его выпускают в ковш, затем разливают по формам. Жидкий шлак предотвращает окисление расплавленного металла. Его сливают после чугуна через леток, расположенный выше, и вывозят за пределы цеха. В дальнейшем используют как сырье для производства цемента и в строительстве.

Преимущества чугунного литья

Изготовление деталей из чугуна стоит значительно дешевле, чем сделать аналогичные изделия из стали или бронзы. Повышенное содержание фосфора делает чугун жидкотекучим. Он легко заполняет все пустоты в форме, включая мелкие элементы. По красоте и разнообразию чугунные решетки выглядят лучше кованых. Они устойчивы к влаге, не требуют регулярного ухода.

Литье из чугуна имеет самые разные формы, может длительное время находится в воде и земле, невосприимчивы к низким температурам. Изготовление труб и фитингов, муфт, вентилей имеет простую технологию,по сравнению с другими материалами.

Усадка чугуна во время остывания практически отсутствует. Это позволяет делать отливки с минимальными отходами: малыми прибылями, без накопителей. Обработка деталей сводится к проточке посадочных мест.

Чугунные втулки ставятся в подшипники скольжения на низкооборотистые валы. Имея высокую износостойкость стиранием, они служат дольше шарикоподшипников и стоят в несколько раз дешевле.

§ 9. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЧУГУНА

Шихтовые материалы. Особенности процесса приготовления жидкого чугуна (применяемые шихтовые материалы и методы плавки) в значительной степени определяют свойства чугуна отливки.

В настоящее время до 90 % всего чугуна выплавляется в вагранках. Непрерывно возрастающие требования к свойствам чугунов, соединение новых марок модифицированных и легированных чугунов вызывают необходимость широкого внедрения плавки в электропечах, главным образом в индукционных печах промышленной частоты. Одновременно совершенствуется процесс ваграночной плавки с целью получения высококачественного чугуна при минимальных затратах.

Составляющими металлической шихты являются литейный и передельный чушковые чугуны, ферросплавы, собственные стходы производства (литники, брак), чугунный лом со стороны, стальной лом.

Состав литейных коксовых чушковых чугунов регламентирован ГОСТ 4832—80. Основным классификационным признаком является содержание кремния в диапазоне от 3,2—3,6 % до 1,2— 1,6 %, в соответствии с которым чугуны делятся на шесть марок. В зависимости от содержания других элементов чушковые чугуны делят на гр\ппы (по марганцу от 0,05 до 1,5 %), классы (по фосфору от 0,03 до 1,2 %) и категории (по сере от 0,02 до 0,05 %). Для удобства шихтовки масса одной чушки не должна превышать 25 кг.

При ваграночной плавке возможно использование и передельных доменных чугунов, отличающихся низким содержанием кремния (не более 1,3 %). При замене лнтейных чугунов в шихте передельными отмечается некоторое улучшение механических свойств, повышение жидкотекучести и склонности к отбелу выплавляемого серого чугуна. Однако применение передельных чугунов предопределяет существенное увеличение ферросилиция в металлозавалке и необходимость его точного дозирования.

Для выплавки чугунов, легированных хромом и никелем, используется природнолегированный чушковый чугун, выплавляемый из орско-халиловских руд. Этот чугун содержит 2,1—3,7 % Сг и до 0,6 % Ni.

Для регулирования содержания кремния и марганца в выплавляемом чугуне в шихту добавляют ферросплавы: ферросилиций, содержащий 20—75 % Si (ФС20Л, ФС45 и ФС75Л), и ферромарганец, содержащий 70—85 % Мп.

Значительную часть шихты составляют вторичные черные металлы: собственные отходы производства, стружка, а также чугунный и стальной лом со стороны. Существующие стандарты и технические условия предусматривают подразделение лома на группы в зависимости от химического состава (легированный и нелегированный). Установлены допустимые размеры кусков и их масса. Их максимальный размер не должен превышать 1/3 диаметра шихты вагранки.

В литейном цехе, как правило, проводят дополнительную сортировку и выборочный химический анализ лома и воз- врага, чтобы обеспечить минимальный разброс показателей химического состава каждой партии вторичных черных металлов, применяемых для шихтовки.

Топливом для вагранки служит в основном каменноугольный литейный кокс, классифицируемый согласно ГОСТ 3340— 71 на три сорта, отличающихся предельным содержанием серы (от 0,6 до 1,4 %) и зольностью (от 11 до 12 %). Содержание влаги должно составлять не более 5 %, выход летучих веществ — не более 1,2 %, минимальный размер кусков — 40 мм.

Литейный кокс отличается от металлургического доменного большей плотностью (пористость не выше 42 %) и, следовательно, более низкой реакционной способностью. В качестве флюса преимущественно используют известняк, содержащий не менее 50 % СаО и не более 3 % (Si02 + АШ3)-

Плавка чугуна в вагранке. Вагранка представляет собой шахтную печь непрерывного действия, работающую по принципу противотока, в которой металл соприкасается с твердым топливом и продуктами его горения. Металлическая шихта, опускаясь вниз, нагревается и плавится за счет теплоты поднимающихся газов и затем перегревается при дальнейшем контакте с раскаленным коксом. Из всех топливных печей вагранки имеют наибольший тепловой коэффициент полезного действия (КПД), достигающий 35— 45 %.

Вагранка

(без трубы и искроуловителя). Цилиндрический кожух вагранки опирается на подовую плиту 3 и колонны 1. В подовой плите имеется отверстие, которое во время плавки закрыто крышкой 2. По окончании плавки крышка открывается, и через отверстие удаляются остатки кокса, шлак и др. Кожух изнутри футеруют, как правило, шамотным кирпичом или шамотной набивной массой. После футеровки стенок и закрытия

крышки 2 специальной массой набивают под 4, имеющий уклон к лётке 9 для выпуска жидкого чугуна.

Воздух для горения кокса подается от воздуходувки в фурменный коллектор 7. Давление воздуха в среднем (0,5—1). 104 Па. Из фурменной коробки воздух направляется в фурмы <9, расположенные на определенном расстоянии от пода. Пространство от уровня фурм до подины называют горном. В верхней части горна имеется лётка 5 для выпуска шлака. При отсутствии копильника жидкий чугун через лётку 9 по желобу 10 периодически выпускается в разливочные ковши. Над уровнем фурм находится шахта вагранки. Через окно 6 загружают шихтовые материалы, топливо и флюсы.

Продолжением шахты является труба вагранки, заканчивающаяся расширяющейся частью — искроуловителем, назначение которого состоит в улавливании мельчайших твердых частиц, уносимых отходящими газами. В вагранках закрытого типа отходящие газы отсасываются из шахты через отверстие, расположенное выше уровня загрузочного окна, и поступают в систему газоочистки.

Длительность плавильной кампании вагранки в небольших цехах мелкосерийного производства определяется организацией работы в формовочно-сборочном отделении. Обычно она не превышает 16—20 ч. В плавильном отделении устанавливают две вагранки, работающие попеременно через день.

В цехах серийного и массового производства можно использовать вагранки с длительным циклом работы, продолжительность плавильной кампании которых составляет 1—3 недели. Эти вагранки обычно имеют нефутерованный кожух выше уровня фурм, наружное поливное охлаждение. Плавка идет практически на гарнисаже, образующемся на внутренней поверхности шахты печи.

После выбивки и охлаждения вагранку очищают от шлаковых настылей, восстанавливают футеровку и набивают подину. В подготовленную к плавке вагранку через окно загружают первую порцию кокса. В несколько отверстий, имеющихся в нижней части горна, вставляют переносные газовые горелки и разжигают кокс. После того как весь кокс равномерно раскалится, горелки убирают, отверстия в горне заделывают огнеупорной массой; дальнейшее горение кокса идет при подаче воздуха через фурмы.

Первую порцию кокса, лежащую на подине вагранки, называют холостой колошей. Высота холостой колоши зависит от производительности вагранки и режима плавки. В большинстве случаев верхний уровень холостой колоши выше уровня фурм на 800— 1200 мм.

После того как холостая колоша доведена до заданного уровня и кокс в ней раскален, начинают загрузку вагранки. Через окно попеременно загружают рабочие колоши (металлические и топливные), а также флюс. Всего в шахте помещается пять—семь

рабочих колош. Затем включают дутье, и начинается процесс плавки. За определенный отрезок времени после начала плавки теплоты, выделившейся в результате горения кокса, оказывается достаточной для подогрева, а затем и для расплавления первой металлической колоши. За это время сгорает часть кокса холостой колоши, и уровень ее понижается (обычно на 100—200 мм). Но за расплавившимся металлом находится кокс рабочей колоши, который присоединяется к коксу холостой колоши и восстанавливает ее первоначальную высоту. Плавление следующих металлических колош идет в той же последовательности. Следовательно, для поддержания постоянной высоты холостой колоши в рабочей колоше кокса должно быть столько, сколько его сгорает за время расплавления одной металлической колоши.

В результате сгорания кокса и проплавления одной металлической колоши столб шихты и топлива в шахте опускается, и через загрузочное окно загружают очередную металлическую и топливную колоши и флюсы.

Интенсивное горение кокса обеспечивает кислород воздуха, поступающий через фурмы, углерод кокса взаимодействует с образовавшимся С02:

В соответствии с процессами, имеющими преимущественное развитие в отдельных областях, вагранку по высоте можно условно разделить на пять зон; I — подогрева, II — плавления, III — редукционную, IV — кислородную и V — горновую ( 86). Рассмотрим процессы, проходящие в этих зонах.

В I зоне газы движутся навстречу шихтовым материалам и нагревают их. Температура газов изменяется примерно от 1200 до 400 °С. Топливо, нагреваясь до 100 °С, теряет содержащуюся в нем влагу, а при нагреве до более высоких температур — и летучие вещества. Известняк, загружаемый в качестве флюса, полностью диссоциируем: СаС03 = СаО + С02.

Во II зоне металл, нагретый до температуры плавления, полностью расплавляется. Температура металла при этом остается постоянной. По мере сгорания кокса и снижения верхнего уровня холостой колоши зона плавления перемещается соответственно вниз. К моменту начала плавления следующей металлической колоши верхний уровень холостой колоши вновь возвращается в исходное положение за счет кокса рабочей колоши. В течение всего периода плавления куски металла омываются газами, не содержащими свободного кислорода. Газы в этой зоне значительно охлаждаются, передавая теплоту на расплавление металла.

В III и IV зонах капли металла перегреваются вследствие излучения раскаленного кокса, а также высокой температуры газов. Чем выше эта температура и больше время нахождения капли металла в III и IV зонах, тем выше степень перегрева. Температура чугуна повышается за счет теплоты окисления примесей чугуна. В этих зонах происходит окисление компонентов сплава. Менее интенсивно оно идет в III зоне, где газовая фаза слабо окислительная, и более интенсивно в IV зоне, из-за наличия в ней свободного кислорода.

Изменение состава чугуна при плавке будет зависеть тут интенсивности процессов окисления газовой фазой всех примесей, а также от процессов, происходящих при взаимодействии жидкого металла с коксом и шлаком В этих зонах капли металла, соприкасаясь с кусками кокса, растворяют углерод и серу кокса и насыщаются этими элементами. В этих же зонах формируется жидкий шлак из флюса, золы кокса, оксидов различного состава, разрушающейся футеровки и т. д.

В V зоне, только в верхней ее части, газовая фаза окислительная. Металл и шлак в этой зоне охлаждаются вследствие потерь теплоты через стенки горна. Состав металла изменяется только за счет насыщения серой и углеродом из кокса.

Перегрев чугуна. Важное значение для получения чугуна высокого качества имеет его перегрев в период пребывания в III и IV зонах вагранки. На 87 показано распределение температуры газовой фазы по высоте вагранки при разных расходах дутья, его температуры и расходах кокса. В зависимости от характера кривой распределения и средней температуры плавления /пл металла определяется верхний уровень области плавления и расстояние Л, которое проходит капля металла в зоне высоких температур. В IV зоне вагранки изменяется также максимальная температура /тах. Очевидно, количество теплоты, переданное капле металла, а следовательно, перегрев металла тем больше, чем выше максимальная температура газов /гаах и

длиннее путь, пройденный каплей металла в зоне высоких температур А, а также интенсивнее подъем температур у фурм. Это можно выразить формулой = afumax, где а — коэффициент, учитывающий условия теплопередачи и распределение температур.

Степень перегрева чугуна можно повысить, увеличивая расход кокса или расход воздуха, а также повышая температуру последнего ( 88). При увеличении расхода кокса и неизменном расходе воздуха повышается температура чугуна, но снижается производительность вагранки, так как на сгорание кокса одной рабочей колоши и проплавление одной металлической колоши требуется больше времени.

Увеличение расхода воздуха повышает производительность вагранки и до определенного предела температуру чугуна. Например, при расходе менее 7 % кокса повышение подачи дутья более 100 м3/(м2.мин) уменьшает температуру чугуна, так как за время расплавления одной металлической колоши сгорает больше кокса холостой колоши, чем имеется в рабочей топливной колоше, и зона плавления понижается.

Изменение состава чугуна. Газовая фаза в I— IV зонах, где металл нагревается, расплавляется и перегревается, является окислительной по отношению к железу и остальным элементам чугуна. Однако конечный состав чугуна определяется не только воздействием газовой фазы, но и влиянием шлака, а также взаимодействием жидкого металла с коксом. В результате окисления железо, кремний и марганец угорают и их оксиды (FeO, Si02, МпО) переходят в шлак. В зависимости от дутьевого и топливного режимов плавки и определяемого ими состава газовой фазы угар кремния

составляет 5—15 %, марганца — 10—20 %. Более значительный угар марганца по сравнению с угаром кремния обусловлен наличием кислых шлаков.

Фосфор окисляется до Р205, однако непрочный оксид не связывается кислыми ваграночными шлаками, полностью восстанавливается, и весь фосфор вновь переходит в металл. Таким образом, при обычных условиях плавки концентрация фосфора не изменяется.

Наиболее сложно регулировать содержание углерода в выплавляемом металле. Во всех зонах, где металл находится в жидком состоянии, одновременно происходят два процесса: окисление углерода в металле газовой фазой и науглероживание металла за счет углерода кокса. В нижней части горна, где газовая фаза восстановительная, происходит только последний процесс. Особое значение приобретает процесс науглероживания при использовании в составе шихты стального лома. Цель увеличения содержания стали в шихте — снижение содержания углерода в выплавленном металле. Но при этом повышается степень науглероживания.

Таким образом, конечное содержание углерода в выплавленном чугуне зависит от ряда факторов. Важнейшими из них являются содержание стали в шихте, окислительная способность газовой фазы и продолжительность нахождения жидкого чугуна в горне вагранки; также оказывают влияние факторы, определяющие интенсивность науглероживания углеродом кокса, т. е. температура в III и IV зонах, размер кусков кокса, содержание в нем золы и пр.

На практике для данных условий плавки экспериментально определяют коэффициенты, характеризующие изменение содержания углерода при проплавлении шихт различного состава.

Содержание серы в чугуне при обычных методах плавки на кислых шлаках повышается главным образом за счет насыщения кокса серой. Поэтому, чем выше содержание серы в коксе и больше его расход, тем выше концентрация серы в выплавленном чугуне при прочих равных условиях. Обычно содержание серы увеличивается на 50—150 % по сравнению с исходным. При необходимости получения чугуна с низким содержанием серы применяют специальные методы плавки в вагранке на основных шлаках.

Шлаки. Процесс плавления чугуна сопровождается образованием шлаков. Источниками шлакообразования являются оплавившаяся футеровка, зола кокса, различные оксиды, внесенные шихтой (окалина, песок и т. д.), продукты окисления компонентов чугуна при плавке (FeO, Si02, МпО и др.), флюс. Для регулирования состава шлака, обладающего минимальной температурой плавления и минимальной вязкостью, чаще всего используют известняк При обычной футеровке шамотным (А1г03 + ТЮ2>30%) или полукислым (А1203+ ТЮ2 > > 20 %) кирпичом получают кислые шлаки с основностью Ca0/Si02 = 0,5-г0,6, содержащие 40—50 % Si02, 18—25 % СаО, 9—18 % А1203, 4—8 % FeO, 2—5 % МпО, 1—4 % MgO и 0,05—0,1 % S.

При основной ваграночной плавке футеровку делают из магнезита, хромомагнезита или доломита, за счет введения повышенного количества известняка получают шлак с основностью Ca0/Si02 = 1,5-т-2, содержащей 25—30 % Si<)2, 42—50 % СаО, 6—8% А12Оя, 0,5—1 % FeO, 0,7—1,5 % МпО, 12—15% MgO и 0,9-1,1 % S.

При наличии свободного СаО в основном шлаке проходит реакция обессери- вания: FeS + СаО = CaS + FeO. Нерастворимое в металле соединение CaS переходит в шлак. Эффективности процесса обессеривания способствуют повышение основности шлака, снижение содержания FeO в шлаке и повышение перегрева. Основной ваграночный процесс позволяет не только предотвращать насыщение металла серой из кокса, но и выплавлять чугун с содержанием серы ниже исходного. При плавке на основных шлаках указанного состава дефосфорации не происходит, так как для удаления фосфора высокоосновный шлак должен содержать еще 20—30 % FeO, и плавка должна проводиться при возможно низких температурах.

Интенсификация плавильного процесса. Наиболее эффективным и широко распространенным методом интенсификации плавки в вагранках является использование горячего дутья, которое обеспечивает повышение температуры чугуна и снижение расхода кокса.

При неизменном расходе кокса можно обеспечить повышение температуры перегрева чугуна примерно на ~70 °С ( 89). При сохранении той же температуры чугуна расход кокса можно снизить на ~30 %. Возможна реализация промежуточного варианта, при котором имеет место экономия кокса при одновременном повышении температуры чугуна.

схема вагранки, где осуществляется подогрев дутья до 500 °С в конвекционно-радиационном рекуператоре U конструкция которого позволяет при необходимости кроме теплоты отходящих газов использовать внешний источник подогрева. Сжигаемые в рекуператоре газы предварительно очищаются в газоочистителе 2, содержание пыли в них 50—100 мг/м3. В систему газоочистки входит охладитель газов 3, дезинтегратор мокрой очистки 4, который одновременно создает необходимое разрежение, и осушитель 5. Подогретый воздух из рекуператора поступает в фурменный коллектор вагранки 6.

Основой плавильного комплекса является вагранка закрытого типа с нефутерованным кожухом ( 90, б). Конический стальной кожух печи U не имеющий футеровки от загрузочного окна до фурм, обеспечивает свободный сход шихты, а также интенсивное охлаждение водой. В верхней части печи находится футерованная кольцевая камера 2 газоотсоса, соединенная с системой очистки. Уровень завалки в шихте контролируется изотопным уровнемером <3. Во время розжига холостой колоши и в период простоя горячей порожней вагранки, например в выходные дни, печь закрывается крышкой 4. Горн 5 каналом 7, расположенным на уровне пода S, соединяется с двумя компрессионными сифонами 9, находящимися под давлением ваграночных газов. Чугун и шлак непрерывно выпускаются через один из сифонов, что значительно уменьшает износ футеровки горна. Горячее дутье подается через водоохлаждаемые медные фурмы 6, вдвинутые в зону горна.

На практике используют и другие методы, обеспечивающие увеличение производительности, снижение расхода кокса и повышение температуры чугуна. Это обогащение дутья 1—4 % кислорода и применение двух рядов фурм с контролируемым разделением дутья между фурхменными коллекторами. Для экономии дефицитного кокса используют коксогазовые вагранки, где наряду с фурмами установлены газовые горелки.

Повышение требований к чистоте газов, выпускаемых в атмосферу, предопределяет необходимость оборудования вагранок эффективными установками газоочистки. Наибольшее распространение получила предварительная и тонкая очистки в барботажных скрубберах и скоростных пылеуловителях с трубами Вентури

. Для предварительной очистки применяют также сухие циклоны и мультициклоны различной конструкции, которые задерживают 99,9 % пыли, размер частиц которой более 40 мкм. В отдельных случаях высокая степень очистки обеспечивается более дорогими и сложными устройствами, к которым относятся дезинтеграторы, тканевые фильтры и системы электростатического осаждения.

Плавка чугуна в электропечах. Плавка чугуна в тигельных индукционных печах промышленной частоты имеет ряд преимуществ: возможность получения точного химического состава, низкий угар элементов (что особенно важно при выплавке легированного чугуна), высокий перегрев металла, возможность использования в шихте большого количества стальных отходов и стружки.

Тигельная индукционная печь ( 91, а) состоит из металлического кожуха в котором установлен тигель 2, закрывающийся крышкой 4. При плавке шихта загружается в тигель, который установлен в индукторе 3, связанном с магнитопроводамп 5 и системой водяного охлаждения 6. Протекающий в индукторе переменный ток возбуждает в садке вихревые токи, разогревающие и плавящие металл. Печь размещается на площадке 7 и при сливе металла наклоняется с помощью механизма поворота 8.

Печи большой емкости часто выпускают в комплекте с установкой для предварительного подогрева шихты в загрузочной бадье, что обеспечивает повышение производительности печи.

Недостаток этих печей — малая скорость плавления твердой завалки. Поэтому для повышения производительности и снижения расхода электроэнергии плавку, как правило, ведут на болоте», т. е. при выпуске сливают не более половины металла. Затем в жидкую ванну загружают твердую шихту, расплавляют, и цикл повторяется.

Тигли изготовляют в основном из кислой сухой набивной массы, содержащей молотые кварциты. Для спекания массы добавляют 1,5—2 % связующего — борной кислоты. Иногда используют нейтральные футеровочные массы на основе дистенсилима- нита или муллитокорунда. Стойкость тигля зависит от многих факторов: зернового состава огнеупорной массы, технологии набивки, режима спекания, состава шихты, температуры перегрева металлической ванны и т. д. Обычно тигель выдерживает от 100 до 300 плавок.

При индукционной плавке вследствие активного перемешивания расплава металлургическое взаимодействие жидкого чугуна со шлаком, футеровкой и газовой фазой происходит весьма интенсивно. В первую очередь идут различного рода окислительные реакции. Взаимодействие металла с футеровкой, при котором кремний восстанавливается углеродом расплава, может привести к глубокому разгару стенки тигля и даже к короткому замыканию витков индуктора. В зоне шлакового пояса износ футеровки максимален, здесь часто образуются трудноудаляемые настыти шлака, затрудняющие дальнейшую эксплуатацию тигля. Все это предопределяет необходимость постоянного контроля режима плавки, качества шихты, состояния футеровки тигля и т. д.

Одним из наиболее важных этапов плавки, особенно при получении синтетического чугуна на базе шихты из стальных отходов, является процесс науглероживания. Наилучшие результаты по степени усвоения в жидком металле (90—95 %) обеспечивает гранулированный графит или электродный порошок (стружка), причем 70 % карбюризатора загружают вместе с шихтой и 30 % — в жидкий чугун после расплавления.

Наиболее совершенным и эффективным процессом как с точки зрения качества получаемого чугуна, так и с экономической точки зрения является дуплекс-процесс. При этом процессе получают чугун в двух последовательно работающих плавильных агрегатах: в первом расплавляют шихту, а во втором жидкий чугун подвергается температурно-временной обработке, и при необходимости проводится доводка химического состава. В качестве первичных агрегатов обычно используют вагранку или индукционную тигельную печь, а вторичного — канальную индукционную, тигельную или дуговую печь.

Канальная индукционная печь ( 91, б) установлена на опорах 8 и состоит из металлического кожуха футеровки 2 и закрывается сверху крышкой 1. Принцип действия печи основан на использовании тока короткого замыкания. Трансформатор индукционной единицы 9 выполнен таким образом, что петля жидкого металла в канале 5 является вторичной короткозамкну- той обмоткой, разогревающейся при пропускании тока. Заливку металла в печь производят через лётку 10, а слив — через выпускную лётку 6, поворачивая печь с помощью механизма 7. Для охлаждения индукционной единицы служат вентиляторы 4. Канальные печи отличаются от тигельных более высоким КПД, средний удельный расход электроэнергии при перегреве металла ниже на 30—40 %.

Для плавки и выдержки чугуна дуговые электропечи прямого нагрева, в отличие от индукционных, используют значительно реже, хотя они имеют ряд преимуществ: высокий КПД при расплавлении, возможность проведения металлургических процессов в восстановительной и нейтральной атмосферах (что часто необходимо при получении высокопрочного чугуна), большая производительность. Однако эти печи имеют и существенные недостатки: низкий КПД при перегреве, значительный шум, выделение дыма при работе, большой угар элементов.

Экспресс-контроль чугуна при плавке и разливке. Температуру жидкого металла чаще всего контролируют оптическими пирометрами, однако точность показаний при этом зависит от квалификации оператора и наличия шлака или дыма у поверхности расплава. Наиболее точную оценку температуры обеспечивают контактные методы с использованием термопар погружения.

Склонность чугуна к отбелу определяют просто и быстро. Для анализа заливают клиновые пробы или пробы на кокиль и измеряют глубину отбеленного слоя.

Химический анализ чугуна в небольших литейных цехах выполняется традиционными аналитическими, спектральными и физическими методами контроля. В условиях крупномасштабного производства целесообразно применять многоканальные автоматические спектрографы, позволяющие за 1—3 мин определить содержание всех основных, легирующих элементов и примесей.

Для оперативной корректировки технологии плавки и разливки существуют методы экспресс-контроля чугуна непосредственно у плавильного агрегата. Для термоэлектрического экспресс-анализа содержания кремния заливают небольшой образец, который затем помещают в прибор между холодным и горячим контактными электродами. Полученная разность температур преобразуется в электродвижущую силу, величина которой пропорциональна содержанию кремния. Продолжительность анализа 5— 8 мин.

Более универсальным является термический анализ жидкого металла по кривым охлаждения. Метод состоит в непрерывном замере температуры при охлаждении пробы жидкого чугуна, залитого в специальный тигель с термоэлементом, и вычерчивании кривой. Углеродный эквивалент и содержание углерода и кремния определяют по температурным остановкам, соответствующим температурам ликвидуса и солидуса сплава.

Технология литья из чугуна

Литье чугуна производится в строгой последовательности:

• загрузка шихты,
• непрерывный процесс плавления в доменной печи,
• заливка готового чугуна в ковш,
• разливка по подготовленным формам,
• охлаждение,
• отжиг,
• очистка от окалины.

При изготовлении труб и полых деталей применяют центробежное литье. При этом способе в быстро вращающуюся форму заливают чугун. Под действием центробежной силы жидкий металл растекается по поверхности на заданную толщину.

Остальные детали заливают по форме, которая заранее изготавливается, в землю.

Восстановление других элементов

Mn, кремний, сера и фосфор попадают в доменную печь вместе с шихтой в виде различных химических соединений. Высшие оксиды марганца восстанавливаются до MnO примерно по тому же принципу, что и железо: MnO2 — Mn2O3 — Mn3O4 — MnO. Чистый марганец выделяется так: MnO + C = Mn + CO — Q. Кремний попадает в печь в виде кремнезема SiO2. Восстановление его происходит по реакции SiO2 + 2C = Si + 2CO — Q.

Фосфор восстанавливается водородом, твердым углеродом и CO и, к сожалению, переходит в чугун практически полностью. Этот элемент ухудшает доменный сплав железа. Позволяет получить чугун хорошего качества присутствующий в шихте кремнезем, а также высшие оксиды марганца. Mn в некоторых случаях добавляется в домну специально. При этом получается особый вид чугуна — марганцевый.

Процесс литья из чугуна

При накоплении в нижней части печи достаточного количества жидкого металла пробивают леток, и раскаленная масса льется в ковш, из которого и производится непосредственно литье чугуна в формы. Инструмент для разливки — ковш, имеет внизу отверстие с пробкой. Через него производится заливка мелких деталей. Для габаритных тяжеловесных отливок, когда надо быстро заполнить форму, могут использовать носик в верхней части ковша, наклонив его с помощью крана.

Подготовка моделей

Модели изготавливаются из различных материалов. Для изготовления малых партий и единичных заготовок крупногабаритных деталей используют дерево. Модель повторяет наружную форму детали с припусками на усадку. В места расположения отверстий вставляют стержни из формовочной смеси.

В качестве материала для изготовления моделей используют:

• воск,
• гипс,
• пластмассу,
• пенопласт.

Для изготовления больших партий отливок, начиная с нескольких сотен, со сложной конфигурацией используют изготовленные на станках ЧПУ и другом оборудовании модели из бронзы, латуни, алюминиевых сплавов. В результате получается отливка с большой точностью наружных размеров, не нуждающаяся в обработке.

Формовка

Модель вставляют в металлическую форму, и оставшееся пространство заполняют песчано-глиняной смесью. Для получения плотной оболочки смесь уплотняют на вибростендах или утрамбовывают ручным пневмоинструментом.

Большие формы заполняют в несколько этапов, подсыпая смесь. Затем модель вынимают. Поверхность формы обрабатывают антипригарным составом и сушат.

Заливка металла

Формы выставляют в один ряд на специально подготовленное место. Над ними устанавливаются литники для заливки. Ковш заводится над формами и быстро заполняет их. Если чугун льется долго, отливки будут неравномерно охлаждаться, могут образоваться расслоения металла внутри.

Завершающие операции

После заливки формы остаются в яме для равномерного остывания на 12–60 часов. Продолжительность процесса зависит от наибольшего сечения отливки.

Остывшую форму достают, освобождают деталь от формовочной смеси и вместе накопителями и прибылями помещают в термическую печь на отжиг. Металл нагревают до 800⁰–900⁰, в зависимости от массы отливки и марки чугуна. Затем выдерживают при заданной температуре несколько часов. Чугун вместе с печью медленно остывает до 300⁰. Затем отливку достают, и охлаждение продолжается на воздухе.

После отжига структура чугуна выравнивается, снимаются напряжения. Теперь обрезаются технологические надставки и другие элементы. Производится зачистка поверхности от остатков формовочной смеси, окалины.

Что понадобится для работы – подготовка

Для того, чтобы выливать чугунные изделия, вам понадобится:

1. Запчасть, которую вы хотите изготовить или ее модель из дерева.
2. Опока, которая представляет собой формовочный ящик, состоящий из двух частей. Нижняя часть имеет форму ящика с дном, а верхняя – рамки с несколькими поперечными рейками. Размеры опоки должны примерно в 1,5 раза превышать размеры детали, которую вы планируете выплавить.
3. Формовочная смесь из песка, глины и каменноугольной пыли.
4. Порошкообразный графит или тальк.
5. Чугунная заготовка для переплавки.
6. Деревянный молоток, брус, рейка или что-то подобное для трамбовки земли.
7. Емкость для плавления металла.
8. Цилиндрическая трубка.

После подготовки всех материалов, можно переходить к процессу.