книги / Технология металлов

* Модифицированный чугун применяют для изготовления машиностроительных отли­ вок: паровозных и дизельных цилиндров, блоков автомобильных цилиндров, кулачковых коленчатых валов, штампов и т. п.

О т л и в к и из в ы с о к о п р о ч н о г о ч у г у н а . В послед­ ние годы разработан метод получения отливок из чугуна с шаро­ видной формой графита. Этот чугун обладает высокими проч­ ностными свойствами (сопротивление разрыву 45—65 кг/мм2 и выше, относительное удлинение 3—8%) и является полноценным заменителем ковкого чугуна, стали и сплавов цветных металлов (табл. 28). Из него отливают различные детали: коленчатые и кулачковые валы, зубчатые колеса, штампы, детали турбин и др.

Высокопрочный чугун получают путем обработки обыкновен­ ного или малоуглеродистого серого чугуна в жидком состоянии в результате введения магния или церия или лигатур (сплавов магния и кремния или магния и марганца и др.). Количество вво­ димого магния или церия зависит от состава чугуна и степени их усвоения. При малом усвоении в чугуне остается пластинчатый графит и структура чугуна получается крупнозернистой, а при большом — чугун получается белым.

Получейие отливок из легированного чугуна

К легированному чугуну условно относят чугун, содержащий легирующие элементы в следующих количествах: >0,1% Ti, Мо, V в сумме; >0,3% Ni, Cr, Си, А1 в сумме; >2% Мп и >4% Si.

В зависимости от содержания легирующих элементов чугуны подразделяются на низколегированные с содержанием легирую­ щих элементов 3—10% и высоколегированные с содержанием ле­ гирующих элементов свыше 10%. Такая классификация соответ­

ствует структуре и ’назначению отливок.

Из легированных чугунов получают отливки с повышенными механическими свойствами, износоустойчивостью, антифрикционностью, жаростойкостью, коррозионной устойчивостью, особыми электрическими и магнитными свойствами (табл. 29—33).

Т а б л и ц а 30

Химический состав и условия применения антифрикционного чугуна (по ГОСТ 1585—57)

сильных агрегатов наиболее широкое распространение получила вагранка вследствие своей просторы, удобства обслуживании и относительно более высокого коэффициента полезного действия.

Вагранки. Вагранка была изобретена в России в XVIII в. Она представляет собой шахтную печь, имеющую снаружи же­ лезный кожух и футерованную внутри огнеупором. В качестве огнеупора чаще всего применяют шамотный кирпич. В последнее время вагранки футеруют основными огнеупорными материала­ ми с целью получения шлаков с более высокой основностью для уменьшения перехода серы из топлива в чугун.

Шахта вагранки установлена на подовую плиту, расположен­ ную на четырех чугунных колоннах. В подовой плите имеется отверстие, которое перед плавкой закрывается крышкой, а по* окончании плавки открывается. В нижней части шахты располо­ жена воздушная коробка, через которую от вентилятора подается воздух в фурмы и поступает в вагранку. В верхней части шахты расположено загрузочное отверстие для загрузки материалов* труба и искроуловитель.

Газы из шахты через трубу доходят до искроуловителя, за­ медляют скорость движения и изменяют свое направление. Уно­ симые газом искры гасятся и вместе с частицами пыли осажда­ ются в боковых карманах искроуловителя, из которых спуска­ ются в люки. Газ же выходит наружу через боковые отверстия искроуловителя.

Вагранки строят с копильниками и .без копильников. Копилькики бывают стационарные и поворотные. В них постепенно на­ капливают чугун до определенного количества. Это позволяет выравнивать химический состав чугуна при отливке деталей средних и крупных размеров. Недостатком копильника является то, что в нем понижается температура чугуна на 30—50° С. Для отливки деталей небольшого веса с тонкими стенками, плавку чугуна ведут в вагранках без копильника; скопление чугуна про­ изводится в горне вагранки.

Основными размерами вагранки являются внутренний диа­ метр Д (диаметр шахты) и полезная высота шахты Я, т. е. рас­ стояние от верхней кромки фурм до нижнего среза завалочного окна. Удельная производительность вагранки определяется полу­ чением жидкого чугуна в тоннах на 1 м2 сечения шахты в час. По практическим данным, удельная производительность состав­ ляет 7—8 т/час.

Более широкое распространение получили вагранки с диа­ метром шахты 700—2000 мм, производительностью 3—25 т/час. Полезная высота шахты определяется в зависимости от диаметра вагранки, т. е. отношением Я Д, которое принимается равным для малых вагранок 3,7—5, для средних 3—4,5 и для больших 2,5—3,5. Отношение общей площади сечения всех фурм к сече-

кию вагранки принимается в зависимости от ее основных разме­ ров: для малых и больших вагранок 1 :6, для средних 1 : 4. Вы­ сота от подины до нижней кромки фурм принимается разной для вагранок с копильником 150—300 мм и для вагранок без копильника 500—600 мм.

Для подачи воздуха в вагранки производительностью до 7 т/час устанавливают центробежные вентиляторы, обеспечиваю­ щие давление 350—700 мм вод. ст. В более крупных вагранках подача воздуха осуществляется трубовоздухопродувками, созда­ ющими давление 600—1200 мм вод. ст.

Расход воздуха для нормальной работы вагранки, по данным практики, должен быть в пределах 110—130 м31м2/мин.

Давление воздуха в фурмах рассчитывают по формуле

Р = НУРЯо,

где Р — давление воздуха, мм вод. ст.; F — площадь сечения вагранки, м2\

q0— удельный расход воздуха, м3/м2/мин.

В последние годы в конструкции вагранок внесен ряд усо­ вершенствований. Современная вагранка в отличие от ранее при­ меняющихся имеет водяное охлаждение кожуха, подогрев вду­ ваемого воздуха и обогащение его кислородом. Применяются также коксогазовые вагранки.

Введение водяного охлаждения на вагранках позволяет сле­ дующее: 1) увеличить непрерывную длительность плавки с 8—16 час. до нескольких суток; 2) уменьшить расход огнеупорных ма­ териалов на футеровку вагранок в 2—3 раза и даже вести плав­ ки без футеровки; 3) повысить производительность вагранок до 50% в результате увеличения их диаметра за счет толщины футеровки; г) вести плавки на повышенном тепловом режиме, используя подогрев 'воздуха без опасения, что вагранка выйдет из строя в результате прогаров кожуха и т. п.

Наиболее интенсивно процесс плавки чугуна в вагранке про­ текает при применении подогрева воздуха (до 250—500° С) или увеличения в нем концентрации кислорода. Воздух может подо­ греваться за счет использования физического и химического тепла отходящих из 'вагранки газов или за счет сжигания природного газа и другого топлива. При этом увеличивается производитель­ ность вагранок, повышается перегрев чугуна, сокращается в нем угар элементов, понижается содержание серы и качество чугуна улучшается. Вагранка с водяным охлаждением, работающая с использованием технического кислорода при плавке, приведена на рис. 100.

Сравнительные технико-экономические данные эксплуатации вагранок без водяного охлаждения и с водяным охлаждением.