книги / Технология металлов

на. На рис. 101 показана пламенная печь, применяемая в ли­ тейных цехах ковкого чугуна. Печь снабжена двумя форсунками, расположенными в отверстии 2, с подачей воздуха для распыле­ ния мазута. Воздух подается под давлением до 4,5 ат через воздухопровод U Продукты горения поступают в рабочее про­ странство 4. Шихту загружают в печь через рабочее окно 5 в бо­ ковой стене, а жидкий чугун выпускают через лётку 3. В торцо­ вой стенке имеется окно 6 для очистки трубы и ремонта печи, закладываемое кирпичом на период работы печи.

Т а б л и ц а 34 Т ехн и к о -эк он ом и ч еск и е дан н ы е эк сп л у а та ц и и в агр ан ок

Подбор и расчет шихты. Для получения отливок с требуемы­ ми химическими составами и механическими свойствами произво­ дят подбор и расчет металлических материалов, входящих в шихту.

При подборе и расчете шихты учитывается наличие ее состав­ ляющих на складе, стоимость их и влияние на качество получае­ мых отливок и угар элементов во время плавки. Для предвари­ тельных расчетов шихты угар элементов при плавке в вагранке или пламенной печи можно принять по данным табл. 35.

Расчет шихты можно производить аналитически, графически и методом подбора. На заводах более широкое распространение получил расчет шихты методом подбора по одному (например, по кремнию) или по двум (по кремнию и марганцу) элементам. Расчет производится на 100 кг шихты без учета добавок домен­ ного ферросилиция и зеркального чугуна.

больше времени, то это значит, что холостая колоша высока и расходуется излишнее топливо. Если же капли чугуна пока­ жутся раньше, то, следовательно, высота холостой колоши мала, что приводит к недостаточному нагреву чугуна.

После того как кокс холостой колоши разогрелся, на холо­ стую колошу загружают флюсы, а затем поочередно металличе­ ские, топливные колоши и флюсы. Металлическую шихту загру­ жают по весу, который принимают примерно равным 1/10 часовой производительности вагранки. Например, для вагранки произво­ дительностью 10 т/час вес металлической колоши составит

10 000 1ППЛ

—JQ—= 1000 кг.

Топливо и флюсы загружают по объему мерной тарой. Рас­ ход топлива на рабочие колоши относят к весу металлической колоши. При плавке обычного серого чугуна расход топлива составляет 10—12%. При плавке шихты с содержанием стали расход топлива повышают на 2—3%.

Во время плавки чугуна топливо рабочей колоши сгорает не полностью. Оставшаяся часть его идет на пополнение частично Еыгорающей холостой колоши. Расход флюса в зависимости от содержания серы и золы в топливе колеблется в пределах 30— 40% от его веса. Чем больше содержание серы и золы в топливе, тем больше расходуют флюса.

Загрузка металлической шихты, топлива и флюса производит­ ся по мере опускания шихты в шахте вагранки по ходу плавки. Перед окончанием плавки загрузку шихты в вагранку прекраща­ ют и полностью проплавляют металлическую шихту.

Кислород воздуха, вдуваемый в вагранку, образует с углеро­ дом топлива продукты горения — С02 и СО по следующим реак­ циям:

С + 0 2 = С02 + 97 650 кал, С + V20 2 = СО + 29 480 кал.

При образовании С02 выделяется в три раза больше тепла чем при образовании СО. Поэтому для улучшения условий плав­ ки необходимо, чтобы углерод топлива сгорал с наибольшим об­ разованием углекислоты. Большое влияние на повышение содер­ жания С02 оказывает качество топлива. Чем выше оно, тем меньше его реакционная способность и тем больше углерода превращается в С02. Реакционная способность уменьшается с увеличением крупности кусков топлива, с уменьшением их пори­ стости и понижением содержания летучих.

В зависимости от принятого технологического режима произ­ водства отливок выпуск чугуна и шлака из вагранки производит­ ся 'непрерывно или периодически. При массовом и крупносерий­

Вторая стадия графитизации заключается в охлаждении отливок до 760—700° С и выдержки их при этих температурах. В процес­

После отжига содержание углерода в чугуне уменьшается. Белосердечный ковкий чугун получают путем отжига в окисли­ тельной среде. Такой чугун имеет серебристый излом. Микро­ структура отливки по сечению резко меняется: у края металл

Ъ<£?°£л:п %

/ . Ъ Г J -л- S? О . *?V* Р -? >’*'_V ‘ ’ »‘. л "J •'«/ ‘,> • .’•* <■•. ^ 'Р . • -о '. •'.'О* • •? **•

4 Ш Т Ш Г Й Т Й Й

Рис. 104. Камерная печь для отжига ковкого чугуна

Фасонные отливки из углеродистой стали по механическим •свойствам и рекомендуемому химическому составу, а также по их качеству делятся на три группы: отливки нормального, по­ вышенного и особого качества.

Для производства отливок нормального качества применяют углеродистую сталь следующего состава: 0,1—0,6% С, 0,5— 0,9% Мп и 0,17—0,3% Si. Предел прочности при растяжении отливок из такой стали равен 40—60 кг/мм2, предел текучести 20—30 кг/мм2 и относительное удлинение при пятикратной дли­ не образца 10—28%.

Марки стали обозначаются: 15Л, 25Л, 35Л, 45Л, 55Л. Число, стоящее перед буквой Л (литая), показывает на среднее содер­ жание углерода в сотых долях процента. С повышением содер­ жания углерода в стали повышается ее прочность и твердость, но уменьшается пластичность.

Из стали 15Л производят отливки для электропромышленно­ сти, сельскохозяйственного машиностроения, автостроения,а так­ же отливки, подвергаемые цементации (корпусы электродвига­ телей, якоря, полюса, кулачковые валики, зубчатые колеса, чер­ вяки и др.). Сталь 25Л используют преимущественно для изготовления отливок, применяемых в железнодорожном транс­ порте, судостроении и для дорожных машин (колеса, сцепки, буксы, якори, валки и др.).

Из стали 35Л отливают детали, которые должны обладать повышенной прочностью и хорошей износостойкостью (шестерни, червяки, станины и др.).

Сталь 45Л применяют для отливок, работающих в условиях повышенного износа (шнеки, плиты бегунов, валки, зубчатые колеса и др.).

Из стали 55Л, обладающей высокой твердостью, отливают инструмент и различные приспособления.

Для производства отливок специального назначения применя­ ют легированные стали. Легирующие добавки в небольших количествах не изменяют структуру стали, но измельчают ее, в ре­ зультате чего повышается прочность стали. При высоком содер­ жании легирующих добавок в стали образуются новые структур­ ные составляющие, вследствие чего повышается износостойкость, химическая стойкость, жаростойкость и другие свойства стали.

По содержанию легирующих элементов различают три сорта стали: низколегированные (до 5%), .среднелегированные (до 10%) и высоколегированные (до 30%).

В зависимости от легирующего элемента сталь бывает мар­ ганцовистая, кремнистая, никелевая, хромистая, хромоникеле­ вая, медистая и т. п. Низколегированные марганцовистые стали содержат до 2% Мп, высоколегированные 11 —13% Мп и при­ меняются для отливок, работающих на истирание.

Низколегированные кремнистые стали содержат 1—1,5% Sir обладают повышенной сопротивляемостью износу и другими свойствами. Высоколегированные стали содержат 14—18% Si и обладают повышенной твердостью (НВ = 500 кг/мм2), высокой химической стойкостью во всех агрессивных средах, кроме хло­ ра и соляной кислоты.

Низколегированные никелевые стали с 1,3—2,2% Ni приме­ няют для отливки деталей, подвергающихся цементации. Сред­ нелегированные стали с 3,5—4,5% Ni обладают высокой магнит­ ной индукцией. Высоколегированные стали содержат до 30% Ni и обладают высокой химической стойкостью.

Низколегированные хромистые стали содержат 0,7—0,9% Сг, среднелегированные 3—5% Сг и обладают химической стойко­ стью и повышенной прочностью при высоких температурах. Вы­ сокохромистые стали с 13—35% Сг являются термостойкими при 850—1100° С.

Низколегированные хромоникелевые стали содержат около- 2% Ni и 2% Сг. Высоколегированные стали содержат 18% Ni и 8% Сг и применяются при производстве кислотоупорных и жа­ роупорных изделий.

Медистые стали с 2,5—3,0% Си и 0,15—2% Сг обладают вы­ сокой жидкотекучестью и износостойкостью.

В последнее время применяют графитизированную сталь с 1,5% С и 0,85—0,95% Si. В ней сочетаются свойства чугуна и ста­ ли. Такая сталь хорошо обрабатывается и сопротивляется изно­ су. Из нее отливают штампы, пуансоны и т. п.

Литейные свойства стали ниже, чем чугуна: ее температура плавления 1400—1500° С, она обладает меньшей жидкотекуче­ стью и значительной усадкой. Усадка углеродистой стали около 2%, легированной — 2,5—3,0%, т. е. в два-три раза больше усад­ ки серого чугуна. Эти свойства стали приводят к образованию усадочных раковин и появлению трещин в отливках. Плавку стали для получения отливок производят в малых конвертерах^ в мартеновских печах, в дуговых и индукционных электрических печах.

При изготовлении формовочных и стержневых смесей для по­ лучения отливок из стали применяют в основном мелко- и сред­ незернистые кварцевые пески, дисперсные добавки типа пыле­ видного кварца, огнеупорные материалы (например, хромистый кварц, железняк) и жидкое стекло для упрочнения. Такие мате­ риалы вводятся в формовочные смеси главным образом для улучшения качества поверхности стальных отливок. Жидкое стекло может быть введено в состав облицовочной смеси или на­ несено на поверхность сырой песчано-глинистой формы с по­ мощью пульверизатора или другого разбрызгивающего приспо­ собления. Твердение жидкого стекла осуществляется тепловой