Сущность и характеристика литейного производства.

Сущность и характеристика литейного производства. Специальные способы литья

Дисциплина: Материаловедение

2025 год

Металлургическое производство

ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА

Домна — шахтная печь высотой 100 м, полезным объемом до 5000 м 3 , внутри стального кожуха которой выполнена огнеупорная кладка. Непрерывна работа домны от задувки до выдувки (остановки I ремонт) составляет 5 -10 лет. Несколько выше дна домны 6 имеются форсунки (фурмы) 4, через которые внутрь подается дутье: подогретый воздух, часто обогащенный кислородом содержащий иногда газообразное, жидкое или пылевидное топливо, что позволяет уменьшить расход дефицитного кокса. Кокс, флюс, руда загружаются сверху, через засыпной аппарат 3 пор-циями (колошами). Таким образом, горячие газы подымаются вверх и уходят в газоотвод 2, а шихта (руда, кокс, флюс) по мер плавления опускается вниз (принцип противотока). Жидкий чугун собирается внизу, шлак выше. По мере надобности чугун выпускается через летку 1, шлак — через летку 5.

Производство стали

Кислородный конвертер

— грушевидный сосуд , выложенный огнеупорным кирпичом. Он состоит из конической горловины 3 с лёткой 1 — для слива готовой стали, цилиндри-ческой части 4 и сферического днища 6 и может наклоняться, поворачиваясь вокруг оси 5. Вместимость конвертера от 50 до 500 т. После загрузки металлолома и заливки жидкого чугуна (70-85% завалки) конвертер поворачивается в вертикальное положение и поверхность чугуна продувается кислородом, подводимым через водоохлаждаемую фурму 2. Температура завалки за счет выгорания примесей повышается, что способствует ускорению процесса. После получения пробы удовлетворительного состава производится выпуск стали с одновременным ее раскислением; затем сливают шлак. Производительность конвертера емкостью 300 т достигает 500 т/ч; это самый высокопроизводительный метод выплавки стали. Недостатком его является невозможность работы конвертера на металлоломе, без жидкого чугуна

Производство стали

Мартеновская печь имеет плавильное пространство 4, ограниченное снизу подом 7 (на котором находится ванна выплавляемого металла), сверху — сводом 3. По сторонам плавильного пространства находятся головки 1 и 5 с каналами 2 для подвода природного газа и воздуха. Завалка шихты (жидкий чугун, лом, руда, флюс) производится через окна 8 в передней стенке печи. Природный газ и воздух проходят через регенераторы 6 нагреваются и смешиваются в плавильном пространстве, газ сгорает, плавит шихту, а затем через каналы 2 головки 1 поступает в регенераторы 9 и нагревает их, после чего уходит через дымовую трубу. Мартеновская печь работает как с чугуном, так и с металлоломом, однако значительно уступают конвертерам по производительности (около 80 т/ч), капиталь-рым затратам и трудоемкости. Оптимальны мартеновские печи емкостью 500-600 т. Средний съем стали с 1 м 2 площади пода мартеновской печи составляет около 10 т/м 2 в сутки, расход условного топлива 80-120 кг на 1 т стали

• Литьем называют процесс изготовления фасонных заготовок ( деталей) путем заливки расплавленного металла в форму, полость которой имеет конфигурацию деталей. После затвердевания металла в форме получается отливка. Эти заготовки в дальнейшем подвергаются механической обработке.

Процесс литья состоит из следующих операций:

• 1) плавка металла из чушек, стального лома и отходов;
• 2) заливка жидкого металла в форму;
• 3) охлаждение и затвердевание жидкого металла в форме;
• 4) извлечение (выбивка) заготовки из формы;
• 5) удаление литников и очистка отливки от формовочной земли.

Основным инструментом ( оснасткой) литейного производства является литейная форма. От точности и качества изготовления последней зависит качество отливки. Формы делятся на разовые (одна отливка), полупостоянные ( несколько штук отливок) и постоянные (от десятков до 10 5 отливок).

ВАГРАНКА

Вагранка ( рис. 10) - шахтная печь для получения жидкого чугуна. Ее производительность от 1 до 300 т/ч. Вагранка состоит из металлического корпуса 1 выложенного изнутри огнеупорным кирпичом 2. Шихту 9 загружают сверху. Она состоит из доменного чугуна ( в чушках), металлолома и отходов литейного производства. Слой шихты 3 чередуется со слоями кокса и флюсов 4. Для интенсификации процесса плавления применяют кислородное дутьё 5. Расплавленный чугун 8 сливается в ковш-накопитель через лётку 7.

ДУГОВАЯ ЭЛЕКТРОПЕЧЬ

Дуговая электропечь - промышленная печь, в которой тепло электрической дуги 5 используется для плавки металла ( сталь, чугун). Металлический корпус 1 выложен огнеупорным кирпичом 2. В крышке 3 укрепляются электроды 4. В такой печи достигается температура ~2500°С. Вместимость печей достигает 150 т. Электроды могут быть постоянные ( не расходуемые: графитовые, вольфрамовые) и расходуемые - из металла близкого по составу к расплавляемому.

ИНДУКЦИОННЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЕЧИ

Индукционные электропечи - металл помещается в переменное магнитное поле высокой частоты, в результате чего в металле индуцируется переменный электрический ток, разогревающий металл (1500-1600°С).

Электрические печи сопротивления - в них источником тепла является спираль из нихрома; применяют такие печи в основном для плавки цветных металлов и сплавов с невысокой температурой плавлени

ЛИТЬЕ В ЗЕМЛЮ

Древнейший способ литья. Выполняется по двум вариантам:

• ручной формовкой по деревянным моделям
• машинной формовкой по металлическим моделям.

До 80% всех отливок получается литьем в землю.

Литье по деревянным моделям

используется в единичном и мелкосерийном производстве для получения заготовок сложной конфигурации средних и крупных размеров (до 200 т) из черных и цветных металлов. Название способа литья происходит от того, что литейная форма изготавливается из специальной земляной смеси.

Достоинства метода: 1) получение отливок любой сложности и конфигурации; 2) неограниченные размеры отливок; 3) низкая себестоимость. Недостатки: 1) низкая производительность; 2) низкая точность (14-17 кв) и качество поверхности (Rz 400-100); 3)значительные расходы на литники (до 30- 35% массы отливок); 4) большие припуски и большие отходы на стружку; 5) тяжелые условия труда (жара, пыль).

Литье по металлическим моделям

применяется в серийном производстве. Отличается тем, что половинки моделей делают из металла (Al- сплавы) и прикрепляют намертво к подмодельной плите. Заполнение (набивка) опок выполняется на специальных встряхивающих машинах, где опока, установленная на столе, встряхивается с помощью пневмоцилиндра. Затем земля в опоке дополнительно подпрессовывается. Металлические модели не набухают от влаги формовочной земли, лучше сохраняют размеры, легче извлекаются. Достоинства этого метода: 1) высокая производительность; 2) хороший уровень механизации; 3) удовлетворительная точность (12-14 кв). Недостатки; 1) низкое качество поверхности из-за зернистости земли (Rz 60-80); 2) большие отходы металла на литниковую систему; 3) значительная толщина стенок (до 4 мм); 4) ограничение сложности и размеров отливки; 5) очень тяжелые условия труда: грохот машин, пыль, гарь. Применяется в крупносерийном и массовом производстве при изготовлении небольших и средних отливок.