|
Расплав заливают в предварительно
собранные формы. Их обычно устанавливают таким образом, чтобы поверхность
разъема была расположена горизонтально, реже вертикально или наклонно. На
плацу, в кессонах, на накопительных рольгангах жидкий металл заливают в
неподвижные формы. На пульсирую
щем конвейере формы заливают в промежутке между их
шаговыми перемещениями. На непрерывно движущемся конвейере заливку форм
осуществляют в процессе их движения со специальной платформы, которая
перемещается параллельно и синхронно конвейеру. В формы расплав заливают из
литейных ковшей или с помощью заливочно-дозирующих устройств.
Литейные ковши — это емкости, металлический кожух
которых изнутри футерован огнеупорным материалом. Ковши предназначены для
кратковременного хранения и транспортирования жидкого металла, а также для
заливки его в литейную форму. В ковшах осуществляют и ряд металлургических
операций: рафинирование, модифицирование и легирование. . Литейные ковши
классифицируют по способу регулирования расхода металла при разливке, по
геометрии рабочей полости и способу транспортирования.
По способу регулирования расхода металла при разливке
различают поворотные и стопорные ковши. Из поворотных ковшей ( 53, а) расплав
разливают в формы через сливной носок /, расход металла регулируют поворотом
корша вокруг горизонтальной оси. Наклоняют их с помощью ручных рычажных
систем или самотормозящихся Червячных механизмов 5, приводимых в действие от
ручного штурвала 2 или электродвигателя. При разливке из поворотных ковшей
возможен слив вместе с металлом шлака и попадание его в полость формы. Для
избежания этого в ковшах устанавливают перегородки или керамические трубки,
обеспечивающие поступление чистого металла из нижних уровней. Такие ковши
называют чайниковыми.
Из стопорных козшей ( 53, б) расплав разливают через
отверстие огнеупорного стакана 2, размещенного в днище ковша. Отверстие
открывают и перекрывают с помощью стопора — стального штока с пробкой 1 на
конце, футерованного керамическими трубками 3 и жестко связанного с механизмом
его подъема и опускания 4. Ковши вместимостью 1—6 т оборудованы одним
стопором, более вместительные — двумя стопорами. При разливке из стопорных
ковшей в полость формы всегда поступает расплав, свободный от шлака. Расход
металла определяется металлоста- тическим напором в ковше и площадью
поперечного сечения стопорного стакана. Поэтому вначале разливки расход
металла всегда больше, чем в конце, что является существенным недостатком
стопорных ковшей. Частично расход металла можно регулировать торможением струи
стопором. Однако в этом случае быстро размывается пробка стопора, поэтому
этот метод регулирования расхода металла применяется ограниченно. Стопорные
ковши чаще используют при получении стальных отливок, реже — крупных
чугунных.
По геометрии рабочей полости литейные ковши подразделяют
на конические и барабанные. Конические ковши имеют форму усеченного конуса,
уширенного кверху, и могут быть поворотными ( 53, а) и стопорными ( 53, б).
Барабанный ковш является поворотным и представляет собой горизонтальный
цилиндр /, диаметр рабочей полости которого равен длине ( 53, в). Он имеет
небольшую горловину 2 для заполнения расплавом и разливки. Поэтому в нем
расплав остывает медленнее. Относительно малая высота ковшей обеспечивает
удобство заливки форм. Но их труднее футеровать. Наиболее широко барабанные
ковши применяют для разливки чугуна, значительно реже — для разливки стали и
бронзы.
По способу транспортирования различают ручные,
монорельсовые и крановые ковши. Вместимость ручных ковшей составляет 6—60 кг,
монорельсовых — 100—800 кг, крановых 1—70 т. Ручные ковши являются
поворотными коническими. Их применяют при производстве мелких отливок (при
металлоемкости формы до 30 кг) в условиях единичного и мелкосерийного
производства.
Из монорельсовых ковшей, которые могут быть поворотными
коническими и барабанными, заливают формы на конвейерах при производстве
мелких и средних отливок.
Крановые ковши (конические и барабанные, поворотные и
стопорные) применяют в единичном и серийном производстве отливок из чугуна,
стали и сплавов цветных металлов.
При производстве мелкого литья на конвейере расплав из
печи предварительно выпускают в раздаточный ковш большой вместимости, который
устанавливают на специальном стенде заливочного участка. Из раздаточного
ковша жидкий металл переливают в разливочный ковш малой вместимости.
Основным фактором, определяющим размеры ковшей, является
металлоемкость форм. Так, для разливки чугуна рекомендуют применять ковши
вместимостью, в 2—10 раз превышающей металлоемкость формы. При производстве
мелкого стального литья применяют конические ковши с перегородками
(чайниковые) вместимостью до 800 кг. Вместимость стопорных сталеразливочных
ковшей наряду с металлоемкостью форм регламентируется допустимой кратностью
открытия и закрытия отверстия стопорного стакана. Она обычно составляет 30—50
и лишь в отдельных случаях 70—120. При заливке из двустопорных ковшей десяти
и более форм второе стопорное устройство используют как резервное. Меньшее
число форм можно заливать одновременно через оба отверстия стопорного
стакана. В сталелитейных цехах при заливке форм металлоемкостью более 90 т
рекомендуют одновременно использовать несколько ковшей меньшей вместимости.
Ручные и монорельсовые ковши вместимостью до 500 кг футеруют огнеупорным составом из 75 % кварцевого песка и 25 % огнеупорной глины. Кварцевый
песок на 2/3 может быть заменен шамотным порошком. Крановые конические и
барабанные ковши, а также монорельсовые ковши для разливки чугуна
вместимостью более 500 кг футеруют шамотным кирпичом. Кладку футеровки проводят
С использованием увлажненной огнеупорной массы из наполнителя, идентичного
или близкого по природе футеровочному кирпичу, и огнеупорной глины. При
футеровке носка вместо огнеупорной глины применяют жидкое стекло. Футеровку
стенок рекомендуется выполнять толщиной 0,14 R, а днища —толщиной 0,2 R, Где
R — внутренний радиус ковша у верхней кромки.
После футеровки ковши сушат, а перед наполнением расплавом
разогревают до 700—1000 °С для полного удаления свободной и связанной влаги,
а также снижения потерь теплоты заливаемого сплава. Недостаточно просушенная
футеровка может быть причиной насыщения металла водородом. Ручные и
монорельсовые ковши сушат при 300—350 °С в течение 3—8 ч. Крановые ковши
большой вместимости сушат в две стадии: сначала в течение 8—10 ч просушивают
арматурный слой футеровки, прогревая его до 700—900 °С; после остывания
арматурного слоя выкладывают рабочий слой и сушат его в течение 10—15 ч,
постепенно прогревая до 900 °С.
Автоматические заливочно-дозирующие устройства
одновременно выполняют операции дозирования и заливки. По принципу действия
их подразделяют на электромеханические, пневматические, электромагнитные и
комбинированные. В электромеханических устройствах для дозирования и выдачи
металла используют наклоняющиеся ковши секторного ( 54, a), барабанного или чайникового типа, а также ковши со стопорной ( 54, б) и шиберной выдачей
металла. Дозирование порции металла осуществляют по времени его выдачи или по
массе, а в наклоняющихся ковшах и по объему.
В пневматических подающих устройствах дозу расплава
вытесняют из емкости сжатым воздухом или инертным газом ( 54, в). Расход
металла регулируют изменением давления газа, а требуемую порцию дозируют по
времени или по массе. В комбинированном пневмостопорном устройстве ( 54, г) используется принцип вытеснения расплава газом и стопорной выдачи металла.
В электромагнитных подающих устройствах слив металла
осуществляют с помощью бегущего электромагнитного поля или маг-
нитодинамического насоса МДН ( 55).
Установка с МДН состоит из тигля 3 с крышкой 2. Тигель
сообщен со сливным каналом через два боковых вертикальных и горизонтальный
канала. Боковые каналы 7 и 9 охвачены индукторами 4 и 8 с обмотками 6.
Участок соединения трех каналов расположен в межполюсном зазоре
электромагнита 10 с обмотками 11. При включении обмоток индукторов в сеть по
металлу идет ток, который, взаимодействуя с внешним магнитным полем, создает
электромагнитные силы, оказывающие силовое воздействие на расплав При
включении индукторов в режим насоса, а электромагнита — в режим нагнетания
электромагнитные силы выталкивают расплав по каналу 5 в металлопровод и он
выливается в форму. Раздельное управление электромагнитными системами
позволяет регулировать как скорость заливки, так и температуру металла.
Дозирование осуществляют по времени разливки, объему или массе.
Преимуществом МДН является малая инерционность, отсутствие
необходимости герметизации ванны с металлом, возможность снижения
насыщенности металла газами и содержания в нем оксидных включений,
дополнительного нагрева металла и полной автоматизации процесса заливки.
В формы металл заливают короткой струей, не допуская ее
разрыва и разбрызгивания. Начальную порцию расплава из ковша или заливочного
устройства в форму сливают слабой струей, затем мощность струи увеличивают с
целью быстрого заполнения литниковой чаши или воронки. В дальнейшем расход
металла выбирают таким, чтобы он был достаточным для поддержания уровня
металла в чаше. При этом режим заполнения полости формы расплавом
регулируется статическим напором заливаемого металла и соответствующими
размерами элементов литниковой системы. Заливку прекращают при появлении
расплава в выпоре или после заполнения прибыли.
При автоматической разливке металла на литейных конвейерах
продолжительность цикла дозирования и заливки задана производительностью
формовочных автоматов. Если она меньше оптимальной продолжительности
заполнения одной формы, то дозированную порцию металла сливают в
металлоприемпые емкости. На автоматических литейных линиях с непрерывным
движением конвейера роль такой емкости выполняют металлоприемные желоба, а на
пульсирующих конвейерах — накопительные чаши. Режим заполнения форм из них
определяется уровнем расплава в приемной емкости и литниковой системой.
Применение промежуточных металлоприемников позволяет обеспечу ть требуемый
режим заполнения формы при высокой производительности литейных автоматических
линий. Однако металлоприемннки имеют большую поверхность охлаждения расплава,
поэтому для компенсации потерь теплоты в них необходимо повышать температуру
жидкого металла.
Температуру заливки конкретного литейного сплава
определяют по его перегреву относительно температуры ликвидуса. Выбор
перегрева зависит от его влияния на структуру и механические свойства сплава,
толщины (минимальной, преобладающей) и протяженности стенок отливки,
склонности сплава к пленооб- разованию, теплофизических свойств материала
формы и ее начальной температуры, движущей силы, определяющей перемещение
сплава в полости литейной формы, и других факторов. Для обеспечения
удовлетворительного заполнения форм при изготовлении отливок из углеродистых
и низколегированных сталей обычно достаточно перегреть расплав на 30—60 °С.
При изготовлении тонкостенных стальных отливок перегрев увеличивают до 100
°С. Еще больший перегрев назначают при разливке высоколегированных сталей,
склонных к пленообразованию. Абсолютные значения температур заливки сталей
обычно колеблются от 1520 до 1620°С.
Чугуны возможно и целесообразно заливать в формы при
перегревах, составляющих сотни градусов. В зависимости от толщины стенки
отливки серый чугун разливают при 1300—1450 °С Температура разливки ковкого и
высокопрочного чугунов при тех же толщинах отливки выше соответственно на
30—60 и 50—70 °С.
Бронзы, алюминиевые и магниевые сплавы из-за пленообразо-
Еания перегревают на 100—200 °С. Температура разливки латуней и бронз
составляет 1000—1200 °С, алюминиевых и магниевых сплавов соответственно
680—770 и 700—800 °С.
|