часть 2
Чугунные печи, мангалы, камины и барбекю из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом
Ранее при производстве таких изделий, как чугунные банные печи, мангалы, элементы камина или барбекю использовали несколько способов ввода магния в жидкий чугун.
Изначально магний вводили в открытый ковш, помещенный в камере. Однако, такая технология не позволяет значительно расширить производство чугунных печей из высокопрочного чугуна этим способом. Большая затрата времени на транспортировку ковша в камеру и обратно приводит к значительным потерям тепла чугуна, что затрудняло заливку тонкостенных деталей, котороми насыщены чугунные печи и камины. В печном литье, произведенном таким образом, наблюдались дефекты в виде спаев и усадочных раковин. Кроме того, вследствие незначительного усвоения магния чугуном графит, наряду с шаровидной формой, имел смешанную и пластинчатую форму, в результате чего механические свойства чугуна печей, каминов и барбекю были низкими и не всегда отвечали требованиям заводской нормали. Процесс модифицирования сопровождался большими выбросами металла из ковша, выделением газов и значительным световым эффектом, что помимо нарушения правил техники безопасности, затрудняло выдачу ковша из камеры я выводило из строя механизм поворота ковша.
Чугунная банная печь "Гефест" - пример выполненногоиз подобного высокопрочного чугуна изделия. .
Постепенно произошел отказ от этого способа и переход на другой способ ввода магния в жидкий чугун — непосредственно в копильник вагранки (по опыту Сызранского завода тяжелого машиностроения).
Для этого в чугунолитейном цехе "Раслово-Кладка" были оборудованы специальными приспособлениями четыре копильника вагранок производительностью 6; 10 (две вагранки) и 15 т/час. Количество обрабатываемого магнием чугуна в копильнике составляет соответственно 3; 7 и 10 т. Приспособление представляет собой смонтированную над копильником вагранки телескопическую трубу диаметром 400 мм, служащую для направления колокола и отвода образующихся газов в шахту вагранки выше завалочного окна. Внизу труба заканчивается конусной крышкой с жестко прикрепленной к ней штангой с колоколом. Подъем и опускание приспособления осуществляются элекцротельфером. Управление производится с безопасного места. Копильник вагранки закрыт стационарной крышкой, имеющей в центре отверстие для ввода колокола. Во время обычной плавки это отверстие закрывается съемной футерованной крышкой, которая перед модифицированием снимается кран-балкой и отводится в сторону. При обычной плавке приспособление находится в крайнем верхнем положении на упорах, в рабочем состоянии оно находится в крайнем нижнем положении, при этом колокол опускается до дна копильника, а конусная крышка закрывает отверстие.
Во время реакции имеют место значительные выбросы металла из копильника и выделение газов, так как указанная конструкция приспособления не обеспечивает необходимой герметичности копильника. Это не дает возможности проводить многократную обработку чугуна магнием в течение смены.
Попытки создать герметичность копильника путем увеличения веса крышки, уменьшения количества обрабатываемого чугуна и проведения других мероприятий не привели к положительным результатам.
|
 |
|
Чугунная печь под казан |
Таким образом, в условиях чугунолитейного цеха "Раслово-Кладка" способ обработки чугуна магнием в копильнике вагранки при производстве чугунных печей, каминов, барбекю и мангалов ограничивает возможности увеличения выпуска литья из высокопрочного чугуна.
В настоящее время, наряду со способом обработки чугуна магнием в копильнике вагранки, специалисты "Раслово-Кладка" применяется новый способ производства чугунных печей и барбекю. По этому способу обработку чугуная производят без применения колокола в герметически закрытом ковше под давлением паров магния, образующихся при взаимодействии магния с расплавленным металлом. Новый способ ввода магния значительно упрощает и удешевляет производство высокопрочного чугуна, обеспечивает спокойный ход реакции без выплескивания чугуна, без светового эффекта и выделения дыма.
При этом способе жидкий чугун через горловину заливают в полость ковша до определенного уровня. Металлический магний укладывают в стакан, прикрепляемый к корпусу ковша и прижимаемый для создания герметичности специальными зажимами. Полость стакана соединяют с полостью ковша специальным каналом. После наполнения ковша жидким чугуном на горловину устанавливают крышку, для герметичности закрепляемая специальными зажимами. Контакт между жидким чугуном и магнием осуществляется через канал при повороте ковша в рабочее положение.
Под влиянием высокой температуры жидкого чугуна магний расплавляется и испаряется, пары магния проходят через толщу металла и создают в свободном от металла объеме ковша избыточное давление, являющееся одним из необходимых условий для более спокойного протекания процесса и повышенного усвоения магния жидким чугуном.
При модифицировании чугуна для печей и барбекю в закрытом герметизированном ковше на первой стадии неустановившегося давления процесс протекает аналогично процессу в открытом ковше. Но ввиду ограниченного свободного от металла объема ковша даже в первый момент не происходит разбрызгивания металла и выделения дыма. Вследствие отсутствия свободного доступа воздуха горение магния и образование дыма при сгорании его паров незначительны. Вскоре в ковше устанавливается давление, образуемое скопившимися над поверхностью жидкого чугуна парами магния. Давление на поверхности жидкого чугуна вызывает повышение температуры кипения магния, в результате чего замедляются процессы нагревания магния до новой повышенной температуры кипения, а также парообразования и дальнейшего перегрева паров магния при прохождении через толщу чугуна. Поэтому происходит более спокойное протекание процесса модифицирования.
Все это позволяет значительно уменьшить количество расходуемого для производства мангалов и барбекю магния и тем самым снизить потери тепла чугуна на расплавление и испарение избытка магния. Кроме того, уменьшается количество образующихся газов (в основном взвеси окиси магния). Оставшееся небольшое количество взвеси окиси магния успевает осесть в шлак до открывания крышки ковша, вследствие чего совершенно не требуется устройства для отвода газов.
В настоящее время в чугунолитейном цехе "Раслово-Кладка" для производства чугунных печей и каминов используют герметизированные ковши емкостью 1700 кг и 5000 кг. Необходимо указать, что номинальная емкость этих ковшей соответственно 1200 кг и 3000 кг при футеровке шамотным кирпичом в два ряда. Производственные плавки с проведением замеров давления в ковшах (обычно давление 2,5…3,5 ат) показали возможность безопасной работы ковшей, футерованных шамотным кирпичом в один ряд (65 мм), что и позволило увеличить их емкость.
Производственная эксплуатация ковшей показала, что футеровка работает надежно и может выдержать большое количество плавок. Выход из строя футеровки ковша происходит вследствие его зашлакования Обычно, при соблюдении температурного режима (обработка чугуна при температуре не ниже 1350…1370°) и тщательной очистке от шлака поверхности металла перед вводом магния и перед (разливкой в формы ковш работает в течение 20…30 плавок без заметного зашлакования.
Стаканы футеруются вставными стержнями, изготовленными из стержневой смеси следующего состава (в весовых частях): кварцевый песок — 88, уголь АШ молотый — 12, жидкое стекло (удельный вес 1,47…1,50, модуль 2,2…2,5) — 7,5.
Физико-механические свойства указанной смеси должны удовлетворять следующим требованиям:
- прочность на сжатие в сыром состоянии 0,10…0,15 кг/см2;
- прочность на разрыв в сухом состоянии не менее 8 кг/см2;
- влажность 4,4…5,5%.
Крышка горловины футеруется огнеупорным раствором, применяемым при кладке ковша.
Для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом для печей, каминов и барбекю в герметизированных ковшах применяется исходный ваграночный чугун того же состава, что и применяемый при получении высокопрочного чугуна в копильнике вагранки. Рекомендации, относящиеся к подбору шихтовых материалов по содержанию фосфора и марганца, а также углерода и кремния, в зависимости от толщины стенки отливаемых деталей и марки получаемого чугуна полностью относятся и к новому способу модифицирования в герметизированных ковшах.
Анализ производственных плавок чугуна для печей и каминов с обработкой его в герметизированных ковшах показывает значительные преимущества способа обработки чугуна магнием в герметизированных ковшах по сравнению с обработкой его в открытых ковшах и копильниках:
- значительно повышается процент усвоения магния жидким чугуном, который составляет 40…70% вместо 10…25% (при вводе магния в колоколах в открытый ковш н в копильник);
- меньше снижается температура жидкого чугуна при обработке магнием в герметизированном ковше; снижение составляет лишь 50…60° вместо 60…100° при вводе магния в открытый ковш и в копильник;
- достигаются устойчивые результаты обработки чугуна магнием;
- устраняются выбросы металла, выделение дыма и газов, обеспечиваются санитарно-гигиенические условия работы в цехе без применения специальных защитных или вентиляционно-вытяжных устройств;
- в 1,5…2 раза снижается расход магния (применяется 0,25…0,35% от веса жидкого металла вместо ранее применявшихся 0,5…0,7%);
- отпадает необходимость изготовления и применения сварных, литых из стали, штампованных колоколов;
- возможна многократная обработка чугуна в течение смены.
Предварительные экономические подсчеты показывают возможность снижения себестоимости тонны годного литья из высокопрочного чугуна при переходе со способа ввода магния в копильник на новый способ ввода магния в герметизированных ковшах на 100…170 руб.
В настоящее время проводится работа по освоению производства шаботов и других крупных отливок из высокопрочного чугуна. Для этого изготовляются герметизированные ковши емкостью 10 и 30 г.
Многолетний опыт завода позволяет сделать следующие выводы:
- модифицирование 75%-ным ферросилицием является простым и надежным способом повышения качества чугуна;
- высокопрочный чугун с шаровидным графитом, сочетающий высокие прочностные и пластические свойства, позволяет заменять целый ряд стальных литых и кованых деталей;
- наиболее эффективным способом обработки чугуна магнием в настоящее время является способ обработки чугуна в герметизированных ковшах.
Использованная литература
- А. А. Василенко, И. С. Григорьев. Модифицирование чугуна. Киев, 1950.
- Н. Г. Гиршович. Чугунное литье. Металлургиздат, 1949.
- Б. С. Мильман. Высококачественный модифицированный чугун. Машгиз, 1945.
|