29.03.2018

Отливка чугунного листа в России


Способ литья жидкого чугуна на валки, впервые предложенный Бессемером, был развит Е. Г. Николаенко и А. В. Улитовским до промышленного применения. В России этим способом получают листы шириной 500 мм, длиной 700 мм и толщиной 0,6—1,2 мм из серого чугуна, имеющего состав 3,4-3,7% С, 2,3—2,5% Si, 0,3—0,7% Mn, до 0,2% Р, до 0,12% S. Чугун плавится в вагранке. В шихте не должно быть более 0,7% Cr, 0,12% S и 0,2% Р, так как эти примеси снижают механические свойства листов. Наилучший состав шихты таков: 50% литейного чугуна в виде чушек, 36% машинного лома, 14% собственных возвратов. Производительность вагранки при непрерывной работе 1—1,5 т/час. Температура чугуна не должна быть ниже 1370°. Установка схематически изображена на рис. 1959. Жидкий чугун при температуре 1370—1400° непрерывно заливается из ковша 1 в воронку 2. Оттуда по желобу 3 и направляющей 4 чугун подается на два валка 5 и 6, вращающиеся в разные стороны. Предусмотрены ножи 7 и 8 для очистки поверхности валков. Затвердевшая полоса выходит из валков, имея температуру 1000—1060°, и затем по наклонной плоскости 9 попадает на ножницы 10, состоящие из двух вращающихся ножей. Отрезанные листы по транспортеру 11 подаются к штабелю 12. Отсюда они партиями по 10 штук направляются в печь для отжига. Вся установка смонтирована на сварной раме и приводится в движение двигателем в 4,5 квт. Размеры установки: длина 6,35 м, ширина 2,5 м, высота 1,5 м.
Диаметр, сливного отверстия в ковше 1 равен 18,5—19 мм. Желоб 3—стальной, внутри футерован графитом. На желобе устанавливают промежуточную съемную графитовую стенку 4. Она крепится к кожуху болтами. Заливочный желоб может перемещаться по направлению к валкам, его положение регулируется с помощью установочных винтов. Наклон его также можно изменять. На рис. 1960 представлен продольный разрез валков. Нижний валок приводной, верхний имеет нажимное устройство. Валки представляют собой полые стальные цилиндры с литыми или приваренными торцами. Так как нижний валок во время работы сильно разогревается и расширяется, его поверхность сделана вогнутой с прогибом в 0,15 мм. Кольцевые буртики на верхнем валке определяют ширину отливаемой ленты. Могут применяться валки без буртиков и канавок. При этом уменьшаются потери металла, однако края полосы получаются неравными. Оба валка вращаются на роликовых подшипниках. Во время литья верхний валок прижимается к нижнему пружинами, натяжение которых может регулироваться. Для удаления настыли из желоба верхний валок вручную с помощью маховичка приподнимают на 40—50 мм.
Стойкость валков — основное условие хорошей работы установки. Твердость на поверхности должна быть не менее 40 HRC (после закалки и отпуска). Поверхность валков должна быть шлифованной без царапин и забоин. Они могут перешлифовываться при условии, что твердость снизится не более чем на 30—40%. Для изготовления валков могут применяться стальные трубы с толщиной стенки 20—30 мм. Состав стали 0,35—0,45% С, 0,5—0,8% Mn, 0,8—1,1% Cr.

Трубы из углеродистой стали менее стойки, однако они могут применяться при работе установки не на полную мощность. Такие трубы выходят из строя после отливки 20—30 т листов.

Ножи ножниц 10 (рис. 1984) приводятся в движение от общего привода установки через редуктор. Их валы вращаются в подшипниках скольжения, которые расположены, на чугунных стойках. Транспортер 11 состоит из четырех параллельных цепей, которые приводится в движение цепной передачей от нижнего вала ножниц 10.
Получаемые листы имеют сплошную отбеленную структуру и поэтому очень хрупки. Весь углерод связан в цементит. После отжига получают структуру ковкого чугуна, состоящую из феррита и округлых включений графита. Процессу отжига способствует высокое содержание кремния и большая скорость охлаждения при кристаллизации. Режим термической обработки таков: нагрев до 970—1000° в течение 2—3 час., выдержка 2 часа, охлаждение с печью до 650° 4 часа и затем охлаждение на воздухе. Для ускорения отжига листы загружают в печь, имеющую температуру 500—600°.
На отожженных листах образуются окисленные кромки шириной 5—25 мм2. Затем листы профилируют на кривошипном или фрикционном прессе с усилием не менее 30 г. Получаемый профиль листов показан на рис. 1961.

Потери и отходы чугуна во всем цикле производства составляют до 30% от жидкого металла. Ниже приводятся сведения по балансу потерь и отходов, % от жидкого металла:
В табл. 13 приведены виды брака.
Стоимость 1 т годного листа не превышает стоимости обычного фасонного чугунного литья.

Установку обслуживают 2 литейщика, 1 рабочий на вагранке, 1 шихтовщик, 1 рабочий на печи для отжига, 1 механик, а также 2 вспомогательных рабочих.

Для изучения микроструктуры, механических и коррозионных свойств были проведены испытания трех партий образцов. Образцы имели: одинаковый состав: 3,3—3,7% С, 2,2—2,3% Si, 0,5—0,6% Mn, 0,1—0,13% Ni, 0,1—0,12% S. Толщина образцов 0,6—0,8 мм. Первая и вторая партии образцов были вырезаны из листов, отожженных в мазутной печи, третья взята от листов, отожженных в электрической печи. Отжиг проводился по описанному выше режиму, нагрев длился 3 часа. Результаты, полученные при испытании образцов на разрыв (расчетная длина образца 40 мм), приведены в табл. 14.
Проба на выдавливание по Эриксену дала следующие результаты: 2,8; 1,7; 3,2 мм. Твердость по Бринелю (стальной шарик диам. 2,5 мм при нагрузке 31,2 кг) оказалась равной 130 кг/мм2. Неравномерность значений прочности и удлинения объясняется нестабильностью тепловых условий обработки и колебаниями химического состава шихты.

Улучшение механических свойств чугунного листа, в особенности твердости и деформируемости, может быть достигнуто подбором оптимального химического состава шихты и режима отжига. Важное значение имеет интенсивность охлаждения валков, за счет которой можно целиком подавить выделение свободного графита и получить совершенно отбеленную структуру. Выделение свободного графита наблюдается в тех случаях, когда температура валков превышает 300° и полоса имеет толщину более 1 мм.

Следует изучить возможность повышения качества листов при использовании шихты с малым содержанием углерода (2,8—3,0%). Это может резко улучшить механические свойства продукции.

Чугунные литые листы можно гнуть, профилировать, пробивать гвоздями. Они могут применяться как дешевый кровельный материал в сельских местностях для зданий, складов и жилых домов. Листы могут поставляться плоскими и профилированными.

После улучшения показателей пластичности и освоения выпуска листов больших размеров чугунные литые листы могут быть использованы также как конструкционный материал для сельскохозяйственных машин.





Яндекс.Метрика