Конструкция данного ковша имеет ряд преимуществ перед предыдущими:
1. Допускает использование в механизированных устройствах транспортировки, заливки и выдачи жидкой стали.
2. Жесткая фиксация ковша во время транспортировки.
3. Лучшая теплоизоляция ковша, благодаря чему увеличивается время отбора жидкой стали.
4. Возможность поворота ковша на 1800.
Ковши по своей конструкции, металлоемкости и способу транспортирования жидкой стали подбираются в зависимости от требований технологического процесса, способа получения готовой продукции литейного производства и степени механизации производственных процессов.
3. Способы изготовления стальных отливок
Жидкая сталь может быть использована:
− для получения фасонных штучных отливок любых габаритов и массы как в единичном, крупносерийном так и массовом производстве
− для заливки в изложницы с целью дальнейшей обработки получено слитка давлением (прокатка, ковка) и как завершающая стадия этого процесса – получение сортового проката.
− для непрерывной разливки на специальном оборудовании с целью получения сортового проката минуя стадии получения слитка, его охлаждение, дополнительный нагрев и последующую обработку давлением.
3.1 Получение штучных фасонных отливок
Эти отливки являются заготовками деталей любой машиностроительной отрасли. Приблизительно 23% по объему всего выпускаемого сталелитейной промышленностью ассортимента составляют фасонные отливки с выходом годного металла немногим более 60%. Для получения стальных фасонных отливок из углеродистой стали используются в основном литейные стали марок 15Л, 20Л, 25Л, 30Л, 35Л, 40Л, 45Л, 50Л и 55Л. В пределах одной и той же группы сложности и массы отливки могут быть изготовлены различными способами.
К основным способам изготовления отливок относятся:
А. Обычный способ литья: − литье в разовые сырые и сухие песчаные формы вне зависимости от способа формовки.
Б. Специальные способы литья:
− в металлические формы (кокили),
− литье в оболочковые формы,
− литье по выплавляемым моделям,
− центробежное литье.
Способ изготовления отливки выбирается с учетом последующей механической обработки готовой отливки, на основе сравнительного технико – экономического анализа.
Самый простой способ, известный с древнейших времен – изготовление формы в почве (на плацу). Форма в почве открытая применяется при единичном (индивидуальном) производстве. Более ответственные отливки и с повышенной весовой характеристикой получают при формовке различными способами: нижняя часть отливки в почве, верхняя – в опоке. В этом случае заливка жидкого металла производится через питатель.
Отливки могут быть получены при формовке модели в двух опоках, как одинаковых по высоте, так и разновысоких. Процесс формовки осуществляется вручную, а заливка жидкой стали производится через питатель и литниковую систему. В форме, при необходимости, могут быть расположены прибыли.
При машинной формовке формы изготавливаются за редким исключением в двух опоках. Этот способ применяется в серийном и массовом производствах. При использовании форм, представленных на рис. 4. заливка жидкой стали производится в сырую форму, а при использовании форм, представленных на рис. 5, заливка жидкой стали производится в сухую форму или форму с поверхностной подсушкой.
Весовые группы отливок для данного способа заливки способ формовки не ограничены.
Кроме обычных способов получения стальных отливок методом литья в разовые песчаные формы достаточно широко распространены специальные способы литья.
Литье в металлические формы (кокили), Эти формы многократного использования, изготовлены из стали или чугуна. Применяются формы с горизонтальной, вертикальной и комбинированной плоскостью разъема. По плоскости разъема изготавливают полость конфигурации отливки и литниковой системы. Для получения внутренних полостей в отливке применяют песчаные стержни.
Заливка жидкой стали в кокиль производится через питатель, после затвердевания отливки выбивают.
Применяется литье в кокиль для получения стальных отливок, при этом номенклатура отливок очень разнообразна.
Литье в оболочковые формы применяется преимущественно с целью сокращения большого объема механической обработки отливки и изготовления отливок 4…6 квалитетов точности, а также тогда, когда способ получения отливки по выплавляемым моделям экономически не оправдан.
Заливка жидкой стали, чаще всего, осуществляется сифонным способом.
Литье в оболочковые формы применяется в серийном и массовом производстве.
Литье по выплавляемым моделям применяется для сокращения большого объема механической обработки, вплоть до полного ее исключения, главным образом тогда, когда стальное литье трудно поддается резанию.
Применяется в серийном и массовом производстве.
Центробежное литье применяется главным образом для обеспечения высокой плотности материала отливки и исключения центровых стержней.
Получение стальных отливок методом центробежного литья производится на специальных машинах с горизонтальной, вертикальной или наклонной осью вращения отливки.
Заливка стали во вращающуюся форму производится по специальному открытому лотку непосредственно из ковша. Стержни для получения внутренней полости отливки не нужны.
Проводя анализ способов получения отливок можно сказать, что разливка жидкой стали в формы в единичном или мелкосерийном производстве производится без применения средств автоматизации непосредственно из ковша в питатель формы.
В условиях серийного и массового производства применяется метод разливки жидкой стали в разовые в основном сырые песчаные формы, изготавливаемые в двух равновысоких опоках методом машинной формовки с давлением допрессовки 20 – 30 МПа. Такой способ получения форм является предпосылкой для создания механизированного или автоматизированного участка заливки форм жидкой сталью, т. к. такие формы в опоках допускают их транспортировку.
Ускорение темпа изготовления форм в потоке (12 с. и менее) в условиях массового и крупносерийного производства делает необходимой автоматическую заливку жидкой стали. Промышленностью (как отечественной так и зарубежной) выпускаются установки для автоматической разливки жидкой стали – это установки с применением магнитного насоса, дозирующего разливочного ковша с индукционным подогревом, промежуточного стопорного барабанного ковша с дозированием массы металла и др. Для механизированной или автоматизированной разливки жидкой стали используют электрофицированные тележки типа ТМЛ – 100 и ТМЛ – 200, выпускаемые отечественной промышленностью. Эти тележки снабжены кабиной оператора и одновременно имеют возможность дистанционного управления передвижением и манипуляциями ковша (подъем, опускание, поворот и т.п.). Тележка перемещается по монорельсовому пути.
При использовании метода разливки жидкой стали непосредственно из ковша в форму необходимо соблюдать время отбора жидкой углеродистой стали из ковшей, которое рекомендуется принимать по приведенным материалам:
Емкость ковша, т 4 6 – 8 16
Время отбора, мин 12 17 23
3.2. Разливка стали в изложницы
Разливку жидкой стали в изложницы применяют для получения стальных заготовок, значительных габаритов и массы, для их дальнейшей обработки давлением (после их остывания и последующего дополнительного нагрева) с целью получения сортового проката или больших поковок. Разливку жидкой стали в изложницы осуществляют из ковша. Формы для разливки (изложницы) принимаются в зависимости от намечаемой готовой продукции: для сортового и фасонного проката.
Изложницы представляют собой чугунные формы для получения слитков различного сечения. По конструкции изложницы подразделяют на глуходонные и сквозные, по способу заливки металла – на заполняемые сверху и заполняемые снизу (сифонная разливка). Чугунные изложницы вертикального типаиспользуются для разливки стали. Изложницы для слитков, предназначенных для поковок, вмещают до 100 т стали и более; изложницы для стали, идущей в прокатку, рассчитаны на слитки массой от 100 кГ до 20 т (слитки для слябов). В целях уменьшения усадочной раковины в слитках И. изготовляют с утепленной надставкой.
Способ разливки стали в изложницу и состояние металла в процессе разливки и затвердевания существенно влияют на свойства стали. В основном различают два вида разливки: кипящей и спокойной стали.
Применяют два способа разливки стали в изложницы: сверху непосредственно в изложницу и сифоном
При разливке сверху сталь заливают из ковша 2 в каждую изложницу 1 последовательно.
При таком способе разливки стали поверхность слитков вследствие попадания брызг жидкого металла на стенки изложницы может быть загрязненной пленками оксидов.
При сифонной заливке (рис. 6, б) сталью заполняют одновременно от 2 до 6 установленных на поддоне 5 изложниц через центровой литник 3 и каналы в поддоне. В этом случае сталь поступает в изложницы снизу, что обеспечивает плавное, без разбрызгивания их заполнение, поверхность слитка получается чистой, сокращается время разливки. Сталь в надставке 4 сохраняется в жидком состоянии, благодаря чему уменьшаются раковина и отходы слитка при обрезке.
Разливку сверху обычно применяют для углеродистых, а разливку сифоном – для легированных сталей.
3.3 Затвердевание и строение стального слитка в изложнице
Процесс затвердевания стального слитка и образование кристаллической структуры в нем был рассмотрен выше. Необходимо добавить, что строение слитка определяется не только условиями охлаждения, но и степенью раскисления. По этому признаку стали делятся на кипящие, спокойные и полуспокойные.
Кипящая сталь − сталь, не полностью раскисленная в печи. Ее раскисление продолжается в изложнице за счет взаимодействия оксида железа FeO с углеродом. Образующийся при этом оксид углерода СО выделяется из стали и она не содержит неметаллических примесей, обладая при этом высокой пластичностью.