Производство отливок в кокили

Святкин Б.К., Егорова М.Б.

Высшая школа, 1989 г.

 Особенности литья отливок.

Особенностью производства отливок из стали литьем в кокиль является более высокая (по сравнению с другими сплавами) температура заливки. Это уменьшает стойкость кокиля по числу заливок, а также обусловливает необходимость использования для защиты рабочих поверхностей кокиля толстых и термостойких покрытий.

Линейная усадка углеродистой стали примерно 2 %, она может протекать с учетом размеров и конструкции отливки в затрудненных или незатрудненных условиях, а также изменять свое значение в пределах 1,3—2,3% в зависимости от температуры ее заливки и других причин.

Поэтому для получения отливки заданных размеров необходимо максимально точно учитывать процент усадки литейного сплава, увеличение размеров кокиля от нагрева, а также толщину защитного покрытия. Последнее всегда уменьшает наружные размеры отливки на свою толщину.

Температура (табл. 8.4) заливаемого расплава должна быть достаточной для получения в кокиле отливки без недолива и неспаев. Завышенная температура ускоряет разрушение кокиля и способствует получению отливки с повышенным газосодержанием, усадочными дефектами и ликвацией.

8.4. Рекомендуемая температура заливки вкокиль

Сталь в процессе ее ускоренно охлаждается с одновременным уменьшением жидкотекучести сплава Поэтому получать сложные тонкостенные отливки литьем в кокиль трудно. Для производства таких отливок необходимо использовать кокили с толстой облицовкой.

По конструктивному исполнению отливка должна иметь по возможности простую форму, плавные переходы между стенками и ребрами
разной толщины, а также сопрягаемыми частями. При этом желательно, чтобы по направлению заливки расплава торцы отливки усиливались технологическими буртами, а выступающие части ее выполнялись с использованием песчаных стержней.    

Высокая температура заливки, низкая жидкотекучесть, большая усадка сплава при затвердевании, повышенная склонность к образованию трещин обусловливают особые требования и к литниковой системе. Особенностью ее является прибыль, которую стремятся разместить в песчаных стержнях или, как исключение, в частях кокиля с толстым теплоизоляционным покрытием. Расплав в полость кокиля должен подводиться так, чтобы струя его не ударяла под прямым углом в рабочую стенку кокиля. Заливают расплав чаще всего через прибыль или соединенный с ней короткий стояк.

Литниковая система и теплоизоляционное покрытие кокиля должны обеспечивать направленную кристаллизацию в нем расплава от нижних и массивных частей отливки по направлению вверх к прибыли. При изготовлении тонкостенных отливок вместо прибыли часто используют выпоры большого поперечного сечения.

Для защитного покрытия рабочих частей кокиля и каналов литниковой системы применяют различные составы с высокими теплоизоляционными свойствами. Например, составы (мае. %): циркон — 92 и вода — 8; графит — 80—85, пек — 10—5 и смола — 5—10; пылевидный кварц - 60 и сульфитно-спиртовая барда (плотностью 1450 кг/м3) -40 и др.

Перечисленные и другие составы наносят кистью один-два раза в смену. Такую облицовку после каждой заливки кокиля покрывают одним или несколькими слоями краски. Для отливок массой до 700 кг суммарная толщина облицовки и краски не превышает 1 мм, а для более массивных отливок она должна быть более 2 мм. Максимальная толщина защитного покрытия создается в каналах литниковой системы и в местах касания струи расплава рабочих поверхностей кокиля.

Плавка и заливка стали в кокили. Конструкционную нелегированную и легированную стали выплавляют в электрических и мартеновских печах с основными и кислыми футеровками. По согласованию с потребителем допускается изготовлять отливки и из конвертерной стали. Однако в настоящее время практически все производство отливок (около 97 %) основано на использовании электростали. При этом более 95 % стали выплавляется в дуговых электропечах различной вместимости (0,5-100 т): ДС-3, ДС-6, ДСП-6, ДСП-12 и др.

Основой металлической части шихты является стальной лом марки 1—ЗА (ГОСТ 2787-75), возврат собственного производства и передельный чугун марок М1, М2 и МЗ (обычно 2—10 % к массе шихты).

Для получения стали заданного химического состава, легирования и раскисления ее используют ферросплавы и реже другие сплавы или чистые металлы. Чаще всего применяют ферросилиций марок ФС75, ФС65, ФС45, содержащий соответственно 75, 65 и 45 % кремния (ГОСТ 1415-78); ферромарганец марок Мн5, Мнб и Мн7, содержащий 70-77 % марганца, а также другие марки этого сплава типа ФМн. В отдельных случаях используют чистый марганец (99-95 %); силикокальций (рас-кислитель) марок СК10, СК15, СК20, СК25, СК30, содержащий 10-30 % кальция (ГОСТ 4762-71). Для ряда сталей применяют феррохром, ферровольфрам, ферротитан, ферромолибден, ферробор. Перечисленные элементы иногда используют в виде чистых металлов. Применяют также медь, никель и другие металлы.

При изготовлении крупных отливок заливку стали в формы осуществляют на формовочном плацу непосредственно из стопорных ковшей большой вместимости. Мелкие и частично средние по массе отливки получают по следующей схеме: плавку из печи выдают в стопорный, ковш, а из последнего на стенде заливают мелкие (вместимостью 300 кг) ковши чайникового типа, из чайниковых ковшей, которые имеют в верхней части перемычку для удержания шлака, сталь заливают в песчаные или кокильные формы.

Новым направлением в разливке стали является технология бесстопорной разливки из ковшей. Подвижная часть бесстопорного устройства шиберного типа (рис. 8.1) вмонтирована в металлический корпус. Плита-шибер прижимается к неподвижной плите нажимными болтами, пружинами, гидравлическими устройствами. Перемещаясь, шибер открывает, дросселирует или перекрывает струю стали, вытекающую из ковша и направляет ее в чашу литейной формы. Бесстопорная разливка более надежна и удобна по сравнению с традиционной стопорной.