6 Литейное и прокатное производство

Литейное и прокатное производство относятся к группе процессов, традиционно называемых технологией металлов. Под технологией металлов понимают методы формообразования заготовок и деталей машин литьем, обработкой давлением, сваркой, резанием и др. Литейное и прокатное производство часто являются продолжением процессов выплавки металлов, первой стадией получения из них готовых деталей и изделий, что реализуется в технологической схеме металлургического завода с замкнутым циклом производства.

6.1 Литейное производство

Суть литейного производства заключается в получении изделий при заливке расплавленного металла или сплава в определенную форму. Значение литейного производства трудно переоценить, так как нет отрасли, в которой не используют литые детали. В машиностроении они составляют 50% массы машин, в станкостроении 80%, в тракторостроении 60%. Широкое применение литейных изделий объясняется рядом преимуществ по сравнению с другими. Литьем получают простые и сложные детали. Специальные методы литья позволяют выдавать отливки с такой чистотой поверхности и точностью размеров, которые исключают механическую обработку.

В настоящее время насчитывается более 100 различных способов изготовления литейных форм и формирования отливок. Около 60% массы чугунных и стальных отливок получают в песчано-глинистых формах, с применением жидких самотвердеющих смесей – 5%; в кокилях – 10%; центробежным литьем – 7%; под давлением – 1,5% и т.д.

Литейное производство в виде цехов или участков входит в состав машиностроительных или металлургических предприятий, а иногда функционирует как самостоятельный завод.

Литейный передел состоит из следующих процессов: подготовка литейных материалов (шихт); их плавка; изготовление форм, их сборка и заливка металлом; освобождение (выбивка) отливок из форм; очистка и в некоторых случаях термическая обработка изделий.

6.1.1 Литейные материалы и их плавка

Металлы и сплавы, применяемые для получения отливок, должны обладать определенными технологическими свойствами: жидкотекучестью или способностью металла хорошо заполнять литейную форму; малой усадкой или свойством расплава уменьшаться в объеме при затвердевании и охлаждении; незначительной ликвацией, т.е. неоднородностью по химическому составу в различных частях отливки.

Более 72% массы отливок получают из различных чугунов, остальное стальное литье и отливки – из медных, алюминиевых и магниевых сплавов. Широкое распространение чугунного литья связано с его высокими технологическими свойствами, а также хорошей обрабатываемостью.

Шихта для чугунных отливок содержит, %: 30–40 литейного чугуна; 23–25 чугунного и 10–15 стального лома; 25–30 отходов чугунолитейного цеха; 10–15 брикетированной стружки; 1–2 ферросплавов (ферросилиция, ферромарганца и др.), остальное – флюсы (известняк, плавиковый шпат, бокситы).

Плавку металла для литейных изделий производят на различных печных агрегатах. Более 90% чугуна получают в вагранках – цилиндрических печах шахтного типа, производительность которых 3–30т/час. Высота вагранки составляет 3–10м, внутренний диаметр 700–2500 мм. В качестве топлива используют кокс (12–15% от массы выплавленного чугуна).

В последние годы очень быстро развивается плавка в электропечах (индукционных и дуговых), обеспечивающая получение чугунов и сталей высокого качества.