Operator_maszyn_i_urzadzen_odlewniczych_812[03].Z2.05

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Ewa Pogorzelska

Topienie stopów odlewniczych i zalewanie form
812[03].Z2.05

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Podstawowe stopy odlewnicze jako materiał konstrukcyjny, podstawowe

składniki wsadu na stopy odlewnicze, przygotowanie wsadu na stopy
odlewnicze, topniki i paliwa

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Podstawowe informacje o piecach do topienia: instalacje żeliwiakowe,

piece tyglowe, piece elektryczne

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Technologia wytapiania stopów odlewniczych, obsługa pieców,

kontrola parametrów pracy pieca

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Spust i pozapiecowa obróbka ciekłego metalu, kontrola jakości ciekłego

metalu, ręczne i mechaniczne zalewanie form, maszyny i urządzenia
do transportu ciekłego metalu, zalewania i obróbki pozapiecowej

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Doprowadzenie metalu do formy, krzepnięcie i stygnięcie metalu w formie,

bezpieczeństwo i higiena pracy, ochrona przeciwpożarowa oraz ochrona
środowiska w oddziałach topienia

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o stopach odlewniczych, ich

topieniu, zalewaniu form i krzepnięciu metalu w formie oraz kształtowaniu umiejętności
przygotowania wsadu, jego topienia, transportu i zalewania form.

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiedzy, które powinieneś
mieć opanowane, abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,

−

cele kształcenia tej jednostki modułowej, czyli wykaz umiejętności jakie nabędziesz
podczas pracy z poradnikiem,

−

materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki
modułowej,

−

zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści,

−

ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,

−

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie materiału całej jednostki modułowej,

−

literaturę uzupełniającą.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bhp

i  instrukcji  przeciwpożarowych,  wynikających  z  rodzaju  wykonywanych  prac.  Wiadomości
dotyczące  przepisów  bezpieczeństwa  i  higieny  pracy,  ochrony  przeciwpożarowej  oraz
ochrony  środowiska  znajdziesz  w  jednostce  modułowej  812[03].O1.01  „Przestrzeganie
wymagań bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska”.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

812[03].Z2

Technologia wytwarzania

wyrobów metodami

odlewniczymi

812[03].Z2.01

Przygotowanie mas

formierskich i rdzeniowych

812[03].Z2.02

Wykonywanie form

piaskowych zagęszczanych

ręcznie

812[03].Z2.03

Wykonywanie maszynowe

form piaskowych i rdzeni

812[03].Z2.04

Wykonywanie odlewów

metodami specjalnymi

812[03].Z2.05

Topienie stopów

odlewniczych

i zalewanie form

812[03].Z2.06

Wybijanie, oczyszczanie

i wykańczanie odlewów

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej i ochrony
środowiska,

−

dobierać środki ochrony indywidualnej do rodzaju wykonywanej pracy,

−

korzystać z literatury technicznej,

−

przetwarzać informacje zawarte w dokumentacji technicznej i technologicznej procesu
odlewania,

−

określać właściwości metali i ich stopów oraz wskazywać znaczenie ich oceny
w procesach kontroli materiałów wsadowych,

−

klasyfikować stopy żelaza z węglem,

−

korzystać z katalogów i poradników,

−

określać zastosowanie poszczególnych gatunków stali, staliwa i żeliwa,

−

klasyfikować stopy metali nieżelaznych,

−

rozpoznawać na podstawie oznaczeń : stal, staliwo, żeliwo, stopy metali nieżelaznych,

−

rozróżniać gatunki, właściwości i zastosowanie stopów Fe-C, metali nieżelaznych i ich
stopów,

−

rozróżniać materiały ogniotrwałe oraz uzasadniać ich dobór i zastosowanie jako tworzyw
konstrukcyjnych w budowie pieców i kadzi odlewniczych,

−

dobierać maszynę i urządzenie przemysłowe do określonego zadania,

−

rozróżniać urządzenia transportowe stosowane w procesach wytwarzania odlewów,

−

rozróżniać podstawowe pojęcia związane z eksploatacją i obsługą maszyn i urządzeń,

−

rozpoznawać stan techniczny użytkowanych maszyn i urządzeń,

−

rozróżniać podstawowe elementy układów sterowania,

−

dobierać narzędzia, przyrządy i materiały w zależności od wykonywanej pracy,

−

wyszukiwać potrzebne informacje w dokumentach,

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

współpracować w grupie,

−

prezentować wyniki pracy własnej i grupowej,

−

uczestniczyć w dyskusji,

−

interpretować wskazany tekst,

−

posługiwać się instrukcją przy wykonywaniu ćwiczeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

–

sklasyfikować i scharakteryzować stopy odlewnicze,

–

ocenić wpływ składników strukturalnych żeliwa i staliwa na ich właściwości,

–

scharakteryzować przebieg wytopu żeliwa, staliwa i stopów metali nieżelaznych,

–

scharakteryzować piece odlewnicze,

–

rozróżnić urządzenia do kontroli i regulacji parametrów pracy pieca i warunków wytopu,

–

wykonać prace pomocnicze przy obsłudze pieców odlewniczych,

–

dokonać kontroli jakości ciekłego metalu,

–

dokonać kontroli parametrów pracy pieca,

–

scharakteryzować urządzenia do transportu ciekłego metalu i zalewania form,

–

zastosować zasady użytkowania urządzeń do transportu ciekłego metalu i zalewania
form,

–

zalać formy ciekłym metalem,

–

wyjaśnić budowę układu wlewowego,

–

dobrać układ wlewowy,

–

objaśnić zjawiska zachodzące w formie, po zalaniu ciekłym metalem,

–

ocenić skutki powstawania gazów, stygnięcia i skurczu metalu w formie,

–

ocenić jakość wykonanej pracy,

–

posłużyć się dokumentacją technologiczną, Dokumentacją Techniczno-Ruchową,
Polskimi Normami, normami branżowymi oraz poradnikami,

–

zastosować zasady zachowania się w strefach gazoniebezpiecznych, w strefach
bezpośredniego zagrożenia odpryskiem żużla i ciekłego metalu oraz gorącego metalu,

–

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska podczas obsługi pieców odlewniczych i zalewania form.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1.Podstawowe stopy odlewnicze jako materiał konstrukcyjny,

podstawowe składniki wsadu na stopy odlewnicze, topniki
i paliwa, przygotowanie wsadu na stopy odlewnicze

4.1.1. Materiał nauczania

Podstawowymi stopami odlewniczymi są: żeliwo, staliwo i stopy metali nieżelaznych.

Żeliwo jest to stop żelaza z węglem, a także z innymi pierwiastkami takimi jak krzem,

mangan,  fosfor,  siarka  i  dodatkami  stopowymi, wśród  których  najczęstsze  są:  nikiel,  chrom,
molibden,  miedź  i  aluminium.  Zawartość  węgla  w  żeliwie  jest  wyższa  niż  2%.  Żeliwo  jest
materiałem  najczęściej  stosowanym  do  wykonania  odlewów  ze  względu  na  dobre
właściwości  odlewnicze  i  technologiczne,  a  także  prostą  technologię  topienia.  Żeliwo  ma
dobrą skrawalność, co obniża koszty obróbki mechanicznej odlewów, ma dużą odporność na
ścieranie  i  dobre  właściwości  ślizgowe,  co  sprawia,  że  jest  używane  na  współpracujące  ze
sobą  części  maszyn.  Duża  zdolność  do  tłumienia  drgań  sprawia,  że  z  żeliwa  produkuje  się
kadłuby  maszyn  i  łoża  obrabiarek.  Żeliwo  wykazuje  również  dobrą  odporność  na  działanie
czynników  chemicznych,  dzięki  czemu  znajduje  szerokie  zastosowanie  w  zakładach
przemysłu  chemicznego.  Koszty  wytwarzania  odlewów  żeliwnych  są  niskie,  co  wynika
z  małej  ilości  braków,  niskich  kosztów  wytapiania  ciekłego  metalu,  prostoty  budowy
i obsługi pieców.

Staliwo jest to stal przeznaczona do odlewania w formy odlewnicze i nie poddawana

dalszej obróbce plastycznej. W porównaniu z żeliwem ma znacznie lepsze właściwości
mechaniczne i większą plastyczność. Zaletą staliwa jest również dobra spawalność, co ma
duże

znaczenie

przy

łączeniu

kilku

odlewów

sobą

lub

odlewu

z konstrukcją stalową. Staliwo ma jednak gorsze właściwości odlewnicze, co sprawia, że
podczas odlewania otrzymuje się więcej braków niż przy odlewaniu żeliwa.

Stopy metali nieżelaznych stosowane w odlewnictwie to dwuskładnikowe lub

wieloskładnikowe stopy miedzi, aluminium, magnezu, cynku, ołowiu i niklu.

Stopy miedzi zawierające od 40 do 98% Cu noszą nazwę brązów. Dzieli się je na proste –

dwuskładnikowe i złożone – wieloskładnikowe. Głównymi składnikami brązów mogą być
różne metale z wyjątkiem cynku, a nazwa pierwiastka drugiego co do zawartości nadaje
brązowi nazwę np. brąz cynowy, brąz aluminiowy.

Brązy cynowe mogą zawierać dodatek cynku, ołowiu i fosforu. Cechą charakterystyczną

tych brązów jest bardzo duża odporność na ścieranie, co sprawia, że stosowane są do
odlewania panewek łożysk mocno obciążonych podczas pracy. Są one również odporne na
korozję i dlatego stosowane na odlewy pracujące w miejscach narażonych na działanie wody,
pary wodnej i kwasów.

Brązy aluminiowe zawierają dodatki manganu, niklu i żelaza. Stosowane są na odlewy

kół zębatych, śrub okrętowych, pomp i na odlewy artystyczne.

Brązy ołowiowe zawierają oprócz miedzi i ołowiu także nikiel, krzem i bizmut.

Wytwarza się z nich odlewy panewek łożysk ślizgowych metodą odlewania grawitacyjnego,
odśrodkowego i ciśnieniowego.

Brązy krzemowe mogą zawierać cynk, mangan, żelazo, nikiel i aluminium. Używane są

na odlewy silnie obciążone, armaturę wodną i parową i narzędzia nie iskrzące stosowane
w przemyśle gazowym, naftowym i materiałów wybuchowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Mosiądze są to stopy miedzi z cynkiem zawierające do 50% cynku zawierające

w swoim składzie również aluminium, mangan, cynę, nikiel i inne tzw. dodatki stopowe.
Z mosiądzów odlewniczych wykonuje się części silników, armaturę, śruby okrętowe i części
pracujące w środowisku korozyjnym.

Stopy aluminium zawierają w swoim składzie głównie krzem, miedź i magnez.

Wykonuje się z nich odlewy części silnie obciążonych w samochodach i samolotach, koła
samochodowe, odlewy dla przemysłu spożywczego i chemicznego ze względu na odporność
korozyjną tych stopów.

Stopy magnezu zawierają głównie aluminium, cynk, mangan jako dodatki stopowe. Są

używane na odlewy odporne na korozję i odlewy, od których wymagana jest dobra
szczelność.

Stopy cynku to głównie stopy cynk-aluminium i cynk - miedź. Ze stopów cynku

wytwarza się panewki łożysk, matryce i tłoczniki do tłoczenia blach w przemyśle
samochodowym, armaturę.

Stopy ołowiu używane w odlewnictwie to stopy ołów - antymon stosowane do odlewania

płyt akumulatorowych i aparatury chemicznej odpornej na korozję, stopy łożyskowe i stopy
ołów - cyna - antymon stosowane w drukarstwie.

Stopy niklu zawierają miedź, żelazo, kobalt, chrom. Wykonuje się z nich odlewy

o dużej odporności na korozję, o wysokich właściwościach wytrzymałościowych
w temperaturze otoczenia i w temperaturze podwyższonej.

Wsadem nazywa się wszystkie materiały wprowadzane do pieca w celu otrzymania

ciekłego stopu. Materiały wsadowe do procesu wytapiania stopów odlewniczych mają
podstawowy wpływ na jakość tych stopów.

Do materiałów wsadowych przeznaczonych do wytopu żeliwa należą: materiały

metalowe (surówki żelaza, złom żeliwny własny, złom żeliwny pochodzący ze skupu, złom
stalowy, żelazostopy), dodatki stopowe, modyfikatory, odtleniacze i topniki i paliwa.

Podstawowym materiałem wsadowym stosowanym do produkcji żeliwa jest surówka

wielkopiecowa odlewnicza  jej odmiany  i gatunki  ujęte są w Polskiej  Normie (PN-H-83002).
Surówka wielkopiecowa odlewana jest do form metalowych i dostarczana do odlewni żeliwa
w  tzw.  gąskach.  Gąski  powinno  się  układać  w  stosach  lub  zwałach,  oddzielnie
z poszczególnych spustów surówki. Każda partia surówki powinna posiadać atest z podanym
gatunkiem,  odmianą,  składem  chemicznym  (zawartość  krzemu,  manganu,  fosforu  i  siarki).
Niezależnie  od  tego  w  odlewni  powinna  być  przeprowadzona  analiza  składu  obejmująca
wszystkie pierwiastki, w tym węgiel.

Złom są to wszystkie rodzaje odpadów produkcyjnych i złomu skupowanego nadające

się,  po  odpowiednim  przygotowaniu  pod  względem  wymiaru,  masy  i  czystości,  do
wykorzystania w piecach topialnych. Odmiany, grupy, klasy i kategorie skorodowania złomu
ujęte  są  w  PN-H-15100  (złom  żeliwny)  i  PN-H-1500  (złom  stalowy).  Złom  stalowy
niestopowy  i żeliwny dostarcza się w wagonach otwartych, złom stopowy  można dostarczać
w wagonach krytych. Złom przed użyciem powinien być posortowany według klas i podklas,
powinna  być  przeprowadzona  analiza  jego  składu  chemicznego,  a  także  powinien  być
podzielony  na  kawałki  o  masie  podanej  w  PN-H-15100.  Norma  nie  obejmuje  ograniczenia
długości  kawałków,  przed  użyciem  złom  należy  pociąć  na  kawałki  o  długości  mniejszej  niż
1/3 średnicy pieca.

Złom żeliwny własny stanowią wszelkie odpady metalowe, które powstały w wyniku

wyprodukowania  dobrego  odlewu,  jak  odlewy  zabrakowane,  układy  wlewowe,  pozostałości
w  kadzi,  rozpryski,  zużyte  próbki  technologiczne,  zlewki,  haki,  ochładzalniki,  odpady
z  oczyszczalni  i  inne  odpady  powstałe  w  odlewni,  a  także  wióry  powstałe  podczas  obróbki
mechanicznej  odlewów.  Złom  ten  należy  sortować  według  rodzajów  żeliwa,  z  którego
pochodzi, bowiem łatwo jest wtedy ustalić skład chemiczny złomu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Żelazostopy są to stopy żelaza z innymi pierwiastkami, takimi jak krzem, wapń, mangan,

fosfor, chrom, molibden, tytan i inne. Żelazostopy stosuje się w celu wprowadzenia do żeliwa
określonych  dodatków  stopowych,  zapewniających  uzyskanie  odpowiedniego  składu
chemicznego,  lub  jako  modyfikatorów  i  odtleniaczy.  Do  żelazostopów  zalicza  się:
żelazomangan,  żelazokrzem,  żelazowapniokrzem  i  stopy  wieloskładnikowe.  Do  produkcji
żeliwa  sferoidalnego  stosuje  się  jako  dodatek  magnez  elektrolityczny  i  cer  metaliczny  oraz
zaprawy  i  stopy  magnezu  z  miedzią  lub  niklem.  Jako  materiał  dostarczający  składniki
stopowe do żeliwa wytapianego w żeliwiaku stosuje się elektrokostki czyli kostki krzemowe,
manganowe,  fosforowe  o  odpowiednich  wymiarach,  masie  i  kształtach.  Ponadto,
w technicznie uzasadnionych przypadkach, można dodać czyste metale jako dodatki stopowe
lub odtleniacze.

Topniki w procesie otrzymywania żeliwa mają za zadanie wytworzenie żużla

o określonych właściwościach fizycznych i chemicznych. Najczęściej stosowanym topnikiem
jest kamień wapienny, którego głównym składnikiem jest węglan wapnia. Jako topniki
stosuje się również dolomit o wielkości ziaren 20 – 75 mm, wapno palone, sodę kalcynowaną
do odsiarczania żeliwa w kadzi, karbid o wielkości ziaren ok. 5mm i zasadowy żużel
martenowski.

Paliwem stosowanym do wytopu żeliwa jest koks otrzymywany w procesie suchej

destylacji  węgla  kamiennego.  Ma  on  kształt  porowatych  kawałków.  Głównym  składnikiem
koksu  jest  węgiel,  od  którego  zawartości  zależy  wartość  opałowa  koksu,  dlatego  zawartość
węgla w koksie odlewniczym powinna być możliwie największa. Zawartość węgla w suchym
koksie wynosi  najczęściej  od  85  do  90%,  zawartość  siarki,  części  lotnych,  popiołu  i wilgoci
powinna  być  jak  najmniejsza.  Koks  odlewniczy  powinien  być  jednorodny  o  srebrzystym
kolorze,  mało  porowaty,  twardy,  bez  czarnych,  kruchych  wtrąceń.  Przy  uderzeniu  powinien
wydawać dźwięk metaliczny.

Oprócz koksu odlewniczego stosuje się do wytapiania żeliwa również koks formowany,

wytwarzany z węgla energetycznego, odgazowanego i spojonego lepiszczem bitumicznym,
wielkość kawałków tego koksu jest określona i podana w poradniku odlewnika. Do zalet
koksu formowanego należą:

−

małe zawartości siarki i zanieczyszczeń,

−

równomierna wielkość kawałków,

−

właściwa porowatość i twardość,

−

wysoka kaloryczność.

W odlewnictwie żeliwa stosuje się również paliwa ciekłe (ropa naftowa, olej opałowy,

mazut), a także paliwa gazowe (gaz ziemny, gaz miejski, gaz koksowy, gaz wielkopiecowy,
gaz czadnicowy).

Materiałami wsadowymi stosowanymi do wytopu staliwa są:

−

wsad metalowy (złom stalowy obcy i własny, surówki wielkopiecowe i syntetyczne,
dodatki metalurgiczne),

−

materiały żużlotwórcze,

−

materiały do świeżenia kąpieli metalowej,

−

materiały nawęglające.

Złom stalowy powinien mieć określone wymiary, postać, skład chemiczny

i dopuszczalne zanieczyszczenia, tak, aby mógł być użyty bezpośrednio jako wsad, parametry
te znajdują się w tablicach umieszczonych w poradniku odlewnika.

Surówki wielkopiecowe i syntetyczne opisane są w PN-H-83002.

Dodatki metalurgiczne są to żelazostopy i czyste metale dodawane w czasie topienia

i odlewania, tabela tych dodatków zamieszczona jest w poradniku odlewnika.

Materiały żużlotwórcze, czyli topniki to kamień wapienny, wapno hutnicze, fluoryt

hutniczy, boksyt, czysty piasek kwarcowy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Materiały odświeżające to ruda żelaza i czysty tlen gazowy.

Materiały nawęglające to odpady elektrod, antracyt, koks, węgiel drzewny, surówka

hematytowa.

Wsad metalowy do wyrobu metali nieżelaznych może składać się z metali czystych i ze

stopów  o  określonym  składzie  chemicznym,  przygotowanych  w  specjalnych  zakładach
metalurgicznych  lub sporządzanych  na  miejscu, w odlewni. Każdy z wymienionych wsadów
może być topiony z dodatkiem lub bez dodatku złomu własnego (obiegowego) albo kupnego,
a także  wiórów  metalowych.  Odlewnie  nas ogół  przetapiają  gotowy  materiał, przygotowany
w postaci gąsek (bloków) przez rafinerie metali dla każdego znormalizowanego stopu. Gąski
do przetapiania  mają  nieco odmienny skład chemiczny od wymaganego w odlewniach, gdyż
podczas  ich  topienia  zachodzą  zmiany  na  skutek  wypalania  pewnych  składników
i przechodzenia  innych  składników  do  metalu  z  zewnątrz.  Skład  chemiczny  gąsek
poszczególnych stopów podają Polskie Normy. Do gąsek dodaje się zwykle złom obiegowy,
przez  to  zanieczyszczenia  w  gąskach  powinny  być  mniejsze  niż  przewidują  to  normy  dla
stopów.  Niekiedy  do  wsadu  dodaje  się  czyste  metale  w  celu  uzupełnienia  składu
chemicznego,  w  tym  samym  celu  dodaje  się  też  tzw.  zaprawy,  czyli  stopu  pomocniczego
zawierającego materiał podstawowy i dodatek stopowy o wysokiej temperaturze topnienia.

W przypadku wykonywania odlewów wysokiej jakości, stop sporządza się w odlewni

z czystych składników, czyli metali technicznych.

Niemetalowymi składnikami wsadu są wszelkie sole i preparaty chemiczne stosowane

jako topniki (pokrycia ochronne), rafinatory (oczyszczacze), środki odgazowujące lub
modyfikatory (służące do zmiany struktury stopu).

Materiały wsadowe powinny być czyste i suche, wolne od wszelkich obcych

zanieczyszczeń (tłuszczów, produktów korozji itp.). Wielkość kawałków wsadu powinna być
dostosowana do typu pieca topialnego. Powinna zapewnić łatwe ładowanie i szybkie stopienie
(niezbyt duże kawałki), a równocześnie ograniczyć utleniania i straty topienia
( kawałki nie za małe).

Przygotowanie każdego wsadu wymaga oceny wzrokowej składników, ich ważenia,

ewentualnego  rozdrabniania  i  podgrzewania,  a  także  określania  składu  chemicznego,  ilości
i jakości zanieczyszczeń materiałów wsadowych. W każdej odlewni znajdują się szczegółowe
instrukcje  przygotowania  wsadu,  którymi  należy  się  zapoznać  i  podczas  przygotowania
wsadu  ściśle  się  do  nich  stosować.  Podczas  przygotowywania  wsadu  istotną  czynnością  jest
obliczanie  tzw.  namiaru  wsadu,  czyli stosunku ciężarów  poszczególnych  składników  wsadu.
W  instrukcji  przygotowania  wsadu  udział  poszczególnych  składników  jest  podany
w procentach.  Znając  całkowity  ciężar  wsadu  do  pieca,  należy  policzyć  na  podstawie
zawartości  procentowej,  wagę  każdego  składnika  wsadu.  Podczas  obliczania  ilości
poszczególnych  składników  wsadu  należy  brać pod  uwagę  zgar,  czyli  bezpowrotne spalanie
się  składników  stopu  w  procesie  topienia  i  odpowiednio  zwiększyć  ilość  wsadu.  Instrukcja
przygotowania  wsadu  zawiera  również  informacje  dotyczące  sposobu  składowania
i przechowywania, a także oznaczania materiałów wsadowych (np. ocechowanie trwałe, opis
niezmywalnym pisakiem, etykiety, przywieszki, naklejki z kodami kreskowymi itp.).

W odlewniach żeliwa przygotowanie wsadu odbywa się na polach wsadowych, gdzie

wsad jest dzielony na odpowiednie porcje.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie materiały noszą nazwę wsadu?
2.  Jakie materiały wsadowe stosuje się do wytopu staliwa?
3.  Jakie materiały wsadowe stosuje się do wytopu żeliwa?
4.  Jaka jest rola topników w procesie wytopu?
5.  Jak jest rola paliwa w procesie wytopu?
6.  Jaka jest rola modyfikatorów w procesie wytopu?
7.  Jaka jest rola żelazostopów w procesie wytopu?
8.  Jaka jest rola dodatków stopowych w procesie wytopu?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przygotuj próbki materiałów wsadowych do wytopu staliwa.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące materiałów wsadowych do

wytopu staliwa,

2)  wybrać próbki materiałów używanych na wsad do wytopu staliwa,
3)  ułożyć próbki na arkuszu papieru,
4)  zaprezentować efekty swojej pracy,
5)  dokonać oceny pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

próbki materiałów wsadowych do różnych procesów odlewniczych,

−

arkusz papieru,

−

poradniki.

Ćwiczenie 2

Dokonaj analizy materiałów wsadowych używanych do wytopu żeliwa w żeliwiaku

Rodzaj materiału wsadowego

Rola, jaką spełnia materiał w procesie topienia

Materiały metalowe

Dodatki stopowe

Modyfikatory

Topniki

Paliwa

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z rodzajami materiałów wsadowych używanych do wytopu żeliwa,
2)  określić rolę każdego składnika w procesie wytopu żeliwa,
3)  przyporządkować  każdemu  składnikowi  jego  rolę  w  procesie  topienia  i  wypełnić

w arkuszu do ćwiczenia,

4) zaprezentować efekty swojej pracy,
5) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

arkusz do wykonania ćwiczenia,

−

formularze z pytaniami prowadzącymi,

−

przybory do pisania,

−

poradniki.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wyjaśnić pojęcie wsadu?

2) dobrać materiały wsadowe do wytopu staliwa?

3) dobrać materiały wsadowe do wytopu żeliwa?

4) określi określić rolę topników w procesie wytopu?

5) określić rolę modyfikatorów w procesie wytopu?

6) określić rolę paliw w procesie wytopu?

7) określić rolę dodatków stopowych w procesie wytopu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Podstawowe informacje o piecach do topienia: instalacje

żeliwiakowe, piece tyglowe, piece elektryczne

4.2.1. Materiał nauczania

Piec do topienia metalu powinien umożliwić otrzymanie ciekłego stopu o określonym

składzie  chemicznym,  określonej  temperaturze,  odpowiedniej  czystości  (zawartości  wtrąceń
niemetalowych)  i  odpowiedniej  zawartości  gazów.  Oprócz  wymagań  technologicznych  piec
powinien  też  spełniać  wymagania  dotyczące  bezpieczeństwa  i  higieny  pracy,  ochrony
przeciwpożarowej  i  ochrony  środowiska.  Ważne  jest  również  racjonalne  wykorzystanie
energii podczas użytkowania pieca.

Kryteria podziału pieców odlewniczych mogą być następujące:

−

źródło energii cieplnej (paliwa stałe, ciekłe, gazowe, energia elektryczna, reakcja
chemiczna),

−

sposób pracy (piece o pracy ciągłej, piece o pracy okresowej),

−

sposób nagrzewania wsadu (piece o działaniu pośrednim, w których wsad nagrzewany
jest ciepłem wytwarzanym poza obszarem zajmowanym przez wsad, piece o działaniu
bezpośrednim, gdzie ciepło ogrzewające wsad powstaje wewnątrz wsadu),

−

konstrukcja pieca:

−

skierowanie osi pieca (piece pionowe , poziome),

−

ruch pieca (piece stałe, obrotowe, przechylne, wahliwe),

−

kształt przestrzeni roboczej (piece szybowe, trzonowe, wannowe, komorowe,
tyglowe, bębnowe, kanałowe, kołpakowe, dzwonowe),

−

rodzaj wykładziny pieca (zasadowa, kwaśna, ubijana z masy ceramicznej, murowana
z kształtek, piece bezwykładzinowe z wodnym chłodzeniem płaszcza),

−

rodzaj wytapianego stopu odlewniczego (piece do wytapiania staliwa, żeliwa, stopów
metali nieżelaznych),

−

zastosowanie pieca w technologii odlewniczej (do otrzymywania stopów z wsadu stałego
i ciekłego, do podgrzewania wsadu ciekłego, do zalewania form ciekłym metalem tzw.
piece dozujące).

Piece przeznaczone do wytapiania stopów odlewniczych powinny spełniać wymagania

technologiczne, ekonomiczne i ochrony środowiska. Wybór pieca topialnego zależy od:

−

rodzaju stopu i związanej z tym temperatury przegrzania, określającej temperaturę pracy
pieca,

−

wymagań jakościowych stawianym stopom (skład chemiczny, zawartość gazów,
zawartość wtrąceń niemetalicznych), z czym wiąże się wybór procesu metalurgicznego,

−

wielkości produkcji i sposobu jej organizacji w odlewni (mała, duża, jednostkowa,
seryjna, masowa, okresowa, ciągła, zmechanizowana, zautomatyzowana),

−

rodzaju, dostępności i kosztów wykorzystywanych w piecu źródeł energii cieplnej,

−

rodzaju i kosztu materiałów wsadowych, ogniotrwałych i pomocniczych,

−

kosztu instalacji pieca i jego dostępności na rynku,

−

warunków obsługi, bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony środowiska.

W technologiach wytapiania stopów odlewniczych, niezależnie od zastosowania pieca

dla  danego  stopu  (żeliwo,  staliwo,  metale  nieżelazne),  podstawowe  funkcje  pieców
odlewniczych  polegają  na  podgrzewaniu  stałego  wsadu,  roztapianiu  go,  przegrzewaniu
ciekłego  metalu,  przetrzymywaniu  go  w  piecu  i  mieszaniu  w  celu  wyrównania  składu
chemicznego wytapianego stopu oraz temperatury i w końcu na odlewaniu (dozowaniu).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Najstarszym i dotychczas najpowszechniej stosowanym piecem odlewniczym jest

żeliwiak. Jest to piec szybowy, w którym naboje wsadu metalowego na przemian z nabojami
paliwa  (najczęściej  koksu)  i  topnika  ładowane  są  od góry  przez  okno  wsadowe  i  opuszczają
się  w  dół  szybu,  do  stref  topienia  i  spalania, a  gorące gazy  żeliwiakowe  unoszą  się  do  góry
nagrzewając,  topiąc  wsad  metalowy  i  przegrzewając  ciekłe  żeliwo.  Spaliny,  których
temperatura  wynosi  1650-2000º  C  powstają  podczas  spalania  paliwa  w  powietrzu  stale
wdmuchiwanym  przez  dysze  umieszczone  w  dole  pieca.  Powietrze  wdmuchiwane  jest  pod
odpowiednim  ciśnieniem  przy  użyciu  wentylatorów.  Ciekłe  żeliwo  wraz  z  ciekły  żużlem
gromadzi  się  w  dole  pieca  w  tzw.  kotlinie  lub,  w  przypadku  żeliwiaków  ze  zbiornikiem,  w
zbiorniku,  skąd  jest  okresowo  spuszczane.  W  nowoczesnych  żeliwiakach  żeliwo  i  żużel  są
spuszczane  z  żeliwiaka  bez  zbiornika  w  sposób  ciągły,  przy  zastosowaniu  tzw.  rynny
syfonowej. Część żeliwiaka  nad oknem wsadowym spełnia rolę komina. Kominy większości
nowych  żeliwiaków  są  wyposażone  w  chwytacze  iskier.  W  wielu  przypadkach  komin
żeliwiaka jest zastąpiony kominowym rekuperatorem o działaniu radiacyjnym.

Podczas rozruchu żeliwiaka kotlina jest wypełniona koksem, zwanym kotlinowym.

Warstwę koksu nad poziomem dysz, lecz poniżej pierwszego naboju wsadu metalowego,
nazywa się koksem wypełniającym, a naboje koksu załadowanego do żeliwiaka wraz
z nabojami wsadu metalowego i topnika – koksem wsadowym.
Szkic żeliwiaka bez zbiornika przedstawia rys. 1.

Rys. 1. Schemat żeliwiaka [4, s. 118]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Na czterech słupach podporowych (3) opiera się płyta podstawowa(2) z otworem dennym

zaopatrzonym  w  drzwiczki  (5),  zamykane  na  czas  pracy  pieca.  Na  drzwiczkach  wykonany
jest  spodek  żeliwiaka  (6),  pochylony  w  kierunku  otworu  spustowego  żeliwa  (15).  Do  płyty
podstawowej  przymocowany  jest  przy  pomocy  śrub  lub  nitów  cylindryczny  płaszcz
stalowy(1),  spawany  z  blachy  o  grubości  od  6  mm  do  10  mm,  wyłożony  wykładziną
ogniotrwałą(4). Do płaszcza na wysokości nieco powyżej otworu spustowego przymocowana
jest  blaszana  lub  żeliwna  rynna  spustowa  żeliwa.  Na  pewnej  wysokości  nad  spodkiem
umieszczone  są  dysze  (8),  którymi  wdmuchiwane  jest  do  pieca  powietrze  bezpośrednio  ze
skrzyni  powietrznej  (9)  lub  za  pośrednictwem  przewodów  kolankowych.  W przewodach  lub
w skrzyni powietrznej, na wysokości osi dysz, znajdują się otwierane wzierniki (14), służące
do  obserwacji  przebiegu  topienia  lub  tez  go  ewentualnego  wprowadzenia  drąga  celem
odżużlowania  dysz.  Wewnątrz  przewodu  znajduje  się  przepustnica  umożliwiająca  odcięcie
powietrza  od  dyszy  w  celu  jej  samoczynnego  odżużlenia.  Przewody  powietrzne  (10)  łączą
skrzynię  powietrzną  z  wentylatorem  dostarczającym  powietrze  do  żeliwiaka.  Skrzynia
powietrzna jest odsunięta od płaszcza żeliwiaka w celu umożliwienia chłodzenia go wodą. Po
przeciwnej  stronie  otworu  spustowego lub  pod kątem  nie  mniejszym  niż  90º  w  stosunku  do
osi  otworu  spustowego  żeliwa,  nieco  poniżej  poziomu  dysz,  znajduje  się  otwór  spustowy
żużla(16), zakończony krótką rynną żużlową. Obie rynny spustowe wyłożone są wykładziną
ogniotrwałą.  Po  przeciwległej  stronie  otworu  spustowego  żeliwa,  na  wysokości  spodka
żeliwiaka  znajduje  się  otwór  włazowy  zamykany  drzwiczkami  włazowymi  (7).  W  górnej
części  pieca  znajduje  się  okno  wsadowe  (13).  Wnętrze  żeliwiaka  wyłożone  jest  wykładziną
ogniotrwałą  do  wysokości  poziomu  800  –  1500  mm  poniżej  dolnej  krawędzi  okna
wsadowego. Między płaszczem a wykładziną znajduje się szczelina dylatacyjna o grubości 10
–  20  mm  wypełniona  sypkim  materiałem  izolacyjnym.  Górną  część  żeliwiaka  wykłada  się
kształtkami  żeliwnymi.  Część  żeliwiaka  od  spodka  do  dolnej  krawędzi  dysz  nosi  nazwę
kotliny,  a  jej  wysokość  –  wysokości  kotlinowej (h

).Wysokość od poziomu dolnej krawędzi

dysz do poziomu dolnej krawędzi okna wsadowego nazywa się wysokością użyteczną
żeliwiaka (h

). Wsad do żeliwiaka ładowany jest przez okna wsadowe w kolejności: warstwa

koksu i topniki (11), warstwa wsadu metalowego (12).

W celu poprawy wydajności instalacji żeliwiakowej stosuje się:

−

gorący  dmuch  powietrza  –  dzięki  temu  poprawia  się  temperatura  w  strefie  przegrzania
materiału,  poprawiają  się  warunki  wymiany  ciepła,  wzrasta  temperatura  przegrzania
żeliwa,  znacznie  zmniejsza  się  zużycie  koksu,  można  też  stosować  koks  w  gorszym
gatunku,

−

dmuch powietrza wzbogaconego w tlen – dzięki temu otrzymuje się efekty podobne do
tych , które są podczas zastosowania gorącego dmuchu,

−

zastosowanie gazu ziemnego i innych paliw gazowych, czyli używanie tzw. żeliwiaków
koksowo-gazowych.

Staliwo wytapia się w następujących piecach:

−

w konwertorach,

−

w piecach martenowskich,

−

w piecach elektrycznych łukowych,

−

w piecach elektrycznych oporowych,

−

w piecach indukcyjnych.

Konwertor (rys. 2) jest to przechylny zbiornik stalowy (1), wyłożony wewnątrz

wykładziną ogniotrwałą kwaśną lub zasadową,

służący do otrzymywania stali z ciekłej

surówki za pomocą  przedmuchiwania  jej powietrzem  lub powierzchniowego wdmuchiwania
tlenu.  Zbiornik  otoczony  jest  pierścieniem  stalowym,  zaopatrzonym  w  czopy  (2)
ułożyskowane na słupach (3). Zbiornik może się obracać dookoła osi czopów za pomocą koła
zębatego  (5)  i  listwy  zębatej  (4)  napędzanej  przez  tłok  urządzenia  hydraulicznego  lub

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

pneumatycznego.  Komora  (7)  zbiornika  z  otworem  do  wlewania  surówki  (10)  jest  komorą
roboczą, zaś komora (8) jest komorą powietrzną, do której przewodem (9) doprowadzone jest
sprężone  powietrze  lub  tlen.  Konwertor  napełnia  się  ciekłym  wsadem  i  przedmuchuje
powietrzem,  bądź  nadmuchuje  od  góry  tlenem.  Podczas  tego  procesu  wypala  się  nadmiar
węgla  i  domieszki,  zbędne  w  stali.  Wobec krótkiego  czasu potrzebnego do wytapiania  stali,
konwertory stosuje się tam, gdzie ze względu na mechanizację lub automatyzację formowania
i  transportu,  konieczne  jest  odlewanie  ciągłe.

Staliwo węglowe przeznaczone na drobne

odlewy można otrzymać w konwertorze z bocznym lub dolnym dmuchem powietrza. Wysoka
temperatura staliwa pozwala na odlewanie z niego odlewów cienkościennych. Wadą
natomiast jest duża zawartość fosforu i siarki. Stal konstrukcyjna i nierdzewna może być
wytapiana w konwertorze z górny dmuchem tlenu.

Rys. 2. Schemat konwertora [4, s. 107]

Piec martenowski jest to wannowy piec płomieniowy do wytapiania stali z surówki

odlewniczej i złomu żelaznego. Opalany jest gazem czadnicowym otrzymywanym najczęściej
przez zagazowanie w czadnicy węgla kamiennego. Piec martenowski składa się z przestrzeni
roboczej  -  tzw.  topniska,  z  oknami  wsadowymi  i  otworem  spustowym,  głowic
(doprowadzających  paliwo  i  powietrze  oraz  odprowadzających  spaliny),  kanałów,  komór
żużlowych,  regeneratorów  i  zaworów  rozrządczych.  Regeneratory  pieca  martenowskiego
służą do odzyskiwania dla procesu  martenowskiego części ciepła, które zawierają uchodzące
spaliny.  Odzyskiwanie  ciepła  (nagrzewanie  powietrza  i  gazu)  polega  na  okresowej  zmianie
kierunku  wlotu  do  pieca  martenowskiego  powietrza  i  gazu  oraz  uchodzenia  spalin,
uzyskiwanej  przez  odpowiednie  ustawienie  zaworów  rozrządczych.  Dzięki  odzyskaniu
w  regeneratorach  pewnej  ilości  ciepła,  w  piecu  martenowskim  można  uzyskiwać  bardzo
wysoką  temperaturę  (ok.  1750°C),  umożliwiającą  utrzymywanie  stali  w  stanie  ciekłym.
Proces  wytapiania  stali  w  piecu  martenowskim  trwa  ok.  8  godzin.  Pojemność  pieca
martenowskiego  dochodzi  do  500  t  (małe  piece  martenowskie  ok.  30  t).  Otrzymywana
w piecu martenowskim stal jest lepsza od otrzymywanej w konwertorach, gdyż zawiera mniej
fosforu  i  siarki.  Wytapianie  stali  w  piecu  martenowskim  jest,  obok  metody  konwertorowo-
tlenowej, najbardziej powszechną metodą produkcji stali

Wsad w stanie stałym ładuje się do

wanny pieca i roztapia wykorzystując ciepło spalania gazu. Piece martenowskie nadają się do
produkcji stali przeznaczonej na duże i średnie odlewy, obecnie są coraz rzadziej używane.

Piece tyglowe mają zastosowanie do topienia małych ilości metali nieżelaznych oraz,

w wyjątkowych przypadkach, do przetapiania żeliwa i staliwa. Ciepło wytwarzane w komorze
spalania pieca jest przekazywane nagrzewanemu metalowi przez ściankę tygla. Metal nie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

styka się więc z płomieniem i spalinami dzięki czemu jest chroniony przed
zanieczyszczeniami pochodzącymi z paliwa.

Schemat pieca tyglowego na paliwo stałe, czyli najczęściej koks, pokazany jest na rys. 3.

Rys. 3. Piec tyglowy koksowy stały wgłębny: 1 – przeciwciężar pokrywy, 2 – mechaniczne kleszcze do

wyciągania tygla, 3 – wyciągarka, 4 – komora powietrzna, 5 – ruszt, 6 – komora spalania, 7 – tygiel,
8 – pokrywa komory pieca, 9 – odprowadzenie spalin, 10 – popielnik. [9, s. 253]

Paliwo spala się na ruszcie, ciepło wytwarzane w tym procesie jest przenoszone od spalin

do  metalu  przez  ścianki  tygla.  Piec  zakryty  jest  pokrywą  wykonana  z  ramy  stalowej,
wyłożonej  kształtkami  szamotowymi.  W  pokrywie znajduje  się  otwór  służący  do  ładowania
wsadu  i  kontrolowania  procesu  topienia,  otwór  zamyka  przykrywka.  Tygiel  wyjmuje  się
z pieca  za  pomocą  specjalnych  kleszczy, umocowanych do  dźwigni,  która  jest  podwieszona
na ruchomym wózku. Tygiel ustawia się w piecu na podstawce wysokości 60–100 mm
i  o  średnicy  o  20  mm  większej  niż  średnica  tygla  u  dołu.  Między  tyglem,  a  ściankami  pieca
oraz miedzy pokrywą tygla, a pokrywą pieca powinny być zachowane odstępy, tak, aby tygiel
nie  stykał  się  z  piecem.  Wadą  pieców  stałych  jest  umieszczenie  tygla  poniżej  poziomu  hali
odlewniczej i konieczność wyciągania go na ten poziom wraz z roztopionym metalem. Jest to
uciążliwe  i  niebezpieczne  i  dodatkowo  zwiększa  czas  wytopu,  gdyż  piec  poddawany  jest
częstym  zmianom  temperatury.  Wolne  od  tych  wad  są  piece  tyglowe  przechylne,  których
kadłub  wraz  z  osadzonym  nieruchomo  tyglem,  przechyla  się,  dzięki  czemu  ciekły  metal
wypływa przez otwór spustowy.

W celu polepszenia wydajności pracy pieców tyglowych stosuje się wymuszony ciąg

powietrza (podmuch) i podgrzewanie powietrza z wykorzystaniem gazów odlotowych
z pieca.

Piece tyglowe na paliwo ciekłe są to zwykle piece przechylne. W porównaniu z piecami

na paliwo stałe mają one następujące zalety:

−

szybsze uruchamianie pieca,

−

szybsze podnoszenie temperatury w piecu,

−

dłuższy czas pracy tygla,

−

brak zanieczyszczeń metalu pochodzących od popiołu,

−

oszczędność robocizny.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Najczęściej stosowanymi paliwami płynnymi są:

−

olej naftowy,

−

mazut,

−

smoła pogazowa,

−

smoła twarda.
Ze względu na konstrukcję palnika piece tyglowe na paliwo ciekłe dzielą się na:

−

z palnikami na wysokie ciśnienie (150 – 1080kPa),

−

z palnikami na niskie ciśnienie (2 – 5kPa).

Schemat pieca na paliwo ciekłe pokazany jest na rys. 4.

Rys. 4. Piece tyglowe na paliwo ciekłe: a)

przechylny z palnikiem niskociśnieniowym, b) stały z nadstawką,

1- komora spalania, 2- komora nagrzewania, 3- tygiel, 4- podstawka, 5- nadstawka, 6- pokrywa pieca,
7- pokrywa tygla, 8- izolacja, 9- wykładzina, 10- otwór do palnika, 11- palnik, 12- otwór awaryjny
[9, s. 255]

Piece tyglowe na paliwo gazowe mają konstrukcje podobną do pieców na paliwo ciekłe.

Stosowanie paliwa gazowego sprawia, że łatwiejsza jest regulacja procesu topienia, mniejsze
zanieczyszczenie stopu, mniejsze zanieczyszczenie środowiska.
Przykład pieca tyglowego na paliwo gazowe przedstawia rys. 5.

Rys. 5. Piec tyglowy na paliwo gazowe: 1 – tygiel, 2 – nadstawka, 3 – odprowadzenie spalin, 4 – poziom hali,

5 – otwór awaryjny, 6 – palnik, 7 – przewód powietrzny, 8 – przewód gazowy [9, s. 256]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Piece elektryczne pozwalają na otrzymywanie tworzyw odlewniczych o najwyższej

jakości, obsługa i regulacja ich jest łatwa i czysta, łatwo uzyskuje się w nich żądaną
temperaturę, a także są one bezpieczne dla środowiska naturalnego. Stosowane są
w odlewnictwie żeliwa, staliwa i metali nieżelaznych.

W piecach elektrycznych łukowych nagrzewanie, topienie i przegrzewanie metalu

odbywa  się  przy  użyciu  ciepła  wydzielanego  przez  łuk  elektryczny,  wytwarzający  się  na
elektrodach. Rozróżnia się nagrzewanie łukowe pośrednie, gdy łuk płonie miedzy elektrodami
nie stykając się z wsadem i nagrzewanie łukowe bezpośrednie, przy którym wsad spełnia rolę
jednej z elektrod.
Przestrzeń robocza pieca z nagrzewaniem pośrednim ma kształt walca (bębna) wykonanego z
blachy  stalowej,  wyłożonego  materiałem  ogniotrwałym,  wahającego  się  dookoła  swej
poziomej  osi.  Maksymalny  kąt  wahań  wynosi  120º.  Obydwie  elektrody,  między  którymi
płonie łuk umieszcza się w osi pieca. Nagrzewanie wsadu odbywa się:

−

przez bezpośrednie promieniowanie łuku,

−

przez promieniowanie nagrzanych ścian pieca,

−

za pośrednictwem nagrzanej wykładziny, stykającej się z kąpielą podczas ruchu
wahadłowego pieca.

Schemat pieca łukowego o działaniu bezpośrednim pokazuje rys. 6.

Rys. 6. Piec tyglowy łukowy o działaniu bezpośrednim [4, s. 109]

Między elektrodą zawieszoną pionowo a metalowym wsadem płonie łuk elektryczny

o  temperaturze  ok.  6000ºC,  który  rozgrzewa,  topi  i  przegrzewa  metal.  W  każdym  z  trzech
obwodów płynie  prąd  następującą  drogą:  elektroda pierwsza  –  łuk  – żużel  –metal  –  żużel  –
łuk  –  elektroda  druga.  Podczas  przepływu  prądu  przez  metal  również  wydziela  się  ciepło
(oporowe  nagrzewanie  wsadu).  Dodatkowo  metal  nagrzewany  jest  przez  rozgrzaną
wykładzinę pieca

Piece elektryczne indukcyjne działają w następujący sposób: we wsadzie metalowym

znajdującym się w zmiennym polu elektromagnetycznym, indukują się prądy wirowe,
powodując wydzielanie się ciepła.
Piece te dzielą się ze względu na konstrukcję na:

−

piece tyglowe,

−

piece kanałowe.

Schemat budowy pieca indukcyjnego tyglowego przedstawia rys. 7.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 7.Piec tyglowy indukcyjny 4, s. 109]

Metal wytapia się w tyglu (2) wykonanym z materiału ogniotrwałego. Tygiel

umieszczony  jest  w  cewce  wzbudnika  (3)  wykonanej  z  rur  miedzianych,  chłodzonych
przepływającą  wewnątrz  nich  wodą.  Całość  mieści  się  w  obudowie stalowej  umożliwiającej
przechylanie pieca w chwili dokonywania spustu. Jeżeli przez tygiel przepływa prąd zmienny,
to przez tygiel przenika strumień magnetyczny zmienny, który z kolei indukuje prąd zmienny
w  kawałkach  wsadu  lub  w  ciekłym  metalu  wewnątrz  tygla.  Energia  elektryczna  tego  prądu
zmienia się w energię cieplną powodując topienie i przegrzewanie metalu.

W piecu indukcyjnym kanałowym, nagrzewanie wsadu odbywa się w zamkniętym

kanale,  połączonym  ze  znajdującym  się  nad  nim  zbiornikiem.  Piece  kanałowe  buduje  się
z  kanałami  pionowymi,  poziomymi  lub  nachylonymi  pod  katem  do  poziomu,  przy  czym
mogą  być  one  jednokanałowe  lub  wielokanałowe.  Kształt  kanałów  oraz  ich  przekrój
poprzeczny  (eliptyczny,  kołowy,  prostokątny  lub  kombinowany)  zależy  od  rodzaju
wytapianych  stopów.  Dla  większości  stopów  miedzi  kanał  ma  przekrój  poprzeczny
prostokątny,  dla  stopów  aluminium  przekrój  kombinowany  (część  dolna  –  kwadratowy,
pionowe  połączenie  z  komorą  –  kształt  okrągły).  Przykład  pieca  indukcyjnego  o  pionowym
kanale, służącego do topienia aluminium przedstawia rys. 8.

Rys. 8. Piece kanałowe indukcyjne do topienia aluminium: a) z kanałem pionowym, b) z kanałem poziomym

1 – zbiornik, 2 – wykładzina ogniotrwała, 3 – izolacja cieplna, 4 – obudowa stalowa, 5 – rura azbestowa,
6 – wzbudnik, 7 – korek ceramiczny, 8, 9 – rdzeń magnetyczny, 10 – kanał, 11 – pokrywa [9, s. 371]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Aby kanałowy piec indukcyjny mógł pracować, należy utrzymywać w nim zaczyn.

Uruchamiając  piec  po  dłuższej  przerwie,  zalewa  się  kanały  metalem,  stopionym  osobno
w  dowolnym  piecu.  Przy  uruchamianiu  pieca  z  nową  wykładzina  wzbudnika  część  zaczynu
stanowi metal uzyskany ze stopienia modelu kanału ( model jest wykonany z metalu, którego
rodzaj odpowiada  metalowi wytapianemu  lub wytrzymywanemu w danym piecu). Kanałowe
piece  indukcyjne  wykorzystuje  się  do  przetrzymywania  metalu,  jego  przegrzewania
i  wydawanie  niewielkimi  porcjami  we  współpracy  z  innymi  piecami,  których  zadaniem  jest
tylko wytapianie metalu (żeliwiakami, piecami łukowymi, indukcyjnymi piecami tyglowymi).

Do współpracy z liniami i maszynami odlewniczymi stosuje się piece kanałowe

o specjalnej konstrukcji, których zadaniem jest stabilizacja temperatury ciekłego metalu
i wyrównywanie jego składu chemicznego oraz gromadzenie stopu w ilości pozwalającej na
zachowanie ciągłości pracy linii bez względu na przerwy pracy pieca wytapiającego metal.

Oprócz wyżej wymienionych pieców elektrycznych stosuje się w odlewnictwie również

piece indukcyjne próżniowe, łukowe piece próżniowe, elektronowe piece próżniowe, a także
konwertory odlewnicze.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie funkcje spełniają piece topialne?
2.  Jakie znasz piece na paliwo stałe?
3.  Jakie znasz piece na paliwo ciekłe?
4.  Jakie znasz piece na paliwo gazowe?
5.  Jakie znasz piece elektryczne?
6.  Jak jest zbudowany żeliwiak?
7.  Jak działa żeliwiak?
8.  Jak są zbudowane piece łukowe?
9.  Jak są zbudowane piece indukcyjne?
10.  Jak działają piece łukowe?
11.  Jak działają piece indukcyjne?
12.  Jakie są zasady doboru pieców topialnych?
13.  Jak jest zbudowany konwertor?
14.  Jakie znasz typy konwertorów?
15.  Jak jest zbudowany piec tyglowy indukcyjny?
16.  Jak działa piec tyglowy indukcyjny?
17.  Jak działają poszczególne typy konwertorów?
18.  Jak jest zbudowany piec tyglowy płomieniowy?
19.  Jak jest działa piec tyglowy płomieniowy?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dobierz odpowiedni piec do topienia stopów aluminium dla odlewni pracującej w ruchu

ciągłym, wytwarzającej 1 tonę odlewów średniej wielkości na dobę.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z zasadami doboru pieców do topienia stopów odlewniczych,

2) zapoznać się z rodzajami pieców do topienia stopów aluminium,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3)  wyszukać strony www z ofertami pieców,
4)  zapoznać si e z piecami oferowanymi w katalogach pieców,
5)  dokonać analizy wybranych pieców,
6)  wybrać piec spełniający warunki wymagane w odlewni,
7)  zapisać proponowany typ pieca,
8)  zaprezentować efekty swojej pracy,
9)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

stanowiska komputerowe z dostępem do Internetu,

−

katalogi ofertowe pieców do topienia stopów metali nieżelaznych,

−

plansze, makiety, modele pieców do topienia stopów,

−

dokumentacje techniczno-ruchowe pieców,

−

formularze z pytaniami prowadzącymi,

−

arkusz do ćwiczenia,

−

przybory do pisania.

Ćwiczenie 2

Dobierz odpowiedni piec do topienia staliwa dla odlewni pracującej w ruchu ciągłym,

wytwarzającej 5 ton drobnych odlewów na dobę.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z rodzajami pieców do topienia staliwa,
2)  wyszukać strony www z ofertami pieców,
3)  zapoznać się z piecami oferowanymi w katalogach pieców
4)  dokonać analizy wybranych pieców,
5)  wybrać piec spełniający warunki wymagane w odlewni,
6)  zapisać proponowany typ pieca,
7)  zaprezentować efekty swojej pracy,
8)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

stanowiska komputerowe z dostępem do Internetu,

−

katalogi ofertowe pieców do topienia stopów staliwa,

−

plansze, makiety, modele pieców do topienia stopów odlewniczych,

−

dokumentacje techniczno-ruchowe pieców,

−

formularze z pytaniami prowadzącymi,

−

arkusz do ćwiczenia,

−

przybory do pisania.

Ćwiczenie 3

Dobierz odpowiedni piec do topienia żeliwa dla odlewni pracującej w ruchu ciągłym,

wytwarzającej 5 ton odlewów średniej wielkości na dobę.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z rodzajami pieców do topienia żeliwa ,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2)  wyszukać strony www z ofertami pieców,
3)  dokonać analizy wybranych pieców,
4)  zapoznać się z piecami oferowanymi w katalogach pieców
5)  wybrać piec spełniający warunki wymagane w odlewni,
6)  zapisać proponowany typ pieca,
7)  zaprezentować efekty swojej pracy,
8)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

stanowiska komputerowe z dostępem do Internetu,

−

katalogi ofertowe pieców do topienia stopów staliwa,

−

plansze, makiety, modele pieców do topienia stopów odlewniczych,

−

dokumentacje techniczno-ruchowe pieców,

−

formularze z pytaniami prowadzącymi,

−

przybory do pisania,

−

arkusz do ćwiczenia.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) określić funkcje pieców topialnych?

2) wymienić rodzaje pieców na paliwo stałe?

3) wymienić rodzaje pieców na paliwo ciekłe?

4) wymienić rodzaje pieców na paliwo gazowe?

5) wymienić rodzaje pieców elektrycznych?

6) opisać budowę żeliwiaka?

7) opisać działanie żeliwiaka?

8) opisać budowę pieca elektrycznego łukowego?

9) opisać działanie pieca elektrycznego łukowego?

10) opisać budowę pieca elektrycznego indukcyjnego?

11) opisać działanie pieca elektrycznego indukcyjnego?

12) opisać budowę konwertora z dmuchem dolnym?

13) opisać działanie konwertora z dmuchem dolnym?

14) opisać budowę konwertora tlenowego?

15) opisać działanie konwertora tlenowego?

16) opisać działanie pieca elektrycznego indukcyjnego

17) dobrać piec mając dane dotyczące rodzaju stopu, wielkości i rodzaju

produkcji?

18) określić jak zbudowany jest piec tyglowy indukcyjny?

19) określić jak działa jest piec tyglowy indukcyjny?

20) określić jak zbudowany jest piec tyglowy płomieniowy?

21) określić jak działa jest piec tyglowy płomieniowy?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Technologia wytapiania stopów odlewniczych, obsługa pieców,

kontrola parametrów pracy pieca

4.3.1. Materiał nauczania

Topienie ma na celu przeprowadzenie metalu ze stanu stałego w stan ciekły oraz

przegrzanie  go  do  takiej  temperatury,  aby  po  przeprowadzeniu  niezbędnych  procesów
metalurgicznych,  nadawał  się  do  zalewania  form.  Podczas  topienia  następuje  zmiana
właściwości metali i stopów, wpływając w decydującym stopniu na ich dalszą przydatność do
obróbki  odlewniczej.  Procesowi  topienia  towarzyszy  wiele  związanych  z  nim  czynności
począwszy  od  przygotowania  wsadu  i  materiałów  rafinacyjnych,  przez  rafinowanie,
przygotowanie materiału do zalewania po zalewanie form.

Podstawowym piecem do topienia żeliwa z zimnego wsadu jest żeliwiak, żeliwo w nim

otrzymane  poddaje  się  dalszej  przeróbce  uszlachetniającej.  Załadowany  do  żeliwiaka  wsad
metalowy,  opuszczający  się  stopniowo  w  dół  szybu  ku  strefie  topienia,  pozostaje
w bezpośrednim kontakcie zarówno z koksem jak i gazami spalinowymi i topi się, zmieniając
równocześnie  swój  skład  chemiczny.  Ciekły  metal  spływający  w  postaci  kropel  lub
pojedynczych  strużek  do  kotliny  pieca  i gromadzący się w  niej  również styka się z  koksem,
gazami  spalinowymi,  a  w  kotlinie  dodatkowo  z  żużlem.  W  wyniku  zachodzących  reakcji
fizykochemicznych  następuje zmiana składu chemicznego wsadu żeliwiakowego, przy czym
zawartość niektórych pierwiastków maleje, a innych wzrasta.
Topienie  metalu  w  żeliwiaku  nosi  nazwę  procesu  żeliwiakowego.  Powszechnie  stosowany
jest  proces  kwaśny,  proces  zasadowy  zaś,  służący  tylko  do  specjalnych  celów,  jest  mało
rozpowszechniony.  W  procesie  kwaśnym  w  poszczególnych  strefach  żeliwiaka  przebiegają
różne części procesu.  Proces  żeliwiakowy  jest  procesem  bardzo  złożonym  i  racjonalne  jego
prowadzenie  wymaga  doświadczenia  i  pilnego  śledzenia  przebiegu  procesu  za  pomocą
aparatury  kontrolnej  i  analizy  chemicznej.  Dobrze  pracujący  żeliwiak  na  zimnym  dmuchu
powinien  zużywać  nie  więcej  niż  14%  koksu  wsadowego,  mieć  wydajność  ok.  7

8 ton na

godzinę na 1m

czynnego przekroju szybu i dawać żeliwo o temperaturze powyżej 1450

(w rynnie).

Żeliwiak rozpala się na 1 ½

2 godzin przed rozpoczęciem procesu wytopu. Piec można

rozpalać drewnem, palnikiem gazowym  lub palnikiem  na paliwo ciekłe. Drzwiczki włazowe
należy do połowy założyć cegłami. Gdy koks wypełniający kotlinę dobrze się rozpali, należy
dosypać  jeszcze  jedną warstwę koksu o grubości  ok.100 mm  i przedmuchać żeliwiak w celu
rozżarzenia  koksu  w  kotlinie.  W  tym  celu  zamyka  się  wzierniki,  które  podczas  rozpalania
powinny  być  otwarte  i  uruchamia  dmuch  na  kilka  minut.  Gazy  spalinowe  uchodzą  przez
otwór  spustowy  i  drzwiczki  włazowe.  Gdy  wierzchnia  warstwa  koksu  wypełniającego
rozżarzy  się,  zamyka  się  dmuch,  otwiera  wzierniki  i  zaprawia  masą  formierska  drzwiczki
włazowe,  zamyka  się  je  i  uszczelnia  gliną.  Po  sprawdzeniu  i  ewentualnym  uzupełnieniu
wysokości  koksu  wypełniającego,  ładuje  się  na  przemian  wsady  metali  i  koksu  wraz
z  topnikiem,  wypełniając  piec  aż  do  okna  wsadowego..  Następnie  należy  zamknąć  otwór
spustowy  i  otwory  do  przedmuchiwania,  uruchomić  dmuch,  zamknąć  wzierniki  dysz
i  obserwować  przez  jeden  z  nich,  kiedy  na  kawałkach  koksu  ukażą  się  pierwsze  krople
metalu. Ukazanie się pierwszych kropli żeliwa powinni nastąpić w 6 – 7 minut po włączeniu
dmuchu.  Jeśli  krople  żeliwa  ukażą  się  wcześniej,  świadczy  to  o  tym,  że  wysokość  koksu
wypełniającego jest za mała; jeśli krople ukażą się później, to ilość koksu wypełniającego jest
za  duża.  W  drugim  przypadku  wysokość  koksu  wypełniającego  reguluje  się  po  pewnym
czasie sama.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Każdy piec zaopatrzony jest w Dokumentację Techniczno-Ruchową (DTR), która

zawiera jego dane techniczne oraz instrukcję obsługi. Przed rozpoczęciem wytapiania żeliwa
w  żeliwiaku  należy  zapoznać  się  z  DTR  pieca  i  dokładnie  przestrzegać  instrukcji  obsługi.
Pracownik  obsługujący  piec  ma  za  zadanie  załadowanie  wsadu,  kontrolę  pracy  pieca,  spust
ciekłego żeliwa  i usuwanie żużla. Prawidłowe prowadzenie procesu żeliwiakowego powinno
zapewnić  wysoką  temperaturę  przegrzania  żeliwa,  właściwą  wydajność  dla  danej  wielkości
żeliwiaka oraz wymagany skład chemiczny żeliwa przy minimalnym zużyciu paliw.

Dla prawidłowego przebiegu topienia bardzo ważne jest utrzymanie strefy topienia na

odpowiednim poziomie, czyli bezpośrednio nad strefą spalania. Gdy ilość koksu jest za mała
lub ilość dmuchu zbyt wielka, następuje obniżenie strefy topienia, temperatura żeliwa obniża
się i przed dyszami mogą pojawić się kawałki wsadu metalu. Dla podniesienia strefy topienia
należy dać tzw. przysypkę, czyli dodatkowy wsad koksu.

Zbyt wysokie położenie strefy topienia następuje wówczas, gdy ilość koksu jest za duża

lub ilość dmuchu za mała. Zjawisko to poznajemy po nieco obniżonej temperaturze żeliwa
i po przerwach w topieniu (w pewnych okresach krople żeliwa przestają być widoczne przed
dyszami).

Zatrzymanie żeliwiaka na kilka a nawet kilkanaście minut jest możliwe w każdym czasie.

W  tym  celu  należy  otworzyć  wzierniki  dysz  i  zatrzymać  dmuch.  Jeśli  potrzeba  zatrzymać
żeliwiak  na  dłużej,  daje  się  przesypkę  koksu  tak,  aby  znalazła  się  w  strefie  spalania
w  momencie,  gdy  ma  nastąpić  przerwa.  Po  zatrzymaniu  żeliwiaka  należy  spuścić  resztę
metalu  i  żużla  z  kotliny  i  pozostawić  otwór  spustowy  otwarty.  Podczas  ponownego
uruchamiania pieca należy zamknąć otwór spustowy natychmiast po ukazaniu się pierwszych
kropel żeliwa.

Zmniejszenie wydajności żeliwiaka na krótki czas można osiągnąć przez zmniejszenie

dmuchu w pewnych granicach. Powoduje to jednak zaburzenia w pracy pieca i może być
przyczyną obniżenia temperatury żeliwa. Lepszym sposobem jest zatrzymanie pieca na jakiś
czas.

Podczas pracy pieca dysze należy co pewien czas obserwować i usuwać narosły żużel

przy pomocy stalowego drąga, najlepiej obsługiwać dysze ze specjalnego pomostu,
pamiętając o noszeniu fartucha brezentowego, rękawic i niebieskich okularów. Zamiast
przebijania dysz można je kolejno przymykać, co spowoduje stopienie narostów żużla.

W czasie pracy żeliwiaka należy śledzić równomierność opuszczania się wsadu. W celu

uniknięcia zawieszania się wsadu należy go odpowiednio rozdrabniać.

Dobrą pracę żeliwiaka można osiągnąć wówczas, gdy prowadzona jest kontrola dmuchu

bądź to przy pomocy przepływomierza, bądź przy zastosowaniu urządzenia do automatycznej
regulacji.

Najczęściej spotykanym objawem nieprawidłowej pracy żeliwiaka jest za niska

temperatura  żeliwa.  Jeśli  na  początku  wytopu  temperatura  jest  prawidłowa,  a  z  upływem
czasu  się  obniża,  to  dowodzi, że  ilość  koksu  jest  za  mała.  Gdy  temperatura  jest  za  niska  od
początku  i  pozostaje  na  tym  samym  poziomie,  przyczyna  jest  zwykle  za  niskie  łoże.  Jeśli
temperatura,  początkowo  niska,  stopniowo  się  podnosi,  może  to  świadczyć  o  niedokładnym
wygrzaniu pieca lub o zbyt małej wysokości koksu wypełniającego, którą należy podwyższyć
dodatkowymi  wsadami.  Częstą  przyczyną  zbyt  niskiej  temperatury  żeliwa  bywa  nie
zauważone zawieszenie wsadu. Oznakami zawieszenia są:

−

nieopuszczanie się wsadu w szybie,

−

wzrost płomienia w gardzieli,

−

wyrzucanie kawałków koksu,

−

spadek ciśnienia dmuchu.

Skutkiem zawieszenia wsadu jest przyspieszone wypalanie się koksu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Po załadowaniu ostatniego wsadu, w miarę jego opuszczania się, maleje opór gazów

w  szybie  i  ciśnienie  dmuchu  spada,  a  ilość  dmuchu  wzrasta.  Należy  więc  stopniowo
przymykać  zasuwę  lub  otwierać  upust,  aby  proces  topienia  przebiegał  prawidłowo.  Gdy
ostatni  nabój wsadu został stopiony, co można rozpoznać obserwując ściekanie  metalu przez
wzierniki  dysz,  należy  zamknąć  dmuch,  otworzyć  dysze,  spuścić  resztę  metali  i  żużla  i  po
sprawdzeniu suchości podłogi pod drzwiczkami dennymi, otworzyć je. Zawartość pieca spada
na podłogę lub należy ją usunąć długim, zakrzywionym drągiem.

Kontrola pracy żeliwiaka obejmuje następujące parametry:

−

zużycie materiałów wsadowych (metalu, koksu i topnika),

−

ciśnienie statyczne dmuchu,

−

temperaturę ciekłego żeliwa,

−

skład chemiczny ciekłego żeliwa.
W przypadku żeliwiaków pracujących z rekuperatorami określa się również:

−

temperaturę dmuchu,

−

temperaturę ścinaki rekuperatora,

−

temperaturę spalin w komorze spalania,

−

spadek ciśnienia statycznego w rekuperatorze,

−

ilość dmuchu dostarczanego do komory spalania.

Oprócz żeliwiaka do wytopu żeliwa stosuje się piece elektryczne.

Wytapianie żeliwa w piecach elektrycznych łukowych można przeprowadzać dwoma

sposobami:

−

ze wsadem składającym się ze złomu stalowego i nawęglacza,

−

ze wsadem składającym się głównie z surówki i złomu żeliwnego.
W pierwszym przypadku złom stalowy i nawęglacz (koks, węgiel drzewny, złom

elektrodowy)  oraz  kamień  wapienny  (przy  procesie  kwaśnym)  lub  wapno  palone  (przy
procesie zasadowym) załadowuje się do pieca razem, a po roztopieniu wsadu kąpiel nagrzewa
się i usuwa żużel. Następnie dosypuje się na powierzchnię kąpieli resztę nawęglacza i kąpiel
miesza  się  starannie.  Po  skończonym  nawęglaniu  wprowadza  się  do  kąpieli,  w  miarę
potrzeby,  żelazokrzem  i żelazomangan  w kawałkach, a  następnie,  po  przegrzaniu  metalu do
wymaganej  temperatury,  dokonuje  się  spustu.  Cały  okres  wytopu  można  podzielić  na  trzy
etapy:

−

załadowanie pieca 1–2 min,

−

topienie metalu 0,5–1,5 h,

−

przegrzewanie i wykańczanie żeliwa 1–2 h.

Zużycie nawęglacza wynosi 5–10% w stosunku do złomu stalowego, a uzysk węgla wynosi
dla koksu ok. 50%.

W drugim przypadku do wsadu złożonego z surówki i złomu żeliwnego dodaje się

0,3–0,4%  nawęglacza.  Jeżeli  zachodzi  potrzeba  obniżenia  zawartości  węgla,  wprowadza  się
złom  stalowy.  Zmniejszenie  zawartości  węgla  można  uzyskać  tez  przez  świeżenie,  które
polega  na  wytworzeniu  żużla  utleniającego  przez  wprowadzenie  do  kąpieli  zgorzeliny  lub
rudy żelaza, albo na przedmuchiwaniu kąpieli metalowej tlenem. W tym przypadku zmniejsza
się zużycie energii i nawęglacza i zwiększa się wydajność pieca.

W piecach indukcyjnych tyglowych o małej częstotliwości można topić wsad twardy

stały,  przy  czym  najlepiej  jest  zostawić  w  piecu  część  roztopionego  wcześniej  żeliwa  tzw.
zaczyn w ilości ok. 33% objętości pieca. Wielkość kawałków musi wynosić ponad 150 mm.
W  piecach  o  średniej  częstotliwości  można  rozpoczynać  topienie  stosując  zarówno  wsad
twardy stały  jak  i ciekły. Zaletą tych pieców  jest mieszanie kąpieli w wyniku ruchu  metalu,
dzięki  czemu  wzrasta  szybkość  topienia.  Kolejność  ładowania  poszczególnych  składników
wsadu  do tyglowych  pieców  indukcyjnych  jest  obojętna,  jednak  należy  układać  materiał  do

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

pierwszego topienia w zwartą warstwę na dno tygla, następnie przy ścianach, środek wypełnić
wsadem drobnym. W kolejnych wytopach materiał ładuje się do ciekłego zaczynu
i sposób ładowania nie ma znaczenia. Żelazostopy i nawęglacze należy ładować wraz ze
stałym wsadem. Pobór ciekłego żeliwa z pieca indukcyjnego tyglowego odbywa się partiami,
nie częściej niż co 20 minut.

W piecach indukcyjnych kanałowych żeliwo wcześniej stopione w żeliwiaku podlega

ujednorodnieniu, podgrzaniu i utrzymywaniu w stałej temperaturze. Kanały muszą być stale
wypełnione ciekłym metalem.

Kontrola pracy pieców elektrycznych do wytopu żeliwa obejmuje:

−

zużycie materiałów wsadowych,

−

temperaturę ciekłego żeliwa,

−

skład chemiczny ciekłego żeliwa.

Poza tym kontrola obejmuje wszystkie parametry elektryczne pieca opisane w instrukcji
obsługi.

Przy topieniu stopów odlewniczych metali nieżelaznych mamy do czynienia najczęściej z

przetapianiem,  wyjątkowo  ze  stapianiem.  Przetapiając  gotowe  stopy,  ładuje  się  w  pierwszej
kolejności  duże  kawałki  gąsek,  po  ich  roztopieniu  złom  drobny  i  w  końcu  złom  średni.
W przypadku  stapiania  stopu z różnych składników, jako pierwszy  ładuje się i topi  składnik
podstawowy  oraz  metale  o  dużej  pojemności  cieplnej,  wysokiej  temperaturze  topnienia
i  małej  aktywności  chemicznej.  Metale  lżejsze  zanurza  się  w  cięższych  za  pomocą
perforowanych koszy, dzwonów lub zanurzaczy. Wszystkie składniki metalowe wsadu przed
załadowaniem  należy  podgrzać,  również  narzędzia  używane  przy  topieniu  muszą  być
podgrzane.  Podczas  topienia  zachodzą  w  piecu  niepożądane  zjawiska,  do  których  należy
utlenianie  się  metalu  i  jego  zagazowanie.  Czynnikami  sprzyjającymi  zagazowaniu
i  utlenianiu  są  wszelkie  zanieczyszczenia  wsadu,  a  szczególnie  olejem,  szmatami  i  innymi
odpadami  organicznymi.  Szkodliwa  jest  wilgoć  oraz  spaliny  zawierające  parę  wodną.
Wpływowi  szkodliwych  zjawisk  utleniania  i  zagazowania  metali  przeciwdziała  stosowanie
topników, które chronią powierzchnie metalu przed szkodliwym wpływem atmosfery, a także
umożliwiają rafinację i odtlenianie stopu.

Podstawowym narzędziem do topienia stopów metali nieżelaznych jest tygiel (rys. 9).

Rys. 9. Tygiel [14, s. 226].

Znajduje on zastosowanie w wielu typach pieców i w różnych sposobach wytapiania.

W  tyglach  grafitowych  topi  się  stopy  miedzi  i  aluminium.  Masa  do  wyrobu  tygli  zawiera
oprócz grafitu również plastyczną glinę ogniotrwałą, szamot  mielony  niekiedy piasek kaolin
lub  karborund.  Ścianki  tygla  pokryte  są  glazurą,  czyli  warstwą  szklistą  zmniejszającą  ich
przepuszczalność.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tygle chłoną wilgoć z powietrza, przed użyciem należy je więc suszyć przez okres od 8

do 12 dni, stopniowo zwiększając temperaturę od 80 do 300ºC. Tygle grafitowe przechowuje
się w miejscach zamkniętych, suchych i ogrzewanych.

Oprócz tygli grafitowych używa się tygli karborundowych, szamotowych, a do topienia

stopów aluminium również tygli żeliwnych, których wewnętrzne powierzchnie pokrywa się
masą ochronną.

Do topienia stopów magnezu oraz stopów łożyskowych używa się tygli staliwnych lub

spawanych z blachy.

Mosiądze odlewnicze topi się stosując sole ochronne. Topić należy szybko

i przegrzewać, aż do wystąpienia białych dymów oznaczających początek parowania. Przy
zawartości powyżej 0,2% Al tworzą się duże ilości wtrąceń Al

, co powoduje

nieszczelność odlewów. Natomiast mały dodatek Al (rzędu0,05%) jest korzystny, gdyż na
powierzchni stopu tworzy się izolująca błonka Al

Nadmiar Al usuwa alueliminator. Pod

koniec topienia mosiądz upłynnia się przez dodanie 0,05–0,15% fosforu w postaci CuP10 lub
wprowadzenie 0,05–0,15%Al.

Mosiądz manganowy topi się pod warstwą węgla drzewnego ze względu Ne jego

szczególną zdolność do utleniania się. Mangan dodaje się podczas topienia w postaci zaprawy
(max 22% Mn). Po stopieniu należy przeprowadzić rafinację i upłynnić stop przez dodanie
0,3 % Al., gdyż w przeciwnym razie trudno się go zalewa.

Mosiądz niklowy wymaga wysokiej temperatury topienia, lecz przy takiej temperaturze

szybko pochłania węgiel i siarkę oraz utlenia się. W związku z tym należy go topić pod dobrą
powłoką izolującą i zabezpieczyć przed kontaktem z grafitem. Po stopieniu metal odsiarcza
się solami zawierającymi Na

, Na

i piasek. Następnie stop rafinuje się, odtlenia

i upłynnia dodając 0,02–0,03% Al. Nikiel wprowadza się tylko w postaci niskoprocentowych
zaprawi kontroluje jego zawartość przed spustem.

Mosiądz krzemowy topi się pod węglem drzewnym lub powłoką lekko odtleniającą.

Krzem wprowadza się w formie zaprawy z miedzią. Po stopieniu rafinuje się metali na koniec
upłynnia przez dodanie 0,2% Al.

Brązy cynowe i fosforowe topią się w wysokiej temperaturze ulegają przy tym utlenianiu

i  zagazowaniu.  Należy  je  topić  szybko,  w  stale  utleniającej  atmosferze,  pod  przykryciem.
Zaraz po przegrzaniu należy stop odtlenić dodając 0,05% P ( nie odtlenia się fosforem brązów
fosforowych  i  cynowych  z  aluminium). Jeśli topi  się  silnie  zanieczyszczony  wsad, to  należy
od  początku  topienia  rafinować  (rafinator  zamiast  powłoki).  Rafinuje  się  też  azotem  lub
chlorem i chlorkami, gdy trzeba usunąć domieszki Mg, Al, Mn, Fe. Jeśli rafinuje się chlorem,
to tylko po odtlenieniu, gdyż może nastąpić wybuch.

Brązy aluminiowe topi się najkorzystniej w atmosferze obojętnej lub lekko redukującej,

pod żużlem ochronnym. Odtlenia się dodając 1% Mn i 0,02–0,03% Mg. Zamiast Mg można
użyć Ti i Ca. Przed odlewaniem dodaje się do kąpieli 0,3–0,5% Al, co ułatwia wypływanie
żużla zawierającego Al

Brąz ołowiowy topi się w atmosferze redukującej pod 40–50 mm warstwą węgla

drzewnego.  Stosuje  się  również  pokrycia  rafinujące,  które  przed  odlewaniem  zagęszcza  się
piaskiem  i  ściąga.  Brąz  ołowiowy  ma  silną  skłonność  do  segregacji,  zapobiega  temu
w pewnym stopniu dodatek Ni, a częściowo i Mn. Najlepiej zapobiega segregacji intensywne
mieszanie  kąpieli  i  dlatego  najlepiej  topić  ten  stop  w  piecu  indukcyjnym  tyglowym  lub
kanałowym.

Brąz krzemowy ma silną tendencję do zagazowania. Topi się go pod pokryciem

utleniającymi chroni przed nadmiernym przegrzaniem. Jeśli w trakcie topienia nastąpiło
nasycenie wodorem ze złomu lub spalin, należy przeprowadzić rafinację gazową azotem lub
powietrzem. W celu upłynnienia dodaje się 0,05–0,1% Al.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Podczas topienia stopów miedzi obserwuje się straty, głównie z powodu zgaru na

powierzchni metalu, w celu zmniejszenia zgaru topniki wprowadza się w połowie lub
w całości do wsadu przed początkiem topienia. Podczas rafinacji gazowej topników nie
ściąga się, dopiero przed zalewanie zagęszcza się je piaskiem i ściąga.

Stopy aluminium topi się najlepiej w piecach indukcyjnych tyglowych, gdyż odznaczają

się ona największą wydajnością, łatwością regulowania temperatury (mały zgar).

Jako piece podgrzewacze do utrzymania metalu w wąskich granicach temperatur,

najlepsze  są  piece  indukcyjne.  W  odlewniach  piaskowych  stosuje  się  piece  wannowe,
a  w  kokilowych  i  ciśnieniowych  -  piece  tyglowe.  W  piecach  tyglowych  stosuje  się  tygle
grafitowe,  aby  wykluczyć  możliwość  przechodzenia  żelaza  do  kąpieli.  Tygle  żeliwne
pokrywa  się  powłoką  ochronną.  Do  pracy  ciągłej  stosuje  się  tygle  metalowe  materiału
odpornego na korozję w stopach Al.

Wsad ładowany do pieca musi być zupełnie suchy i najlepiej podgrzany. Nie należy

stałych kawałków zanurzać w kąpieli,  lecz kłaść  je do pieca  na  nie  stopione  jeszcze kawałki
wsadu.  Wsad  musi  być  czysty,  a  zawłaszcza  nie  powinien  zawierać  oleju,  również  tygiel
i narzędzia do topienia powinny być czyste. Metalu nie należy zbytecznie przegrzewać, lustro
metalu powinno  być  chronione  solą,  szczególnie  wtedy,  gdy topi  się  stopy  z  magnezem  lub
wióry.

Wodór jest jedynym gazem, który powoduje znaczne niebezpieczeństwo zagazowania

stopu.  Przenika  on  do  metalu  z  atmosfery  pieca,  rozpuszczalność  wodoru  w  aluminium
zmniejszają  składniki  stopowe  i  obniżenie  temperatury  topienia  do  niezbędnych  granic.
W  celu  usunięcia  wodoru  z  kąpieli  stosuje  się  rafinacje  chlorem  i  azotem.  Odgazowywanie
chlorem wymaga doskonałego odciągu.

Zjawiskiem ujemnym występującym przy topieniu aluminium jest utlenianie, które

pogarsza wszystkie właściwości fizyczne i chemiczne stopów oraz powoduje duże straty przy
przetapianiu. Topienie należy prowadzić szybko i nie przegrzewać nadmiernie w neutralnej
atmosferze pieca, wolnej od wilgoci. Stopu nie należy mieszać, ostrożnie przelewać, stosować
pokrycia ochronne i dobre zaprawy. Metal należy oddzielnie topić i oddzielnie przegrzewać
do zalewania.

Utleniony stop poddaje się rafinacji gazowej lub solami, filtrowaniu i odstaniu.

Temperatura topienia soli musi być niska, sól wypływa na powierzchnię metalu tworząc
rzadkopłynny żużel, porywa za sobą cięższe od aluminium cząstki Al

Stopy magnezu topi się w piecach tyglowych w tyglach ze stali węglowej. Tygiel

powinien być czysty, w przerwach między topieniem napełnia się go wodą, która rozpuszcza
resztki soli. Przed użyciem tygiel należy wygrzać do czerwoności.

Wsad metalowy, złożony z gąsek i najwyżej 50% złomu suchego i bez zanieczyszczeń,

należy topić pod pokryciem, aby ograniczyć ilość zgaru, który i tak wynosi ok.9%. Każde
zapalające się miejsce podczas topienia należy natychmiast zagasić, posypując je solą.

Po stopieniu przy temperaturze ok. 750ºC, wprowadza się sól rafinującą. W miarę

nasycania się tlenkami sól opada na dno tygla. Stop jest dobrze oczyszczony, gdy swobodna
lustrzana powierzchnia metalu pozostaje błyszcząca i nie zapala się łatwo. Podczas zalewania
strugę stopu posypuje się siarką, aby tworzący się dwutlenek siarki odciął dostęp powietrza
i zapobiegła zapaleniu metalu.

Stopy cynku topi się najlepiej w piecach indukcyjnych i piecach gazowych tyglowych.

Tygle mogą być grafitowe, żeliwne lub stalowe pokryte powłoką ochronna. Stopów cynku nie
należy przegrzewać powyżej 500ºC, najlepiej oddzielnie topić i oddzielnie przegrzewać stop.
Stopów cynku nie poddaje się rafinacji i w celu zapobieżenia nadmiernemu zgarowi, pokrywa
się kąpiel warstwą węgla drzewnego.

Przed przystąpieniem do topienia stopu w piecu płomieniowym lub elektrycznym należy

dokładnie zapoznać się z instrukcją obsługi pieca i stosować się do niej bezwzględnie,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

zachowując wszystkie procedury opisane w instrukcji, jak również stosując przepisy bhp
i ochrony środowiska.

Przed prowadzeniem wytopu należy również zapoznać się dokładnie z instrukcją

technologiczną, która zawiera opis przygotowania wsadu, ładowania go do pieca, obsługi
pieca, kontroli parametrów jego pracy, kontroli parametrów topionego metalu i sposób jego
spustu.

W procesie topienia stopów zachodzą zmiany w ich temperaturze, składzie chemicznymi

właściwościach odlewniczych. Wszystkie te czynniki mają decydujący wpływ na jakość
odlewu i dlatego w procesie topienia oraz uszlachetniania metali muszą być skrupulatnie
kontrolowane.

Temperaturę ciekłego metalu mierzy się pirometrem termoelektrycznym do ciągłego lub

sporadycznego pomiaru temperatury.

Bieżąca kontrola składu chemicznego stopu możliwa jest dzięki użyciu spektrometru

zwanego  inaczej kwantometrem. Do szybkich oznaczeń  należy oznaczanie  zawartości  węgla
w  staliwie  i  żeliwie  przez  spalanie  próbki  w  tlenie.  Do  metod  pośrednich,  lecz  bardzo
przydatnych  w  kontroli  należy  metoda  analizy  krzywej  krzepnięcia.  Zakres  temperatury
krzepnięcia  zależny  jest  od  składu  chemicznego  stopu.  Przy  wytopie  żeliwa  sferoidalnego
ważna  jest  zawartość  magnezu  w  żeliwie,  wystarczająca  do  modyfikacji.  W  celu  szybkiego
sprawdzenia, czy występuje on w dostatecznej ilości odlewa się próbkę prętową, której biały
przełom świadczy o dostatecznej zawartości magnezu.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Co oznacza pojęcie procesu żeliwiakowego?
2.  Na jakie strefy pracy dzieli się żeliwiak?
3.  Jakie zjawiska zachodzą w każdej ze stref?
4.  Jak przebiega proces wytopu żeliwa w piecu tyglowym indukcyjnym?
5.  Jak przebiega wytop stopów aluminium w tyglowym piecu płomieniowym?
6.  Jak przebiega wytop staliwa w piecu tyglowym łukowym?
7.  Jak mierzy się temperaturę stopu?
8.  W jaki sposób pobiera się próbkę metalu do badań składu chemicznego?
9.  Jak bada się skład chemiczny stopu?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przeprowadź wytop żeliwa szarego w piecu tyglowym indukcyjnym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z wiadomościami na temat bezpieczeństwa i higieny pracy na stanowisku

topienia,

2) zapoznać się z wiadomościami na temat składu chemicznego żeliwa szarego,
3) zapoznać się z wiadomościami na temat składu wsadu do topienia żeliwa szarego

4)  zapoznać się z wiadomościami na temat przygotowania wsadu do wytopu żeliwa szarego,
5)  zapoznać się z instrukcją topienia,
6)  zapoznać się z instrukcją do obsługi pieca,
7)  zorganizować stanowisko pracy,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8)  przeprowadzić wytop według instrukcji topienia,
9)  zaprezentować efekty swojej pracy,
10)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

piec tyglowy indukcyjny,

−

składniki wsadu do pieca,

−

instrukcja obsługi pieca,

−

instrukcja topienia,

−

środki ochrony osobistej,

−

poradniki.

Ćwiczenie 2

Przeprowadź wytop stopu aluminium AK7 w piecu tyglowym płomieniowym i oceń

jakość stopu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z wiadomościami na temat bezpieczeństwa i higieny pracy na stanowisku

topienia,

2)  zapoznać się z wiadomościami na temat składu chemicznego stopu AK7,
3)   zapoznać się z wiadomościami na temat przygotowania wsadu do wytopu stopu AK7,
4)  zapoznać się z instrukcją topienia,
5)  zapoznać się z instrukcją do obsługi pieca,
6)  zapoznać się z wiadomościami na temat oceny jakości stopu,
7)  zorganizować stanowisko pracy,
8)  przeprowadzić wytop według instrukcji topienia,
9)  dokonać oceny jakości stopu,
10)  zaprezentować efekty swojej pracy,
11)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

piec tyglowy płomieniowy opalany gazem,

−

gąski stopu AK7,

−

zaprawy,

−

instrukcja obsługi pieca,

−

instrukcja topienia,

−

spektrometr,

−

pirometr,

−

środki ochrony osobistej,

−

poradniki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Przeprowadź wytop staliwa w piecu tyglowym łukowym

Sposób wykonania ćwiczenia:

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z wiadomościami na temat bezpieczeństwa i higieny pracy na stanowisku

topienia,

2) zapoznać się z wiadomościami na temat składu chemicznego staliwa,
3) zapoznać się z wiadomościami na temat składu wsadu do topienia staliwa,

4)  zapoznać się z wiadomościami na temat przygotowania wsadu do wytopu staliwa,
5)  zapoznać się z instrukcją topienia,
6)  zapoznać się z instrukcją do obsługi pieca,
7)  zorganizować stanowisko pracy,
8)  przeprowadzić wytop według instrukcji topienia,
9)  zaprezentować efekty swojej pracy,
10)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

piec tyglowy łukowy,

−

składniki wsadu do pieca,

−

instrukcja obsługi pieca,

−

instrukcja topienia,

−

środki ochrony osobistej,

−

poradniki.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) określić, jak przebiega proces wytopu żeliwa w piecu indukcyjnym

tyglowym?

2) określić, jak przebiega proces wytopu stopów Al. w piecu tyglowym

płomieniowym?

3) określić przebieg wytopu staliwa w piecu tyglowym łukowym?

4) prowadzić wytop zgodnie z instrukcją?

5) zmierzyć temperaturę kąpieli metalowej?

6) pobrać próbkę ciekłego metalu do badań składu chemicznego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.

Spust  i  pozapiecowa  obróbka  ciekłego  metalu,  kontrola
jakości  ciekłego  metalu,  ręczne  i  mechaniczne  zalewanie
form,  maszyny  i  urządzenia  do  transportu  ciekłego  metalu,
zalewania i obróbki pozapiecowej

4.4.1. Materiał nauczania

Spust jest to wylewanie stopionego metalu pieca, sposób spustu zależy od rodzaju pieca

i rodzaju stopu topionego w piecu.

Żeliwo można spuszczać jedynie wtedy, gdy rynna spustowa jest dobrze wysuszona,

wszystkie  narzędzia  stykające  się  z  ciekłym  metalem  musza  być  dobrze  wygrzane.  Spust
należy rozpoczynać  dopiero  po  wydanym  sygnale  ostrzegawczym,  przy  czym  w  pobliżu  nie
powinni  znajdować  się  zbędni  pracownicy.  Spuszczając  żeliwo  nie  wolno  stać  naprzeciwko
otworu  spustowego,  lecz  zawsze  z  boku,  mając  na  sobie  ubranie  ochronne  i  okulary.  Metal
z  żeliwiaka  o  głębokiej  kotlinie  należy  spuszczać  szybko,  zamrożony  otwór  spustowy
przepalać  ostrożnie  tlenem  doprowadzonym  rurką  stalową,  zwracając  uwagę,  aby  butla
z  tlenem  nie  nagrzała  się  i  nie  uległa  uszkodzeniu.  Kadzie,  do  których  spuszcza  się  żeliwo
powinny  być  dobrze  nagrzane  (do  temperatury  czerwonego  żaru)  i  zabezpieczone  przed
wywróceniem się. Jeżeli kadź jest smukła, o wysokości większej niż 1,5 średnicy, to musi być
ustawiona w dole pod żeliwiakiem.  Krawędzie dołu  muszą  być zabezpieczone kątownikami,
a  podłogę  obok  dołu  należy  wykonać  ze  stali  rowkowanej.  Kadzie  ręczne  należy  wraz
z widłami oprzeć na stojakach.
Przebijanie otworu spustowego odbywa się w dwóch etapach:

−

wykruszanie wysuszonej lecz nie rozżarzonej części korka glinianego drążkiem stalowym
w kształcie dłuta, bez użycia młotka i wymiatanie okruchów szczotką,

−

wybijanie rozżarzonej części korka drążkiem o zakończeniu stożkowym.

Gdy strumień metalu popłynie z otworu, należy przeczyścić otwór zakrzywionym drążkiem.
Gdy na powierzchni metalu ukażę się smuga żużla, otwór należy zatkać. Żużla nie należy
spuszczać przez otwór spustowy, gdyż potem trudno otwór zamknąć, a ponadto krzepnący na
rynnie żużel łatwo uszkadza powierzchnię wyprawy rynny, która powinna być gładka.

Otwór spustowy zatyka się korkiem z plastycznej gliny z dodatkiem grafitu. Korek ulepia

się  na  tarczce  lekkiego  drążka  drewnianego  zakończonego  prętem  stalowym  z  tarczką.
Tarczka  ma  środku  kolec,  co  ułatwia  utrzymanie  się  korka.  W  celu  zamknięcia  otworu
spustowego pracownik  staje  naprzeciw rynny, opierając  zatyczkę o znajdującą się  na rynnie,
w  osi  otworu  podkładkę  z  płaskownika  i  następnie  celnym,  zdecydowanym  ruchem
wprowadza korek w otwór, po czym pokręca zatyczkę w celu łatwiejszego oddzielenia tarczki
od  korka.  Powinny  być  zawsze  przygotowane  2  lub  3  zatyczki  zapasowe.  Pracownik
powinien być ubrany w fartuch ochronny, rękawice i okulary ochronne. Podłoga pod otworem
spustowym i dno otworu, w którym ustawia się kadź powinny być suche.

Żużel spuszcza się do tzw. wanien żużlowych, wyłożonych masą formierską (jeśli nie ma

urządzenia  do  granulacji  żużla).  Przebijanie  i  zatykanie  otworu  żużlowego  odbywa  się
podobnie  jak  otworu  spustowego,  należy  jednak  znacznie  zmniejszyć  dmuch,  aby  osłabić
wytrysk żużla. Otwór żużlowy zatyka się masą formierską, co ułatwia późniejsze przebijanie.
W czasie zatykania należy całkowicie wstrzymać dmuch. Z chwilą, gdy poziom żużla na tyle
się obniży, że część otworu zostanie odsłonięta, następuje silne wyrzucanie płomienia, kropli
żużla  a  nawet  kawałków  koksu.  Dla  ochrony  należy  więc  ustawić  ekran  blaszany
w odległości 1–1,5 m od otworu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Żeliwo otrzymane w procesie żeliwiakowym wymaga w licznych przypadkach

przeprowadzenia  wykańczającej  obróbki  metalurgicznej  (nawęglania,  nakrzemowywanie,
odsiarczanie  wprowadzanie  modyfikatorów  i  pierwiastków  stopowych)  poza  żeliwiakiem.
Również  żeliwo  otrzymane  w  piecach  elektrycznych  wymaga  czasem  odsiarczania
i nawęglania poza piecem.

Jeżeli żeliwo wymaga odsiarczania, to po przelaniu go do kadzi dodaje się do kąpieli

sodę, węglan wapnia lub węglika wapnia lub innych związków wapnia np. cyjanamidu
wapnia. Zachodzące w kąpieli reakcje chemiczne wiążą siarkę w związki chemiczne
nierozpuszczalne w metalu i przechodzące do żużla.

W celu nawęglenia żeliwa wprowadza się do kadzi tzw. Nawęglacie, czyli grafit, złom

elektrod grafitowych, antracyt, suchy pył koksowy, pył węgla kamiennego. Nawęglacz
powinien być rozdrobniony, a kąpiel w czasie nawęglania powinna być mieszana.

Ponadto poza żeliwiakiem wprowadza się do żeliwa dodatki stopowe, które polepszają

jego właściwości odlewnicze i powodują zmniejszenie ilości wad odlewów.

Sprawność pozapiecowych procesów metalurgicznych zwiększa się przez:

−

przedmuchiwanie kąpieli metalowej gazami,

−

stosowanie zbiorników (kadzi) wstrząsowych.
Przedmuchiwanie kąpieli metalowej gazami znalazło zastosowanie głównie do

przyspieszania reakcji odsiarczania i nawęglania żeliwa. Sposoby przedmuchiwania pokazuje
rys. 10. Odpowiednie dodatki odsiarczające i nawęglające wprowadza się na dno kadzi, na
powierzchnię metalu lub w strumieniu gazu nośnego.

Zbiorniki wstrząsowe pozwalają na przeprowadzanie nawęglania, wprowadzanie

składników  stopowych  (najczęściej  krzemu)  w  postaci  rozdrobnionych  żelazostopów.
Zbiorniki  wstrząsowe  pozwalają  również  na  prowadzenie  procesów  rafinacji  (oczyszczania)
i  utleniania  niektórych  zbędnych  pierwiastków  zawartych  w  żeliwie  lub  w  surówce.  W  tym
celu  wyposaża  się  zbiorniki  wstrząsowe  w  specjalne  urządzenia  wtłaczające  do  kąpieli
metalowej tlen i gazy oczyszczające.

Kontrola jakości ciekłego żeliwa obejmuje:

−

kontrolę składu chemicznego żeliwa,

−

kontrolę temperatury ciekłego żeliwa,

−

analizę gazów w żeliwie.
Do najszybszych i najbardziej wszechstronnych metod oznaczania składu chemicznego

ciekłego metalu zalicza się analizę spektralna wykonywana przy pomocy specjalnych
aparatów- spektrometrów (kwantometrów).

Temperaturę ciekłego metalu mierzy się przy pomocy pirometrów.
Analizę gazów w metalach przeprowadza się metodą chromatografii.

Przy wytwarzaniu staliwa podstawowym rodzajem pozapiecowej obróbki cieplnej jest

obróbka próżniowa. Polega ona na wytworzeniu próżni nad ciekłym metalem. Po osiągnięciu
ciśnienia  ok.  4  kPa  zaczyna  się  coraz  intensywniejsze  wydzielanie  z  kąpieli  tlenku  węgla,
wyrażające się kipieniem kąpieli. Po upływie 10 –12 min, gdy proces ten się kończy wyłącza
się  pompy  i  likwiduje  próżnię.  Obróbka  próżniowa  pozwala  na  zmniejszenie  zawartości
wodoru, tlenu  i  azotu  w  staliwie,  a  także  zmniejsza  w  znacznym  stopniu  zawartość wtrąceń
niemetalicznych.

W przypadku metali stopów metali nieżelaznych najczęściej stosowanymi sposobami

obróbki pozapiecowej są rafinacja i modyfikacja.

Rafinacja stopów aluminium ma na celu usunięcie rozpuszczonego w ciekłym stopie

wodoru, który tworzyłby porowatość w zakrzepłych odlewach. Stosuje się następujące
metody rafinacji stopów Al:

−

rafinacja gazami oczyszczającymi (chlor, azot),

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

rafinacja substancjami rozkładającymi się w temperaturze ciekłego metalu (preparaty
zawierające C

ZnCl

, MnCl

, AlCl

−

rafinacja żużlem polega na rozpuszczeniu i utlenieniu niepożądanych domieszek
i wtrąceń oraz usunięciu ich do żużla, którym są następnie ściągnięte,

−

filtracja,

−

rafinacja próżniowa,

−

przetrzymywanie ciekłego metalu w temperaturach nieco wyższych od ich temperatury
topnienia.
Po rafinacji gazami oczyszczającymi, czy tez substancjami rozkładającymi się

w temperaturach rafinacji, należy odczekać 5 – 10 minut na wypłynięcie gazów
porafinacyjnych i żużla, a następnie przystąpić do kolejnego zabiegu uszlachetniania ciekłego
metalu.

Modyfikacja jest zabiegiem mającym na celu rozdrobnienie ziaren krystalizującego

stopu, co sprawia, że ulegają zmianie jego właściwości fizyczne, chemiczne
i mechaniczne. Stosuje się dwie metody modyfikacji stopów aluminium:

−

modyfikacja przez wprowadzenie dodatkowych zarodków krystalizacji, najczęściej
tytanu, boru i fosforu , sodu i strontu,

−

modyfikacja przez przechłodzenie.
Rafinacja stopów magnezu ma na celu pozbycie się żelaza metodą koagulacji cząstek

żelaza i ich opadania na dno kąpieli. W tym celu wprowadza się do kąpieli mangan lub
chlorek manganu. Rafinacja w celu usunięcia zanieczyszczeń niemetalicznych, w tym
gazowych przeprowadzana jest przy użyciu żużli rafinujących lub gazów oczyszczających.

Modyfikacja stopów magnezu zależy od. składu stopu i znajdujących się w metalu

zanieczyszczeń. Można zastosować dodatek cyrkonu lub przegrzewać kąpiel.

Rafinacja stopów miedzi ma na celu ich odtlenienie i usunięcie wodoru. Mosiądz

manganowy, mosiądz niklowy, mosiądz krzemowy, brąz cynowy i fosforowy rafinuje się
azotem.

Stopów cynku nie poddaje się rafinacji z wyjątkiem przypadków, gdy wsad jest bardzo

drobny i zanieczyszczony, wtedy jako sól rafinującą stosuje się chlorek cynku.

Stopy łożyskowe (cynowe i ołowiowe) rafinuje się salmiakiem, którego porcje

wprowadza się na dno tygla.

Zalewanie form jest bardzo odpowiedzialną operacją, gdyż od poprawności jej

wykonania  zależy  jakość  odlewów.  Wiąże  się  ono  bezpośrednio  z  operacjami  transportu
ciekłego  metalu  z  pieców,  zbiorników  lub  kadzi  na  stanowisko  zalewania.  Prawidłowy
przebieg procesu zalewania zależy od właściwej temperatury metalu, jego czystości, ciągłości
zalewania  i  właściwej  ilości  metalu,  pozwalającej  w  całości  wypełnić  cały  układ  wlewowy.
Zalewanie należy do najcięższych operacji wykonywanych w odlewni. Wymaga dużej uwagi
zalewacza,  który  narażony  jest  na  promieniowanie  ciekłego  metalu  i  działanie  gazów
wydostających się z formy.

Charakterystyka metod zalewania form piaskowych zebrana jest w tabeli 1.

Tabela 1. Metody zalewania form piaskowych [10, s. 445].

Metoda zalewania

Zakres stosowania

Zalewanie z kadzi ręcznych:

−

łyżkami,

Staliwo, żeliwo i stopy metali nieżelaznych, produkcja
jednostkowa drobnych odlewów o masie do 5 kg.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

przy użyciu wideł,

Staliwo, żeliwo i stopy metali nieżelaznych produkcja
jednostkowa odlewów o masie do 10kg,

−

przy użyciu wózka dwukołowego.

Staliwo, żeliwo i stopy metali nieżelaznych, produkcja
jednostkowa i małoseryjna odlewów o masie do 100 kg.

Zalewanie z kadzi otwartych:

−

suwnicą,

Żeliwo i metale nieżelazne, odlewy średnie i ciężkie.

−

wózkiem widłowym,

Żeliwo, metoda stosowana głównie do transportu kadzi
rozlewniczych, wyjątkowo do bezpośredniego zalewania.

−

za pomocą podnośnika i kolejki,

Staliwo i żeliwo, odlewnie z przenośnikami o małej
prędkości (poniżej 2 m/min).

−

przy zastosowaniu ruchomego pomostu.

Staliwo i żeliwo, odlewnie z przenośnikami o prędkości
do 8 m/min.

Zalewanie z kadzi zatyczkowych

Odlewnie staliwa

Zalewanie półautomatyczne

Zalewanie form na przenośniku o ruchu taktowym i przy
znormalizowanym położeniu wlewów; ręczne, zdalne
sterowanie przechylaniem kadzi.

Zalewanie automatyczne

Automatyczne linie formowania, głównie o ruchu
taktowym.

Dostarczenie ciekłego metalu z pieca do form w odlewni żeliwa może odbywać się przy

pomocy przechylnego zbiornika żeliwiakowego, który umożliwia zbieranie porcji metalu oraz
wyrównywanie  składu  chemicznego  i  temperatury  żeliwa.  W  zbiornikach  tych  można
prowadzić  odsiarczanie,  oprócz  tego  zbiorniki  ułatwiają  rozlewanie  metalu  do  kadzi
i  umożliwiają  lepsze  oddzielenie żeliwa od  żużla.  Do  zbiorników  przechylnych  spuszcza  się
żeliwo  przez  rynnę  syfonową,  w  której  oddziela  się  żeliwo  od  żużla.  Do  zbiornika
przechylnego  żeliwo  spływa  ciągle  z  rynny  żeliwiaka  przez  szczelinowy  otwór  w  pokrywie
zbiornika  i  przy  pochylaniu  zbiornika  wylewa  się  przez  otwór  spustowy  czajnikowy
znajdujący  się  w  walcowej  ściance  zbiornika.  W  razie  potrzeby  można  w  tym  zbiorniku,
w szczytowej  ścianie,  od  strony  mechanizmu  obracania,  można zainstalować palnik  gazowy
lub na olej opałowy do dogrzewania żeliwa.

Formy zalewa się metalem przy pomocy różnego rodzaju kadzi odlewniczych.
Ręczną kadź-łyżkę przenosi jeden pracownik, mieszczą one zwykle od 2,5 do 7,5 kg lub

od 10 do 20 kg ciekłego metalu.
Łyżki służące do zaczerpywania próbek staliwa są grubsze i mają długie trzonki, a przed
nabraniem staliwa ożużla się je, czyli pokrywa warstwą ciekłego żużla, aby uchronić je przed
przypaleniem.
Łyżki do żeliwa mają również długie trzonki i pokrywa się je pastą grafitową, można również
używać do tego celu łyżek grafitowych. Służą one jednak tylko do odlewania klinów
i drobnych odlewów kokilowych. Małe formy zalewa się zwykle łyżkami zwykłymi (rys. 10).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 10. Łyżki odlewnicze [14, s. 233]

Kadzie ręczne, zwane tez widłowymi mają podobną budowę jak łyżki zwykłe, lecz ich

pojemność wynosi od 40 do 80 kg, wyjątkowo 100 kg. Uchwyty do kadzi ręcznych (rys. 11)
są  przystosowane  do  przenoszenia  przez  dwóch  ludzi.  Do  większych  kadzi  (ponad  80  kg)
stosuje  się  widły,  które  zamiast  luźnej  rękojeści  mają  koniec  zagięty  w  kształcie  haka
i  osobną  poprzeczkę  z  wygięciem  w  połowie  długości,  na  którym  spoczywa  koniec  wideł.
Podobne widły stosuje się do przenoszenia tygli z ciekłym metalem i zalewania z nich form.
Widły  służą  również  do  przenoszenia  i  przechylania  kadzi  transportowanych  przy  użyciu
urządzeń  dźwigowych  (suwnice,  elektrowciągi,  wózki  podwieszone  itp.),  kadzie  podwiesza
się przy użyciu kabłąków).

Rys. 11

Widły do kadzi odlewniczych[14, s. 233].

Największą kadzią, która nie ma jeszcze mechanicznej przekładni do przechylania jest

kadź odlewnicza zwykła z widłami o pojemności 500kg. Kadź taką, po napełnieniu żeliwem
przenosi się do miejsc zalewania przy pomocy urządzeń dźwigowych i opróżnia przez dziób
zbiornika. Konstrukcja kadzi umożliwia przechylanie zbiornika w obu kierunkach za pomocą
wideł. Kadź zabezpiecza się przed samoczynnym przechyłem przy pomocy zapadki.

Większe kadzie przechyla się przy użyciu specjalnych mechanizmów obracających, które

montowane są na jednym z ramion zawieszenia kadzi i obracają się na czopach. Konstrukcja
kadzi umożliwia przechylanie zbiornika za pomocą przekładni mechanicznej napędzanej
ręcznie w obu kierunkach o pełny obrót. Przekładnia jest samohamowna w celu zapobieżenia
samoczynnemu przechylaniu się kadzi. Aby zapobiec przekręceniu się kadzi dnem do góry w
razie uszkodzenia mechanizmu obracającego, oś jej obrotu znajduje się powyżej środka
ciężkości kadzi z metalem. Kadź opróżnia się przez dziób zbiornika.

Do rozlewania staliwa stosuje się najczęściej kadzie zatyczkowe. Pojemność ich waha się

od  0,5  do  35  ton.  Są  one  dostosowane  do  pojemności  pieca,  tak,  aby  całą  zawartość  pieca
można było spuścić do jednej kadzi. Opróżnianie kadzi zatyczkowej odbywa się przez otwór
w  dnie,  wykonany  w  tzw.  wypustce  lub  wylocie.  Otwór  wypustki  zatkany  jest  od  wnętrza
zatyczką,  która  można  unosić  przy  pomocy  dźwigni,  otwierając  w  ten  sposób  wylot.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wymurowanie wystarcza zwykle na kilkaset zalań, lecz korek i wylot musza być wymienione
po każdym opróżnieniu kadzi. Zalety tej kadzi to łatwość i nieuciążliwość operacji zalewania
i zmniejszona do minimum możliwość dostania się żużla z kadzi do formy.

Kadzie bębnowe (rys. 12) mają tę zaletę, że metal jest dobrze osłonięty i stygnie wolniej

niż w kadzi stożkowej. Do przechylania służy mechanizm złożony z kółka ręcznego i pary kół
zębatych  z  zazębieniem  wewnętrznym.  Przechylenie  kadzi  bębnowej  nie  wymaga  dużego
wysiłku,  gdyż  środek  ciężkości  pustej  kadzi  znajduje  się  blisko  osi  obrotu,  a  znajdujący  się
wewnątrz metal nie bierze udziału w przechylaniu, gdyż jego kształt się nie zmienia, a środek
ciężkości  nie  przesuwa  się  podczas  przechylania  kadzi.  Wadą  tych  kadzi  jest  jednak
kłopotliwe  i  pracochłonne  wykonanie  wymurówki  oraz  trudność  utrzymania  żużla  przy
zalewaniu. W  związku  z  tym  są  one  używane  głównie  transportu  ciekłego  żeliwa  i zasilania
kadzi  ręcznych  i  podwieszanych,  aby  to  ułatwić  kadzie  są  przystosowane  do  ustawiania  na
wózku szynowym.

Rys. 12. Kadź bębnowa [14, s. 236].

Bardzo ważną rolę w otrzymaniu dobrego odlewu odgrywa dobre wysuszenie kadzi przed

użyciem. Jeżeli wyprawa nie jest należycie wysuszona, metal traci część swojego ciepła na jej
dosuszenie  i  szybciej  stygnie  w  kadzi.  Gazy  wydzielające  się  z  niezupełnie  wysuszonej
wyprawy  powodują  gotowanie  metalu  i  jego  wypryskiwanie  z  kadzi,  poza  tym  mogą  one
spowodować  powstawanie  w  odlewach  pęcherzy  gazowych.  Suszenie  kadzi  powinno  się
odbywać  w  specjalnych  piecach  i  urządzeniach,  których  konstrukcja  zależy  od  wielkości
kadzi.

Najbardziej uniwersalnym środkiem transportu i zalewania jest suwnica, której przykład

przedstawia rys. 13.

Rys. 13. Suwnica pomostowa[2, s. 21].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Do przesuwania kadzi z metalem spod zasięgu jednej suwnicy pod zasięg innej służą

wózki szynowe, najczęściej z gładką platformą. Mogą one być przepychane ręcznie lub
zaopatrzone w napęd elektryczny.

Typowym środkiem transportu w odlewniach małych i średnich odlewów są kolejki

podwieszane.

W czasie zalewania kadź wykonuje dwa ruchy: przechyla się i podnosi. Kadzie małe

przechyla się przy pomocy wideł, do podnoszenia kadzi służą podnośniki
Podnośniki  ręczne  zawiesza  się  na  wózkach  kolejek  podwieszonych.  Zalewacz  jedną  ręką
przechyla  kadź,  a  drugą  obsługuje  podnośnik.  Podnośnik  przeznaczony  jest  do  współpracy
z kadziami odlewniczymi i wózkami podwieszonymi.

Przy kadziach o większej pojemności (500 kg i więcej) stosuje się podnośniki elektryczne

(rys. 13). Istnieją również sieci kolejek, po których kursują wciągniki elektryczne (wciągarki)
z doczepionymi koszami sterowniczymi, zdolne unieść kadź suwnicową o pojemności kilku
ton. Wciągarki kierowane są przez zalewacza jeżdżącego w specjalnej kabinie.

Rys. 13. Podnośnik elektryczny z wózkiem[14, s. 241].

W małych odlewniach transport ciekłego metalu i zalewanie nim form odbywa się przy

użyciu wózków widłowych z napędem elektrycznym, kierowanych przez jeżdżących na nich
zalewaczy.

W odlewniach zmechanizowanych, gdzie formy przesuwają się po przenośniku

odlewniczym( konwejerze), kadzie są zawieszone na wózkach kolejki podwieszonej.

Poza tym zalewacz stoi na ruchomym pomoście, który przesuwa się razem z nim

z prędkością równą prędkości kadzi i prędkości form przesuwanych na przenośniku. Prędkość
przesuwu kadzi synchronizuje się z prędkością przenośnika odlewniczego. Schemat
ruchomego pomostu do zalewania form jest pokazany na rys. 14.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 14. Ruchomy pomost do zalewania form [14, s. 243].

Górna, robocza powierzchnia ruchomego pomostu do zalewania form przesuwa się

w  tym  samym  kierunku  z  tą  samą  prędkością,  co  odlewniczy  przenośnik  wózkowy.  Kadzie
z  ciekłym  metalem  transportowane  są  wózkami  kolejki  podwieszonej.  Transport  kadzi  jest
jednokierunkowy.  Zależnie  od  wielkości  formy  i  ciężaru  jednostkowego  odlewów,  kadzie
mogą  być  popychane  ręcznie,  przewożone  wciągarkami  przejezdnymi  z  napędem
elektrycznym lub wciągarkami przejezdnymi kabiną. Na całej długości odcinka zalewania, aż
do początku tunelu chłodzącego, formy są obciążone. Formę przed zalaniem obciąża się, gdyż
ciekły metal może unieść jej połówkę.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Co oznacza pojęcie zalewanie formy?
2.  Jakie urządzenia stosuje się do ręcznego zalewania form?
3.  Jakie urządzenia stosuje się do mechanicznego zalewania form?
4.  Jakie znasz operacje pozapiecowej obróbki stopów odlewniczych?
5.  W jakim celu stosuje się rafinację stopów?
6.  W jakim celu stosuje się modyfikację stopów?
7.  Co oznacza pojęcie sferoidyzacji żeliwa?
8.  W jakim celu stosuje się sferoidyzację?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zalej ręcznie stopem aluminium formę piaskową.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z wiadomościami na temat zalewania firm odlewniczych,
2)  zapoznać się z wiadomościami na temat zjawisk zachodzących w formie po jej zalaniu,
3)  zapoznać się z instrukcją wykonania ćwiczenia,
4)  przygotować potrzebne narzędzia,
5)  przygotować sprzęt ochrony osobistej,
6)  zalać formę,
7)  dokonać oceny pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

instrukcja wykonania ćwiczenia,

−

obciążona forma odlewnicza piaskowa,

−

łyżka odlewnicza,

−

ciekły stop aluminium.

Ćwiczenie 2

Rozpoznaj na rysunkach urządzenia do zalewania form i nazwij je.

Numer rysunku

Nazwa urządzenia

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z wiadomościami na temat urządzeń do mechanicznego i ręcznego

zalewania form,

2)  rozpoznać urządzenia na rysunkach,
3)  przyporządkować każdemu urządzeniu nazwę,
4)  wypełnić tabelę w arkuszu do ćwiczenia,
5)  zaprezentować efekty swojej pracy,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

arkusz do wykonania ćwiczenia,

−

formularze z pytaniami prowadzącymi,

−

plansza z rysunkami urządzeń do zalewania form,

−

poradniki,

−

przybory do pisania.

Ćwiczenie 3

Rozpoznaj na rysunkach urządzenia do transportu ciekłego metalu i nazwij je.

Numer rysunku

Nazwa urządzenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z wiadomościami na temat urządzeń do transportu ciekłego metalu,
2)  rozpoznać urządzenia na rysunkach,
3)  przyporządkować każdemu urządzeniu nazwę,
4)  wypełnić załączoną tabelę,
5)  zaprezentować efekty swojej pracy,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

arkusz do wykonania ćwiczenia,

−

formularze z pytaniami prowadzącymi,

−

plansza z rysunkami urządzeń do transportu ciekłego metalu,

−

przybory do pisania,

−

poradniki.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wyjaśnić pojęcie zalewania?

2) dobrać urządzenia do ręcznego zalewania form?

3) dobrać materiały wsadowe do wytopu żeliwa?

4) rozpoznać na rysunkach urządzenia do zalewania form?

5) nazwać pokazane na rysunkach urządzenia do zalewania form?

6) zanalizować zjawiska zachodzące w formie po jej zalaniu?

7) nazwać zjawiska zachodzące w formie po jej zalaniu

8) wyjaśnić pojęcie obróbki pozapiecowej stopów?

9) określić pojęcie rafinacji stopu?

10) podać sposoby rafinacji stopów aluminium?

11) wyjaśnić pojęcie modyfikacji stopu?

12) podać sposoby modyfikacji stopów aluminium?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Doprowadzenie metalu do formy, krzepnięcie i stygnięcie

metalu w formie, bezpieczeństwo i higiena pracy, ochrona
przeciwpożarowa oraz ochrona środowiska w oddziałach
topienia

4.5.1. Materiał nauczania

W celu wprowadzenia do formy ciekłego metalu, należy wykonać w niej szereg kanałów

i zbiorników zwany układem wlewowym. Przykład układu wlewowego przedstawia rys. 15.

Rys. 15. Układ wlewowy [14, s. 255]

Układ wlewowy spełnia następujące zadania:

−

równomierne i spokojne doprowadzenie ciekłego metalu do wszystkich miejsc formy,

−

niedopuszczenie do formy żużla i zanieczyszczeń znajdujących się w metalu,

−

zabezpieczenie formy przed zanieczyszczeniem żużlem i cząstkami masy formierskiej
podczas zalewania,

−

zasilanie odlewu ciekłym metalem podczas jego krzepnięcia,

−

zapewnienie właściwej temperatury krzepnięcia we wszystkich miejscach formy.
Układ wlewowy można podzielić na dwie części:

−

część doprowadzającą ciekły metal do formy czyli:

−

zbiornik wlewowy,

−

wlew główny,

−

belkę odżużlającą,

−

wlewy doprowadzające.

−

część zasilającą odlew ciekłym metalem podczas jego krzepnięcia czyli:

−

nadlewy zasilające,

−

przelewy zasilające.

Zbiornik wlewowy ułatwia wprowadzenie ciekłego metalu do formy, zapewnia ciągłość

odlewania, zatrzymuje zanieczyszczenia niemetaliczne jak piasek czy żużel.

Wlew główny stanowi połączenie między zbiornikiem wlewowym a belką odżużlającą.

Podczas wlewania metalu do zbiornika dużych rozmiarach, wlew główny zamyka się korkiem
(gruszką).Korek wykonany jest z żeliwa oblepionego gliną, zamyka wlew główny do
momentu zapełnienia całego zbiornika wlewowego metalem, a następnie jest wyjmowany
udrożniając w ten sposób wlew.

Belka wlewowa (odżużlająca) stanowi połączenie wlewu głównego z wlewami

doprowadzającymi  i zatrzymuje wszystkie zanieczyszczenia niemetaliczne, które nie  zostały
zatrzymane  w  zbiorniku.  Przeważnie  belka  wlewowa  jest  poziomym  kanałem  przekroju
trapezowym. Podobnie jak w zbiorniku wlewowym, w belce wlewowej następuje zatrzymanie
żużla,  który  jako  lżejszy  utrzymuje  się  w  górnej  części  belki.  W  miarę  potrzeby  nadaje  się
belkom różne, czasem skomplikowane, kształty, które zapewniają zatrzymanie żużla w belce

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

i niedopuszczenie do zanieczyszczenia odlewu.. Przykłady różnego rodzaju belek wlewowych
przedstawia rys. 16.

Rys. 16. Różne rodzaje belek wlewowych: a) belka z garbami do zatrzymywania zanieczyszczeń, b) belka ze

zmiana kierunku przepływu metalu, w celu wyhamowania szybkości strumienia, c) belka
z odżużlaczem odśrodkowym{14, s. 247]

Wlewy doprowadzające doprowadzają ciekły metal z belki odżużlającej bezpośrednio do

wnętrza  formy,  są  one  umieszczone  u  dołu  belki,  aby  przepływał  przez  nie  jedynie  czysty
metal, bez  zanieczyszczeń.  Przekrój  wlewów  doprowadzających  i  ich  ilość  jest  dostosowana
do ilości metalu, jaki ma być wlany do formy w określonym czasie, a także do kształtu
i  grubości  ścianek  odlewu.  Stosuje  się  wlewy  o  przekroju  trójkątnym,  półokrągłym
i trapezowym. Najczęściej są stosowane wlewy doprowadzające o przekroju trapezowym.

Ciekły metal wpływa do formy z dużą prędkością, co spowodowane jest ciśnieniem

hydrostatycznym  panującym  w  układzie  wlewowym.  Ciśnienie  to  jest  tym  większe,  im
większa jest różnica poziomów między metalem w zbiorniku wlewowym i metalem w formie.
Płynąć z dużą prędkością,  metal uderza w  ścianki formy z dużą siłą  i może doprowadzić do
uszkodzenia  formy  lub  rdzenia.  Budowa  układu  wlewowego  ma  za  zadanie  zmniejszyć
prędkość metalu, dlatego stosuje się nie jeden, a kilka wlewów o małych przekrojach i wielu
załamaniach.  Doprowadzają  one  metal  do  różnych  punktów  formy.  Kierunek  strugi  metalu
wpływającego  do  formy  powinien  być  skośny  lub  równoległy  do  ścianek  formy,  aby  nie
narażać ścianek formy na bezpośrednie, prostopadłe uderzenia metalu, co spowodowałoby ich
uszkodzenie. Wpływając do formy metal nie powinien uderzać w jej wystające części.

Podczas zalewania formy metalem ma miejsce intensywne wydzielanie pary wodnej

i  gazów  z  masy  formierskiej  i  rdzeniowej.  Należy  zapewnić  im  swobodne  ujście  z  formy,
gdyż  wzrost  ciśnienie  w  formie  powoduje  zatrzymanie  przepływu  metalu  i  powstanie  wad.
Zapobieganie  tym  zjawiskom  polega  na  wykonywaniu  dodatkowych  kanałów  zwanych
przelewami (rys. 17), przez które uchodzą gazy. Przekrój przelewu nie powinien być mniejszy
od  przekroju  wlewu  głównego.  Pojawienie  się  płynnego  metalu  w  przelewie  sygnalizuje
całkowite zapełnienie formy.

Rys. 17. Układ wlewowy z przelewami: 1 – zbiornik wlewowy w kształcie lejka, 2 – wlew główny, 3 – belka

wlewowa, 4 – wlew doprowadzający, 5 – przelewy, 6 – wnęka formy [14, s. 248]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Podczas krzepnięcia metalu obniża się jego temperatura, a jak wiadomo z lekcji fizyki,

metale  podczas  obniżania  ich  temperatury  zmniejszają  swoje  wymiary,  zjawisko  to  nosi
nazwę  skurczu  odlewniczego.  Objętość  metalu  po  zakrzepnięciu  jest  mniejsza  niż  objętość
metalu w stanie ciekłym i dlatego po zakrzepnięciu odlew ma mniejsze wymiary niż wymiary
wnęki formy. Wymiary wnęki formy musza być większe od oczekiwanych wymiarów odlewu
o  wielkość  skurczu,  jaki  występuje  w  metalu,  z  którego  wykonany  jest  odlew.  Wielkość
skurczu zależy od:

−

kształtu odlewu,

−

składu chemicznego stopu,

−

zawartości zanieczyszczeń,

−

temperatury topienia,

−

temperatury krzepnięcia.
W formie wypełnionej płynnym metalem występuje duża różnica temperatur między

ściankami formy a metalem. Warstwa metalu przy ściankach krzepnie szybko, oddając swoje
ciepło  ściankom.  W  głębi  odlewu  oddawanie ciepła  jest wolniejsze  i  tym  samym  wolniejsze
jest  krzepnięcie.  W  pewnym  punkcie  odlewu,  który  krzepnie  na  końcu  może  zabraknąć
płynnego  metalu,  gdyż  metal  krzepnąc  ciągle  zmniejsza  swoją  objętość.  Powstaje  wtedy
w odlewie pusta przestrzeń, czyli jama skurczowa lub wiele małych otworów, czyli rzadzizna
skurczowa. Rys. 18 pokazuje schemat krzepnięcia odlewu i powstawanie jamy skurczowej.

Rys. 18. Schemat krzepnięcia i powstawania jamy skurczowej: a) metal tuż po wlaniu do formy (krzepną cienkie

i powierzchniowe warstwy odlewu), b) krzepnie układ wlewowy i zewnętrzna warstwa, tworząc
skorupę, c) skurcz w stanie ciekłym, d) odlew po zakrzepnięciu i jama skurczowa, e) skurcz metalu
w stanie stałym [14. s. 51]

Powstawaniu jamy skurczowej zapobiega się przez:

−

odpowiednią konstrukcję odlewu,

−

stosowanie nadlewów i ochładzalników,

−

właściwą konstrukcję układu wlewowego doprowadzającego metal do odpowiednich
miejsc formy.
Konstrukcja odlewu powinna być taka, aby w jak najmniejszej ilości występowały w nim

tzw. węzły cieplne, w których czas krzepnięcia jest dłuższy niż w innych miejscach.

Nadlewy i przelewy zasilające zasilają krzepnący odlew ciekły metalem. Metal dopływa

do wnęki formy z nadlewów w takiej ilości, aby skompensować skurcz odlewu, nadlewy
i przelewy krzepną najpóźniej i w nich powstają jamy skurczowe (rys. 19), co jest zjawiskiem
korzystnym, bo nadlew i przelew odcina się po zakrzepnięciu odlewu.

Rys. 19. Jama skurczowa powstała w nadlewie, który zostanie odcięty [14, s. 251]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Jeśli ze względów technologicznych nie można umieścić nadlewów na odlewie,

w miejscach, które powinny krzepnąć najwcześniej umieszcza się elementy metalowe tzw.
ochładzalniki, które szybciej odprowadzają ciepło i powodują szybsze studzenie odlewu, czyli
szybsze jego krzepnięcie w tym miejscu. Przykład ochładzalników wewnętrznych pokazany
jest na rys. 20.

Rys. 20. Ochładzalniki wewnętrzne: a) pręt na szpilkach formierskich, b) gwoździe, c) spirala z drutu, d) pręt

[14, s. 253].

Podczas przygotowania wsadu, uruchamiania i obsługi pieca, topienia metalu, jego

transportu, zalewania  form  należy  przestrzegać  instrukcji  bhp, które znajdują  się  na każdym
stanowisku  pracy.  Zmniejsza  się  w  ten  sposób  możliwość  wystąpienia  wypadku przy  pracy,
powstania  pożaru  i  zanieczyszczenia  środowiska.  Podstawowe  zasady  bhp  obowiązujące
w oddziale topienia są następujące:

W zawodzie wytapiacza może być zatrudniony pracownik wyznaczony przez kierownika

wydziału posiadający wymagane, aktualne badania lekarskie.
Wytapiacz musi być przeszkolony w zakresie obsługi pieców topialnych, urządzeń do
rafinacji i posiadać uprawnienia do obsługi urządzeń dźwignicowych oraz pojazdów
transportu wewnętrznego.
Wytapiacz musi stosować odzież roboczą:

−

zestaw ubraniowy trudnopalny, lekki,

−

koszula,

−

buty odlewnicze z noskami lub półsaperki.
Sprzęt ochronny:

−

okulary – podczas przebywania w hali odlewni,

−

kask – podczas obsługi urządzeń dźwignicowych,

−

rękawice – podczas wykonywania prac transportowych, kontaktu rąk z gorącymi
powierzchniami,

−

fartuch metalizowany, osłonę twarzy - podczas ręcznego załadunku wsadu, wylewania
stopu do kadzi i pieców podgrzewczych, uzdatniania stopów, czyszczenia pieców,

−

maskę

pochłaniaczem

gazów

–

podczas

awarii

instalacji

chlorowej

i niekontrolowanego przedostawania się chloru na stanowiska pracy,

−

ochrony słuchu – w przypadku przekroczeń norm hałasu.

Wytapiacz musi dbać o ład i porządek na stanowisku pracy.
Materiały, oprzyrządowanie, narzędzia składować w miejscach do tego wyznaczonych,
a piece powinny być zawsze przygotowane do awaryjnego wylania metalu.
Wytapiacz powinien wykonywać pracę przy wykorzystaniu zasad ergonomii.
Przed przystąpieniem do pracy wytapiacz zobowiązany jest:

−

Sprawdzić wizualnie stan techniczny urządzeń ( zapis w książce zdawczo-odbiorczej
urządzeń dźwignicowych).

−

Odpowiednio przygotować (pokryć pastą i podgrzać) narzędzia odlewnicze
i oprzyrządowanie stosowane podczas pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Podczas obsługi urządzeń dźwignicowych należy:

−

Sygnalizować sygnałem dźwiękowym uruchamianie dźwignicy i zwracać uwagę na
otoczenie.

−

Podnosić i opuszczać ciężar gładko, bez wstrząśnięć i szarpnięć.

−

Nie przenosić ciężarów nad ludźmi.

−

Nie podnosić ciężarów przekraczających maksymalną nośność dźwignicy.

−

Przy podnoszeniu pierwszego ciężaru po rozpoczęciu pracy, podnieść ciężar nie wyżej
niż 50 cm, a następnie spuścić go nie dotykając posadzki, by w ten sposób sprawdzić
sprawność hamulca.

−

Nie podnosić ciężarów z ziemi przy pochyłym położeniu lin lub łańcuchów.

−

Nie pozostawiać ciężarów w stanie zawieszenia po zakończeniu pracy lub podczas
przerwy w pracy.

−

Zwracać uwagę, aby przewody doprowadzające prąd nie zaczepiały o przedmioty przy
przesuwaniu podnośnika z miejsca na miejsce.

−

Zamocować ciężar na haku w sposób wykluczający jego wypięcie podczas transportu.

Po zakończeniu obsługi urządzeń dźwignicowych należy:

−

Odstawić urządzenie w miejsce stałego postoju.

−

Zabezpieczyć kasetę sterowniczą przed dostępem osób postronnych przez zamknięcie
zamka i wyjęcie kluczyka.

−

Zdawać urządzenie zmiennikowi po dokonanym przeglądzie i zapisie w książce
zdawczo- odbiorczej.

Ładowanie  wsadu  do  pieców  i  wylewanie  metalu  powinno  odbywać  się  przy  wyłączonym
grzaniu.
Zabrania się uzupełniania stopu w piecu zimnym, wilgotnym, zanieczyszczonym wsadem.
Uruchamiać piec tylko przy zamkniętych pokrywach.
Przed  przystąpieniem  do  zapalania  palników  gazowych  należy  komorę  pieca  wywietrzyć
w celu usunięcia przypadkowo nagromadzonych gazów.
Podesty pieców powinny być zabezpieczone barierkami ochronnymi.
Podczas  topienia  metalu  powinien  być  zapewniony  nadzór  nad  prawidłową  eksploatacją
pieca.
Zbiorniki  awaryjne  usytuowane  przy  piecach  indukcyjnych  należy  utrzymywać  w  należytej
czystości i chronić przed zawilgoceniem.
Nie wolno wylewać płynnego metalu do zimnych i wilgotnych kadzi transportowych.
Lustro płynnego metalu w kadzi powinno znajdować się 15cm poniżej górnej krawędzi kadzi.

Podczas transportu kadzi z płynnym metalem po otwartej przestrzeni, kadź powinna być
przykryta pokrywą, a pojazd posiadać włączoną sygnalizację świetlną.
Podczas rafinacji płynnego metalu należy:

−

Kadź z płynnym metalem ustawić w wyznaczonym miejscu.

−

Obserwować lustro płynnego metalu (łagodne falowanie) oraz przepływ gazu
w rotametrach.

−

Szczególną ostrożność zachować przy rafinacji mieszaniną gazu z użyciem chloru.

−

Proces rafinacji prowadzić przy włączonej, skutecznej wentylacji miejscowej.

W razie uszkodzenia instalacji i stwierdzenia zapachu chloru w powietrzu należy:

−

Założyć maski z pochłaniaczami chloru, izolujące drogi oddechowe.

−

Odłączyć część uszkodzonej instalacji od pozostałej przez zamknięcie zaworu.

−

Włączyć sygnalizację świetlną i dźwiękową.

−

Powiadomić przełożonych i innych pracowników znajdujących się w strefie zagrożenia.

−

Oddalić się z miejsca zagrożenia w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu powietrza.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Podczas stosowania preparatów niebezpiecznych należy stosować następujące środki
ostrożności:

−

Trzymać preparat pod zamknięciem.

−

Pojemnik przechowywać w miejscu dobrze wietrzonym.

−

Przechowywać z dala od produktów żywnościowych, napojów.

−

Nosić w czasie pracy ubranie ochronne i rękawice.

−

Przy połknięciu zasięgnąć opinii lekarza pokazując etykietę.

−

Preparat ten jak i opakowanie usuwać jako trudny odpad.

W  razie  stwierdzenia  nieprawidłowej  pracy  urządzeń  należy  włączyć  wyłącznik
bezpieczeństwa, powiadomić przełożonych względnie odpowiednie służby utrzymania ruchu.
Każdy  uraz  doznany  w  czasie  pracy  należy  zabezpieczyć  korzystając  z  apteczki  pierwszej
pomocy,  zgłosić  przełożonym,  a  z  chwilą  otrzymania  zwolnienia  lekarskiego  osobiście
zgłosić wypadek w Dziale BHP.
Należy  informować  przełożonych  i  służbę  bhp  o  każdym  zdarzeniu  mogącym  spowodować
zagrożenie dla zdrowia lub życia wytapiacza lub innych osób.
Substancje  mogące  powodować  skażenie  środowiska  naturalnego  należy  składować
wyłącznie w przeznaczonych do tego miejscach.

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie zjawiska zachodzą w formie po jej zalaniu ciekłym metalem?
2.  Jak wpływa każde ze zjawisk na właściwości odlewu?
3.  W jaki sposób zapobiega się negatywnemu wpływowi tych zjawisk na odlew?
4.  Jak zbudowany jest układ wlewowy?
5.  Jaką rolę spełnia układ wlewowy podczas zalewania formy?
6.  Jaką rolę spełnia podczas zalewania każda część układu wlewowego?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przeprowadź analizę zjawisk zachodzących z formie po jej zalaniu i określ sposoby

zapobiegania ich negatywnemu wpływowi na odlew.

Nazwa zjawiska

Wpływ zjawiska na odlew

Sposób zapobiegania wpływowi

zjawiska na odlew

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z wiadomościami na temat zjawisk zachodzących w formie po jej zalaniu

i sposobów zapobiegania negatywnemu wpływowi tych zjawisk na odlew,

2)  wyodrębnić poszczególne zjawiska,
3)  określić wpływ każdego zjawiska na właściwości odlewu,
4)  określić sposób zapobiegania negatywnemu wpływowi zjawiska na odlew,
5)  wypełnić tabelę w arkuszu do ćwiczenia,
6)  ocenić wyniki swojej pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

arkusz do ćwiczenia,

−

formularze z pytaniami prowadzącymi,

−

przybory do pisania,

−

literatura techniczna.

Ćwiczenie 2

Przeprowadź analizę budowy układu wlewowego.

Nazwa elementu układu wlewowego

Rola elementu w procesie zalewania formy

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

7) zapoznać się z wiadomościami na temat budowy układu wlewowego i funkcji jego

poszczególnych elementów,

8)  określić rolę każdego elementu budowy układu wlewowego w procesie zalewania formy,
9)  wypełnić tabelę w arkuszu do ćwiczenia,
10)  ocenić wyniki swojej pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

arkusz do ćwiczenia,

−

przybory do pisania,

−

literatura techniczna.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) opisać budowę układu wlewowego?

2) podać nazwy elementów składających się na układ wlewowy?

3) określić rolę każdego elementu w procesie zalewania formy?

4) określić zjawiska zachodzące w formie po zalaniu jej ciekłym metalem?

5) określić wpływ każdo ze zjawisk na odlew?

6) podać sposoby zapobiegania negatywnemu wpływowi tych zjawisk na

odlew?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1.  Przeczytaj uważnie instrukcję.
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4.  Test zawiera20 zadań o różnym stopniu trudności. Są to zadania wielokrotnego wyboru.

Dla każdego zadania są podane 4 odpowiedzi a, b, c, d. Tylko jedna odpowiedź jest
poprawna.

5. Za każdą poprawną odpowiedź możesz uzyskać 1 punkt. Za błędną odpowiedź lub jej

brak otrzymujesz 0.

6. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej

rubryce znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem,
a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

7. Test składa się z dwóch części. Część I zawiera zadania z poziomu podstawowego,

natomiast w części II są zadania z poziomu ponadpodstawowego i te mogą przysporzyć
Ci trudności, gdyż są one na poziomie wyższym niż pozostałe.

8. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
9. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż rozwiązanie

zadania na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny.

10. Po rozwiązaniu testu sprawdź czy zaznaczyłeś wszystkie odpowiedzi na KARCIE

ODPOWIEDZI.

11. Na rozwiązanie testu masz 50 minut.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Materiały ładowane do pieca w celu stopienia to

a)  wsad.
b)  topniki.
c)  nawęglacze.
d)  paliwa.

2. Gąski stopu są głównym składnikiem wsadu do wytopu

a)  żeliwa ciągliwego.
b)  żeliwa szarego.
c)  stopów metali nieżelaznych.
d)  staliwa.

3. Główne składniki mosiądzów to

a)  miedź i cynk.
b)  miedź i cyna.
c)  ołów i antymon.
d)  aluminium i krzem.

4. Obliczanie ciężaru poszczególnych składników wsadu określa się jako

a)  pomiar wsadu.
b)  ważenie wsadu.
c)  namiar wsadu.
d)  przygotowywanie wsadu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. Piec szybowy opalany koksem to

a)  piec elektryczny oporowy.
b)  piec elektryczny łukowy.
c)  piec tyglowy płomieniowy.
d)  żeliwiak.

6. Naczynie z materiału odpornego na wysokie temperatury,używane w odlewni, to

a)  tygiel.
b)  forma odlewnicza.
c)  żeliwiak.
d)  rdzeń.

7. Modyfikacja stopu odlewniczego ma na celu

a)  zmianę temperatury stopu.
b)  zmianę wymiarów odlewu.
c)  odtlenianie stopu.
d)  zmianę struktury stopu.

8. Pirometr termoelektryczny służy do pomiaru

a)  temperatury ciekłego metalu.
b)  kształtu i wymiarów odlewu.
c)  składu chemicznego stopu.
d)  struktury stopu.

9. Świeżenie staliwa polega na

a)  odtlenianiu kąpieli metalowej.
b)  przelewaniu kąpieli metalowej.
c)  usuwaniu domieszek w stali przez ich utlenianie.
d)  dodawanie dodatków stopowych do stali.

10. Substancje służące do wprowadzania dodatków stopowych do kąpieli metalowej to

a)  surówki.
b)  topniki.
c)  paliwa.
d)  żelazostopy.

11. Oczyszczenie stopów z niepotrzebnych składników jest celem

a)  modyfikacji.
b)  topienia.
c)  rafinacji.
d)  wyżarzania.

12. Zgar jest to

a)  strata składników stopu na skutek ich wypalania.
b)  zgarnianie żużla z powierzchni kąpieli metalowej.
c)  strata metalu na skutek wylania z pieca.
d)  warstwa żużla na powierzchni metalu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13. Do świeżenia staliwa służy

a)  koks.
b)  węgiel.
c)  wodór.
d)  tlen.

14. Do ręcznego przenoszenia kadzi z ciekłym metalem służą

a)  widły.
b)  suwnice.
c)  przenośniki taśmowe.
d)  przenośniki podwieszane.

15. Złom elektrod grafitowych używany przy wytopie żeliwa służy jako

a)  topnik.
b)  nawęglacz.
c)  odtleniacz.
d)  rafinator.

16. Źródłem ciepła w piecu topialnym nie jest

a)  przepływ prądu elektrycznego.
b)  spalanie gazu.
c)  spalanie koksu.
d)  spalanie benzyny.

17. Skutkiem skurczu odlewniczego jest

a)  zmniejszenie wymiarów odlewu.
b)  zwiększenie wymiarów odlewu.
c)  brak zmian w wielkości odlewu.
d)  stabilizacja odlewu.

18. Do zalewania formy odlewniczej nie używa się

a)  rdzenia odlewniczego.
b)  kadzi odlewniczej.
c)  łyżki odlewniczej.
d)  komory tłokowej.

19. W celu zapobiegania występowaniu jam skurczowych stosuje się

a)  wcześniejsze podgrzewanie formy.
b)  zwiększanie temperatury ciekłego metalu.
c)  zasilanie przez nadlewy.
d)  zmniejszanie temperatury ciekłego metalu.

20. Do parametrów pracy pieca odlewniczego nie należy

a)  pojemność pieca.
b)  cena pieca.
c)  szybkość nagrzewania.
d)  zużycie energii.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko.............................................................................................................................

Topienie stopów odlewniczych i zalewanie form

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

1. Adamski Cz Piwowarczyk T.: Metalurgia i odlewnictwo metali nieżelaznych. Skrypty

uczelniane AGH, Kraków 1979

2. Chudzikiewicz R.: Mechanizacja odlewni. WN-T, Warszawa 1974
3. Gierek A. Sioda H.: Technologiczne podstawy projektowania odlewni. Wydawnictwo

„Śląsk”, Katowice 1973

4.  Górecki A.: Technologia ogólna
5.  Kniaginin G.: Staliwo metalurgia i odlewnictwo. Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice 1977
6.  Kosowski A: Metaloznawstwo stopów odlewniczych. Wydawnictwa AGH, Kraków 1996
7.  Piwoński T.: Odlewnictwo. PWSZ, Kraków 1969
8.  Podrzucki  Cz  Kalata  Cz.:  Metalurgia  i  odlewnictwo  żeliwa.  Wydawnictwo  „Śląsk”,

Katowice 1976

9. Podrzucki Cz. Szopa.: Piece i urządzenia metalurgiczne stosowane w odlewnictwie.

Wydawnictwo”Śląsk”, Katowice 1982

10.  Praca zbiorowa: Mały poradnik odlewnika. WN-T, Warszawa 1974
11.  Praca zbiorowa: Poradnik inżyniera Odlewnictwo t.I i II. WN-T, Warszawa 1986
12.  Samsonowicz Z.: Automatyzacja procesów odlewniczych, WN-T, Warszawa 1985
13.  Skarbiński M.: Uruchomienie produkcji w odlewni. WN-T, Warszawa 1974
14.  Ziemkiewicz J.: Technologia odlewnictwa. PZWZ, Warszawa 1970
15.  Strony WWW