„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

 

 

 
 

 

MINISTERSTWO EDUKACJI 

           NARODOWEJ 

 

 

 

Ewa Pogorzelska 

 

 

 

Topienie stopów odlewniczych i zalewanie form  
311[26]Z3.06 

 

 

 
 
 
 
 

 
Poradnik dla ucznia 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wydawca 

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy 
Radom 2007 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

1 

Recenzenci: 

mgr inż. Jadwiga Łoin 

mgr inż. Marian Cymerys 

 

 

 

Opracowanie redakcyjne: 

mgr inż. Ewa Pogorzelska 

 

 

 

Konsultacja: 

dr inż. Bożena Zając 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Poradnik  stanowi  obudowę  dydaktyczną  programu  jednostki  modułowej  311[26]Z3.06

 

„Topienie  stopów  odlewniczych  i  zalewanie  form”,  zawartego  w  modułowym  programie 
nauczania dla zawodu technik odlewnik.

 

 

 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

Wydawca 

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy

 

Radom 2007 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

2 

SPIS TREŚCI 

 

1.  Wprowadzenie 

3 

2.  Wymagania wstępne 

5 

3.  Cele kształcenia  

6 

4.  Materiał nauczania 

7 

4.1. Podstawowe stopy odlewnicze jako materiał konstrukcyjny, podstawowe 

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

7 

4.1.1. Materiał nauczania 

7 

4.1.2. Pytania sprawdzające 

11 

4.1.3. Ćwiczenia 

11 

4.1.4. Sprawdzian postępów 

12 

4.2. Podstawowe informacje o piecach do topienia, technologia wytapiania  

stopów odlewniczych, obsługa pieców, kontrola parametrów pracy pieca 

13 

4.2.1. Materiał nauczania 

13 

4.2.2. Pytania sprawdzające 

28 

4.2.3. Ćwiczenia 

28 

4.2.4. Sprawdzian postępów 

33 

4.3. 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 

35 

4.3.1. Materiał nauczania 

35 

4.3.2. Pytania sprawdzające 

43 

4.3.3. Ćwiczenia 

43 

4.3.4. Sprawdzian postępów  

46 

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

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

47 

4.4.1. Materiał nauczania 

47 

4.4.2. Pytania sprawdzające 

53 

4.4.3. Ćwiczenia 

53 

4.4.4. Sprawdzian postępów 

54 

5.  Sprawdzian osiągnięć  

55 

6.  Literatura  

59 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

3 

1. WPROWADZENIE

 

 

 

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

topieniu  w  piecach  topialnych,  zalewaniu  form  i  krzepnięciu  metalu  w  formie  oraz 
kształtowaniu umiejętności przygotowania wsadu, doboru pieca do topienia wsadu, 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. 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

4 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Schemat układu jednostek modułowych 

 

Moduł 311[26]Z3 

Procesy wykonywania odlewów 

311[26]Z3.01 

Wykonywanie oprzyrządowania 

odlewniczego 

311[26]Z3.02 

Przygotowanie mas formierskich 

i rdzeniowych 

311[26]Z3.03 

Wykonywanie ręczne form 

piaskowych i rdzeni 

311[26]Z3.04 

Wykonywanie maszynowe form 

piaskowych i rdzeni 

311[26]Z3.05 

Wykonywanie odlewów 

specjalnymi metodami  

311[26]Z3.06 

Topienie stopów odlewniczych  

i zalewanie form 

311[26]Z3.07 

Wybijanie, oczyszczanie  

i wykańczanie odlewów 

311[26]Z3.08 

Wykonywanie kontroli jakości 

odlewów 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

5 

2.

 

WYMAGANIA WSTĘPNE 

 

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej Topienie stopów odlewniczych 

i zalewanie form powinieneś umieć: 

−

 

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

−

 

dobierać środki ochrony indywidualnej do rodzaju wykonywanej pracy, 

−

 

korzystać z norm, katalogów i poradników, 

−

 

korzystać z literatury technicznej, 

−

 

przetwarzać  informacje  zawarte  w  dokumentacji  technicznej  i  technologicznej  procesu 
odlewania, 

−

 

wyodrębniać cechy charakterystyczne procesów technologicznych, 

−

 

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

−

 

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

−

 

analizować układ żelazo-węgiel, 

−

 

wyjaśniać  pojęcia:  likwidus,  solidus,  punkt  eutektyczny,  przemiana  eutektyczna, 
perytektyczna i eutektoidalna, 

−

 

analizować  przemiany  zachodzące  podczas  topnienia 

i  krzepnięcia 

stopów 

dwuskładnikowych o dowolnym składzie, 

−

 

określać  składniki  przemiany  w  stałej  temperaturze  oraz  charakteryzować  fazy 
występujące w stopach żelaza, 

−

 

określać wpływ zawartości węgla na właściwości stopów  żelaza z węglem, 

−

 

rozróżniać gatunki stali, staliwa i żeliwa, 

−

 

identyfikować gatunek stopów żelaza z węglem na podstawie oznaczenia, 

−

 

oceniać  wpływ  składu  chemicznego  stopów  na  ich  właściwości  technologiczne  
i wytrzymałościowe, 

−

 

charakteryzować wpływ składników stopowych na właściwości stali, staliw i żeliwa, 

−

 

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, 

−

 

wykonywać proste obliczenia, 

−

 

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” 

 

6 

3. CELE KSZTAŁCENIA

 

 

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: 

−

 

sklasyfikować i scharakteryzować tworzywa odlewnicze, 

−

 

scharakteryzować  procesy  metalurgiczne  wytopu  żeliwa,  staliwa  i stopów  metali 
nieżelaznych, 

−

 

określić  wpływ  warunków  wytopu,  składu  chemicznego  i  czynników  technologicznych 
na strukturę i właściwości tworzyw odlewniczych, 

−

 

scharakteryzować piece odlewnicze oraz urządzenia do zalewania form, 

−

 

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

−

 

obliczyć wsad do procesu topienia  stopu odlewniczego, 

−

 

przygotować wsad do procesu topienia stopu odlewniczego, 

−

 

wykonać prace pomocnicze podczas obsługi pieców odlewniczych, 

−

 

skontrolować jakość ciekłego metalu, 

−

 

scharakteryzować urządzenia do transportu ciekłego metalu i zalewania form, 

−

 

dobrać oprzyrządowanie niezbędne do zalewania form, 

−

 

zalać  formy  ciekłym  metalem  stosując  łyżki  odlewnicze,  kadzie  ręczne  i  podwieszane 
oraz dozowniki ciekłego metalu, 

−

 

wyjaśnić budowę i określić funkcje układu wlewowego, 

−

 

obliczyć i dobrać układ wlewowy, 

−

 

objaśnić zjawiska zachodzące w formie po zalaniu jej ciekłym metalem, 

−

 

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

−

 

scharakteryzować proces kierunkowego i równoczesnego krzepnięcia odlewu, 

−

 

scharakteryzować  automatyzację  procesów  topienia  w  żeliwiaku,  piecach  łukowych 
i indukcyjnych, 

−

 

scharakteryzować systemy dozowania ciekłego metalu do form, 

−

 

ocenić jakość wykonanej pracy, 

−

 

zastosować zasady eksploatacji pieców do topienia stopów odlewniczych, 

−

 

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” 

 

7 

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 

 

 

Podstawowymi  stopami  stosowanymi w odlewnictwie  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.  Charakterystyczną  cechą  żeliwa  jest  fakt,  że  podczas  jego 
krzepnięcia zachodzi przemiana eutektyczna. 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.  Na  odlewy  maszynowe stosowane  jest  żeliwo  szare,  żeliwo  sferoidalne 
(odlewy  dla  przemysłu  motoryzacyjnego  przemysłu  maszyn  rolniczych).  Z  żeliwa 
sferoidalnego  wykonywane  są  wały  korbowe,  korbowody,  pierścienie  tłokowe  i  inne  części 
silników,  koła  zębate,  korpusy  obrabiarek,  części  pomp  i  sprężarek,  części  turbin  wodnych, 
rury  wodociągowe,  śruby  okrętowe.  Żeliwo  z  dodatkiem  różnych  pierwiastków  stosowane 
jest  na  odlewy  aparatury  chemicznej  jako  kwasoodporne  i  ługoodporne,  żeliwożaroodporne 
stosowane  jest  na  tygle  do  topienia  stopów aluminium,  na  odlewy  części  palników, pieców, 
rusztów,  skrzynek  do  obróbki  cielnej.  Żeliwo  ciągliwe  białe  stosuje  się  na  obudowy 
mechanizmów,  piasty  kół,  pedały,  części  zamków  do  drzwi,  uchwyty  do  zawieszania 
przewodów  wysokiego  napięcia.  Żeliwo  ciągliwe  perlityczne  ma  dużą  wytrzymałość 
mechaniczną  i  dużą  odporność  na  ścieranie,  przez  co  znajduje  szerokie  zastosowanie  na 
części  motoryzacyjne.  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  używana  na  odlewy  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 ze 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.  Staliwo  jest  droższe  od  żeliwa  ze  względu  na  mniejszy  uzysk, 
większy  koszt  topienia  metalu,  formowania  i  oczyszczania  odlewów;  koszty  zwiększane  są 
przez konieczną obróbkę cieplną. Odlewy staliwne znajdują zastosowanie do budowy: 

−

 

okrętów, 

−

 

turbin wodnych i parowych, 

−

 

silników spalinowych i elektrycznych, 

−

 

kotłów, 

−

 

pomp, 

−

 

przewodów pary, 

−

 

pras, młotów i walców, 

−

 

wagonów i lokomotyw kolejowych, 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

8 

−

 

reaktorów jądrowych, 

−

 

urządzeń przemysłu petrochemicznego. 

 

Na  ogół,  im  bardziej  odpowiedzialne  są  warunki  pracy  urządzenia  lub  maszyny,  tym 

większy jest udział w konstrukcji części staliwnych, a mniejszy żeliwnych. 
 

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. 
 

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  jakom  dodatki  stopowe  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.  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 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

9 

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.), a także dokładny opis przygotowania wsadu.  
 

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. 
 

Surówka  wielkopiecowa  odlewnicza  jest  podstawowym  materiałem  wsadowym 

stosowanym  do  produkcji żeliwa,  jej  odmiany  i  gatunki ujęte  są  w  Polskiej  Normie (PN-H-
83002).  Do  produkcji  żeliwa  wyższej  jakości  stosuje  się  surówki  specjalne.  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  dostawa  surówki  powinna  zawierać  atest  z  podanym  gatunkiem, 
odmiana,  składem  chemicznym  (zawartość  krzemu,  manganu,  fosforu  i  siarki).  Niezależnie 
od  tego  w  odlewni  powinna  być  przeprowadzona  analiz  składu  obejmująca  wszystkie 
pierwiastki, w tym węgiel.  
 

Złomem  nazywa  się  wszystkie  rodzaje  odpadów  produkcyjnych  i  złomu  skupowanego 

nadające  się,  po  odpowiednim  przygotowaniu pod  względem  wymiaru,  masy  i czystości,  do 
bezpiecznego  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.  
 

Żelazostopami

 

nazywa  się  stopy,  które  obok  żelaza  zawierają  w  większych  ilościach 

jeden  lub  kilka  pierwiastków  stopowych  takich  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. 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

10 

 

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. 
 

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  

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

11 

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  stopy  pomocnicze 
zawierające 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).  
 

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 

Dobierz z udostępnionych próbek materiały wsadowe 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)  podpisać próbki, 
5)  zaprezentować efekty swojej pracy, 
6)  dokonać oceny pracy. 
 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

−

 

próbki materiałów wsadowych do różnych procesów odlewniczych, 

−

 

arkusz do ćwiczeń, 

−

 

literatura z rozdziału 6,  

−

 

poradnik dla ucznia. 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

12 

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 

 

 
 

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  tabelę 

w arkuszu do ćwiczenia, 

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

Wyposażenie stanowiska pracy: 

−

 

arkusz do wykonania ćwiczenia, 

−

 

literatura z rozdziału 6,  

−

 

poradnik dla ucznia. 

 

4.1.4. Sprawdzian postępów

 

 
Czy potrafisz: 
 

Tak 

Nie 

1)  wyjaśnić pojęcie wsadu?  

o 

o 

2)  dobrać materiały wsadowe do wytopu staliwa? 

o 

o 

3)  dobrać materiały wsadowe do wytopu żeliwa? 

o 

o 

4)  określi określić rolę topników w procesie wytopu?  

o 

o 

5)  określić rolę modyfikatorów w procesie wytopu? 

o 

o 

6)  określić rolę paliw w procesie wytopu? 

o 

o 

7)  określić rolę dodatków stopowych w procesie wytopu? 

o 

o 

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

13 

4.2.  Podstawowe  informacje  o  piecach  do  topienia,  technologia 

wytapiania  stopów  odlewniczych,  obsługa  pieców,  kontrola 
parametrów pracy pieca 

 
4.2.1. 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. 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). 

 

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). 

Żeliwo wytapia się w następujących piecach: 

−

 

żeliwiakach, 

−

 

w piecach elektrycznych łukowych, 

−

 

w piecach elektrycznych indukcyjnych. 

 

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 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

14 

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 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] 

 
 

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 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

15 

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  Wysokość od poziomu dolnej krawędzi dysz 
do  poziomu  dolnej  krawędzi  okna  wsadowego  nazywa  się  wysokością  użyteczną  żeliwiaka. 
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  zżycie  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. 
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

2

  czynnego  przekroju  szybu  i  dawać  żeliwo  o  temperaturze  powyżej 

1450

°

C  (w  rynnie).  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

.

 W strefie podgrzewania, która rozciąga się na wysokość od dolnej krawędzi 

okna  wsadowego  do  poziomu,  na  którym  zaczyna  się  topnienie  wsadu,  metal  
w stanie stałym ogrzewa się do temperatury od 1100 do 1200

°

C, a w dolnej części następuje 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

16 

rozkład  kamienia  wapiennego  (wydzielanie  CO

2

).  W  strefie  tej  gazy  żeliwiakowe  oziębiają 

się  i  na  poziomie  okna  wsadowego  mają  temperaturę 200  do  600

°

C.  W  dolnej  części  strefy 

przy temperaturze ponad 900

°

C przebiega rekcja redukcji CO

2

 + C 

→

 2CO. Stosunek CO do 

CO

2

  pozostaje  jednak  mniejszy  od  1  i  w  strefie  podgrzewania  panuje  atmosfera  utleniająca. 

Obecny  w  gazach  SO

2

  powoduje  nasiarczenie  wsadu  metalowego  tak,  że  otrzymane  żeliwo 

zawiera więcej siarki, niż było jej we wsadzie metalowym. 
 

Strefa  topnienia  rozciąga  się  na  wysokość  na  przestrzeni  między  poziomami,  gdzie 

zaczyna 

się 

i 

kończy 

topienie 

wsadu 

oraz 

zaczyna 

się 

tworzyć 

żużel  

z  materiałów  żużlotwórczych  (topników),  tlenków,  zanieczyszczeń  wsadu  oraz  wytapianej 
wykładziny  ogniotrwałej  pieca.  Przebiega  intensywnie  redukcja  CO

2

  i  temperatura  gazów 

obniża się gwałtownie. 
 

W strefie spalania następuje spalanie koksu i przegrzewanie ciekłego metalu – następuje 

intensywne  wypalanie  (zgar)  składników  metalu  (Fe,  Si,  Mn),  krople  metalu  rozpuszczają 
siarkę i pochłaniają węgiel. Tlenki pochodzą od żużla, który również ulega przegrzaniu. 
 

W  strefie  kotlinowej  panuje  atmosfera  redukująca,  następuje  tu  nawęglanie  żeliwa, 

temperatura metalu obniża się nieco. 

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.  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 
paliwa.  Zalecane  wartości  parametrów  prowadzenia  żeliwiaka  znajdują  się  w  tabeli 
zamieszczonej w Poradniku odlewnika. 

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  

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

17 

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.  
 

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  metalu  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 ścianki rekuperatora, 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

18 

−

 

temperaturę spalin w komorze spalania, 

−

 

spadek ciśnienia statycznego w rekuperatorze, 

−

 

ilość dmuchu dostarczanego do komory spalania. 

 

Staliwo wytapia się w następujących piecach: 

−

 

w konwertorach, 

−

 

w piecach martenowskich , 

−

 

w piecach elektrycznych łukowych, 

−

 

w piecach elektrycznych oporowych, 

−

 

w piecach indukcyjnych. 

 

 

 

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

 
 

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 
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.

 

 

 

Piec  martenowski,  (marten,  piec  Siemensa-Martina)  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 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

19 

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.  

W  piecach  elektrycznych  łukowych  wytapia  się  stal  na  odlewy  drobne  i  średnie.  

W  piecach  tego  rodzaju  wytapia  się  stal  na  odlewy  stopowe  lub  na  odlewy  ze  staliwa 
węglowego  wyższej  jakości.  Piece  elektryczne  oporowe,  z  poziomą  elektrodą  grafitową, 
nadają  się  do  wytapiania  stali  wysokostopowej  o  niskiej  temperaturze  topnienia.  Piece 
indukcyjne  średniej  częstotliwości  używane  są  przede  wszystkim  do  wytapiania  stali 
wysokostopowej.  Nie  należy  wytapiać  w  nich  stali  węglowej,  gdyż  jej  właściwości 
mechaniczne są wówczas mniejsze. Stal i stopy na niektóre gatunki odlewów specjalnych dla 
przemysłu  lotniczego,  rakietowego  i  techniki  jądrowej  powinny  być  wytapiane  
z zastosowaniem procesów próżniowych lub atmosfery ochronnej przede wszystkim dlatego, 
że  niektóre  składniki  silnie  się  utleniają.  W  tym  celu  używa  się  próżniowych  pieców 
elektrycznych  łukowych,  indukcyjnych  oraz  pieców  elektronowych  i  plazmowych.  Do 
wytapiania  niskowęglowych  stali,  zwłaszcza  odpornych  na korozję,  stosuje  się  wykańczanie 
stopu w próżni lub w konwertorze argonowo-tlenowym. 

Bardzo ważną części procesu wytapiania stali na  odlewy  jest świeżenie, czyli utlenianie 

węgla, siarki, fosforu i innych domieszek, których tlenki przechodzą do żużla i są wraz z nim 
usuwane.  

Świeżenie  polega  na  wdmuchiwaniu  tlenu  do  kąpieli  metalowej.  Tlen  wprowadza  się 

specjalnymi rurkami o małej średnicy. Szybkość wypalania jest bardzo duża (dochodzi do 6% 
domieszek/h),  co  zapewnia  dobre  odgazowanie  kąpieli  przede  wszystkim  z  wodoru,  
a  także  z  azotu.  Silne  mieszanie  się  kąpieli  w  tym  okresie,  przyspiesza  zachodzące  reakcje  
i skraca całkowity czas wytapiania staliwa. 

Świeżenie  jest  podstawą  procesu  konwertorowego,  podczas  którego  tlen  jest 

wdmuchiwany  z  góry  do  gorącej  kąpieli  metalowej  lub  powietrze  wdmuchiwane  jest  z  dołu 
albo z boku i przechodzi przez całą objętość kąpieli metalowej.  

Po świeżeniu stal ulega odtlenieniu, które przeprowadza się w piecu, kadzi po spuście lub 

podczas spustu na rynnie spustowej. Polega ono na  łączeniu tlenu  z wprowadzonym do stali 
odtleniaczem, dodatkowo podczas tego procesu wypływają na powierzchnię metalu wtrącenia 
niemetaliczne. 
 

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 
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. 

Paliwo spala się na ruszcie, ciepło wytwarzane w tym procesie jest przenoszone od spalin do 
metalu przez ścianki tygla. Piec zakryty jest pokrywą wykonaną z ramy stalowej, wyłożonej 
kształtkami  szamotowymi.  W  pokrywie  znajduje  się  otwór  służący  do  ładowania  wsadu 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

20 

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 między 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.  
 

 

 

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] 

 
 

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. 
Najczęściej stosowanymi paliwami płynnymi są: 

−

 

olej naftowy, 

−

 

mazut, 

−

 

smoła pogazowa, 

−

 

smoła twarda. 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

21 

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

−

 

z palnikami na wysokie ciśnienie (150

÷

1080 kPa), 

−

 

z palnikami na niskie ciśnienie (2

÷

5 kPa). 

Schemat pieców tyglowych 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 konstrukcję 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” 

 

22 

 

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.  

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 

÷

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 
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. 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

23 

Schemat pieca łukowego o działaniu bezpośrednim pokazuje rys. 6. 
 
 

 

 

Rys. 6. Piec tyglowy łukowy o działaniu bezpośrednim  

1– elektroda, 2– pokrywa pieca, 3– płaszcz pieca, 4– obudowa pieca [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. 
 

 

 

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

 

 

Metal  (3)  wytapia  się  w  tyglu  (1)  wykonanym  z  materiału  ogniotrwałego.  Tygiel 

umieszczony  jest  w  cewce  wzbudnika  (2)  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, 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

24 

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  (rys.  8),  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).  
 

 

 

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] 

 
 

W  kanałowym  piecu  indukcyjnym  należy  utrzymywać  zaczyn,  który  umożliwia  prace 

pieca. Uruchamiając piec po dłuższej przerwie, zalewa się kanały metalem, stopionym osobno 
w  dowolnym  piecu.  Przy  uruchamianiu  pieca  z  nową  wykładziną  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 i elektronowe piece próżniowe.  
 

Dobierając piece do wytapiania stopów odlewniczych należy brać pod uwagę następujące 

dane: 

−

 

rodzaj stopu, 

−

 

rodzaj produkcji (jednostkowa, seryjna, masowa), 

−

 

masa jednostkowa odlewu, 

−

 

wielkość jednorazowego wsadu, 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

25 

−

 

względy ekonomiczne. 

 

Jedną z nowoczesnych technik wytapiania jest wytapianie w próżni. Obniżenie ciśnienia 

nad  wsadem  sprzyja  odtlenianiu  kąpieli,  korzystnemu  przebiegowi  procesów  rafinacji  
i  usuwaniu  gazów  z  kąpieli.  Dane  dotyczące  pieców  znajdują  się  w  katalogach  pieców  i  na 
stronach WWW. 

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. 
 

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. 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

26 

 

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

2

O

3

,  co  powoduje 

nieszczelność  odlewów.  Natomiast  mały  dodatek  Al  (rzędu  0,05%)  jest  korzystny,  gdyż  na 
powierzchni  stopu  tworzy  się  izolująca  błonka  Al

2

O

3

,

 

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  na  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

2

CO

3

,  Na

2

BO

7

  i  piasek.  Następnie  stop  rafinuje  się,  odtlenia  

i upłynnia dodając 0,02

÷

0,03% Al. Nikiel wprowadza się tylko w postaci niskoprocentowych 

zapraw i 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  metal  i  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

2

O

3

. 

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. 

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 zalewaniem zagęszcza się je piaskiem i ściąga. 

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

się one największą wydajnością i łatwością regulowania temperatury (mały zgar). 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

27 

Jako  piece  podgrzewcze  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  z  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  niestopione  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

2

O

3

.

 

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 zapobiegł zapaleniu metalu. 

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

Tygle mogą być grafitowe, żeliwne lub stalowe pokryte powłoką ochronną. 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, 
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. 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

28 

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

i  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 Mg.  
 

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 działają poszczególne typy konwertorów? 
16.  Co oznacza pojęcie procesu żeliwiakowego? 
17.  Na jakie strefy pracy dzieli się żeliwiak ? 
18.  Jakie zjawiska zachodzą w każdej ze stref? 
19.  Jak jest zbudowany piec tyglowy indukcyjny? 
20.  Jak działa piec tyglowy indukcyjny? 
21.  Jak przebiega proces wytopu żeliwa w piecu tyglowym indukcyjnym? 
22.  Jak jest zbudowany piec tyglowy płomieniowy? 
23.  Jak jest działa piec tyglowy płomieniowy? 
24.  Jak przebiega wytop stopów aluminium w tyglowym piecu płomieniowym? 
25.  Jak mierzy się temperaturę stopu? 
26.  W jaki sposób pobiera się próbkę metalu do badań składu chemicznego? 
27.  Jak bada się skład chemiczny stopu? 
 
 
 
 
 
 
 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

29 

4.2.3. Ćwiczenia 

 
Ćwiczenie 1 

Dokonaj analizy budowy i działania żeliwiaka. 

 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 

 
 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  odszukać  w  materiałach  dydaktycznych  informacje  dotyczące  budowy  i  działania 

żeliwiaka, 

2)  wypisać poszczególne elementy budowy żeliwiaka, 
3)  określić funkcje, jakie spełniają poszczególne elementy budowy, 
4)  przyporządkować  funkcje  do  elementów  budowy  i  zapisać  w  tabeli  wg  załączonego 

wzoru, 

5)  zaprezentować efekty swojej pracy, 
6)  dokonać oceny pracy. 
 

Element budowy pieca 

 

Funkcja elementu podczas pracy pieca 

 

 
 

 
 

 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

−

 

arkusz do ćwiczenia, 

−

 

stanowisko z dostępem do Internetu, 

−

 

dokumentacja techniczno-ruchowa żeliwiaka, 

−

 

poradniki, 

−

 

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika,  

−

 

poradnik dla ucznia. 

 
Ćwiczenie 2 
 

Dokonaj analizy budowy i zasady działania pieców elektrycznych. 

 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 

 
 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące budowy i działania pieców 

elektrycznych,  

2)  określić budowę poszczególnych pieców elektrycznych, 
3)  określić sposoby działania poszczególnych pieców, 
4)  wypełnić tabelę wg załączonego wzoru, 
5)  zaprezentować efekty swojej pracy, 
6)  dokonać oceny pracy. 
 

Rodzaj pieca elektrycznego  

 

Sposób działania pieca 

 

 
 

 
 

 
 

 
 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

30 

 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

−

 

arkusz do ćwiczenia, 

−

 

stanowisko z dostępem do Internetu, 

−

 

dokumentacje techniczno ruchowe pieców elektrycznych łukowych i indukcyjnych, 

−

 

poradniki, 

−

 

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika,  

−

 

poradnik dla ucznia. 

 
Ćwiczenie 3 

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: 

1) 

zapoznać się z zasadami doboru pieców do topienia stopów odlewniczych,

 

2)  zapoznać się z rodzajami pieców do topienia stopów aluminium, 
3)  wyszukać strony www z ofertami 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 metali nieżelaznych, 

−

 

plansze, makiety, modele pieców do topienia stopów, 

−

 

dokumentacje techniczno-ruchowe pieców, 

−

 

formularze z pytaniami prowadzącymi, 

−

 

arkusz do ćwiczenia, 

−

 

literatura z rozdziału 6. 

 

Ćwiczenie 4 

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

wytwarzającej 3 tony 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)  dokonać analizy wybranych pieców, 
4)  wybrać piec spełniający warunki wymagane w odlewni, 
5)  zapisać proponowany typ pieca,  
6)  zaprezentować efekty swojej pracy, 
7)  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, 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

31 

−

 

dokumentacje techniczno-ruchowe pieców, 

−

 

formularze z pytaniami prowadzącymi, 

−

 

arkusz do ćwiczenia, 

−

 

literatura z rozdziału 6. 

 

Ćwiczenie 5 
 

Dokonaj analizy budowy i zasady działania konwertorów. 

 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 

 
 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  odszukać  w  materiałach  dydaktycznych  informacje  dotyczące  budowy  i  działania 

konwertorów,  

2)  określić budowę poszczególnych pieców konwertorów, 
3)  określić sposoby działania poszczególnych konwertorów, 
4)  wypełnić tabelę wg załączonego wzoru, 
5)  zaprezentować efekty swojej pracy, 
6)  dokonać oceny pracy. 
 

Rodzaj konwertora  

 

Sposób działania konwertora 

 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

−

 

arkusz do ćwiczenia, 

−

 

stanowisko z dostępem do Internetu, 

−

 

dokumentacje techniczno ruchowe konwertorów, 

−

 

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika, 

−

 

formularze z pytaniami prowadzącymi,  

−

 

poradnik dla ucznia. 

 
Ćwiczenie 6 

Dokonaj analizy procesu żeliwiakowego. 

 

Nazwa strefy pracy żeliwiaka 

Zjawiska zachodzące w strefie 

 
 

 
 

 

 

 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 

 
 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  odszukać  w  materiałach  dydaktycznych  informacje  dotyczące  budowy  i  działania 

żeliwiaka,  

2)  określić poszczególne strefy pracy żeliwiaka, 
3)  określić zjawiska, zachodzące w poszczególnych strefach, 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

32 

4)  wypełnić załączoną tabelę, 
5)  zaprezentować efekty swojej pracy, 
6)  dokonać oceny pracy. 
 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

−

 

arkusz do ćwiczenia, 

−

 

formularze z pytaniami prowadzącymi, 

−

 

literatura z rozdziału 6,  

−

 

poradnik dla ucznia.  

 
Ćwiczenie 7 
 

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, 
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, 

−

 

literatura z rozdziału 6,  

−

 

poradnik dla ucznia. 

 
Ćwiczenie 8 
 

Przeprowadź wytop stopu aluminium AK11 w piecu tyglowym płomieniowym. 

 
 

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 AK11, 
3)   zapoznać się z wiadomościami na temat przygotowania wsadu do topienia stopu AK11, 
4)  zapoznać się z instrukcją topienia, 
5)  zapoznać się z instrukcją do obsługi pieca, 
6)  zorganizować stanowisko pracy, 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

33 

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

Wyposażenie stanowiska pracy: 

−

 

piec tyglowy płomieniowy opalany gazem, 

−

 

gąski stopu AK11, 

−

 

zaprawy,  

−

 

instrukcja obsługi pieca, 

−

 

instrukcja topienia, 

−

 

środki ochrony osobistej, 

−

 

literatura z rozdziału 6,  

−

 

poradnik dla ucznia. 

 

Ćwiczenie 9 

Dobierz piece i tygle do topienia stopów metali nieżelaznych. 
 

Rodzaj stopu 

 

Rodzaj pieca 

 

Rodzaj tygla 

 

 
 

 
 

 
 

 

 

 

 

 

Sposób wykonania ćwiczenia 

 
 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  odszukać  w  materiałach  dydaktycznych  informacje  na  temat  rodzajów  pieców  i  tygli 

używanych do topienia stopów metali nieżelaznych,  

2)  określić przydatność różnych pieców do topienia różnych stopów metali nieżelaznych, 
3)  określić rodzaj tygli używanych do poszczególnych stopów, 
4)  wypełnić tabelę w arkuszu do ćwiczenia, 
5)  zaprezentować efekty swojej pracy, 
6)  dokonać oceny pracy. 
 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

−

 

arkusz do ćwiczenia, 

−

 

formularze z pytaniami prowadzącymi, 

−

 

literatura z rozdziału 6,  

−

 

poradnik dla ucznia.  

 

4.2.4. Sprawdzian postępów

 

 
Czy potrafisz: 
 

Tak 

Nie 

1)  określić funkcje pieców topialnych? 

o 

o 

2)  wymienić rodzaje pieców na paliwo stałe? 

o 

o 

3)  wymienić rodzaje pieców na paliwo ciekłe? 

o 

o 

4)  wymienić rodzaje pieców na paliwo gazowe? 

o 

o 

5)  wymienić rodzaje pieców elektrycznych? 

o 

o 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

34 

6)  opisać budowę żeliwiaka? 

o 

o 

7)  opisać działanie  żeliwiaka? 

o 

o 

8)  opisać budowę pieca elektrycznego łukowego? 

o 

o 

9)  opisać działanie pieca elektrycznego łukowego? 

o 

o 

10)  opisać budowę pieca elektrycznego indukcyjnego? 

o 

o 

11)  opisać działanie pieca elektrycznego indukcyjnego? 

o 

o 

12)  opisać budowę konwertora z dmuchem dolnym? 

o 

o 

13)  opisać działanie konwertora z dmuchem dolnym? 

o 

o 

14)  opisać budowę konwertora tlenowego? 

o 

o 

15)  opisać działanie konwertora tlenowego? 

o 

o 

16)  opisać działanie pieca elektrycznego indukcyjnego 

o 

o 

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

produkcji? 

o 

o 

18)  wyjaśnić pojęcie procesu żeliwiakowego? 

o 

o 

19)  podzielić żeliwiak na strefy pracy? 

o 

o 

20)  wyjaśnić zjawiska zachodzące w każdej ze stref? 

o 

o 

21)  określić jak zbudowany jest piec tyglowy indukcyjny? 

o 

o 

22)  określić  jak działa jest piec tyglowy indukcyjny? 

o 

o 

23)  określić  jak  przebiega  proces  wytopu  żeliwa  w  piecu  tyglowym 

indukcyjnym? 

o 

o 

24)  określić jak zbudowany jest piec tyglowy płomieniowy? 

o 

o 

25)  określić jak działa jest piec tyglowy płomieniowy? 

o 

o 

26)  określić  przebieg  procesu  wytopu  stopów  Al  w  piecu  tyglowym 

płomieniowym? 

o 

o 

27)  prowadzić wytop zgodnie z instrukcją? 

o 

o 

28)  zmierzyć temperaturę kąpieli metalowej? 

o 

o 

29)  pobrać próbkę ciekłego metalu do badań składu chemicznego? 

o 

o 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

35 

4.3.  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  

 
4.3.1. 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. 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” 

 

36 

 

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. 

Modyfikatory wpływają na zwiększenie ilości i zmniejszenie wymiarów krystalizujących 

faz  w  żeliwie,  co  przyczynia  się  do  polepszenia  parametrów  mechanicznych,  fizycznych  
 i  użytkowych  odlewów.  Modyfikatory  odznaczają  się  stabilnym  i  powtarzalnym  składem 
chemicznym,  niską  temperaturą  topnienia,  odpowiednim  uziarnieniem.  Pod  warunkiem 
doboru  odpowiedniego  typu  modyfikatora  i  kontroli  podstawowych  parametrów  wytopu, 
stopy te  zapewniają  właściwy  i  oczekiwany  stopień  modyfikacji  żeliwa,  niski  koszt  procesu 
oraz skutecznie przeciwdziałają zabieleniom w żeliwie szarym. 

Sferoidyzacja  żeliwa  polega  na  wprowadzaniu  do  żeliwa  o  określonym  składzie 

chemicznym  niewielkich  dodatków  magnezu  w  formie  żelazostopu.  Proces  ten  powoduje 
zmianę  struktury  żeliwa  i  krystalizację  grafitu  kulkowego,  przez  co  uzyskuje  się  odlewy  
o znacznie lepszych właściwościach użytkowych. 
 

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.  nawęglacze  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.  9.  Odpowiednie  dodatki  odsiarczające  i  nawęglające  wprowadza  się  na  dno  kadzi,  na 
powierzchnię metalu lub w strumieniu gazu nośnego. 
 

 

 

Rys. 10. Sposoby przedmuchiwania kąpieli metalowej [11, s. 114] 

 

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 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

37 

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  spektralną  wykonywaną  przy  pomocy  specjalnych 
aparatów- spektrometrów (kwantometrów). 

Temperaturę  ciekłego  metalu  mierzy  się  przy  pomocy  pirometrów,  analizę  gazów 

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  próżniowe  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), 

−

 

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

2

Cl

6

, 

 

ZnCl

2

 , MnCl

 2

, AlCl

3

, 

−

 

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.  

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

38 

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. 

 

Tabela1. Metody zalewania form [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. 

−

 

przy użyciu wideł, 

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

−

 

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. 

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

39 

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 (rys. 11)  

 

 

 

Rys. 11. Zbiornik przechylny o pojemności 4 t żeliwa  

1- szczelina do wlewania żeliwa, 2- pokrywa zbiornika, 3- otwór spustowy czajnikowy [14, s.232] 

 

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. 12).  

 

 

Rys. 12. 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  tzw. 
widły  (rys.  13)  są  przystosowane  do  przenoszenia  przez  dwóch  ludzi.  Do  większych  kadzi 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

40 

(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. 13.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 500 kg. 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 
kadzi  zatyczką,  która  można  unosić  przy  pomocy  dźwigni,  otwierając  w  ten  sposób  wylot. 
Wymurowanie  kadzi  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. 14) 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.  Wada  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. 
 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

41 

 

 

 

Rys. 14. 

Kadź bębnowa [14, s. 236]

 

 

Istotną  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. 15. 
 

 

 

Rys. 15. Suwnica pomostowa [2, s, 21] 

 
 

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 (rys. 16). 
 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

42 

 

 

Rys. 16. Podnośnik elektryczny z wózkiem[14, s. 241] 

 

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.  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. 
 

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 (rys. 17). 

 

 

Rys. 17.Wózek widłowy [14, s. 242] 

 

 

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 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

43 

przesuwu  kadzi  synchronizuje  się  z  prędkością  przenośnika  odlewniczego.  Schemat 
ruchomego pomostu do zalewania form jest pokazany na rys. 18. 
 

 

Rys. 18. 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. 
 

4.3.2. 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? 
 

4.3.3. Ćwiczenia 

 
Ćwiczenie 1 

Zalej ręcznie stopem aluminium przygotowaną formę piaskową. 

 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 

 
 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  odszukać w materiałach dydaktycznych wiadomości na temat zalewania form odlewniczych, 
2)  zapoznać się z instrukcja wykonania ćwiczenia, 
3)  przygotować potrzebne narzędzia, 
4)  przygotować sprzęt ochrony osobistej, 
5)  wykonać ćwiczenie zgodnie z instrukcją, 
6)  dokonać oceny pracy. 
 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

44 

 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

−

 

instrukcja wykonania ćwiczenia, 

−

 

obciążona forma odlewnicza piaskowa, 

−

 

łyżka odlewnicza, 

−

 

ciekły stop aluminium, 

−

 

poradnik dla ucznia, 

−

 

literatura z rozdziału 6.  

 
Ćwiczenie 2 

Przeprowadź analizę pozapiecowej obróbki stopów aluminium. 

 

Rodzaj obróbki 

Cel obróbki 

Przebieg obróbki 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 

 
 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  zapoznać się z wiadomościami na temat pozapiecowej obróbki stopów aluminium, 
2)  wyodrębnić poszczególne operacje tej obróbki, 
3)  określić cel każdej z nich, 
4)  określić przebieg każdej operacji, 
5)  wypełnić załączoną tabelę, 
6)  ocenić wyniki swojej pracy. 
 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

−

 

arkusz do ćwiczenia, 

−

 

formularze z pytaniami prowadzącymi, 

−

 

literatura z rozdziału 6, 

−

 

poradnik dla ucznia. 

 
Ćwiczenie 3 
 

Rozpoznaj na rysunkach urządzenia do zalewania form i nazwij je. 

 

Numer rysunku 

 

Nazwa urządzenia  

 

 

 
 

 

 

 

 

 
 
 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

45 

 

Sposób wykonania ćwiczenia 

 
 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  odszukać w materiałach dydaktycznych wiadomości na temat urządzeń do mechanicznego 

i ręcznego zalewania form, 

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 zalewania form, 

−

 

literatura z rozdziału 6,  

−

 

poradnik dla ucznia. 

 
Ćwiczenie 4 

Przeprowadź analizę przebiegu rafinacji, modyfikacji i sferoidyzacji żeliwa. 

 

Rodzaj obróbki 

Cel obróbki 

Przebieg obróbki 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 

 
 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  odszukać  w  materiałach  dydaktycznych  wiadomości  na  temat  pozapiecowej  obróbki 

żeliwa, 

2)  wyodrębnić poszczególne operacje tej obróbki, 
3)  określić cel każdej z nich, 
4)  określić przebieg każdej operacji, 
5)  wypełnić załączoną tabelę, 
6)  ocenić wyniki swojej pracy. 
 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

−

 

arkusz do ćwiczenia, 

−

 

formularze z pytaniami prowadzącymi, 

−

 

literatura z rozdziału 6, 

−

 

poradnik dla ucznia 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

46 

4.3.4. Sprawdzian postępów

 

 
Czy potrafisz: 
 

Tak 

Nie 

1)  wyjaśnić pojęcie zalewania?  

o 

o 

2)  dobrać urządzenia do ręcznego zalewania form? 

o 

o 

3)  dobrać materiały wsadowe do wytopu żeliwa? 

o 

o 

4)  rozpoznać na rysunkach urządzenia do zalewania form?  

o 

o 

5)  nazwać pokazane na rysunkach urządzenia do zalewania form? 

o 

o 

6)  wyjaśnić pojęcie obróbki pozapiecowej stopów? 

o 

o 

7)  określić pojęcie rafinacji stopu? 

o 

o 

8)  określić cel rafinacji stopów? 

o 

o 

9)  podać sposoby rafinacji stopów aluminium? 

o 

o 

10)  wyjaśnić pojęcie modyfikacji stopu? 

o 

o 

11)  określić cel rafinacji stopów? 

o 

o 

12)  podać sposoby modyfikacji stopów aluminium? 

o 

o 

13)  wyjaśnić pojęcie sferoidyzacji żeliwa? 

o 

o 

14)  określić cel sferoidyzacji żeliwa? 

o 

o 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

47 

4.4.  Doprowadzenie  metalu  do  formy,  krzepnięcie  i  stygnięcie 

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

 

 

4.4.1. Materiał nauczania 

 
 

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

i zbiorników zwany układem wlewowym.  

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. 

Rysunek 19 przedstawia przykład układu wlewowego. 

 

Rys. 19. Układ wlewowy [14, s.255] 

 

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  odżużlająca  (wlewowa)  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 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

48 

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 
i niedopuszczenie do zanieczyszczenia odlewu.. Przykłady różnego rodzaju belek wlewowych 
przedstawia rys. 20. 

 

Rys. 20. 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 
(rys. 21). 
 

 

Rys. 21. Wlew doprowadzający trapezowy  

a) belka wlewowa, b)wlew doprowadzający, c) przewężenie [14. s.247] 

 

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. 
Płynąc 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. 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

49 

 

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  ciśnienia  w  formie  powoduje  zatrzymanie  przepływu  metalu  i  powstanie  wad. 
Zapobieganie  tym  zjawiskom  polega  na  wykonywaniu  dodatkowych  kanałów  zwanych 
przelewami  lub  wychodami  (rys.  22),  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. 22. 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] 

 
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.  Rysunek  23  pokazuje  schemat  krzepnięcia  odlewu  i  powstawanie  jamy 
skurczowej. 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

50 

 

Rys. 23. 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. 251] 

 

Powstawaniu jamy skurczowej zapobiega się przez: 

−

 

odpowiednią  konstrukcję  odlewu,  zapewniającą  zachowanie  zasady  kierunkowego  lub 
równoczesnego krzepnięcia, 

−

 

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, powstające najczęściej w miejscach, gdzie zbiegają się ścianki odlewów. 
Czas krzepnięcia w węzłach cieplnych jest dłuższy niż w innych miejscach. 

Przez  kierunkowe  krzepnięcie  metalu  rozumie  się  takie,  przy  którym  czas  krzepnięcia 

metalu  zwiększa  się  od  dołu  do  góry  odlewu,  powinien  być  wówczas  zachowany  także 
warunek  kierunkowego  zasilania  tzn.  by  każda  niżej  położona  część  odlewu  była  zasilana 
z części  leżącej  wyżej,  a  najwyższa  –  z  nadlewu.  Oznacza  to,  że  każda  wyżej  leżąca  część 
odlewu jest dla  niżej  leżącej  części  jak gdyby  nadlewem. Zachowanie tej zasady krzepnięcia 
w odlewie zapewnia dobre zasilanie odlewu. 

Przez  krzepnięcie  równoczesne  rozumie  się  takie,  przy  którym  czas  krzepnięcia 

poszczególnych przekrojów odlewu jest jednakowy. 
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. 24), co jest zjawiskiem 
korzystnym, bo nadlew i przelew odcina się po zakrzepnięciu odlewu. 
 

 

Rys. 24. Jama skurczowa powstała w nadlewie, który zostanie odcięty [14, s. 251] 

 

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 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

51 

krzepnięcie  w  tym  miejscu.  Przykład  ochładzalników  wewnętrznych  pokazany  jest  na 
rysunku 25. 

 

 

Rys. 25. 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 z 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.  
Podczas obsługi urządzeń dźwignicowych należy: 

−

 

sygnalizować  sygnałem  dźwiękowym  uruchamianie  dźwignicy  i  zwracać  uwagę  na 
otoczenie, 

−

 

podnosić i opuszczać ciężar gładko, bez wstrząśnięć i szarpnięć, 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

52 

−

 

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.  Uzupełnianie  stopu  w  piecu  zimnym,  wilgotnym,  zanieczyszczonym 
wsadem  jest  zabronione.  Należy  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. 

 

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. 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

53 

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. 
 

4.4.2. Pytania sprawdzające 

 

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

1.  Co oznacza pojęcie układ wlewowy? 
2.  Jakie elementy składają się na układ wlewowy? 
3.  Jaka jest rola poszczególnych elementów układu wlewowego podczas zalewania formy? 
4.  Jakie zjawiska zachodzą w formie po jej zalaniu ciekłym metalem? 
5.  Jak wpływa każde ze zjawisk na właściwości odlewu? 
6.  W jaki sposób zapobiega się negatywnemu wpływowi tych zjawisk na odlew? 
 

4.4.3. Ćwiczenia 

 
Ćwiczenie 1 

Dokonaj analizy budowy i funkcji układu wlewowego podanego na rysunku. 

 

Numer 

części 

Nazwa części układu wlewowego 

Rola części podczas zalewania formy 

 

 

 

 

 

 

 
 

Sposób wykonania ćwiczenia 

 
 

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 

1)  odszukać w materiałach dydaktycznych wiadomości na temat budowy i funkcji układów 

wlewowych,  

2)  wyodrębnić części składowe układu wlewowego, 
3)  ponumerować wyodrębnione części, 
4)  nazwać ponumerowane części, 
5)  określić przeznaczenie poszczególnych części, 
6)  wypełnić załączoną tabelę, 
7)  dokonać oceny pracy. 
 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

−

 

plansza z rysunkiem układu wlewowego, 

−

 

arkusz do ćwiczenia, 

−

 

formularz z pytaniami prowadzącymi, 

−

 

literatura z rozdziału 6, 

−

 

poradnik dla ucznia. 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

54 

Ćwiczenie 2 

Przeprowadź analizę zjawisk zachodzących w formie po jej zalaniu. 

 

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 załączoną tabelę, 
6)  ocenić wyniki swojej pracy. 
 
 

Wyposażenie stanowiska pracy: 

−

 

arkusz do ćwiczenia, 

−

 

formularz z pytaniami prowadzącymi, 

−

 

literatura z rozdziału 6, 

−

 

poradnik dla ucznia.  

 

4.4.4. Sprawdzian postępów

 

 
Czy potrafisz: 
 

Tak 

Nie 

1)  wyjaśnić pojęcie układu wlewowego?  

o 

o 

2)  wymienić części składowe układu wlewowego? 

o 

o 

3)  określić funkcje wlewu głównego? 

o 

o 

4)  określić funkcje belki wlewowej?  

o 

o 

5)  określić funkcje wlewów doprowadzających? 

o 

o 

6)  określić funkcje nadlewów i przelewów? 

o 

o 

7)  wyjaśnić zjawiska zachodzące w formie po zalaniu jej ciekłym metalem?  

o 

o 

8)  wyjaśnić wpływ tych zjawisk na własności odlewu? 

o 

o 

9)  podać sposoby zapobiegania negatywnym skutkom zjawisk 

zachodzących w formie po zalaniu na odlew? 

o 

o 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

55 

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 zawiera 20 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.  Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania. 
8.  Kiedy  udzielenie  odpowiedzi  będzie  Ci  sprawiało  trudność,  wtedy  odłóż  rozwiązanie 

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

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

ODPOWIEDZI. 

10.  Na rozwiązanie testu masz 50 min. 
 

Powodzenia! 

 
 

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH 

 
1.  Przygotowanie wsadu obejmuje następujące czynności 

a)  ważenie. 
b)  wyżarzanie. 
c)  sprawdzanie chropowatości powierzchni. 
d)  mieszanie. 

 
2.  Wsad do wytapiania żeliwa w żeliwiaku nie zawiera 

a)  złomu obiegowego. 
b)  surówki. 
c)  gąsek aluminiowych. 
d)  topników. 

 
3.  Namiar wsadu oznacza 

a)  obliczanie ciężaru poszczególnych. 
b)  umieszczanie materiałów wsadowych w odpowiednich pojemnikach. 
c)  przygotowywanie materiałów wsadowych składników wsadu. 
d)  oznaczanie pojemników z wsadem. 

 
4.  Główne składniki brązów to 

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

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

56 

5.  Żeliwiak jest to piec 

a)  elektryczny oporowy. 
b)  szybowy opalany koksem. 
c)  tyglowy płomieniowy. 
d)  elektryczny indukcyjny. 

 

6.  Łuk elektryczny roztapia wsad w piecu 

a)  elektrycznym łukowym. 
b)  elektrycznym oporowym. 
c)  elektrycznym indukcyjnym. 
d)  tyglowym płomieniowym. 

 
7.  Tygiel jest to 

a)  część formy odlewniczej. 
b)  część żeliwiaka. 
c)  naczynie z materiału odpornego na wysokie temperatury. 
d)  naczynie szklane. 

 
8.  Modyfikator jest to 

a)  substancja zmieniająca strukturę stopu. 
b)  pojemnik, w którym odbywa się modyfikacja stopu. 
c)  substancja usuwająca gazy ze stopu. 
d)  substancja odtleniająca stop. 

 
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.  Żelazostopy podczas topienia żeliwa służą są do 

a)  wprowadzania do kąpieli metalowej dodatków stopowych. 
b)  zwiększenia kaloryczności koksu. 
c)  podniesienia temperatury w żeliwiaku. 
d)  zwiększenia wytrzymałości wykładziny żeliwiaka. 

 

11.  Temperatura ciekłego metalu w piecu może być kontrolowana przy użyciu 

a)  termometru rtęciowego. 
b)  pirometru termoelektrycznego. 
c)  kwantometru. 
d)  kolorymetru. 

 
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” 

 

57 

13.  Rafinacja stopu ma na celu 

a)  zmianę wielkości ziarn w stopie. 
b)  zmianę temperatury stopu. 
c)  oczyszczenie stopu z niepotrzebnych składników. 
d)  ujednorodnienie składu chemicznego stopu. 

 
14.  Przechylny zbiornik żeliwiakowy służy do 

a)  transportu ciekłego metalu z pieca do form. 
b)  schłodzenia ciekłego żeliwa 
c)  ujednorodniania składu chemicznego żeliwa. 
d)  sferoidyzacji żeliwa. 

 
15.  Do nawęglaczy nie należy 

a)  grafit. 
b)  antracyt. 
c)  złom elektrod grafitowych. 
d)  kamień wapienny. 

 
16.  Widły służą do 

a)  mieszania metalu w kadzi. 
b)  przenoszenia kadzi. 
c)  ładowania wsadu. 
d)  zalewania form. 

 
17.  Poziomy kanał w formie, umożliwiający przepływ ciekłego metalu i zatrzymujący żużel to 

a)  wlew główny. 
b)  wlew doprowadzający. 
c)  przelew. 
d)  belka wlewowa. 

 

18.  Rolą przelewów jest 

a)  odprowadzanie gazów z zalanej formy. 
b)  doprowadzanie ciekłego metalu do formy. 
c)  zatrzymywanie żużla. 
d)  obniżanie temperatury metalu w formie. 

 
19.  Skurcz odlewniczy jest to 

a)  zmniejszanie się wymiarów zalanej metalem formy. 
b)  zmniejszanie się wymiarów rdzenia. 
c)  zmniejszanie się wymiarów krzepnącego odlewu. 
d)  zmniejszanie się temperatury odlewu. 

 
20.  Ochładzalniki umieszcza się w miejscach 

a)  które powinny krzepnąć najwcześniej. 
b)  które powinny krzepnąć najpóźniej. 
c)  które mają największe zagazowanie. 
d)  w których są już umieszczone nadlewy. 

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

58 

KARTA ODPOWIEDZI 

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

Topienie stopów odlewniczych i zalewanie form 

 
 
Zakreśl poprawną odpowiedź. 
 
 

Nr  

zadania 

Odpowiedź 

Punkty 

1 

a 

b 

c 

d 

 

2 

a 

b 

c 

d 

 

3 

a 

b 

c 

d 

 

4 

a 

b 

c 

d 

 

5 

a 

b 

c 

d 

 

6 

a 

b 

c 

d 

 

7 

a 

b 

c 

d 

 

8 

a 

b 

c 

d 

 

9 

a 

b 

c 

d 

 

10 

a 

b 

c 

d 

 

11 

a 

b 

c 

d 

 

12 

a 

b 

c 

d 

 

13 

a 

b 

c 

d 

 

14 

a 

b 

c 

d 

 

15 

a 

b 

c 

d 

 

16 

a 

b 

c 

d 

 

17 

a 

b 

c 

d 

 

18 

a 

b 

c 

d 

 

19 

a 

b 

c 

d 

 

20 

a 

b 

c 

d 

 

Razem: 

 

 

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 

 

59 

6.

 

LITERATURA 

 

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

uczelniane AGH, Kraków 1979 

2.  Chudzikiewicz R.: Mechanizacja odlewni. WNT, 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  J.:  Piece  i  urządzenia  metalurgiczne  stosowane  w  odlewnictwie. 

Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice 1982 

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