10 Topienie stopów odlewniczych i zalewanie form

„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”

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”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Podstawowe stopy odlewnicze jako materiał konstrukcyjny, podstawowe

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

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Podstawowe informacje o piecach do topienia, technologia wytapiania

stopów odlewniczych, obsługa pieców, kontrola parametrów pracy pieca

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

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

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

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

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

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

topieniu 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”

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”

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”

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”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Podstawowe stopy odlewnicze jako materiał konstrukcyjny,

podstawowe

składniki

wsadu

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”

−

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”

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”

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”

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”

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?

2) dobrać materiały wsadowe do wytopu staliwa?

3) dobrać materiały wsadowe do wytopu żeliwa?

4) określi określić rolę topników w procesie wytopu?

5) określić rolę modyfikatorów w procesie wytopu?

6) określić rolę paliw w procesie wytopu?

7) określić rolę dodatków stopowych w procesie wytopu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Podstawowe informacje o piecach do topienia, 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”

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”

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

ton na godzinę na 1m

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”

rozkład kamienia wapiennego (wydzielanie CO

). 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

+ C

→

2CO. Stosunek CO do

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

Obecny w gazach SO

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

kończy

topienie

wsadu

oraz

zaczyna

się

tworzyć

żużel

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

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”

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”

−

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”

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”

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”

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

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”

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”

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”

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”

−

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”

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

spawanych z blachy.

Mosiądze odlewnicze topi się stosując sole ochronne. Topić należy szybko

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

, co powoduje

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

nadmiar Al usuwa alueliminator. Pod

koniec topienia mosiądz upłynnia się przez dodanie 0,05

0,15% fosforu w postaci CuP10 lub

wprowadzenie 0,05

0,15%Al.

Mosiądz manganowy topi się pod warstwą węgla drzewnego ze względu 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

, Na

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

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”

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

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”

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”

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”

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:

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”

−

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”

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”

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?

2) wymienić rodzaje pieców na paliwo stałe?

3) wymienić rodzaje pieców na paliwo ciekłe?

4) wymienić rodzaje pieców na paliwo gazowe?

5) wymienić rodzaje pieców elektrycznych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6) opisać budowę żeliwiaka?

7) opisać działanie żeliwiaka?

8) opisać budowę pieca elektrycznego łukowego?

9) opisać działanie pieca elektrycznego łukowego?

10) opisać budowę pieca elektrycznego indukcyjnego?

11) opisać działanie pieca elektrycznego indukcyjnego?

12) opisać budowę konwertora z dmuchem dolnym?

13) opisać działanie konwertora z dmuchem dolnym?

14) opisać budowę konwertora tlenowego?

15) opisać działanie konwertora tlenowego?

16) opisać działanie pieca elektrycznego indukcyjnego

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

produkcji?

18) wyjaśnić pojęcie procesu żeliwiakowego?

19) podzielić żeliwiak na strefy pracy?

20) wyjaśnić zjawiska zachodzące w każdej ze stref?

21) określić jak zbudowany jest piec tyglowy indukcyjny?

22) określić jak działa jest piec tyglowy indukcyjny?

23) określić jak przebiega proces wytopu żeliwa w piecu tyglowym

indukcyjnym?

24) określić jak zbudowany jest piec tyglowy płomieniowy?

25) określić jak działa jest piec tyglowy płomieniowy?

26) określić przebieg procesu wytopu stopów Al w piecu tyglowym

płomieniowym?

27) prowadzić wytop zgodnie z instrukcją?

28) zmierzyć temperaturę kąpieli metalowej?

29) pobrać próbkę ciekłego metalu do badań składu chemicznego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

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”

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”

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

ZnCl

, MnCl

, AlCl

−

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

−

filtracja,

−

rafinacja próżniowa,

−

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

w temperaturach rafinacji, należy odczekać 5

10 minut na wypłynięcie gazów

porafinacyjnych i żużla, a następnie przystąpić do kolejnego zabiegu uszlachetniania ciekłego
metalu.

Modyfikacja jest zabiegiem mającym na celu rozdrobnienie ziaren krystalizującego

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

−

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

−

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

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

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

zanieczyszczeń. Można zastosować dodatek cyrkonu lub przegrzewać kąpiel.

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

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

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

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”

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”

(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”

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”

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”

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”

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”

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”

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wyjaśnić pojęcie zalewania?

2) dobrać urządzenia do ręcznego zalewania form?

3) dobrać materiały wsadowe do wytopu żeliwa?

4) rozpoznać na rysunkach urządzenia do zalewania form?

5) nazwać pokazane na rysunkach urządzenia do zalewania form?

6) wyjaśnić pojęcie obróbki pozapiecowej stopów?

7) określić pojęcie rafinacji stopu?

8) określić cel rafinacji stopów?

9) podać sposoby rafinacji stopów aluminium?

10) wyjaśnić pojęcie modyfikacji stopu?

11) określić cel rafinacji stopów?

12) podać sposoby modyfikacji stopów aluminium?

13) wyjaśnić pojęcie sferoidyzacji żeliwa?

14) określić cel sferoidyzacji żeliwa?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

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”

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”

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”

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”

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”

−

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”

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”

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?

2) wymienić części składowe układu wlewowego?

3) określić funkcje wlewu głównego?

4) określić funkcje belki wlewowej?

5) określić funkcje wlewów doprowadzających?

6) określić funkcje nadlewów i przelewów?

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

8) wyjaśnić wpływ tych zjawisk na własności odlewu?

9) podać sposoby zapobiegania negatywnym skutkom zjawisk

zachodzących w formie po zalaniu na odlew?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test 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”

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”

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”

KARTA ODPOWIEDZI

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

Topienie stopów odlewniczych i zalewanie form

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

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

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Unit 1 TOPIENIE STOPÓW ODLEWNICZYCH
Ćw nr 01 Pneumatyczne sterowanie ruchem łyżki odlewniczej w urządzeniu do zalewania form odlewniczy
Unit 4 BADANIE WŁAŚCIWOŚCI STOPÓW ODLEWNICZYCH (2)
Unit 5 Badanie właściwości stopów odlewniczych
Wykład MO 21.11.10, Mechatronika, Metalurgia i Odlewnictwo, Wykłady
Unit 4 BADANIE WŁAŚCIWOŚCI STOPÓW ODLEWNICZYCH (2)
10 - BM stali stopowych - Arek, I Semestr - Materialoznawstwo - sprawozdania
Modrzynski 1-10, MiBM, semestr II, Odlewnictwo, INNe
hamonogram 3rok st 1st 10 11 letni, Metalurgia i odlewnictwo metali nieżelaznych
pytania 10 odlewnictwo
Przygotowanie form odlewniczych i odlewanie(2), Studia, Stomatologia Łódź, Rok II, Materiałoznawstwo

więcej podobnych podstron