О производстве литья

Чугунная дробь

Известно несколько способов получения чугунной дроби:  литье дроби выполняется распылением струи металла воздухом, паром, водой; раздробление  струи металла при  падении на наклонную поверхность, смоченную водой; заливка металла в воду  дождевыми литниками;  разливка через водяные сита и т.п.

Распыление струи  жидкого металла  сжатым воздухом дает возможность получить дробь особо крупных размеров; для получения дроби  мелких размеров струю металла распыляют водой.

Дробелитейная установка для распыления металла состоит из бака с охлаждающей жидкостью, гидравлического сопла, системы транспортеров, вертикальной сушильной печи и агрегата для просеивания  дроби.

Струя жидкого чугуна рассекается  в горизонтальной плоскости над уровнем воды в баке  сильной струей воды. Мелкие капли чугуна перед  падением в воду принимают  шарообразную форму. Пластинчатый транспортер переносит дробь из бака в бункер  ковшевого элеватора,  который подает ее в вертикальное сушило с температурой 125-150ᴼ. Просушенная дробь поступает  на просев по фракциям.  За счет большой скорости охлаждения в воде  чугунная  дробь получается  целиком отбеленной.

Производительность установки равна 6-7 т в смену; вода в сопла  подается центробежным насосом производительностью 55м³/час; динамический напор равен 50 м.

Конструкции сушила и вибрационного рассеивателя видно на рис.1

и рис 2.

   Состав чугуна, применяющегося для изготовления дроби  приведен в табл.1,

 а размеры получаемой дроби – в табл. 2.

   Схема наиболее крупного производства чугунной дроби (до 2,5т/час) показана на рис. 3.

   Дробелитейная установка для раздробления металла при падении его на наклонную поверхность приведена на рис. 4.

Струя чугуна из желоба печи, ударяются в решетчатое дно  движущейся тележки,  раздробляется и падает на вращающийся барабан,  установленный в баке с водой.; частицы жидкого чугуна принимают шаровидную форму и затвердевают с резкой закалкой.

Установка производительностью до 4 т  дроби в смену имеет бак диаметром 4,8-5 м и высотой 2,5- 3 м. Тележка приводится  кривошипным  механизмом в возвратно-поступательное  движение с 32 пер/мин.  Уровень воды в баке поддерживается таким, чтобы барабан только  на 1/3 диаметра находился в воде. Скорость вращения барабана – 130 об/мин.

Температура чугуна на желобе для крупной дроби равна 1280-1300ᴼ, для мелкой дроби 1350-1380ᴼ, температура воды в баке 60-70ᴼ.

Для предохранения дроби от коррозии в воду добавляют  хромпик из расчета 250г на 1 м³ воды.

Литье дроби с заливкой чугуна в воду  дождевым литником рис. 5., представляет собой  сварной бак.

 На бак устанавливается сварная коробка литниковой чаши, имеющая в донной части отверстия диаметром  20 мм, просверленные на расстоянии 50 мм одно от другого. Коробку набивают формовочной смесью и через отверстия в дне накалывают литники  диаметром 8-10 мм.

Труба, по которой вода подается в бак, входит в коробку-распылитель  с отверстиями 2-2,5 мм. Отверстия  просверливаются достаточно близко друг к другу,  чтобы поступающая в бак под давлением  8-10атм вода создала сплошную  водяную завесу.  Чугун из чаши  попадает  на водяную завесу и рассекается ею на мелкие  шарики, которые падают  на дно бака. Во время заливки бак должен быть наполнен водой примерно  наполовину. Уровень воды  регулируется при помощи сливной трубы.

После разливки ковша емкостью 1-1,5 т заливку прекращают и литниковую чашу заменяют новой. Воду из бака спускают, а дробь выгребают и сушат. После сушки  дробь просеивают через сито.

Литье стальной дроби 

Стальную дробь получают  разбрызгиванием струи металла при падении ее с некоторой высоты на обильно смоченную водой поверхность вращающегося барабана. Для этого барабан погружается  до половины диаметра в бассейн с водой. При ударе о поверхность барабана струя жидкого  металла разбивается на капли различной величины, которые  застывают в виде дробинок шаровидной или приближающейся  к ней форме.

Наиболее дешевым или простым плавильным агрегатом для этих целей является бессемеровский конвертер с боковым дутьем.

Химический состав стали для литья дроби (в %).

С                             0,6-1,0

Mn                         0.5-0.8

Si                            0.3-0.7

P                             0.1-0.2

S                             0.04-0.07

Процесс дробеобразования протекает нормально, когда окружная скорость барабана равна или несколько больше скорости падения струи жидкого металла, т.е.

πDn≥√2gS,

где, n – число оборотов барабана;

g – ускорение (9,81 м/сек);

S – высота падения струи.

Число оборотов барабана в минуту определится, следовательно,  формулой  n≥60√2gS: πD.

Диаметр барабана для разбрызгивания струи  жидкого металла должен быть  такого размера, чтобы исключить возможность  скатывания струи с наклонной  поверхности барабана, т.е.  чтобы угол  наклона не превышал 5ᴼ; диаметр барабана должен быть 380-420 мм. Поверхность барабана должна быть хорошо отшлифована; толщина водяного покрытия  в месте падения струи металла на  барабан должна  находиться в пределах  3-3,5 мм.

Оптимальный диаметр струи жидкой стали равен 12-14мм при двухструйной  разливке и 10-12 мм – при трехструйной.   Физические свойства стальной литой2 дроби характеризуются  следующими показателями: удельный вес в зависимости от  фракции дроби 7,13-7,57 г/см³, объемный   вес 4,26-4,47 г/см³. Сопоставление удельного  и объемного веса дроби показывает, что дробь не имеет литейных дефектов (усадочные раковины и рыхлости) и в большинстве своем  дробинки  почти правильной  шаровой формы, рис 6.

   Механические свойства дроби характеризуются следующими  показателями:  величина раздавливающего усилия между пластинками стали, закаленной до H_RC = 52-54, равна 520-590 кг (для дробинки диаметром 3,4 мм);  твердость дроби H_RC = 56-58.

Литье охотничьей дроби 

Расплавленный свинец выливается через специальное решето, так что отдельные струйки его под действием силы поверхностного натяжения  прерываются и образуют капли. Эти капли за время падения  с большой высоты получают шарообразную форму и успевают затвердеть.

В большинстве случаев в свинец вводится мышьяк или сурьма  для увеличения поверхностного натяжения. Мышьяковистые соединения  вредны  для здоровья обслуживающего персонала,  поэтому обычно применяют сурьму (3-5% от веса свинца).

Для расплавления свинца применяются печи самой простой конструкции с чугунными котлами на 650-1500 кг (рис. 7).

Такие печи устанавливают на дробелитейных фабриках. Схема здания  дробелитейной фабрики приведена на рис. 8.

   Свинцовый расплав при температуре  350ᴼ вручную ложками выливается в металлические ящики с решетчатыми днищами для  каждого  номера дроби. Ящики (решета) устанавливаются над  шахтой, в которой благодаря восходящему  воздушному потоку происходит остывание и кристаллизация образовавшихся шариков.  Внизу шахты установлен  бак с водой в который попадает дробь. Высота  шахты до 40 м. В верхнем  этаже фабричного здания помещается  плавильная печь, в нижнем – отделочное и упаковочное помещения.

Отлитая дробь извлекается из бака с водой, просушивается и сортируется  по размеру.

Для придания дроби товарного вида ее полируют во вращающихся барабанах с графитом. Дробь приобретает при этом  гладкую блестящую поверхность. Для лучших сортов дроби применяют амальгамирование.

Источник: Особые виды литья   С.Я. Головин.