Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích •Moderní slévárenské •technologie Přednáška č. X: Doplnit název přednášky111 Přednášky pro studijní program Strojírenství Doc. Ing. Ladislav SOCHA, Ph.D. a kol. Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích •Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Přednáška č. X: Doplnit název přednášky222 Přednáška č. 7 Typy agregátů pro tavení litin Přednáška č. X: Doplnit název přednášky333 üTyto tavící agregáty se používají pro výrobu litiny 1. Kuplovna 2. Indukční kelímková pec 3. Elektrická oblouková pec • 3/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Zařízení na výrobu litiny Přednáška č. X: Doplnit název přednášky444 Kuplovna – šachtová pec Vsázka + koks (palivo, C) + struskotvorné přísady Indukční kelímková pec Využívá se k tavení a udržování teploty roztavené litiny. Tato pec se skládá ze žáruvzdorného kelímku, kolem kterého se nachází vodou chlazená měděná cívka. Princip spočívá v průchodu střídavého proudu kde vzniká elektromagnetické pole, které taví vsázku a míchá ji. Elektrická oblouková pec Předností této pece, že lze z ní získat taveninu s přesným složením a velkou čistotou. 4/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Kuplovna Přednáška č. X: Doplnit název přednášky555 üŠachtová pec ØProtiproudý výměník tepla üVsázka ØSurové železo, vratný materiál, koks, přísady üZákladní metalurgické pochody ØNauhličení ØPropal Si, Mn, Fe ØZměna obsahu P a S ØZměna obsahu ostatních prvků • 5/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Kuplovna Přednáška č. X: Doplnit název přednášky666 üKuplovna je šachtová pec, která funguje jako protiproudý výměník tepla. Hlavním zdrojem tepla je koks a výjimečně se používá plyn nebo tekutá paliva. Horem se sází vstupní materiály a spodem je přiváděn spalovací vzduch. Toto zařízení je nejčastěji používaným pro tavení slitin železa na odlitky, především litin s lupínkovým grafitem, přičemž funguje jako protiproudý výměník tepla üKuplovna se skládá z ocelového pláště a buď po celé výšce nebo jen částečně vyzděná žáruvzdornou vyzdívkou • üZákladní části: 1. komín – část nad zavážecím otvorem 2. šachta – část mezi zavážecím otvorem a dmyšnami 3. nístěj – část mezi dmyšnami a dnem kuplovny • Kuplovna 6/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Kuplovna Přednáška č. X: Doplnit název přednášky777 üKuplovna má šachtovitý, žáruvzdorně vyzděný pecní prostor. Spalovací vzduch „vítr“ je vháněn tryskami a spaluje koks. Stoupající spaliny zahřívají vsázku, která se seshora sesouvá. Nedaleko trysek se vsázka taví a odkapává do nístěje. Kapalná litina vytéká z kuplovny do předpecí, které slouží jako sběrná jímka. Sifonovým odtokem se litina odděluje od lehčí strusky üZákladní metalurgické pochody v kuplové peci jsou velmi složité, zlepšení jednoho z nich může negativně ovlivnit ostatní. Proto litina vytavená z kuplové pece má často velký rozptyl vlastností (např. chemického složení). To je dáno tím, že pochody v kuplové peci mají určitou setrvačnost, která vyplývá z relativně dlouhé odezvy na změnu vsázky – např. snížení obsahu uhlíku, přidáváním ocelového šrotu probíhá natavováním a postupnou homogenizací vsázky v řádu hodin ü Základní metalurgické pochody v kuplové peci rozdělujeme na: 1. nauhličení litiny, 2. propal Si, Mn, Fe 3. změna obsahu P 4. změna obsahu S 5. změna obsahu ostatních prvků üŘízení výkonu kuplové pece: výkon se udává v tunách vytavené litiny za hodinu, závisí na průměru pece v úrovni dmyšen üTavící výkon se mění v závislosti na: množství foukaného vzduchu, účinnosti spalování, kvalitě vsázky tj. složení, kusovosti, množství, kvalitě a obsahu C v koksu • 7/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Kuplovna s předpecí Přednáška č. X: Doplnit název přednášky888 8/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Nadpis Přednáška č. X: Doplnit název přednášky999 9/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Indukční kelímková pec Přednáška č. X: Doplnit název přednášky101010 üTavící a udržovací pec üKelímková pec ü üVsázka ØAž 100 % odpadu, surové železo, přísady Ø Vsázka je ohřívána vířivými proudy elektromagnetického pole • üV indukční kelímkové peci proud v cívce vytváří střídavé magnetické pole, které indukuje v kelímku střídavé vířivé proudy. Tím vzniká teplo, které taví vsázku. 10/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Indukční kelímková pec Přednáška č. X: Doplnit název přednášky111111 üElektrické a indukční tavící a udržovací pece mají před tavbou v kupolových pecích řadu předností: Øvelmi přesné a pružně řiditelné chemické složení Ø téměř neomezeně řiditelná provozní teplota (tavení, příhřev, udržování) Ø operativní změna chemického složení litiny Ø možnost použití méně hodnotné vsázky (až 100% odpadu nebo kovové třísky) bez použití nových surových želez Ø dokonalá homogenizace nataveného kovu vířivými proudy Ø nižší propal prvků Ø ekologičtější tavení Ø celkově dokonalejší řízení celého procesu tavby • üZákladní metalurgické postupy tavení jsou: 1. přetavba vsázky 2. legování 3. očkování Indukční ohřev 11/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Indukční kelímková pec Přednáška č. X: Doplnit název přednášky121212 üPři procesu tavení je elektrická energie přiváděna do vsázky prostřednictvím elektromagnetické indukce. Střídavý proud o vhodné frekvenci přiváděný do primární cívky – induktoru iniciuje v jejím okolí střídavé elektromagnetické pole, které vyvolává ve vsázce uložené v působnosti tohoto pole vznik vířivých proudů, protékajících vsázkou a způsobující její ohřev üPostupy tavení v elektrické indukční peci: 1.synteticky – ocelový odpad, nauhličovadla, feroslitiny 2.polysynteticky (nejobvyklejší způsob) – ocelový odpad, vrat, třísky, surové železo, zlomková litina, nauhličovadla, feroslitiny 3. přetavováním – bez nauhličování 4.v elektrické indukční peci probíhá oduhličování (působením oxidů obsažených na povrchu vsázky) podle okysličujících reakcí 5. nauhličování (nauhličujícími přísadami) • 12/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Indukční kelímková pec Přednáška č. X: Doplnit název přednášky131313 üElektrické indukční pece jsou společně s kuplovnami nejdůležitějším tavicím agregátem pro výrobu litin. Tyto pece jsou instalovány ve slévárnách z důvodů ekologických, metalurgických a provozních. Principem tavení je prostřednictvím elektrického oblouku a chemické energie z kyslíkopalivových hořáků üEkologické výhody jsou založeny na menším množství plynných i prachových exhalací, než je tomu při tavení v kuplovnách. Dále výhodou je snadnější zachycování üMetalurgické výhody jsou: 1. velká operativnost provozu 2. velká variabilita použitelných vsázkových surovin, je možno tavit i ze 100% ocelové vsázky 3. snadná regulace tavicího procesu a možnost dosažení vysokých teplot 4. míchání lázně zaručující homogenizaci teploty a chemického složení 5. menší propaly prvků • 13/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Indukční kelímková pec Přednáška č. X: Doplnit název přednášky141414 üProvozní výhoda elektrických indukčních pecí je velká operativnost a pružnost. V kelímkových pecích v kterých se taví bez tekutého zbytku a je možné v po sobě následujících tavbách vyrábět litiny odlišného chemického složení. Roztavenou litinu můžeme v případě potřeby udržovat na teplotě • 14/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Nadpis Přednáška č. X: Doplnit název přednášky151515 15/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Elektrická oblouková pec Přednáška č. X: Doplnit název přednášky161616 16/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Elektrická oblouková pec Přednáška č. X: Doplnit název přednášky171717 üTavení prostřednictvím elektrického oblouku a chemické energie z kyslíkopalivových hořáků (jako přídavného zdroje tepla) üPrincipem elektrické obloukové pece je přeměna elektrické energie v tepelnou, pomocí elektrického oblouku hořícího mezi elektrodami a vsázkou. Sáláním přechází teplo z elektrického oblouku do vsázky. Reakcí chemických prvků a průchodem proudu skrze vsázku vzniká teplo v peci Konstrukce elektrické obloukové pece 1 – pecní transformátor, 2 – krátké cesty, 3 – chladící potrubí, 4 – grafitové elektrody, 5 – držák elektrod, 6 – odvod plynů, 7 – odtok, 8 – víko pece, 9 – pecní prostor, 10, 11 – naklápěcí platforma umožňující vylití taveniny, 12 – řídící systém. 17/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Výhody a nevýhody Přednáška č. X: Doplnit název přednášky181818 •Kuplovna •Výhody: 1. plynulá dodávka kovu 2. vysoký tavicí výkon •Nevýhody 1. náročnost přípravy pece a výroba náročných druhů litin •Indukční kelímková pec •Výhody: 1. velmi přesné chemické složení a řízení teploty 2. bez použití surového železa 3. dokonalá homogenizace •Nevýhody: 1. vysoké provozní náklady a malý tavící výkon •Elektrická oblouková pec •Výhody: 1. Obsluha pece je jednoduchá a vesměs automatická 2. Pružné řízení a regulace teploty vsázky •Nevýhody: 1.Odebírá značné výkony, které jsou koncentrovány na malém území, což klade nároky na elektrickou soustavu • 18/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny Použitá literatura Přednáška č. X: Doplnit název přednášky191919 üSKÁLOVÁ, Jana, Jaroslav KOUTSKÝ a Vladislav MOTYČKA. Nauka o materiálech. 4. vyd. V Plzni: Západočeská univerzita, 2010. ISBN 978-80-7043-244-0. üFISCHER, Ulrich. Základy strojnictví. Praha: Europa-Sobotáles, 2004. ISBN 80-86706-09-5. ü[online]. [cit. 2021-9-6]. Dostupné z: https://www.viktormacha.com/klicova-slova/viadrus-foundry-453.html ü[online]. [cit. 2021-9-6]. Dostupné z: https://www.sspu-opava.cz/static/UserFiles/File/_sablony/STT_I/VY_32_INOVACE_B-06-03.pdf ü[online]. [cit. 2021-9-6]. Dostupné z: https://www.google.cz/search?q=kuplovna+&tbm=isch&ved=2ahUKEwjlidGT-PHyAhUqu6QKHcJ2BgMQ2-cCegQIABAA &oq=kuplovna+& ü[online]. [cit. 2021-9-6]. Dostupné z: https://www.kovosvit.cz/slevarna/zakladni-informace.html ü[online]. [cit. 2021-9-6]. Dostupné z: https://www.kovosvit.cz/download/FileUploadComponent-502448294/1456991881_cs_48db53e5d1e4edb83bc3ed e266f43691.pdf ü[online]. [cit. 2021-9-6]. Dostupné z: https://inductionheating.nl/hoogfrequent-verwarmen/ ü[online]. [cit. 2021-9-6]. Dostupné z: https://kk.atomiyme.com/coreless-%D0%B8%D0%BD%D0%B4%D1%83 19/19 Přednáška č. 7 Slévárenské zařízení a postupy tavení litiny