Elaborarea fontei in cubilouri si in cuptoare cu inductie

Elaborarea fontei in cubilouri si in cuptoare cu inductie

Fonta si otelul sunt cel mai des folosite in constructia de masini.Fonta, in mod deosebit, este materialul de turnare cel mai ieftin.

Proportia fontei in industria constructoare de masini poate fi mai mare uneori de 70% din greutate (pentru strunguri, freze, raboteze, blocuri motor).

Fonta are capacitate de amortizare a vibratiilor in cazul sarcinilor oscilante sau alternante (tenacitate ciclica), si datorita acestor proprietati inlocuieste in multe cazuri otelul.

Elaborarea fontei in cubilouri sau cuptoare cu inductie, constituie si face parte in acelasi timp din capitolul de elaborare secundara a materialelor metalice. Acest proces se face in agregate speciale numite cubilouri, sau mai nou cuptoare cu inductie.

Cubiloul - cea mai simpla si mai raspandita tehnologie de elaborare a fontei de a doua topire (fonta de turnatorie).

Cubilourile pot fi de doua feluri: cu antecreuzet si cu creuzet. Vezi in figura 7.1.

manta metalica

caramida refractara - samota

placa inelara cu dispozitiv de inchidere

stalpi metalici

creuzet

vatra - captuseala refractara

stalp pentru sustinerea dispozitivului de inchidere

orificiu de scurgere a fontei

orificiu de scurgere a zgurei

alimentarea cu aer de ventilator

cuva

segmenti metalici

gurile de vant

platforma de incarcare

gura de incarcare

cosul

parascanteiul

fundatia

fonta lichida

antecreuzetul

oala de turnare

Fig. 7.1. Cubiloul

La un cubilou se disting urmatoarele parti principale

fundatia cu stalp de sustinere

creuzetul, de la vatra si pana la gurile de vant

antecreuzetul (daca este cazul)

zona gurilor de vant

cuva, zona de la gurile de vant pana la zona de incarcare

captuseala refractara

sistemul de incarcare

incarcatura - cocs

- fonta de prima topire

- deseuri de otel

- fondanti - doua parti Ca CO₃

- o parte fluorura de calciu

Constructii speciale de cubilouri

cubilou cu preancalzitor de aer la cca. 300-400⁰C

cubilou cu trei si chiar patru guri de vant

cubilou cu oxigen, in care aerul se amesteca cu 20-30% oxigen pe durate scurte, intermitente

cubilou cu gaze, pentru ardere, in loc de cocs

Caracteristicile tehnologice se raporteaza la marimea acestuia:

consum de aer 25-280 m³/min.

presiunea aerului in conducta inelara 400-1500 mm col H₂O

raportul inaltime/diam.interior 3-7

marimea maxima a bucatilor de fonta 150-500 mm

Procesul metalurgic

Pornirea si functionarea se face prin uscarea zidariei cu arderea de lemne sau flacara cu gaze, formarea unui pat de cocs (sursa termica) si respectiv incarcatura acestuia in straturi alternative: metal, fondanti, cocs, avand grija ca peste cocs sa cada intotdeauna incarcatura metalica.

Prin arderea cocsului se realizeaza temperatura de topire si fonta sub forma de picaturi se colecteaza in creuzet.

In timpul procesului de ardere au loc urmatoarele reactii:

2FeO+Si-2Fe+SiO₂

FeO+Mn-Fe+MnO

FeO+C-Fe+CO

in urma carora ard: Si 15%, Mn 20%, C ramane constant.

Oxizii ca si restul de impuritati (fondanti, cenusa), formeaza zgura, care se ridica la suprafata baii metalice.

Cocsul are influenta asupra cresterii cantitatii de S cu cca 50%, in urma reactiei

3Fe+SO₂-FeS+2FeO

Evacuarea din cubilouri se face cand zgura ajunge la nivelul gurilor de vant, se deschid pe rand orificiul de evacuare al zgurii, apoi cel al fontei.

Cubiloul este un cuptor cu functionare intermitenta. Pentru asigurarea unui flux continuu, se folosesc 2-3 cubilouri.

Cuptoare cu inductie - folosite la elaborarea fontei. Pot fi verticale (ca si pentru otel) sau orizontale si functiune continua, ca in figura de mai jos:

Cuptor cu inductie fara miez de fier este prezentat figura7.2..

Fig. 7.2. Cuptor cu inductie fara miez de fier

Unde:

caramida termoizolanta  I zona de incarcare

jgheab pentru zgura

bobine pentru racire

conductor magnetic

inductor   II zona de topire

jgheab pentru fonta

captuseala din samota

caramizi refractare    III zona de evacuare a fontei

Configuratia cuptorului permite sa se asigure o densitate mare de curent in zona de topire. Nivelul baii se mentine constant, ceea ce protejeaza captuseala cuptorului, care vine in contact direct cu atmosfera, fiind ferita de solicitari termice.

Dupa golire se recomanda reancarcarea imediata cu incarcatura preancalzita (600-700⁰C), pentru micsorarea consumului de energie si a puterii de topire.

Elaborarea fontelor in cuptoare cu inductie, permite obtinerea unor compozitii mai omogene si mai precise.

Turnarea fontelor cenusii

Fontele cenusii pentru turnatorii sunt standardizate in STAS 568-82.

Clasificarea in functie de domeniul de utilizare:

cenusie ordinara-fara prescriptii mecanice FeOO, pentru piese simple (console, flanse, capace, ceaune)

cenusie normala-Fe12, Fe15 si Fe18 (12, 15, 18 - rezistenta minima de rupere la tractiune), pentru piese cu pereti subtiri in industria textila

cenusii superioare-Fe21, Fe24 (roti dintate, cilindri de motoare sau blocuri de motoare, segmenti de piston)

cenusii speciale-Fe28, Fe32 (blocuri de motor, cilindri de compresor, segmenti de piston). La acestea, uneori se introduc elemente de aliere: 1,2-1,5%Ni, 0,1-0,8%Cr, 0,4-0,5%Mb.