E‑BOOK

Spis treści

• Przebieg procesów przygotowania i topienia wsaduD1CuwsWxvPrzebieg procesów przygotowania i topienia wsadu

• Budowa, sposób działania i zasady użytkowania pieców odlewniczych

  • Żeliwiak2Żeliwiak

  • Piec elektryczny łukowy3Piec elektryczny łukowy

  • Piec indukcyjny tyglowy4Piec indukcyjny tyglowy

  • Piec indukcyjny kanałowy5Piec indukcyjny kanałowy

  • Piec płomienny6Piec płomienny

  • Piec szybowy7Piec szybowy

  • Piec tyglowy8Piec tyglowy

• Budowa, sposób działania i zasady użytkowania kadzi odlewniczychDnE6NboOjBudowa, sposób działania i zasady użytkowania kadzi odlewniczych

• Budowa, sposób działania i zasady użytkowania maszyn i urządzeń do przygotowania materiałów wsadowychD1AoUI59sBudowa, sposób działania i zasady użytkowania maszyn i urządzeń do przygotowania materiałów wsadowych

• Zasady przeprowadzania codziennej obsługi pieców odlewniczych, maszyn i urzadzeńDECPsKv4Zasady przeprowadzania codziennej obsługi pieców odlewniczych, maszyn i urzadzeń

• Zasady bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpożarowejD9uV357CVZasady bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpożarowej

• Słownik pojęćDjUhZI5SuSłownik pojęć

• Netografia i bibliografiaDykpTYxoCNetografia i bibliografia

Budowa, sposób działania i zasady użytkowania pieców odlewniczych

W zależności od rodzaju odlewanego materiału, i sposobu topienia wsadu, wyróżnia się piece odlewnicze takie jak:

• żeliwiak,

• elektryczny piec łukowy,

• indukcyjny piec tyglowy,

• indukcyjny piec kanałowy,

• piec płomienny,

• piec szybowy,

• piec tyglowy.

Ich budowa oraz sposób działania, zaprezentowane są w kolejnych sekcjach.

Powrót do spisu treści1Powrót do spisu treści

Żeliwiak

Żeliwiak – jest to piec szybowy, w który metal (żeliwo) znajduje się w bezpośrednim kontakcie z paliwem, którym najczęściej jest koks, a także z produktami spalania i zgazowywania.

R74emgLFIohio

Na zdjęciu widoczny jest kolorowy schemat żeliwiaka. Żeliwiak jest to piec szybowy. Centralnym elementem żeliwiaka jak podłużny pionowy cylinder. W jednej trzeciej wysokości pieca na obudowie cylindra umieszczone są cztery okrągłe pierścienie. W dwóch trzecich wysokości pieca widoczny jest pomost prowadzący do prostokątnego otworu opisanego jako drzwi do ładowania. Na górze cylindra znajduje się ogranicznik iskier o kształcie stożka. Na cylindrycznej obudowie widnieje napis: stalowa powłoka. W stalowej powłoce widoczny jest otwór pokazujący przekrój wnętrza pieca. Granica powłoki jest wyścielona podszewką. We wnętrzu pieca widać kolorowe warstwy od góry: fioletową, niebieską, zieloną, fioletową, niebieską, zieloną. Fioletowa warstwa jest opisana jako metal. Niebieska jako topnik. Zielona jako koks. Poniżej warstw znajdują się dwie szare poziome warstwy. Górna jest to metal. Dolna jest to topnik. Poniżej widoczne jest żółte wypełnienie wskazujące na rozgrzaną fazę ciekłą. Ciecz wylewa się przez wylewak do wiaderka znajdujący się na dole pieca. Konstrukcja pieca osadzona jest na dolnej płycie osadzonej na stalowych nogach.

Piece te pracować mogą z dmuchem zimnym lub podgrzanym, a niekiedy z dmuchem wzbogaconym  w tlen. W celu polepszenia warunków pracy żeliwiaka koks zastępuje się gazem ziemnym. Aby wykorzystać całkowicie gazy spalinowe, a zwłaszcza ze względów związanych z bezpieczeństwem i higieną pracy zastosowanie znalazły żeliwiaki z zamkniętym szybem.

Powrót do spisu treści1Powrót do spisu treści

Piec elektryczny łukowy

Piec elektryczny łukowy – odmiana pieca elektrycznego, w którym źródłem ciepła jest łuk elektryczny powstający między elektrodami lub pomiędzy wsadem a elektrodami. Pozwala to otrzymać temperaturę ładunku w zakresie $3000-6000\text{°C}$. Ułożenie poziome elektrod ogranicza pojemność pieca. Są one jednofazowe i wymagają dodatkowego oprzyrządowania, które wyrównuje obciążenie trójfazowej sieci zasilającej. Najczęściej stosowane są piece łukowe trójfazowe o nagrzewaniu łukiem wytwarzanym między metalem a elektrodą. Przeprowadza się w nich topienie, podgrzewanie i uszlachetnianie topionego metalu. Głównie stosowane są do wytapiania staliwa, ale mogą być używane do topienia żeliwa.

RH8XraE3t6DZG

Na zdjęciu widoczne są dwa kolorowe schematy pieców elektrycznych łukowych. Po lewej stronie piec o kształcie z zaokrąglonymi obydwiema podstawami. W górnej podstawie pieca widoczne są trzy podłużne czerwone cylindry. Są to elektrody węglowe. Do elektrod dochodząc trzy niebieskie kable. Elektrody sięgają do dolnej podstawy pieca. Od elektrod biegną kształty przypominające płomienie. Kształty są opisane jako złom stalowy. Do górnej powierzchni pieca prowadzi opis: zdejmowana pokrywa. Po lewej stronie pieca widoczny jest otwór. Otwór jest o kształcie kwadratu. Jest on opisany jako drzwi do pieca. Do dolnej krawędzi pieca prowadzi opis: wyłożenie ogniotrwałe. Z prawej strony pieca w okolicach dolnej podstawy znajduje się kształt przypominający rękę garnka. Jest on opisany jako rynna spustowa. Dolny fragment rynny ma żółte wypełnienie które widoczne jest dalej w dolnej części pieca. Górny fragment ma niebieskie wypełnienie.
Po prawej stronie widać inne ujęcie pieca. W górnej pokrywie widoczne są niebieskie bąbelki oznaczone jako skraplanie wodą. Niżej w ścianie korpusu widać niebieskie wypełnienie opisane jako chłodzenie ścian. Przez prawy otwór w obudowie przechodzi biały prostokąt opisany jako lanca tlenowa i lanca do wdmuchiwania węgla. Lanca sięga do żółtego wypełnienia widocznego na dnie pieca. W dnie pieca znajdują się dwa elementy o kształćcie trapezów równoramiennych. Są to dysze do wdmuchiwania gazu obojętnego. W lewym dolnym rogu płaszcz widoczny jest otwór podpisany jako otwór spustowy w trzonie..

RmJ2l4IOLf32Z

Na zdjęciu widoczny jest animowany piec elektryczny łukowy z łukiem bezpośrednim. Piec jest o kształcie walca którego górna podstawa zwęża się do środka tworząc stożek. W górnej podstawie pieca widoczne są trzy podłużne czarne cylindry. Są to elektrody węglowe. Elektrody sięgają do połowy wysokości pieca. W dnie pieca widoczny jest otwór.

Powrót do spisu treści1Powrót do spisu treści

Piec indukcyjny tyglowy

Piec indukcyjny tyglowy – podstawowym elementem pieca jest cewka, która indukuje pole elektromagnetyczne. Uzwojenie pierwotne składa się z jednej lub wielu sekcji miedzianych rurek chłodzonych wodą, natomiast wtórne uzwojenie stanowi wsad umieszczony w tyglu. W przemyśle możemy spotkać piece jednotyglowe bądź dwutyglowe. Możemy je podzielić na:

• małe o pojemności $\mathrm{0,1}-\mathrm{4,0} \text{ton}$, o mocy $100-4000 \text{kW}$, wydajności $\mathrm{0,12}-\mathrm{4,00} \frac{t}{h}$

• średnie o pojemności $5-30 \text{ton}$, o mocy $3000-\mathrm{20\; 000} \text{kW}$ i wydajności $7-20 \frac{t}{h}$

• duże o pojemności $30-60 \text{ton}$, o mocy $7000-\mathrm{30\; 000} \text{kW}$ i wydajności
  $7-60 \frac{t}{h}$

Cewka wraz z tyglem zamontowana jest wewnątrz boczników magnetycznych, a te umieszczone są na stalowej ramie obudowanej blachą. Zasilane są prądem przemiennym o częstotliwości $200-1000 \text{Hz}$. Strumień elektromagnetyczny wywołany przepływem prądu przez cewkę w tyglu powoduje indukowanie prądu we wsadzie. Energia elektryczna zamieniania jest na cieplną co powoduje topienie wsadu. Do zalet tego pieca możemy zaliczyć: całkowite opróżnienie po wytopie, regulację mocy, elektrodynamiczne mieszanie metalu, mały zgar składników, szybką zmianę stopu topionego metalu.

R1flYyFuJCTNi

Na zdjęciu widać czarno‑biały schemat pieca indukcyjnego tyglowego. Piec jest w kształcie imbryka do kawy z zaokrąglonym dnem. Dolna warstwa pieca sięgająca do około jednej czwartej wysokości jest to podmurówka z cegły ogniotrwałej. Warstwa narysowana jest jako sąsiadujące ze sobą cegły. Boki obudowy pieca stanowi obudowa stalowa. Na rysunku zaznaczona jest jako cienki pionowy prostokąt. W centralnej części obudowy widoczna jest komora. Komora osadzona jest na podmurówce ogniotrwałej. Komora zaizolowana jest w tyglu ogniotrwałym. Zaznaczony jako grubsza szara warstwa po zewnętrznej stronie komory. Po bokach pomiędzy tyglem a zewnętrzną obudową widać dwa kształty zbliżone do kwadratów. Na boku od strony tygla widoczna jest cewka indukcyjna przedstawiona jako sprężyna. Na boku od strony zewnętrznej obudowy widoczne są dwa czarne pionowe prostokąty. Są to boczniki magnetyczne. Nad komorą znajduje się pokrywa pieca. Prawy górny róg komory jest w kształcie dzióbka w imbryku. Jest to rynna spustowa.

Powrót do spisu treści1Powrót do spisu treści

Piec indukcyjny kanałowy

Piec indukcyjny kanałowy – działa na takiej samej zasadzie jak piec indukcyjny tyglowy, to znaczy indukowanie prądów w topionym metalu przez zmienne pole magnetyczne wywołane przez działanie cewki. Kanał nagrzewania powinien być wypełniony ciekłem metalem w stopniu $25-50\text{\%}$, tak by powstał obwód zamknięty. Piece kanałowe początkowo miały budową otwartą, aktualnie stosuje się piece zamknięte, pochylone o $15\text{°}$ względem poziomu.

Piece możemy podzielić ze względu na pojemność:

• małe o pojemności $300-700 \text{kg}$ zwykle jednofazowe i jednokanałowe dla miedzi oraz brązów, a dwukanałowe do mosiądzów,

• duże o pojemności $600-1100 \text{kg}$ dwufazowe i trójfazowe, które posiadają dwa oraz trzy kanały

RNuWThRt6yxtZ

Na zdjęciu widać czarno‑biały schemat pieca indukcyjnego kanałowego do sześćdziesięciu ton. Centralnym elementem rysunku jest zbiornik pieca. Zbiornik jest o kształcie prostokąta z zaokrąglonymi wierzchołkami. Zbiornik jest zaizolowany wymurówką zaznaczoną jako warstwa z prostymi równoległymi odchylonymi od pionu. W prawym górnym rogu zbiornika widać dzióbek. W połowie długości górnej krawędzi zbiornika znajduje się okno wsadowe z pokrywką. Od dolnej krawędzi pieca biegną trzy śród centryczne półokręgi. W środku najmniejszego widoczne są dwa pierścienie. Cienki zewnętrzny biały. Czarny wewnętrzny. Centrycznie w wewnętrznym pierścieniu znajduje się białe koło. Jest to induktor.
Nad rysunkiem widoczny jest napis; piec indukcyjny kanałowy z kanałem w kształcie litery: U do sześćdziesięciu ton.

R1BWoM0SLzNUK

Na zdjęciu widać czarno‑biały schemat pieca indukcyjnego kanałowego ponad sześćdziesiąt ton. Centralnym elementem rysunku jest zbiornik pieca. Zbiornik jest o kształcie. Zbiornik jest zaizolowany wymurówką zaznaczoną jako warstwa z prostymi równoległymi odchylonymi od pionu. Z lewej strony od dołu zbiornik jest otwarty i biegnie do góry tworząc przy tym ząb. W połowie długości górnej krawędzi zbiornika znajduje się okno wsadowe z pokrywką. Od dolnej krawędzi pieca biegną dwa półokręgi. Półokręgi składają się z trzech wewnętrznych śród centrycznych półokręgów. W środku najmniejszego. półokręgu widoczne są dwa pierścienie. Cienki zewnętrzny oraz szerszy wewnętrzny. Centrycznie w wewnętrznym pierścieniu znajduje się białe koło. Jest to induktor.
Nad rysunkiem widoczny jest napis; piec indukcyjny kanałowy z kanałem w kształcie litery: W ponad sześćdziesięciu ton.

Powrót do spisu treści1Powrót do spisu treści

Piec płomienny

Piec płomienny  - charakteryzuje się bezpośrednim kontaktem ze wsadem, a następnie ciekłego metalu z płomieniem i spalinami paliwa. Powoduje to zwiększenie zgaru. Dawniej piece tego typu opalane były paliwem stałym, obecnie zasilane są ciekłym bądź gazowym. Charakteryzują się stosunkowo dużym współczynnikiem sprawności cieplnej, umożliwiają regulację cieplną składu chemicznego, topienie złomu grubo kawałkowego, zbędnością tygli. Podzielić je możemy ze względu na konstrukcję:

• piece trzonowe i komorowe - stałe lub murowane lub o konstrukcji metalowej z wymurowanym trzonem

• piece wannowe - stałe, ruchome lub wahliwe mogą występować konstrukcją z zdejmowanym sklepieniem

Paliwo ciekł bądź gazowe spalane jest w komorze wstępnego spalania lub w strefie roboczej. Niecałkowite spalanie spowodować może przenikanie resztek spalin w postaci: $\mathrm{\text{tlenu (O) wodoru (H) i tlenku węgla (CO),}}$ z czego dwa ostatnie powodować mogą zagazowanie kąpieli metalowej. Intensywność topienia zwiększyć można przy użyciu powietrza wzbogaconego w tlen, a także lanc tlenowych.

R1EBIuuCdk5VH

Na zdjęciu widoczny jest czarno‑biały schemat pieca płomiennego obrotowego na paliwo ciekłe lub gazowe. Centralnym elementem schematu jest duży pionowy prostokąt najprawdopodobniej komin. Dolna połowa prostokąta jest zaznaczona w formie cegieł. W połowie wysokości przestrzeni z cegłami znajduje się owalny element z otworem skierowanym w lewo. Jest to odprowadzenie spalin z przestrzeni roboczej pieca. Nad częścią ceglaną znajduje się białe wypełnienie prostokąta. Jest ono opisane jako rekuperator. Na górze widać dwa cienkie trapezy oznaczające odprowadzenie spalin. W połowie wysokości komin łączy się rurą. Lewa końcówka rury łączy się z piecem przypominającym kształtem batyskaf. W miejscy połączenia rury z piecem znajduje się palnik. Na górze pieca widoczny jest okrągły otwór. Jest to okno żużlowe. Na ścianie bocznej pieca znajduje się dziubek oznaczający rynnę spustową. W lewym dolnym rogu pieca widoczne jest okrągłe pokrętło. Jest to urządzenie do ręcznego obracania pieca.
Z prawej strony komina widać rysunek pieca w rzucie z przodu i z tyłu. W Rzucie z przodu i z tyłu piec jest w formie dwóch śród centrycznych okręgów. Z środka geometrycznego okręgu odchodzi do góry pionowy prostokąt. Obok niego narysowana jest klepsydra. Jest ona oznaczona jako palnik na paliwo stałe. Na dole pieca widać silnik napędowy mechanizmu obrotowego pieca.
W rzucie z tyłu piec posadowiony jest na dwóch walcach oznaczonych jako rolki. Dodatkowo z środka geometrycznego okręgu odchodzą dwa cienkie prostokąty. Poziomy i pionowy. Są oznaczone jako palnik na paliwo gazowe.
Nad rysunkiem widoczny jest napis; piec płomienny obrotowy (bębnowy) na paliwo olejowe lub gazowe.

RmaF9GmHZaLj3

Na zdjęciu widoczny jest czarno‑biały schemat pieca płomiennego nagrzewanego pośrednio. Centralnym elementem schematu jest duża przestrzeń robocza pieca przypominająca prostokąt z zaokrąglonym wierzchołkiem. Obudowa prostokąta jest zaizolowana. Komora jest pod kątem przez co układ przypomina rąb. Na górnej krawędzi komory widać stalowy pierścień łączący. Na prawej bocznej krawędzi znajduje się zestaw elementów tworzący kształt trójkąta. Jest to łożysko łukowe. Łożysko osadzone jest na prostokątnym elemencie znajdującym się na gruncie. Na prawej dolnej krawędzi znajduje się mechanizm obrotu śruby. Wygląda on jak gwintowana śruba znajdująca się w trzech obejmach przytwierdzonych do boku komory i gruntu. Śruba zakończona jest okręgiem opisanym jako mechanizm obrotu pieca. W bocznej lewej ścianie widoczne są dwa otwory oznaczone jako odprowadzenie spalin. Otwory przechodzą przez płaszcz i mają kształt cienkich prostokątów. Pomiędzy otworami jest pokrywa w której znajduje się palnik niskociśnieniowy. Nad palnikiem biegnie cienka rura opisana jako doprowadzenie paliwa.
Nad rysunkiem widoczny jest napis; piec płomienny obrotowy (bębnowy) ukośny o nagrzewaniu pośrednim.

Powrót do spisu treści1Powrót do spisu treści

Piec szybowy

Piec szybowy – charakteryzuje się rozkładem temperatury na całej wysokości szybu, charakterystycznej dla konkretnego materiału wsadowego. Oznacza to przesuwanie słupa wsadu w dół, co oznacza kontakt z obmurowaniem pieca na całej jego wysokości. Przechodząc w dół, wsad ulega stopniowemu nagrzaniu oraz wytrzymaniu w danej temperaturze. Za przykład może posłużyć wielki piec. Pozwala wytop surówki stopów żelaza z węglem.

Powrót do spisu treści1Powrót do spisu treści

Piec tyglowy

Piec tyglowy – ma prostą konstrukcję komorową, o pojemności pozwalającej pomieścić od jednego do dziesięciu tygli. Wyjmowanie tygli odbywa się po zdjęciu pokrywy obudowy pieca. Obecnie piece opalane są gazem, niekiedy ciekłymi paliwami. Ważnym elementem tychże pieców są palniki. W przypadku paliw ciekłych muszą zapewnić odpowiednie rozdrobnienie i rozpylenie paliwa. W przypadku paliwa w postaci gazowej możemy zastosować podział na palniki mieszające (gdzie w obrębie palnika powstaje strefa mieszania) oaz niemieszające.

Tygle do tego typu pieców wykonane są z materiałów ogniotrwałych. Zaliczamy do nich takie tworzywa jak: grafit, szamot, natomiast do stopów o wyższych temperaturach topnienia stosuje się korund, alund, cyrkon oraz chromit. Do produkcji tygli o specjalnym zastosowaniu stosuje się dodatki: tlenku magnezu (MgO), dwutlenku toru (ThOIndeks dolny 2₂) lub azotków: azotku aluminium (AlN),  azotku tytanu (TiN), azotku cyrkonu (ZrN), azotku hafnu (HfN), azotek wanadu (VN), bądź podazotków: NbIndeks dolny 2₂N i TaIndeks dolny 2₂N.

Powrót do spisu treści1Powrót do spisu treści

Powiązane materiały multimedialne

• Film edukacyjny: Zasady obsługi bieżącej pieców odlewniczych oraz maszyn i urządzeń do przygotowania wsaduDLoaYlFqnZasady obsługi bieżącej pieców odlewniczych oraz maszyn i urządzeń do przygotowania wsadu

• Film edukacyjny: Rodzaje pieców odlewniczych oraz maszyn i urządzeń do przygotowania wsaduDXGF98j42Rodzaje pieców odlewniczych oraz maszyn i urządzeń do przygotowania wsadu

• Grafika interaktywna: Ocena stanu technicznego pieców odlewniczych oraz maszyn i urządzeń do przygotowania wsaduD15JS6xNMOcena stanu technicznego pieców odlewniczych oraz maszyn i urządzeń do przygotowania wsadu