Nejmodernější slévárna litin v Evropě

Hlavní výrobní program slévárny představují prvky kanalizačních systémů (nyní cca 90 % vyráběného sortimentu). V tomto odvětví se stále více prosazuje litina s kuličkovým grafitem (tvárná litina) pro její lepší mechanické vlastnosti oproti litině s lupínkovým grafitem (šedá litina).

Suroviny

Základem pro výrobu litinové taveniny jsou suroviny. Jedná se o surová železa, ocelový odpad, litinový odpad a vratný materiál – vtokové soustavy odlitků). Je žádoucí, aby suroviny byly skladovány v suchu. Surovinové hospodářství je proto součástí budovy slévárny. Pro vyklápění surovin z nákladních automobilů je možné používat tři boxy. Jeden z těchto boxů je často využíván pro dělení vratného materiálu pouštěním litinového ingotu z jeřábu. Pro další suroviny je k dispozici 12 boxů. Pomocí jeřábu s elektromagnetem jsou tyto suroviny převáženy do zavážecích vozů, z nichž je kov dosazován do tavicích pecí.

Tavení

Kov je taven ve dvou elektrických indukčních středofrekvenčních pecích Inductotherm vybavených odsáváním exhalací. Každá pec má kapacitu 6 tun a tavicí výkon 4 MW. Pece pracují v režimu Melt & Hold. To znamená, že jedna pec taví a druhá udržuje natavený kov, přičemž jej postupně po jedné tuně vylévá. Každá tuna vylitá z pece putuje v transportní pánvi v automatickém režimu k pánvi licí. Vozík s transportní pánví nejprve projíždí modifikační komorou, kde se v případě výroby litiny s kuličkovým grafitem zastaví. Komora se uzavře a začne přidávání plněného profilu (cívka drátu o průměru 13 mm). Plněný profil obsahuje hořčík, který zajistí růst grafitu ve tvaru kuliček místo lupínků. Modifikace probíhá poměrně bouřlivě za poměrně značného vývinu hořčíkových par. Komora proto disponuje odsáváním exhalací. Za modifikační komorou je z hladiny kovu stažena struska. Pánev poté najede do pozice před licí pánví a dojde k přelití kovu. Licí pánev má kapacitu dvě tuny. Kov je z ní odléván do forem spodní výpustí.

V elektrických indukčních pecích je chemické složení upravováno výhradně pomocí přidání legury daného prvku o nízkém obsahu nebo naředěním kovu například ocelí v případě příliš vysokého obsahu daného prvku (C, Si). Chemické reakce se za účelem změny obsahu prvků nevyužívají. Nad zavážecími vozy je šest násypek pro legury k úpravě obsahů základních prvků litin (C, Si, Mn, S). Dávkování těchto legur do zavážecích vozů je automatické. Úprava chemického složení kovu po natavení je prováděna ručně ze zásobníků legur vedle velínu tavírny.

Licí zařízení a očkování kovu

Licí zařízení Koins pracuje v automatickém režimu. Odlévání je řízeno pomocí dvou laserů. Jeden snímá přítomnost licího proudu, druhý naplnění kovem vtokové jamky ve formě. Výlevku uzavírá zátková tyč, která se podle informací z laseru vertikálně pohybuje a řídí tak průtok kovu.

Obr. 3. Monitoring lití na zařízení Koins. Pro zvětšení klikněte na obrázek.

Aby se v litině uhlík vyloučil ve formě grafitu, a nikoliv karbidů železa, musí být litina správně naočkovaná. Očkování je vnášení takových prvků do litiny, které zajistí tvorbu zárodků vhodných pro nukleaci grafitu. Právě tenkostěnné odlitky, které tvoří většinu odlévaného sortimentu společnosti Kasi, jsou náchylné k výskytu karbidických fází Fe3C. Očkování je prováděno dvoustupňově. Prvním stupněm je očkování hrubším očkovadlem do proudu kovu při přelévání z transportní pánve do licího zařízení – viz obr. 2. Druhým stupněm je automatické očkování do proudu během lití každé formy – viz obr. 3. Později bylo zavedeno očkování dvoustupňové. Díky tomuto systému ještě nebyly nebezpečně vysoké podíly karbidů železa v odlitcích zjištěny.

V polovině roku 2014 je v plánu testování expertního systému založené na termické analýze kovu. Výhoda tohoto systému spočívá v dokonalejším a přitom pro obsluhu snadnějším řízení metalurgické kvality kovu.

Mechanické zkoušky a metalografické hodnocení

Z každé pece je odlito těleso pro tahovou zkoušku podle ČSN EN 1563. Tahové zkoušky jsou prováděny na moderním stolním trhacím stroji Inspect 100 table od firmy Hegewald & Peschke. Maximální použitelná síla je 100 kN. Výsledky lze přehledně ukládat jako soubory a tedy je i jednoduše zobrazit kdykoliv v budoucnosti.
Zkoušky tvrdosti podle Brinella jsou prováděny na náhodně vybraných tyčkách a na odlitcích, kde to vyžaduje zákazník. Používá se tvrdoměr Qness 750MS, průměr kuličky je 5 mm, zatížení odpovídá 750 kg. Vyhodnocení vtisku je automatické – viz obrázek 4.

Metalografické vyhodnocení se provádí jen v případě, kdy to vyžaduje situace nebo zákazník. Firma disponuje inverzním metalografickým mikroskopem MTM 406 s kamerou a programem pro vyhodnocování struktury (počtu kuliček grafitu, podílů strukturálních složek atd.).

Pískové hospodářství je ucelený název pro prostor, kde dochází k namíchání nové, optimální formovací směsi, k recyklaci a úpravě použité směsi a ke skladování všech potřebných surovin. Modernost pískového hospodářství spočívá v tom, že všechny procesy a pohyby směsi jsou řízeny počítačem. Jde tedy o bezobslužné pracoviště.

Některé komponenty bentonitové formy jsou dopravovány do slévárny v cisternách – písek, bentonit a směsný bentonit (to je směs bentonitu a uhlíkatých přísad) jsou pak přefoukávány z cisteren přímo do silových zásobníků. Z těchto zásobníků se podle stanovené receptury odebere požadované množství jednotlivých komponent pro výrobu nové směsi. Tyto nové komponenty tvoří přibližně pouze 2 %. Zbývajících cca 98 % připadá na recyklované staré směsi. Všechny složky jsou promíchávány v mísiči, přičemž je přidávána voda. Namíchané množství směsi se pohybuje v průměru okolo 65 tun za hodinu. Parametry každé namíchané dávky (2,5 tuny) jsou kontrolovány již v mísiči. Poté je kvalita směsi třikrát kontrolována na automatickém přístroji firmy Eirich. Na základě všech těchto výsledků provede počítač korekci poměru přísad v další dávce směsi. Korigován je zejména obsah vody, který je pro optimální kvalitu podstatný. Jednotlivé parametry určující kvalitu směsi se zaznamenávají a je možné zpětně provést jejich kontrolu.

Po odlití kovu do forem se tyto pohybují na dvou až třech chladicích tratích směrem k vyklepávacímu roštu. Tam je oddělován písek od litinového odlitku a opět se recykluje. Nejprve je přesíván na potřebnou hrubost v polygonovém sítu a následně chlazen v průběžné chladničce na požadovanou teplotu. Poté je dopraven do zásobníku. Podle nastaveného klíče je písek střídavě posílán do dvou různých sil. Je nutné zajistit, aby se při dalším dávkování písku do mísiče míchaly různé druhy písku z předchozího lití a různě zatížené skupiny recyklovaných starých písků. Výsledkem je rovnoměrná kvalita namíchané formovací směsi pro nové formy.
Počítač v pískovém hospodářství sleduje také stav jednotlivých dopravníků a ostatních zařízení. V případě problému, např. při zastavení strojů nebo pásů, vybočení pásu, přeplnění zásobníku, nedostatečném navážení komponent apod., upozorňuje na poruchu a přesně ji lokalizuje. V případě vážné poruchy zastavuje jednotlivá zařízení, aby se předešlo vzniku dalších škod.

Z litin s kuličkovým grafitem tvoří více než 90 % produkce materiál EN-GJS-500-7, u litin s lupínkovým grafitem je z více než 90 % odléván materiál EN-GJL-200. Formovací linka HWS (Heinrich Wagner Sinto) má kapacitu 200 syrových bentonitových forem za hodinu. V prvním roce provozu bylo odlito 6 500 tun odlitků (r. 2011), v r. 2013 již 9 400 tun odlitků. Očekává se postupný nárůst až na 15 000 tun odlitků (teoretická kapacita je 22 000 tun odlitků ročně).

Ing. Vladimír Pecina, Ph.D.
Ing. P. Hesoun

Kasi
www.kasi.cz
pecina@kasi.cz