Odlewnictwo żeliwa jest związane z wieloma gałęziami przemysłu maszynowego. Spełnienie wymagań wytrzymałościowych i jakościowych, narzucanych przez odbiorców, jest podstawowym celem ciągłego doskonalenia tego materiału. Rozwój przemysłu budowy maszyn, wzrost stopnia skomplikowania odlewów powodują zwiększenie wymagań odlewanych zespołów maszynowych zarówno pod względem stabilności, jakości odlewów, wymiarów, jak i zmniejszenia naddatku na obróbkę.
W odlewnictwie poszukuje się również nowych metod, pozwalających na zmniejszenie kosztów produkcji, przy jednoczesnym zachowaniu jakości wytwarzanych odlewów. Jest to widoczne w procesie dobierania materiałów wsadowych, w którym w miejsce materiałów droższych wprowadza się tańsze (złom stalowy), zastępując częściowo lub eliminując surówkę. Przy wytopie żeliwa powoduje to jednak powstawanie deficytu węgla w ciekłym stopie i konieczność wyeliminowania tego deficytu. Poszukuje się metod i nawęglaczy, zapewniających nawęglenie ciekłego metalu w jak najkrótszym czasie, przy dużej powtarzalności i jak największym stopniu wykorzystania węgla.
Istnieje kilka metod nawęglania ciekłego metalu w piecach elektrycznych łukowych i indukcyjnych, żeliwiakach i kadziach. Należą do nich: dodawanie nawęglacza do stałego wsadu, narzucanie materiału nawęglającego na powierzchnię kąpieli metalowej, dodawanie nawęglacza na dno kadzi przy wylewaniu metalu z pieca, dodawanie na rynnę spustową oraz wprowadzenie nawęglacza w strumieniu gazu nośnego. Ta ostatnia metoda znalazła szerokie zastosowanie w piecach elektrycznych łukowych, w których strumień transportujący nawęglacz wymusza ruch kąpieli metalowej, przez co w znacznym stopniu intensyfikuje się wymianę masy. Pneumatyczne wdmuchiwanie nawęglacza stosowane jest również do wprowadzania sypkich materiałów nawęglających do żeliwiaka.
Bardzo ważnymi parametrami w procesie nawęglania są sprawność i szybkość jego przebiegu, istotnie decydujące o kosztach produkcji. Wpływ na te parametry wywiera materiał nawęglający (rodzaj, skład chemiczny, własności i ziarnistość), ciekły metal (temperatura, początkowa zawartość węgla oraz skład chemiczny),
a także metoda i miejsce wprowadzania nawęglacza. Na proces pneumatycznego nawęglania wpływają również parametry strumienia dwufazowego (natężenie przepływu gazu i materiału, prędkość cząstek). Nawęglacze stosowane w odlewnictwie powinny wykazywać dużą zawartość węgla oraz minimalne ilości zanieczyszczeń takich, jak: popiół, siarka, azot i wodór.
W podręczniku analizowano zagadnienia, związane z procesem nawęglania stopów żelaza. Dotyczą one uzupełniania niedoborów węgla w stopie, a także produkcji żeliwa wyłącznie na bazie złomu stalowego (żeliwo syntetyczne). Omówiono podział, podstawowe własności i skład chemiczny żeliwa. Przedstawiono budowę pieców najczęściej wykorzystywanych do wytopu żeliwa, oraz stosowane metody nawęglania i rodzaje nawęglaczy. Szczególną uwagę zwrócono na wpływ wybranych czynników na szybkość i efektywność procesu nawęglania. Analiza obejmuje ciekły metal, nawęglacze oraz metody nawęglania. W końcowej części przedstawiono wyniki analizy własności mechanicznych żeliwa syntetycznego, nawęglanego różnymi rodzajami materiałów nawęglających.
Podręcznik przeznaczony jest dla studentów kierunków: Inżynieria Materiałowa, Metalurgia, Mechanika i Budowa Maszyn, Budowa i Eksploatacja Maszyn, Zarządzanie i Inżynieria Produkcji oraz specjalności odlewniczych. Ponadto, zawarte w nim treści mogą być przydatne inżynierom jako uzupełnienie i poszerzenie wiedzy z zakresu odlewnictwa i metalurgii.


SPIS TREŚCI
WPROWADZENIE     

1.    MATERIAŁY WSADOWE DO WYTAPIANIA ŻELIWA    
1.1.    Podział i zalety żeliwa    
1.2.    Materiały wsadowe    

2.    PIECE DO WYTAPIANIA ŻELIWA    
2.1.    Żeliwiaki    
2.2.    Piece elektryczne indukcyjne    
2.3.    Piece elektryczne łukowe    
2.4.    Bębnowe piece obrotowe    

3.NAWĘGLACZE    
3.1.    Grafit naturalny    
3.2.    Grafit syntetyczny    
3.3.    Antracyt    
3.4.    Koks naftowy    
3.5.    Koks pakowy    
3.6.    Węgiel drzewny    
3.7.    Własności termofizyczne nawęglaczy    
3.8.    Nawęglacze dostępne w kraju    

4.    METODY WPROWADZANIA NAWĘGLACZA DO STOPÓW ŻELAZA

5.    MECHANIZM I KINETYKA NAWĘGLANIA CIEKŁEGO METALU    
5.1.    Proces rozpuszczania węgla    
5.2.    Metody określania współczynnika wymiany masy (węgla)    

6.    NAWĘGLANIE CIEKŁEGO METALU METODĄ PNEUMATYCZNĄ    
6.1.    Rozwiązania stanowisk do wprowadzania nawęglacza metodą pneumatyczną    
6.2.    Zastosowania metody pneumatycznego nawęglania    
6.3.    Parametry strumienia dwufazowego    
6.4.    Modelowanie fizyczne procesu wdmuchiwania proszków    

7.    SPRAWNOŚĆ I SZYBKOŚĆ PROCESU NAWĘGLANIA    
7.1.    Wprowadzanie nawęglacza do stałego wsadu    
7.2.    Wprowadzanie nawęglacza na powierzchnię kąpieli metalowej
7.3.    Nawęglanie stopów żelaza metodą pneumatyczną    
7.4.    Metoda Gazal    
7.5.    Wprowadzanie nawęglacza na strugę ciekłego metalu    

8.    CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA WSKAŹNIKI PROCESU NAWĘGLANIA    
8.1.Nawęglacze    
8.2.    Ciekły metal    
8.3.    Parametry pneumatycznego nawęglania    
9.    WŁASNOŚCI NAWĘGLANEGO ŻELIWA    
BIBLIOGRAFIA