Файл: Теория - ткм.doc

Кислородный конвертор – стальной сосуд грушевидной формы с основной футеровкой. Он может поворачиваться вокруг горизонтальной оси на 3600. Это необходимо для загрузки конвертора и для слива стали и шлака. Сверху в горловину вводится водоохлождаемая фурма для подачи чистого О₂. рабочие положение вертикальное. Исходные материалы: жидкий передельный чугун, скрап и флюс - известняк, топливо отсутствует. Перед плавкой конвертор наклоняют и через горловину заливают жидкий чугун при температуре 1200 – 1400 ⁰С. затем в вертикальном положении вводят фурму, через которую вдувают О₂, который взаимодействует с марганцем, Si, С, примесями, в результате идут изотермические реакции (1) и (2). При осуществлении этих реакций выделяется тепло и температура повышается, достигая у фурм 2000 ⁰С. кислородно-конверторный процесс основной, поэтому создаются условия для удаления P и S, но для их интенсивности необходимо постоянно сливать шлак, что не совместимо с кислородно-конверторным процессом. Поэтому чугун должен содержать небольшое количество серы и фосфора. Раскисляют сталь уже в ковше.

5.10. Производство сталей в электропечах.

Электропечи имеет преимущес- тво по сравнению с другими плавильными агрегатами, так как в них можно получать высокую температуру, создавать любую атмосферу, в том числе и вакуум. Все это способствует выплавки стали любого состава. В электропечах обычно получают качественные стали. Электропечи бывают дуговыми и индукционными. Это печь питается трехфазным переменным током с напряжением U = 160 – 600 В. иI =1 – 10 кА. Дуга зажигается между электродами и шихтой. Длина дуги регулируется автоматически. Дуга является источником тепла, которая повышает температуру шихты. Печь загружается шихтовыми материалами сверху при снятом своде. Обычно используют основную футеровку для таких печей, в этом случаи возможно удаление из металла серы и фосфора. Шихта состоит на 90% из предельного чугуна в виде чушек, а так же из электродного боя, кокса и извести. После загрузки шихты в печь опускают электроды и падают напряжение. Под действием дуги шихта расплавляется на первом этапе наиболее эффективно идут экзотермические реакции окисления примесей (1) и (2). Затем по мере нагрева ванны металла до 1500 0С начинают протекать реакции окисления углерода (3). При этом интенсивное выделение газов СО в виде пузырьков создает эффект «кипения».

На этом этапе загружают руду и известь. Когда содержание углерода оказывается запланированным, проводят процесс удаления серы (*). Затем проводят раскисление (5). Раскисление осуществляют диффузионным способом, то есть в шлак вводят ферросплавы и алюминий. Для определения состава металла постоянно берут пробы. Если состав неудовлетворительный, то процесс продолжают дальше до получения необходимого химического состава. В конце проводят заключительное окисление алюминием и выпускают металл из печи в ковш.

5.11. Способы выплавки качественной и особо качественной стали.

Для получения высококачественной стали используют следующие методы: электрошлаковый переплав, вакуумно – дуговой переплав, вакуумно – индукционный переплав, обработка металла синтетическим шлаком и вакуумное дегазация, плавка в вакуумных печах, переплавка металла в электронно-лучевых, плазменных печах; лазером.

Электрошлаковый переплав (ЭШП) ему подвергают сталь, полученную в дуговой электропечи и прокатанную на круглый прутки. Напряжение подводятся к переплавляемому электроду погруженному в слой шлака и поддону (на дне водоохлаждаеющего кристаллизатора). При прохождении по цепи электротока происходит выделение тепла, преимущественно в слое шлака, так как он обладает наибольшим электросопротивлением. Под действием этой теплоты электрод расплавляется и каплями стекает в низ, образуя ванну жидкого металла под слоем шлака. Жидкий металл взаимодействует со стенками водоохлаждаемого кристаллизатора, затвердевает, и таким образом формируется, растущей в верх, слиток переплавленного металла. При прохождение капель жидкого металла через слой шлака, осуществляется флективное удаление из металла серы, неметаллических включений и газа. В результате полученный металл имеет высокое качество, а именно высокую однородность, плотность, высокие механические и эксплуатационные свойства. Таким методом получают, стали для шарикоподшипников, лопаток турбин, валов компрессоров и авиадеталей.

Вакуумно-дуговой переплав.

Такому переплаву подвергают прутки стали, выплавленные в электропечах или методом электронно-шлакового переплава. Вакуумно-дуговой переплав применяют с целью для более полного удаления из стали газов и неметаллических включений. Вакуумно-дуговой переплав ведут в вакуумно-дуговых печах с расходуемым электродом. Напряжение подается к расходуемому электроду и поддону водоохлаждающему кристаллизатору. Между электродом и слитком (в начальный момент затравки) возникает электродуга. Под действием теплоты этой дуги металл электрода расплавляется и каплями стекает в низ, формируя ванну жидкого металла. Жидкий металл, взаимодействует со стенками водо-охлаждающего кристаллизатора, формируя слиток. Весь процесс идет в вакууме, поэтому создаются благоприятные условия для удаления из металла газов. В результате получается особо качественная сталь, которую используют для изготовления особо ответственных деталей, машин и конструкций.

Тема №6: Основы литейного производста.

6.1. Основные понятия литейного производства.

Литейное производство – это технологический процесс изготовления заготовок ил деталей путем заливки расплавленного металла в специально литейную форму, полость которой имеет конфигурацию выплавляемой детали.

Форма заполняется металлом через специальную систему каналов, которую называют литниковой системой. При затвердевании залитый в форму сплав повторяет конфигурацию полости в которую он был залит. При этом наружные очертания детали определяются полостью формы, а внутренние образуются специальными ставками, которые называются стержнями. Конечную продукцию литейного производства называют отливкой. Для производства отливок используют чугуны, углеродистые и легированные стали, бронзы, латуни, алюминиевые сплавы, магниевые, титановые и т.д. Отливки производят массой от нескольких грамм до сотен тонн. Для примера: машиностроение – блоки цилиндров, поршни, коленчатые валы, зубчатые колеса, различные корпуса, крышки и т.д. В зависимости от требования тонности и качества поверхности отливок применяют следующие способы литья:

Литье в песчанно-глинистые формы.
Литье в оболочковые формы.
Литье по выплавляемым моделям.
Литье в кокиль (металлическая форма)
Литье под давлением.
Центробежное лить.

6.2. Литейные свойства металлов и сплавов.

Металлы и сплавы, из которых получают отливки на ряду с определенными физико-механическими свойствами должны обладать высокими литейными свойствами. Эти свойства в значительной степени определяют возможность получения из рассматриваемых сплавов тонкостенных и сложных по форме и конфигурации отливок без дефектов. Наиболее важными литейными свойствами являются: жидкотекучесть, усадка, склонность к образованию трещин, газовых раковин и пористости. Склонность к поглощению газов, склонность к ликвации (неоднородность отливки по химическому составу).

Жидкотекучесть – это способность металлов и сплавов течь в расплавленном состоянии по каналом литейной формы, заполнять её полости и четко воспроизводить конторы. Зависит от химического состава сплава, его вязкости и поверхностного натяжения, от температуры расплава и формы, а также от свойств литейной формы. Чистые металлы всегда текут лучше, чем их сплавы. Жидкотекучесть повышается с увеличением температуры расплава и формы, в которую его заливают. Жидкотекучесть понижается с увеличением поверхностного натяжения и тем больше, чем тоньше каналы литейной формы. Заполняемость формы зависит также от его теплопроводности. Например, песчано-глинистые формы хуже отводят тепло по сравнению с металлическими формами и поэтому лучше заполняются Металлом. Жидкотекучесть определяют с помощью разливки специальных технологических проб. Наиболее распространенные спиральные пробы, в которой расплав заливают в чашу, соединенную со спиральным каналом. Жидкотекучесть определяют по длине спирали, заполненной металлом. Наилучшей жидкотекучестью обладает серый чугун, а наихудшей жидкотекучестью обладают магниевые сплавы.

Усадка – это свойство сплавов уменьшаться в размерах и объеме при затвердевании и охлаждении. Различают линейную усадку и объемную, которую характеризуют линейным коэффициентом:

где (V) L_Ф – размер формы (объем)

(V) L_отл. – размер отливки (объем)

С усадкой связано множество затруднений в литейном производстве. Чем больше усадка, тем выше вероятность образования в отливках таких дефектов как раковины, пористость, трещины, коробления, внутренние напряжения. Величина усадки зависит от химического состава сплава, температуры его заливки в форму, от скорости охлаждения, от конструкции отливки и литейной формы.