Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

Газом-носителеммогут являться воздух, кислород, азот, аргон, природный газ.Для удаления фосфора в струе кислорода в металл вдувают твердую смесь,состоящую из извести, железной руды и плавикового шпата. Для удаления серы вметалл вдувают в струе аргона смесь извести и плавикового шпата. Плавиковыйшпат вводится в состав смесей для повышения жидкотекучести шлака.Этот метод применяют для введения в струе аргона в металлсильнодействующих реагентов (кальций, магний), которые из-за больших энергийвзаимодействия и выделения большого количества тепла обычными способамивводить в металл нельзя.5.4.2 Переплавные способы повышения качества сталиПереплавные процессы представляют собой способы переплава слитков илизаготовок, предварительно полученных обычными способами выплавки(электропечах, конвертере, мартеновской печи), с целью повышения качестваметалла.

Изменение состава переплавленных заготовок заключается в том, что вних уменьшается содержание вредных примесей и включений.К переплавным способам повышения качества стали относят:- вакуумно-дуговой переплав;- электрошлаковый;- электроннолучевой;- плазменно-дуговой.Наиболее распространены вакуумно-дуговой и электрошлаковыйпереплавы. Электроннолучевой и плазменно-дуговой пока не стали массовыми ииспользуются в ограниченных масштабах для производства в небольшихколичествах особо чистых сплавов.Вакуумно-дуговой переплав (рисунок 31) заключается в том, что поддействием высоких температур, возникающих в зоне электрической дуги междупереплавляемым электродом и поддоном кристаллизатора, металл на нижнемторце электрода расплавляется и капли расплавленного металла падают в ванну,где под воздействием охлаждения кристаллизатора формируется слиток.

Передначалом операции в печи создают вакуум. Вакуумные насосы продолжаютработать и в течении всей плавки. Таким образом, капли металла падают черезвакуумированное пространство, чем обеспечивается очищение металлов от газов,неметаллических включений и от примесей некоторых цветных металлов, иполучается плотный слиток. Слитки отличаются высокой равномерностьюхимического состава, повышенными механическими свойствами.Электрошлаковый переплав. Схема электрошлакового переплавапредставлена на рисунке 32. Электрический ток проходит между расходуемымэлектродом и слитком через слой расплавленного шлака.

Жидкий шлакэлектропроводен, но обладает высоким сопротивлением. При прохождении токаон нагревается до температуры около 2000 °С. В результате этого погруженный внего расходуемый электрод оплавляется, и металл в виде капель проходит черезслой шлака и застывает в ванне кристаллизатора, образуя плотный слиток.Проходя через слой шлака, капли металла очищаются от серы, в нихснижается содержание неметаллических включений и в кристаллизатореобразуется качественный слиток.5.5 Разливка сталиРазливка стали является важным этапом сталеплавильного производства.Технология и организация разливки часто определяют качество готового металлаи количество отходов при дальнейшем переделе стальных слитков.Выплавленнуюкачественнуюстальможноиспортитьнеправильноорганизованной разливкой.При разливке выплавленную сталь выпускают в разливочный ковш и далееразливают в металлические формы - изложницы или направляют на машинынепрерывной разливки.

В результате затвердевания получают стальные слитки,которые затем подвергают обработке давлением (прокатке, ковке).Изложницы представляют собой чугунные формы, используемые дляизготовления слитков. Они могут быть с квадратным, прямоугольным, круглым имногогранным поперечным сечениями (рисунок 33).Слитки квадратного сечения переделывают на сортовой прокат (уголки,швеллеры, двутавровые балки). Слитки прямоугольного сечения переделывают налист. Из слитков круглого сечения изготавливают трубы, колеса. Многогранныеслитки используют для поковок.Для прокатки отливают слитки массой 0,2-25 т. Для поковок изготавливаютслитки массой до 300 т и более.

Обычно углеродистые спокойные и кипящиестали разливают в слитки массой до 25 т. Легированные и высококачественныестали - в слитки массой 0,5-7 т, а некоторые сорта высоколегированных сталей - вслитки массой в несколько килограммов.По форме продольного сечения изложницы бывают двух типов (рисунок34):- с уширением к верху (рисунок 34а);.- с уширением к низу (рисунок 34б).Изложницы, уширяющиеся к верху, изготавливают с дном и применяют дляразливки спокойной стали.

Изложницы, уширяющиеся к низу, делают без дна(сквозными), при разливке устанавливают на чугунные поддоны и используютдля разливки кипящей стали.Применяют два основных способа разливки стали:- разливка в изложницы;- непрерывная разливка.Разливку в изложницы подразделяют на два вида:- разливка сверху;- сифонная разливка.Разливка сверху.

При разливке сверху (рисунок 35) сталь из ковшанепосредственно поступает в изложницы. После заполнения каждой изложницыковш транспортируют к следующей изложнице и после заполнения ее циклповторяется.При сифонной разливке (рисунок 36), основанной на принципесообщающихся сосудов, сталью одновременно заполняют несколько изложниц(от двух до нескольких десятков).

Жидкая сталь из ковша поступает вустановленную на поддоне центровую, а из нее по каналам в поддоне визложницы снизу. После наполнения всех установленных на поддоне изложницковш транспортируют к следующему поддону.Оба способа разливки широко применяются на практике. Каждый из нихимеет свои достоинства и недостатки. Однозначного ответа на вопрос, какой изних является лучшим, до сих пор нет. Благодаря простоте и отсутствию потерьметалла с литниками часто предпочитают разливку сверху. Разливка сверху "для рядовых марок стали является более экономичной, чем разливка сифоном. Вто же время высококачественные и легированные стали, когда для уменьшенияпотерь дорогостоящего металла при зачистке важно получить чистуюповерхность слитка, разливают преимущественно сифоном.Непрерывная разливка стали.

Сущность способа непрерывной разливкизаключается в том, что жидкую сталь непрерывно заливают в водоохлаждаемуюизложницу без дна - кристаллизатор, из нижней части которого вытягиваютзатвердевший по периферии слиток с жидкой сердцевиной (рисунок 37). Далееслиток движется через зону вторичного охлаждения, где полностью затвердевает,после чего его разрезают на заготовки определенной длины. Разливку ведут доизрасходования металла в сталеразливочном ковше.

До начала разливки вкристаллизатор вводят временное дно, называемое затравкой.Агрегаты для разливки стали этим методом называют машинаминепрерывного литья заготовок (МНЛЗ) или установками непрерывной разливкиста-ли (УНРС). Существует несколько типов машин непрерывной разливки, изкоторых наиболее распространение получили вертикальные, криволинейные,горизонтальные (рисунок 38).В зависимости от количества одновременно отливаемых слитков машинымогут быть одноручьевыми, двухручьевыми и многоручьевыми.На машинах непрерывной разливки отливают заготовки квадратногосечения (блюмы), прямоугольного (слябы), круглого и полые круглые заготовкидля производства труб.Главные преимущества непрерывной разливки стали перед разливкой визложницы заключаются:- в повышении выхода годного металла (вследствие отсутствия усадочнойраковины в заготовках, полученных при непрерывной разливке);- в отсутствии необходимости строительства и эксплуатации обжимныхстанов (блюмингов и слябингов);-в снижении химической неоднородности металла;в уменьшении затрат ручного труда;в улучшении условий труда при разливке;в возможности автоматизации процесса разливки.5.6 Кристаллизация и строение стальных слитковСталь, разлитая в изложницы или кристаллизатор, затвердевает в видекристалловдревовиднойформы,называемыхдендритами.Процесскристаллизации складывается из двух стадий - зарождения кристаллов ипоследующего их роста.Зарождение кристаллов происходит в объеме жидкой фазы, а также намежфазной поверхности или на поверхностях неметаллических включений,стенок изложниц и кристаллизаторов.

Интенсивность образования зародышейзависит от степени переохлаждения или разности между теоретической иреальной температурами кристаллизации. Чем выше степень переохлаждения, темвыше интенсивность образования зародышей.Рост кристаллов при затвердевании происходит с образованием дендритов.От вершин кристалла вырастают оси первого порядка (стволы дендрита), на нихперпендикулярно направленные оси второго порядка (ветви), на которыханалогичным образом развиваются оси третьего порядка и так далее.

Приотсутствии направленного теплоотвода оси во всех направлениях развиваютсяпримерно одинаково. При направленном теплоотводе кристаллы принимаютвытянутую форму.Скорость роста кристаллов определяется в основном интенсивностьютеплоотвода. Чем больше скорость теплоотвода и чем больше переохлаждениежидкого металла, тем больше скорость роста кристаллов.Состав кристаллов, образующихся в начале появления твердой фазы,отличается от состава кристаллической фазы, образующейся в конце процессазатвердевания. Это обусловлено ликвацией примесей. Причиной возникновенияликвации является то, что растворимость ряда примесей в твердом железе ни-же,чем в жидком.Вследствие этого растущие при затвердевании оси кристаллов содержатменьшее количество примесей, чем исходная сталь (процесс избирательнойкристаллизации).

Различают два вида ликваций:- дендритную;- зональную.Дендритная ликвация - это неоднородность стали в пределах одногокристалла (дендрита). Отрицательное влияние дендритной ликвации проявляетсяв том, что она вызывает появление в готовой стали полосчатой структуры. Припрокатке оси дендритов вытягиваются, образуя волокна и полосы. Полосчатаяструктура, а также вытягивающиеся вдоль волокон неметаллические включениявызывают анизотропию механических свойств металла в продольном ипоперечном направлениях относительно оси прокатки.Зональная ликвация - это неоднородность состава стали в различных частяхслитка.

Характеристики

Список файлов книги