Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Способы повышения качества стали

Читайте также:
  1. II. Пробелы в праве и способы их восполнения.
  2. V. Виды и способы снижения рисков фондового портфеля
  3. Аддитивный и мультипликативный способы объединения единичных показателей качества в комплексный показатель. Отражение мат.модели КПК иерархической структуры системы показателей.
  4. Азотирование стали
  5. Алгоритмические методы повышения достоверности контроля
  6. Анализ и оценка качества планов
  7. Анализ качества прибыли и определяющих ее факторов
  8. Анализ качества продукции
  9. Анализ качества произведенной продукции
  10. Анализ качества САУ по переходной характеристике
  11. Анализ качества САУ по частотным характеристикам
  12. Анализ качества САУ по частотным характеристикам

 

Современная техника предъявляет всё возрастающие требования к качеству металла: его механическим и эксплуатационным свойствам, газосодержанию, точности химического состава. Для удовлетворения этих требований необходимо уменьшение в металле вредных примесей, газов, неметаллических включений. Очистку материала от нежелательных примесей называют рафинированием.

Способы рафинирования стали можно разбить на две группы: внепечную обработку и переплав.

При внепечной обработке качество выпущенной из печи жидкой стали повышается путём дополнительной обработки в ковше или вспомогательном устройстве. К способам внепечной обработки относятся обработка синтетическим шлаком, вакуумирование, продувка инертными газами, продувка порошкообразными материалами.

Обработка синтетическим шлаком (т.е. шлаком, состоящим из различных веществ, сведённых в единое целое) заключается в заливке в ковш перед выпуском туда стали специально выплавленного в электропечи шлака, состоящего из 55% негашёной извести СаО, 40% глинозёма Al2O3 и небольшого количества других веществ, содержащих кремний и магний. Когда в этот же ковш затем выливают сталь из печи, то происходит её интенсивное перемешивание с синтетическим шлаком, в результате которого поверхность их взаимодействия резко возрастает, и реакции между ними протекают гораздо быстрее, чем в плавильной печи. Благодаря этому сталь, обработанная синтетическим шлаком, содержит значительно меньше серы, кислорода и неметаллических включений, что приводит к повышению её прочности и пластичности. Такую сталь применяют для изготовления ответственных деталей различных машин.

Вакуумирование проводят для уменьшения газовых (кислорода, водорода, азота) и неметаллических включений. Вакуумирование выполняют различными способами с помощью вакуумных камер, соединённых с вакуумными насосами, создающими значительно разряжение, в результате которого начинается выделение угарного газа СО, жидкий металл закипает, и происходит его интенсивное перемешивание, повышающее его однородность. Выделяющиеся пузырьки различных газов отсасываются вакуумным насосом, захватывая с собой из металла различные неметаллические примеси. В результате значительно повышается прочность, пластичность и однородность стали.

Вакуумирование в ковше осуществляют путём его установки на 10…20 мин в герметичную вакуумную камеру. Циркуляционное вакуумирование осуществляют с помощью специальной установки, состоящей из вакуумной камеры со всасывающей и сливной трубами, которые опускают внутрь жидкого металла, находящегося в ковше. Одной трубой металл всасывается в камеру, где и вакуумируется, а по другой стекает обратно в ковш. Обычно используют трёх- или четырёхкратный прогон стали через камеру, что при скорости всасывания 20 т/мин занимает 20…30 мин. Поточное вакуумирование осуществляют при непрерывной разливке (рис. 2.10-б), для чего разливочный ковш 1 герметично устанавливают на вакуумную камеру 9 и сначала пропускают сталь через неё, а уже затем подают её в промежуточное загрузочное устройство 2.



Продувка инертными газами влияет на процесс рафинирования так же, как и вакуумирование. При этом способе происходит интенсивное перемешивание расплава и удаление из него вредных примесей и газов.

Продувка порошкообразными материалами обеспечивает максимальный контакт твёрдых частиц с жидким металлом. Газом-носителем может быть кислород, воздух, природный газ или аргон. Например, для удаления фосфора в струе кислорода в металл вдувают твёрдую смесь, состоящую из извести, железной руды и плавикового шпата (СаF2).

Если при внепечной обработке осуществляется рафинирование жидкого металла, только что выпущенного из печи, то переплав – это повторная плавка ранее выплавленного и затвердевшего металла. При переплаве используют слитки, предварительно полученные обычными способами выплавки. К переплавным способам рафинирования относят электрошлаковый, вакуумно-дуговой, электронно-лучевой и плазменно-дуговой переплавы.

 
 
 

 

 


 

Рис. 2.11.Электрошлаковый переплав:

1 – переплавляемый электрод; 2 – шлаковая ванна; 3 – капля жидкого металла; 4 – металлическая ванна; 5 – образующийся слиток; 6 – водоохлаждаемый металлический кристаллизатор; 7 – шлаковая корочка; 8 – поддон; 9 – затравка

При электрошлаковом переплаве (рис. 2.11) повторной плавке подвергается выплавленный в сталеплавильной печи и прокатанный в круглый пруток металл, который выполняет роль электрода. Электрический ток подводится к переплавляемому электроду 1, погружённому в шлаковую ванну 2, и к затравке 9, установленной в водоохлаждаемом металлическом кристаллизаторе 6, полость которого имеет форму требуемого слитка. Выделяющаяся теплота нагревает шлаковую ванну 2 до температуры выше 1700°С и вызывает оплавление конца электрода, с которого начинают капать капли жидкого металла 3, проходящие через шлак и образующие под шлаковым слоем металлическую ванну 4. Движение капель металла через шлак способствует их активному взаимодействию, приводящему к удалению из металла серы, неметаллических включений и растворённых газов. Металлическая ванна 4 непрерывно пополняется расплавленным металлом электрода и под воздействием кристаллизатора 6 постепенно

формируется в слиток 5, который растёт вверх. Последовательная кристаллизация способствует получению плотного однородного слитка. В результате электрошлакового переплава содержание кислорода в металле уменьшается в 1,5–2 раза, серы – в 2–3 раза. Уменьшается и количество неметаллических включений, которые становятся более мелкими и равномерно распределяются в объёме слитка, который отличается хорошим качеством поверхности благодаря наличию шлаковой корочки 7 и имеет высокие механические и эксплуатационные свойства. Электрошлаковый переплав применяют для выплавки высококачественных сталей для шарикоподшипников, жаропрочных сталей для дисков и лопаток турбин, валов компрессоров, авиационной техники. Слитки выплавляют круглого, квадратного и прямоугольного сечений массой до 110 т.

 
 
 

 

 


 

Рис. 2.12.Вакуумно-дуговой переплав:

1 – водоохлаждаемый шток; 2 – вакуумная камера; 3 – переплавляемый электрод; 4 – металлическая ванна; 5 – образующийся слиток; 6 – водоохлаждаемая изложница; 7 – затравка

При вакуумно-дуговом переплаве (рис. 2.12) внутреннее пространство печи предварительно вакуумируют до остаточного давления не более 1,33 Па. При подаче постоянного напряжения между выполненным из переплавляемого металла расходуемым электродом 3 (катодом) и затравкой 7 (анодом) возникает электрическая дуга, которая расплавляет конец электрода. Капли жидкого металла, проходя зону дугового разряда, дегазируются, заполняют изложницу и затвердевают, образуя слиток. Сильное охлаждение слитка и разогрев дугой ванны металла создают условия для направленного затвердевания, вследствие чего неметаллические включения сосредотачиваются в верхней части слитка, а усадочная раковина уменьшается. Полученные при вакуумно-дуговом переплаве слитки содержат мало газов и неметаллических включений, отличаются высокой равномерностью химического состава и повышенными механическими свойствами. Из них изготовляют ответственные детали турбин, двигателей, авиационной техники. Масса слитков достигает 50 т.

Но отсутствие шлаковой ванны не позволяет снизить содержание серы.

 
 

 


 

Рис. 2.13.Электронно-лучевой переплав:

1 – электронная пушка; 2 – вакуумная камера; 3 – электромагнитный корректор луча; 4 – переплавляемая заготовка; 5 – металлическая ванна; 6 – образующийся слиток; 7 – водоохлаждаемый кристаллизатор

Переплав в электронно-лучевых печах (рис. 2.13) применяют для получения чистых и ультрачистых тугоплавких металлов (молибдена, ниобия, циркония и др.), для выплавки специальных сталей и сплавов. Источником теплоты в этих печах является энергия, выделяющаяся при торможении свободных электронов, пучок которых направлен на металл. Получение электронов, их разгон, концентрация в луч и направление луча в зону плавления осуществляется электронной пушкой. Металл плавится и затвердевает в водоохлаждаемых вакуумных кристаллизаторах при остаточном давлении 1,33 Па. Вакуум внутри печи, большой перегрев и высокие скорости охлаждения слитка способствуют удалению газов и примесей, получения металла особо высокого качества, чистоты и однородности структуры. Например, содержание газов в металле снижается в сотни раз. Однако при переплаве материалов, содержащих легкоиспаряющиеся элементы изменяется химический состав металла.

 

 
 

 


 

Рис. 2.14.Плазменно-дуговой переплав:

1 – плазмотрон; 2 – вакуумная камера; 3 – плазменная дуга; 4 – переплавляемая заготовка; 5 – металлическая ванна; 6 – образующийся слиток; 7 – водоохлаждаемый кристаллизатор

Переплав в плазменно-дуговых печах (рис. 2.14) применяют для получения высококачественных сталей и сплавов. Источником теплоты является низкотемпературная плазма (30000°С), создаваемая плазмотроном (плазменным генератором) в нейтральной среде заданного состава (аргон, гелий). Плазменно-дуговые печи позволяют быстро расплавить шихту, в нейтральной среде происходит дегазация выплавляемого металла, и при этом легкоиспаряющиеся элементы сохраняются в составе металла.  

 

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
| Способы повышения качества стали

Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 1112; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ip: 54.198.28.114
Генерация страницы за: 0.01 сек.