Жаропрочные стали сохраняют прочность при высоких температурах и могут работать в этих условиях под действием больших нагрузок (детали реактивных двигателей, лопасти паровых и газовых турбин). Жаропрочные стали являются одновременно и жаростойкими. Марки жаропрочных сталей: ХН70ВМТЮ, ХН75МБТЮ и др.
Износоустойчивые стали используются для изготовления рабочих элементов землеройных машин, шаровых мельниц и других сильно изнашивающихся деталей. К ним относятся высокмарганцовистые стали марки Г13.
Существуют и другие сплавы с особыми физическими свойствами.
К группе сплавов с особыми химическими свойствами относятся высоколегированные коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные стали.
1.2. Характеристика используемого сырья
Основнымматериаломдляэлектроплавкиявляетсяжелезныйлом. Ломнедолженбытьвесьмаокисленным, таккакприсутствиебольшогоколичестваржавчинывноситвстальзначительноечисленностьводорода. Взависимостиотхимическогосоставаломнужнорассортироватьнасоответствующиегруппы. Основноечислолома, предназначенноедляплавкивэлектропечах, должнобытькомпактнымитяжеловесным. Прималойнасыпноймасселомавсядолядляплавкинепомещаетсявпечь. Приходитсяпрерыватьходплавкииподгружатьшихту. Этоувеличиваетпродолжительностьплавки, приводиткповышенномурасходуэлектроэнергии, снижаетпроизводительностьэлектропечей. Впоследнеевремявэлектропечахиспользуютметаллизованныеокатыши, полученныеметодомпрямоговосстановления. Достоинствомданноговидасырья, содержащего 85— 93 % железа, являетсято, чтоононезагрязненомедьюидругимипримесями. Окатышицелесообразноупотреблятьдлявыплавкивысокопрочныхконструкционныхлегированныхсталей, электротехнических, шарикоподшипниковыхсталей. Легированныеотходыобразуютсявэлектросталеплавильномцехеввиденедолитыхслитков, литников; вобдирочномотделенииввидестружки, впрокатныхцехахввидеобрезиибракаит, д. ; помимотогонепочатыйкрайлегированноголомапоступаетотмашиностроительныхзаводов. Использованиелегированныхметаллоотходовпозволяетэкономитьценныелегирующие вещества, повышаетэкономическуюэффективностьэлектроплавок. Мягкоежелезонарочновыплавляютвмартеновскихпечахиконвертерахиприменяютдлярегулированиясодержанияуглеродавпроцессеэлектроплавки. Вжелезедержится 0,01—0,15 % Си <0,020 % Р. Посколькувэлектропечахвыплавляютосновноечисленностьлегированныхсталей, тодляихпроизводстваиспользуютразличныелегирующиедобавки; электролитическийникельлибоМЮ, феррохром, ферросилиций, ферромарганец, ферромолибден, ферровольфрамидр. Вкачествераскислителякромеферромарганцаиферросилицияприменяютчистыйалюминий. Длянауглероживанияиспользуютпередельныйчугун, электродныймордобой; длянаведенияшлакаприменяютсвежеобожженнуюизвесть, плавиковыйшпат, шамотныймахач, доломити MgO ввидемагнезита. Углеродистаяилегированнаястружкадолжнабытьобезжиренаи сбрикетирована. Вломенедопускаетсяналичиецветныхметаллов (меди, бронзы, олова, свинца, латуниидр.). Цветнойломотделяютотломаи сортируют. Допустимоесодержаниефосфоравломедляосновныхдуговыхпечей недолжнопревышать 0,050 % (исключениесоставляютотходыгруппыБ22). Лом недолженбытьсильноокислен. Наличиержавчинызатрудняетучетугара металлаивноситвметаллбольшоеколичествоводорода.Погабаритамломделятнамелкий, средний, крупныйистружку. Осечки иобрезкипередельныхиметаллообрабатывающихцехов, бракованныенебольшие деталиидр. длинойнеболее 100ммотносяткмелкомулому. Среднийлом имеетмассудо 50кгидлинудо 500мм. Крупныйломвключаетбракованные слитки, недоливки, изношенныедетали, прессованныепакетыидругие вторичныеотходы. Массаотдельныхкусковнедолжнапревышать 2% отмассы завалки. Максимальныйразмер - неболее 600мм.Крупногабаритныйломтолщинойболее 8ммподвергаетсягазокислородной огневойрезке. Бракованныеслитки, развесом 6,2т, разделываютсяначетыре равныечасти, развесом 2,75 тнатриравныечасти. Каждыйотрезанныйкусок маркируетсямаркойсталииномеромплавкислитка, откоторогоонбыл отрезан. КрупногабаритныйломгруппыБ22 разделываетсянакускивесомне более 1тн.
Всеферросплавыдолжны соответствоватьтребованиямдействующихстандартовитехническихусловий. Используемыеферросплавы: ферросилиций, силикокальций, ферромарганец, силикомарганец, феррохром, ферросиликохром, ферромолибден, феррованадий, никельидр.
Составшихтыприпереплавелегированныхотходовсприменением кислорода:
- 70-80 % собственныхотходов, втомчислеотходыаналогичныхмарок стали;
- 20-30 % углеродистоголомаснизкимсодержаниемфосфора, т.к. фосфорприпереплаве сприменениемкислородапрактическинеудаляется;
- ферросплавы;
- коксилиэлектродныйбой;
Расчетшихтыпоэлементамведетсясучетомполучениявметаллепо расплавлениювсейшихты: запериодпродувкидолжнобытьокисленонеменее 0,30 % углерода; Ni, Mo - насреднемарочноесодержание; остальныеэлементы - нанижнийпредел; угарломасоставляет 7 % отобщеймассызавалки.
Составшихтыприпереплавеметодомполногоокисления:
- углеродистыйлом;
- ферросплавы;
- коксилиэлектродныйбой;
Расчетшихтыпоэлементамведетсясучетомполучениявметаллепо расплавлениювсейшихты: заокислительныйпериоддолжнобытьокисленоне менее 0,50% углерода; Ni, Mo - насреднемарочноесодержание; присутствие остальныхлегирующихэлементовнедопускается, т.к. вовремяокислительного периодаприсутствие Cr, W, V, Si, Mn препятствуетудалениюфосфораиз металла; угарломасоставляет 5% отобщеймассызавалки.
Припереплавелегированныхотходовбезпроведенияокислительного периода (методсплавления), шихтасоставляетсяиз 100% собственныхотходов.
Дляснижениясодержанияфосфоравметалле, допускаетсячастичнаязамена
собственныхотходовнизкофосфористымжелезомдо 30% отобщеймассызавалки.
Таблица 1.2 стандарты на железный лом
| ГОСТ-2787-75 | стандартизация лома черных металлов |
| FS-2005 (ISRI) | международная техническая стандартизация лома черных металлов |
| ESSS (EUROFER) | международная техническая стандартизация лома черных металлов |
1.3. Характеристика технологии производства стали в круговых электрических печах.
В настоящее время для выплавки стали применяют дуговые и индукционные электрические печи, которые являются наиболее совершенными сталеплавильными агрегатами. Основные преимущества способа получения стали в электрических печах - возможность создания высокой температуры в плавильном пространстве печи (более 2000 'С) и выплавки стали и сплавов любого состава; использование известкового шлака (до 50...60 % СаО), способствующего хорошему очищению металла от вредных примесей - серы и фосфора; возможность ведения плавки при всех режимах и условиях производства. Создание восстановительной среды или вакуума в печи способствует хорошему раскислению и дегазации металла. Мощные электропечи удачно применяют для получения низколегированных и высокоуглеродистых сталей мартеновского сортамента. Кроме того, в электропечах получают различные ферросплавы, представляющие собой сплавы железа с элементами, которые нужно выводить в сталь для легирования и раскисления.
Устройство дуговых электропечей.
Первая дуговая электропечь в России была установлена в 1910 г. на Обуховском заводе. За годы пятилеток были построены сотни различных печей. Вместимость максимально крупной печи в СССР 200 т. Печь состоит из железного кожуха цилиндрической формы со сферическим днищем. Внутри кожух имеет огнеупорную футеровку. Плавильное пространство печи закрывается съемным сводом. Печь имеет рабочее оконце и выпускное отверстие со сливным желобом. Питание печи осуществляется трехфазным переменным током. Нагрев и плавление металла осуществляются электрическими мощными дугами, горящими между концами трех электродов и металлом, находящимся в печи. Печь основывается на 2 опорных сектора, перекатывающихся по станине. Наклон печи в сторону выпуска и рабочего окна осуществляется при помощи реечного механизма. Перед загрузкой печи свод, подвешенный на цепях, поднимают к порталу, следом портал со сводом и электродами отворачивается в сторону сливного желоба и печь загружают бадьей.
Механическое оборудование дуговой печи. Кожух печи должен выдерживать нагрузку от массы огнеупоров и металла. Его делают сварным из листового железа толщиной 16–50 мм в зависимости от размеров печи. Форма кожуха определяет профиль рабочего пространства дуговой электропечи. Наиболее распространенным в подлинное пора является кожух конической формы. Нижняя количество кожуха имеет форму цилиндра, верхняя доля — конусообразная с расширением кверху. Такая форма кожуха облегчает заправку печи огнеупорным материалом, наклонные стены увеличивают стойкость кладки, так как она далее расположена от электрических дуг. Используют кроме того кожухи цилиндрической формы с водоохлаждаемыми панелями. Для сохранения правильной цилиндрической формы кожух усиливается ребрами и кольцами жесткости. Днище кожуха типично выполняется сферическим, что обеспечивает наибольшую прочность кожуха и минимальную массу кладки. Днище выполняют из немагнитной стали для установки под печью электромагнитного перемешивающего девайсы. Сверху печь закрыта сводом. Свод набирают из огнеупорного кирпича в металлическом водоохлаждаемом сводовом кольце, которое выдерживает распирающие усилия арочного сферического свода В нижней части кольца имеется выступ – ножик, что входит в песчаный затвор кожуха печи. В кирпичной кладке свода оставляют 3 отверстия для электродов. Диаметр отверстий больше диаметра электрода, потому во час плавки в зазор устремляются горячие газы, которые разрушают электрод и выносят тепло из печи. Для предотвращения данного на своде устанавливают холодильники либо экономайзеры, служащие для уплотнения электродных отверстий и для охлаждения кладки свода. Газодинамические экономайзеры обеспечивают уплотнение с помощью воздушной завесы около электрода. В своде имеется ещё отверстие для отсоса запыленных газов и отверстие для кислородной фурмы. Для загрузки шихты в печи невеликий емкости и подгрузки легирующих и флюсов в крупные, печи скачивания шлака, осмотра, заправки и ремонта печи имеется загрузочное оконный проем, обрамленное литой рамой. К раме крепятся направляющие, по которым скользит заслонка. Заслонку футеруют огнеупорным кирпичом. Для подъема заслонки используют пневматический, гидравлический либо электромеханический привод. С противоположной стороны кожух имеет оконный проем для выпуска стали из печи. К окну приварен сливной желоб. Отверстие для выпуска стали может быть круглым диаметром 120—150 мм либо квадратным 150 на 250 мм. Сливной желоб имеет корытообразное сечение и приварен к кожуху под углом 10—12° к горизонтали. Изнутри желоб футеруют шамотным кирпичом, длина его составляет 1—2 м. Электрододержатели служат для подвода тока к электродам и для зажима электродов. Головки электрододержателей делают из бронзы либо стали и охлаждают водой, так как они очень нагреваются как теплом из печи, так и контактными токами. Электрододержатель должен густо зажимать электрод и иметь в распоряжении маленькое контактное сопротивление. Наиболее распространенным в подлинное период является пружинно-пневматический электрододержатель. Зажим электрода осуществляется при помощи неподвижного кольца и зажимной плиты, которая прижимается к электроду пружиной. Отжатие плиты от электрода и сжатие пружины происходят при помощи сжатого воздуха. Электрододержатель крепится на металлическом рукаве – консоли, тот скрепляется с Г-образной подвижной стойкой в одну жесткую конструкцию. Стойка может передвигаться вверх либо вниз внутри неподвижной коробчатой стойки. Три неподвижные стойки жестко связаны в одну общую конструкцию, которая покоится на платформе опорной люльки печи. Перемещение подвижных телескопических стоек происходит либо с помощью системы тросов и противовесов, приводимых в движение электродвигателями, либо с помощью гидравлических устройств. Механизмы перемещения электродов должны снабдить стремительный взлет электродов в случае обвала шихты в процессе плавления, а кроме того плавное опускание электродов во избежание их погружения в металл либо ударов о нерасплавившиеся части шихты. Скорость подъема электродов составляет 2,5—6,0 м/мин, прыть опускания 1,0— 2,0 м/мин. Механизм наклона печи должен мягко наклонять печь в сторону выпускного отверстия на уголок 40—45° для выпуска стали и на уголок 10—15 градусов в сторону рабочего окна для спуска шлака. Станина печи, либо люлька, на которой установлен остов, основывается на 2 – 4 опорных сектора, которые перекатываются по горизонтальным направляющим. В секторах имеются отверстия, а в направляющих – зубцы, при помощи которых предотвращается проскальзывание секторов при наклоне печи. Наклон печи осуществляется при помощи рейки и зубчатого механизма либо гидравлическим приводом. Два цилиндра укреплены на неподвижных опорах фундамента, а штоки шарнирно связаны с опорными секторами люльки печи. Система загрузки печи бывает двух видов: посредством завалочное оконный проем мульдозавалочной машиной и сквозь верх при помощи бадьи. Загрузку посредством оконный проем применяют только на небольших печах. При загрузке печи сверху в один-два приема в течение 5 мин меньше охлаждается футеровка, сокращается час плавки; уменьшается расход электроэнергии; эффективнее употребляется объем печи. Для загрузки печи свод приподнимают на 150—200 мм над кожухом печи и поворачивают в сторону совместно с электродами, на все сто открывая рабочее пространство печи для введения бадьи с шихтой. Свод печи подвешен к раме. Она соединена с неподвижными стойками электрододержателей в одну жесткую конструкцию, покоящуюся на поворотной консоли, которая укреплена на опорном подшипнике. Крупные печи имеют поворотную башню, в которой сосредоточены все механизмы отворота свода. Башня вращается кругом шарнира на катках по дугообразному рельсу. Бадья представляет собой железный цилиндр, диаметр которого меньше диаметра рабочего пространства печи. Снизу цилиндра имеются подвижные гибкие сектора, концы которых стягиваются сквозь кольца тросом. Взвешивание и загрузка шихты производятся на шихтовом дворе электросталеплавильного цеха. Бадья на тележке подается в цех, поднимается краном и опускается в печь. При помощи вспомогательного подъема крана трос выдергивают из проушин секторов и при подъеме бадьи сектора раскрываются и шихта вываливается в печь в том порядке, в каком она была уложена в бадье. При использовании в качестве шихты металлизованных окатышей загрузка может производиться безостановочно по трубопроводу, что проходит в отверстие в своде печи. Во момент плавления электроды прорезают в шихте 3 колодца, на дне которых накапливается жидкий металл. Для ускорения расплавления печи оборудуются поворотным гаджетом, которое поворачивает остов в одну и иную сторону на уголок в 80°. При данном электроды прорезают в шихте уже 9 колодцев. Для поворота корпуса приподнимают свод, поднимают электроды выше уровня шихты и поворачивают остов при помощи зубчатого венца, прикрепленного к