- Устройство и принцип действия конвертера Конвертер имеет металлический кожух, выложенный внутри огнеупорными материалами. Емкость конвертера – от 10 до 400 тонн. Имеет лётку (выпуск стали) и горловину (для заливки чугуна, загрузки скрапа, ввода фурмы и слива шлака), поворачивается вокруг своей оси. Конвертер наклоняют и через горловину загружают скрап. Затем из ковшей заливают жидкий чугун. После конвертер поворачивают в рабочее положение ,вводят фурму и продувают кислородом. Одновременно загружают шлакообразующие (плавиковый шпат, известь, железную руду, бокситы). Струи кислорода перемешивают металл со шлаком. Подачу кислорода прекращают, когда содержание углерода в стали достигнет заданного. Фурму выводят из конвертера, его наклоняют и через лётку выпускают сталь. Затем конвертер направляют в противоположную сторону и через горловину сливают шлак. Плюс: высокая производительность (400-500 тонн стали в час). Минус: выплавляет только углеродистые и низколегированные стали.
- Производство стали в Мортыновских печах Состоит из пода, свода, передней стенки с рабочими окнами для загрузки шихты, задней стенки с лёткой для выпуска стали. К устройству с обеих сторон примыкают головки с каналами для подачи топлива (мазут, смесь природного, доменного, коксового газов) и нагретого воздуха. Каждая головка сообщается с одним/двумя регенераторами. В этих печах меньший угар элементов, что позволяет выплавить углеродистые конструкционные и инструментальные стали. Плавка в печах ведётся двумя способами: 1) Скрап-процесс - шихта содержит до 75% скрапа – остальное твёрдый передельный чугун, применяется при отсутствии доменного производства; 2) Скрап-рудный процесс – до 75% жидкого передельного чугуна, остальное – скрап + железная руда.
- Производство стали в электродуговых печах Способы плавки – с полным окислением примесей (шихта-до 90% скрап, остальное – твердый чугун), без окисления (сводится к переплаву близких по составу сталей).
- Устройство и принцип действия дуговой электропечи Емкость – от 5 до 400 тонн. Состоит из пода, свода, передней стенки (желоб для выпуска готовой стали), и задней стенки. Расплав и нагрев металла осуществляется тремя мощными электродугами, горящими между тремя графитированными электродугами и шихтой. Электроды установлены в своде и могут перемещаться вверх-вниз для поддержания постоянной длины дуги. Напряжение – 600-800вольт, сила тока – 1-10килоампер, расход энергии – 500-800кВт/тонна, длительность плавки – 3-6 часов.
- Производство стали в индукционных печах Ток, проходящий по индуктору, вызывает в металле в тигле токи Фуко, приводящие к расплавлению шихты. Электромагнитное поле индуктора вызывает интенсивное перемешивание металла. Длительность плавки: 30мин-2 часа. Плюсы: отсутствие высокотемпературных дуг уменьшает угар металла. Малые габариты печей позволяют помещать их в вакуумные камеры (где улучшается качество стали).
- Устройство и принцип работы индукционной печи Емкость – 60кг – 60 тонн. Предназначен для выплавки особо высококачественной и специальной стали. Состоит из тигля (выполнен из огнеупорных материалов, вокруг которого размещён спиральный многовитковый индуктор). Индуктор подключается к генератору. Индукционный печи бывают: высокочастотные, повышенной частоты, промышленной частоты.
- Способы разливки стали Выбор способа разливки стали зависит от массы, марки стали и др. Из печи сталь выпускают в хорошо прогретый сталеразливочный ковш, который в днище имеет отверстие, закрываемое стопорным механизмом. Емкость ковшей – 5-480 тонн. Из ковша сталь разливают в изложницы или установки непрерывной разливки стали.
- Способы разливки стали в изложницы Сверху – возможность получения слитков любой массы, простое оборудование, низкая себестоимость разливки. Низкая производительность. Поверхность слитка неровная из-за разбрызгивания металла. Снизу – сифонная – Из ковша металл поступает в центральный летник, а из него по каналам – в изложницы. Одновременно можно заливать от 2 до 60 изложниц, но массой до 20 тонн.
- Непрерывная разливка стали Сталь из ковша заливают в промежуточное устройство, а из него в охлаждаемый водой кристаллизатор. Перед началом заливки в кристаллизатор вводят стальное дно – затравку – со штангой. Первые порции стали кристаллизуются на стенках изложницы и на затравке, которая с помощью штанги и валков вытягивается из кристаллизатора, извлекая за собой слиток. Окончательное затвердевание стали в сердцевине слитка происходит за счёт охлаждения водой из брызгал. В нижней части установки непрерывный слиток разрезается газовым резаком на заготовки мерной длины.
- Способы улучшения качества стального слитка
1) Разливка стали под слоем синтетического шлака. В электропечах из плавикового шпата, извести выплавляют шлак, который перед заливкой стали заливают в изложницу.
2) Разливка в инертной атмосфере. Между ковшом и изложницей создают уплотнение и перед заливкой стали пропускают инертный газ.
3) Вакуумная разливка (дегазация) – ковш со сталью помещают в вакуумную камеру, откачивают воздух, за счёт разности давлений в металле он очищается от газов и включений.
- Спокойная сталь: строение слитка, преимущества Стали раскислены в печи, ковше полностью. Структура слитка имеет 3 зоны кристаллизации: наружная (состоит из мелких различно ориентированных кристаллов, образуется за счёт большой скорости охлаждения при соприкосновении металла с холодными стенками изложницы), зона столбчатых кристаллов (растут перпендикулярно стенкам изложницы, которые являются наименьшим путём для отвода тепла), зона крупных равноосных кристаллов. У этого типа стали образуется усадочная раковина, которую перед прокаткой срезают.
- Кипящая сталь: её преимущества и недостатки Сталь раскислена в печи не полностью. Её раскисление продолжается в изложнице. Газы выделяются в виде пузырьков, вызывают кипение стали. При прокатке эти пузырьки завариваются. Из этой стали изготавливают слитки малоуглеродистой стали с низким содержанием магния и кремния, хорошо штампуется и сваривается.
5. Литейное производство
- Сущность литейного производства, его преимущества
Технологический процесс получения заготовок или деталей путём заливки расплавленного металла в литейную форму. Литьём получают детали как простой, так и сложной формы, которые другим способом получить невозможно. Масса – от нескольких грамм до сотен тонн из разнообразных металлов. Это относительно простой и экономичный способ, но есть относительно высокий брак, свойства литого металла ниже, чем у деформированного.
- Изготовление отливок в песчано-глинистых формах
ПГФ является универсальным и экономичным производством, применяется в единичном, серийном, массовом производстве отливок из разнообразных металлов. Минусы: невысокие размерные точности, минимальная чистота поверхности, экологически вредный процесс.
- Модельный комплект
В его состав входят модель, стержневые ящики, модельные плиты (для закрепления модели, элементов литниковой системы и установки на формовочные машины), элементы литниковой системы и опоки (прочные металлические рамы, нужны для контроля формы во время её изготовления и транспортировки).
- Назначение литейной модели
Модель предназначена для получения полости литейных форм, соответствующих внешним очертаниям отливки.
- Назначение стержней
Стержни предназначены для получения отверстий или полостей в отливке. Их изготавливают из песка со связующими материалами в неразъемных стержневых ящиках
- Требования, предъявляемые к моделям и стержневым ящикам
Состоят в том, что они должны быть прочными, легкими, жесткими (чтобы противостоять колебанию), иметь конструкцию, размеры, обеспечивающие извлечение модели из формы, а так же получение отливок требуемых форм и размеров.
- Разработка чертежа модели
При разработке чертежа модели выбирают поверхность разъема модели формы. В соответствии с чертежом детали назначают на модели припуски на механическую обработку. Все вертикальные поверхности моделей делают с уклонами для облегчения выемки модели из формы. Размеры модели должны быть больше соответствующих размеров отливки на величину усадки. Затем наносят галтели – закругления, предотвращающие появление трещин в углах отливки.
- Литниковая система и её назначение
Система каналов и элементов литейной формы, предназначенная для подвода металла к полости литейной формы, её равномерного непрерывного заполнения жидким металлом, а так же для питания отливки жидким металлом во время её затвердевания. Она предотвращает попадание песка и других неметаллических включений в отливку. Состоит из литниковой чаши, стояка (для передачи металла другим элементам литниковой системы), шлакоуловителя и питателей. Литниковая система для стального литья включает в себя выпоры (для удаления пара и газов из формы) и прибыли (для питания отливки жидким металлом во время кристаллизации).
- Свойства формовочных смесей
Прочность (способность смеси не разрушаться под действием собственного веса, а так же при транспортировке, сборке форм и их заливки металлом), пластичность (способность получать точные очертания модели под действием внешней силы и сохранять их после прекращения действия силы), податливость (способность уменьшаться в объеме под действием сжимающих сил отливки при усадке), газопроницаемость (способность пропускать газы и пары через себя), огнеупорность (способность не оплавляться при взаимодействии с жидким металлом и не образовывать с ним химических соединений).