Сталь. Повышение качества стали переплавными методами - Свойства конструкционных материалов
Для значительного улучшения качества стали применяют переплавные процессы, совершаемые по схеме: нагрев торца расходуемого электрода, стекание оплавленного металла в виде тонкой пленки к местам формирования капель, перенос отдельных капель в катализатор, последовательное затвердевание металла в нем, формирование наплавляемого слитка. Взвешенные частицы примесей удаляются уже на стадии пленочного течения жидкого металла по торцу электрода. Затем металл претерпевает дальнейшее рафинирование в ванне кристаллизирующегося слитка. Неметаллические включения всплывают на поверхность ванны. Кристаллизация совершается при больших температурных перепадах и значительных тепловых потоках. Это создает условия роста кристаллов, поэтому в водоохлаждаемых кристаллизаторах в основном образуются нитевидные дендритные кристаллы, на формирование которых из расплава расходуется чистый металл. Примеси оттесняют в верхнюю часть слитка. Дополнительное рафинирование металла осуществляется за счет воздействия шлака, вакуума или плазмообразующих газов. В результате структура слитков получается плотной и однородной, а металл отличается повышенными механическими свойствами и пластичностью.
Способ электрошлакового переплава. Переплаву подвергается ранее выплавленный металл. Предварительно из него изготавливают электроды 1. Электрическая цепь между электродом и наплавляемым слитком замыкается через слой расплавленного шлака 3, обладающего большим электрическим сопротивлением. При этом шлак разогревается до температур 1600...1700 С, что приводит к оплавлению конца расходуемого электрода. Капли электродного металла 4 проходят через шлаковую раковину и образуют металлическую ванну 5, которая под влиянием водоохлаждаемых поддона 7 и катализатора 2 формируется в слиток 6.
Вакуумно-дуговой переплав применяется для улучшения свойств стали вследствие обработки ее вакуумом. Вакуумная печь имеет вакуумную камеру 1. По оси камеры в ее верхней крышке смонтировано скользящее вакуумное уплотнение 2, которое обеспечивает ввод в камеру штока электродержателя 3 и его возвратно-поступательные перемещения без нарушения вакуума в камере. К штоку крепится расходуемый электрод 4, изготовляемый из слитка подготовленной к переплаву стали. Электрическая дуга в печи горит между переплавляемым электродом и ванной жидкого металла 5. В кристаллизаторе 6 накапливается жидкий металл и формирует слиток 7. Поддон 8 закрывает кристаллизатор снизу. Подверженные воздействию высоких температур кристаллизатор и поддон охлаждаются водой. Это дает возможность проводить переплав тугоплавких металлов.
Для глубокого рафинирования стали и сплавов используют установки электронно-лучевого переплава. Металл из них нагревается потоком электронов, которые, бомбардируя металл, передают его частицам часть своей кинетической энергии.
В установке используется аксиальная пушка 1, в которой фокусируется конусообразный электронный луч. В плавильной вакуумной камере 2 помимо электронной пушки размещаются расходуемый электрод 3, водоохлаждаемый кристаллизатор 4, и входящие в механизм втягивания наплавляемого слитка 5 затравка 6 и охлаждаемый водой шток. За счет концентрации электронного луча на оправляемой заготовке или на поверхности жидкой ванны создается возможность независимого управления скоростями плавления заготовки и кристаллизации слитка.
Плазменно-дуговая плавка, экономичный и перспективный способ получения стали высокого качества. Нагрев и плавление металла в плазменных печах осуществляются под действием теплоты сжатой плазменной дуги, которую получают в плазматронах. Рафинирование стали проводят на установках плазменно-дугового переплава заготовок в водоохлаждаемый кристаллизатор. Вакуумная плавильная камера 5 установки состоит их двух усеченных конусов. В верхней крышке-конусе имеется несколько отверстий, через одно из них подается переплавляемая заготовка 7, с помощью других монтируются плазмотроны 6 и контролирующие устройства.
Для более равномерного оплавления заготовка вращается. Плазмотроны располагаются радиально под углом к заготовке и кристаллизатору 4. Токоведущим водоохлаждаемым штоком 1 с затравкой 2 наплавляемый слиток 3 вытягивается из кристаллизатора.
Установки переплава стали могут иметь мощность плазмотронов до 1800 кВт, масса слитка может доходить до 5 т.
Недостатком способов рафинирования переплавом является то, что они требуют предварительной выплавки стали в другом сталеплавильном агрегате. Нужна также соответствующая подготовка для переплава материала в электроды и заготовки. Таким образом, растут потери материала, а также увеличивается его себестоимость.
Поэтому разрабатываются способы выплавки специальных качественных материалов из шихтовых материалов. Для чего используют плазменно-дуговые печи.
В плазменно-дуговых печах с керамическим тиглем электрическая дуга горит между плазмотроном или специально заделанным в подину электродом. Высокая концентрация теплоты в плазменной дуге приводит к быстрому нагреву и расплавлению шихты. Контролируемая атмосфера, отсутствие шлака или легкая корректировка его состава дают возможность быстро усвоить легирующие добавки, легирующий или рафинирующий газы.
Открытые индукционные печи считают одними из наиболее совершенных этапов электрических печей. Они бывают двух типов: с сердечником и без него. В печах первого типа металл располагается в кольцевом желобе вокруг индуктора, а внутри индуктора проходит сердечник. Эти печи используют для плавления легкоплавких цветных сплавов.
Второй тип - индукционные тигельные сталеплавильные печи без сердечника. Водоохлаждаемый индуктор 3 служит для создания переменного магнитного потока, который пронизывая куски металлической шихты в тигле 8, наводит в них вихревые токи и разогревает металл 4 до температуры плавления и необходимой температуры перегрева. На поверхности металла наводится шлаковая защита 5, шлак шлак также сохраняет теплоту металлической ванны. Крышка печи 6 предназначена для уменьшения тепловых потерь металлом и шлаком. Тигель изготавливают из кислых огнеупорных материалов. Индуктор и его каркас 1,2 закрепляют тигель при повороте печи с помощью цапф механизма наклона 7. Тигель и индуктор установлены на подину 9 и тепловую изоляцию 10.
В индукционных вакуумных печах сталь подвергается глубокой дегазации и более полному раскислению посредством длительной обработки вакуумом и электромагнитного перемешивания расплава.
Похожие статьи
-
Разливка, Пути повышения качества стали - Производство стали
Разливка стали в слитки. Из сталеплавильного агрегата сталь выпускается в сталеразливочный ковш, предназначенный для кратковременного хранения и разливки...
-
Получение стали, Мартеновский способ - Чугун и сталь
Еще в XX столетии начали широко применять более современные получения стали, позволяющие выпускать наиболее сложные и высоко легированные стали....
-
Углеродистые конструкционные стали - Чугун и сталь
Стали обыкновенного качества выпускают в виде проката (прутки, балки, листы, уголки, трубы, швеллеры и т. п.) в нормализованном состоянии и в зависимости...
-
Электроннолучевая плавка металлов Для получения особо чистых металлов и сплавов используют электроннолучевую плавку. Плавка основана на использовании...
-
Применение кислорода. Использование газообразного кислорода в окислительный период плавки и в период расплавления позволяет значительно интенсифицировать...
-
Производство стали в электрических печах - Полная характеристика черной металлургии
Для выплавки стали используют электрические печи двух типов: дуговые и индукционные (высокочастотные). Первые из них получили более широкое применение в...
-
Выбор материала и технология производства заготовок деталей и инструментов
ВЫБОР МАТЕРИАЛА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТОВ Цель работы - провести анализ условий работы заданного изделия, выбор...
-
Введение Металлы относятся к числу наиболее распространенных материалов, которые человек использует для обеспечения своих жизненных потребностей. В наши...
-
Новые технологии производства и обработки стали - Новые технологии производства чугуна и стали
Электроннолучевая плавка металлов Для получения особо чистых металлов и сплавов используют электроннолучевую плавку. Плавка основана на использовании...
-
Индукционные печи и плавка в них. - Производство стали
В настоящее время индукционные печи находят широкое применение в металлургии и машиностроении. В лабораториях используют высокочастотные печи емкостью от...
-
Плавка стали в основной дуговой электропечи. - Производство стали
Сырые материалы. Основным материалом для электроплавки является стальной лом. Лом не должен быть сильно окисленным, так как наличие большого количества...
-
Магний - металл серебристо-белого цвета с плотностью 1,74 Мг/м3 и температурой плавления 651 С; имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую...
-
Конструкционные улучшаемые стали, Рессорно-пружинные стали - Чугун и сталь
Улучшаемыми называют такие стали, которые используются после закалки с высоким отпуском (улучшения). Эти стали (40Х, 40ХФА, 30ХГСА, 38ХН3МФА и др.)...
-
Конструкционные цементуемые стали - Чугун и сталь
Карбидо - и нитридообразующие элементы (такие, как Cr, Mn, Mo и др.) способствуют повышению прокаливаемости, поверхностной твердости, износостойкости и...
-
Высокоскоростные методы штамповки - Способы формообразования конструкционных материалов
Особенностью таких методов является высокая скорость деформирования в соответствии с высокими скоростями преобразования энергии. Кратковременное...
-
РЕЗКА НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ, ГАЗО-ДУГОВАЯ РЕЗКА - Газовая резка нержавеющей стали
Применяют следующие виды резки нержавеющей стали: дуговую электрическую: газо-дуговую, кислородно-флюсовую и газоэлектрическую. В данном реферате...
-
Производство стали - Разработка технологического процесса изготовления детали "зубчатое колесо"
Сущность процесса Основными материалами для производства стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап). Содержание углерода и примесей в стали...
-
Введение, Устройство дуговых электропечей. - Производство стали
В электропечи можно получать легированную сталь с низким содержанием серы и фосфора, неметаллических включений, при этом потери легирующих элементов...
-
Электрические печи, Печи сопротивления. - Технологическое оборудование литейных цехов
Печи сопротивления. Тигельные электропечи сопротивления используют для плавки алюминиевых сплавов, масса получаемого сплава до 250 кг. Эти печи применяют...
-
Конструкционные низколегированные стали - Чугун и сталь
Низколегированные стали, содержат до 2,5 % легирующих элементов. Обозначение марки включает в себя цифры и буквы, указывающие на примерный состав стали....
-
Определение припусков на механическую обработку Припуски назначают по ГОСТ Р 53464-2009 Основные припуски на мех. Обработку назначают для каждого допуска...
-
Поведение материальных сред под воздействием внешнего электромагнитного поля характеризуется посредством комплексной диэлектрической проницаемости ( Е ),...
-
Общая характеристика металлов - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Физические свойства металлов и сплавов 1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В...
-
A. Изделие выполнено из низколегированной стали. Сталью называется сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода не превышает 2%. Кроме...
-
Свойства масляных СОЖ условно разделяют на пять групп: физико-химические и функциональные свойства; химическая активность; эксплуатационные и...
-
Формообразующие операции листовой штамповки - Способы формообразования конструкционных материалов
При формообразующих операциях стремятся получить заданную величину деформации, чтобы заготовка приобрела требуемую форму. Основные формообразующие...
-
Производство стали в мартеновских печах - Новые технологии производства чугуна и стали
В мартеновских печах сжигают мазут или предварительно подогретые газы с использованием горячего дутья. Печь имеет рабочее (плавильное) пространство и две...
-
Производство стали, Производство стали в конверторах - Новые технологии производства чугуна и стали
В стали, по сравнению с чугуном содержится меньше углерода, кремния, серы и фосфора. Для получения стали из чугуна необходимо снизить концентрацию...
-
Подготовка материалов к плавке., Технология плавки. - Конструкция и принцип работы елктропечи
Все присадки в дуговые печи необходимо прокаливать для удаления следов масла и влаги. Это предотвращает насыщение стали водородом. Ферросплавы...
-
В электропечи можно получать легированную сталь с низким содержанием серы и фосфора, неметаллических включений, при этом потери легирующих элементов...
-
Плавка в кислой электропечи. - Производство стали
Кислые электропечи футеруют огнеупорными материалами на основе кремнезема. Эти печи имеют более глубокие ванны и в связи с этим меньший диаметр кожуха,...
-
Кожух печи выполняется сварным или клепаным из листового железа толщиной 10-30 мм. Он должен обладать достаточной прочностью, чтобы выдержать футеровку,...
-
Производство стали в конверторах - Полная характеристика черной металлургии
Конвертор представляет собой сосуд грушевидной формы. Верхнюю часть называют козырьком или шлемом. Она имеет горловину, через которую жидкий чугун и...
-
Обработка металла аргоном. - Производство стали
После выпуска стали из печи через объем металла в ковше продувают аргон, который подают либо через пористые пробки, зафутерованные в днище, либо через...
-
Классификация плавильных печей - Технологическое оборудование литейных цехов
По виду используемой для плавки сплавов энергии плавильные печи подразделяют на пламенные и электрические. Пламенные печи (рис.3) подразделяют на...
-
Плавка с окислением. - Конструкция и принцип работы елктропечи
Рассмотрим ход плавки с окислением. После окончания периода расплавления начинается окислительный период, задачи которого заключаются в следующем:...
-
Общая характеристика литой детали Габаритные размеры 308 х 308мм, масса отливки 22.7 кг, средняя толщина стенок 17 мм, сплав - чугун марки СЧ15-32 ГОСТ...
-
Описания технического процесса изготовления полуформ Проектируемая отливка изготавливается на автоматической формовочной линии Л - 22821. Такие линии...
-
Состав материалов должен обеспечивать получение в отливке заданных физико-механических и физико-химических свойств; свойства и структура должны быть...
-
В последние годы наметилась стабильная тенденция расширения ассортимента мясных консервов. Это связано с переходом консервов из ряда продукции,...
Сталь. Повышение качества стали переплавными методами - Свойства конструкционных материалов