Аносов Ю.М. и др. Основы отраслевых технологий и организации производства

Подождите немного. Документ загружается.

частоты. Индукционные печи эффективны при переработке

отходов

легированных сталей, так как в них уменьшаются потери ме

талла

на угар и нет науглероживания металла от угольных электр

одов,

используемых в дуговых печах.

Сталь из печи выпускают в ковш, который перемещаетс

я в от

деление разливки. Сталь разливают в чугунные формы - и

зло

ж

ницы двумя способами: свер

у или сифоном (снизу), обеспеч

иваю

щим

более спокойное заполнение изложниц (рис. 4.6).

Сифонную разливку применяют для качественных спокой

ны

(полностью

раскисленных) сталей. Металл слитка в прибыл

ьной

надставке затвердевает в последнюю очередь, компенсируя у

садку

при кристаллизации нижележащих слоев, поэтому образует

ся

уса

дочная раковина, которая подлежит удалению, что снижает

выход

годного

и удорожает спокойную сталь. Кипящая сталь, разл

ивае

мая сверху, раскислена не полностью.

В ней происходит

выдел

ени

пузырьков окиси углерода, перемешивание и дополнительная

чис

т

ка металла FeO +С  Fe + СО, затвердевший слиток про

низан

Рис. 4.6. Разливка ста

и в из

ожниц

ы: а - сверху; б

- сифоном (с

низ

у):

- ковш; 2-струя стали; 3-центральный литник; 4-огнеупоры с каналами; 5 -из

ло

и·

ца;

6 - поддон; 7 - огнеупоры поддона с каналами; 8 - nрибыльпая

надставк

изложницы; 9 - огнеупорная масса с малой теплопроводностью

101

пузырьками

газа с н

еокис

ленной поверхностью. При прокатке га

зовые

поры

зава

ривают

ся. Кипящая сталь дает высокий выход

годно

го

(так

как

отсутствует сосредоточенная усадочная раковина,

усадка

компенс

ируется объемом пузырей), она дешевле, но не

сколь

ко

уступае

т спокойной стали по свойствам. Полуспокойная

сталь

обладает промежуточными качествами.

Крупнейшим

отечественным изобретением является способ не

прерывной

разливки (рис. 4. 7), при помощи КО'Орого разливается

около

50 %

стали. Здесь жидкая сталь из металлоприемника

через

металлопровод2 поступает в медный водаохлаждаемый кри

сталлизатор 3, где наружные поверхности слитка затвердевают.

Затем слиток попадает в зону вторичного охлаждения 4, где на

его поверхность форсунками разбрызгивается вода. Слиток вытя

гивается из кристаллизатора с помощью устройства 5, после про

хождения которого он разрезается на заготовки нужной длины.

Преимуществом такого вида разливки стали (УНРС) является

увеличение выхода годного до 98 'Уо против 80 % , а меньше - при

разливке в изложницы; ненужность мощных обжимных станов

(блюмингов и слябингов - см. ниже); легкое разделение слитi<ов

на мелкие заготовки; автоматизация процесса разливки; стабиль

ность условий формирования слитка; улучшение условий труда.

Продукцией сталеплавильного производства являются разнооб

разные слитки массой от 0,05 до 400 т. Многогранные слитки

поступают на машиностроительные заводы, где служат заготовка

ми для ковки крупных покавак (валы турбин и гидрогенераторов,

крупные кольца и т. д.); квадратные слиткп - для прокатки и

ковки; прям оугольные - для прокатки листов; круглые - для

Рис.

.7.

Установка непрерывной раз

ивки стали:

1 - металлоприемник; 2 - металлопровод; 3

- водаохлаждаемый !tристаллизатор; 4 - зона

вторичного охлаждения; 5-устройство для вытягивания слиТI{а

102

прокатки бесшовных труб. Слитки УН РС сечением 80х80 мм и

более

служат заготовками при ковке, штамповке и прокатке. Шлак

используется для удобрения почвы и изготовления кирпичей и

ваты.

Дуговые электропечи, мартены, кислородные конвертеры не обес

печивают получения сталей очень высокого качества, поэтому при

меняются

методы внепечного рафинирования и переплава стали:

вакуумирование, обработка стали синтетическим шлаком, элект

рошлаковый переплав (ЭШП ), вакуумно-дуговой переплав (ВДП ),

плазменп

-дуговой переплав, электронно-лучевой переплав (ЭЛП ).

Вакуумирование стали приводит к усилению процессов рас

кисле

ния, дегазации и удалению летучих прим

есей.

Обработка стали синтетическим шлаком (Са О+ Аl

Оз

+ Si0

) способствует удалению серы, кислорода и неметаллических

включений, в результате чего повышаются пластичность, вязкость

и снижается критическая температура хладноломкости.

Электрошлаковый переплав (ЭШП) позволяет получать слит

ки массой до 300 т. Заготовка плавится за счет тепла, выделяюще

гося

при прохождении тока через ванну шлака (рис. 4.8). Капли

металла,

проходя через шлак активно взаимодействуют со шлаком,

результате чего из металла удаляются неметаллические включе-

Рис. 4.8. Схема установки для

лектро

лакового

переплава стали

1- расходный электрод; 2 - охлаждаемый кристаллизатор; 3 -

поддон; 4-затвердевший металл; 5-слой жидкого металла;

6-слой жидкого шлака; 7-источник электроэнергии

103

ния

и газы,

уменьша

ется концентрация серы. Направленная крис

таллизация

позволя

ет получить металл высокой плотности с

хо

ошими

свойствами.

Для улучшения

качества выплавляемого ме

талла

в процесс

е его получения рабочее пространство печи

может

заполняться инертным газом.

Вакуумпо-дуго

вой переплав (ВДП)

приводит к дегазации, уда

лению

неметаллических

включений,

получению однородного хими

ческо

го состава. Позволяет получать слитки массой до 50

т.

Плазменпо-дуго

вой переплав позволяет получать слитки массой

до

5 т.

Плавка с высокотемпературным перегревом и быстрой

кристаллизацией в ох

лаждаемом кристаллизаторе позволяет по

лучить металл, обладающий хорошими свойствами.

Электронпо-лучевой переплав (ЭЛП) позволяет получать чи

стые тугоплавки

е металлы (цирконий, молибден, ниобий), спепи

альные

стали и сплавы в слитках массой до 15 т. Здесь металл

плавится

за счет теплоты, возникающей вследствие

бомбардировки

металла

электронами, разгоняе

мыми электронными пушками. Раз

режение (вакуум), бо

льшой перегрев и быстрое охлаждение метал

ла

обуславливают удаление газов и примесей, а следовательно, вы

сокое качество металла.

Рафинирование

переплавом ведет к большим затратам труда

энергии, что удорожа

ет сталь, поэтому развиваются способы по

лучения качественных сталей из шихты.

1. Л лавка в ипдукциоппых вакуумных печах обеспечивает

глубокую

дегазацию и высокую степень раскисления в результате

электромагнитного

перемешивания

и длительного воздействия

вакуума.

В п

лазменп

-дуго

ых печах контролируемая атмосфера, лег

кая корректировка

состава шлака или его отсутствие ускоряют

проникновение

в сплав легирующих

добавок или рафинирующих

газов.

При

производстве цветных металл

меди

, алюминия, магния,

титана применяются как описанные выше процессы (дробление, обо

гащение,

обжиг, плавка), так и другие (электролиз, рафинирование,

химическое воздействие: хлорирование, выщелачивание).

4.4. ПPORATRA, ПРЕССОВАНИЕ, ВОЛОЧЕНИЕ

окатке подвергается около 75 % выплавленной стали. Про



катка (рис.

4.9) бывает продольной а, поперечной б, поперечио

винтовой

в.

Слитки сначала поступают на мощные обжимные

станы продольной

прокатки: квадратные - на блюминги (для

получени

я блюмов балок квадратного сечения

со скругленными

углами со

стороной от 450

мм до 150 мм), прямоугольные -

на

сл

ябинги для получения слябов - прямоугольных заготовок для

листового

проката. Далее слябы поступают на листовые станы

продольной

прокатки, имеющие гладкие валки (рис. 4.10, а).

104

8) 2

Рис. 4.9. Виды прокатки: а - продольная; б - поперечная; в - попе-

речио-винтовая

1 - валк

; 2 -

заготовка

Листовая сталь производится как в виде отдельных листов,

так и в виде свернутого в рулон листового материала

(

широкого

рулона) и лепты (узкого рулонного материала), оба служат заго

товкой при листовой штамповке и др.

Толщина

топколистовой стали 4-0,2 мм, > 0,2

мм

- фоль

га. Холоднокатапая сталь толщиной 5-0,2

мм имеет чистую

поверхность. Блюмы поступают на заготовочные станы, произво

дящие

заготовку - квадрат со скругленными углами, кото

рый попадая на сортовые станы, превращается в сортовой горя

чекатаный

прокат (рис. 4.11). Станы, участвующие в про

катке сорта имеют вырезные валки (см. рис. 4.10), образующие

калибры открытого или закрытого типа и выполняют продольную

прокатку.

Рис. 4.10. Валки прокатных станов: а - гладкий; б - вырезной;

в, г - открытый и закрытый калибр

105

)

Рис. 4.11. Профили сор·rовой стали различной

формы: а - квадрат; б - круг; в - полоса; г -

естигранник; д - уголок; е - тавр; ж

двутавр;

з -

веллер; 1t - рельс

Периодический пр о

кат имеет переменную по

длине площадь попереч

ного сечения и служит

заготовкой в массовом и

крупносерийном произ

водствах. Специальный

пр окат, также предназна

чен для изготовления де

талей сложного профиля,

например, колеса желез

нодорожного транспорта.

Для получения бес

шовных труб проi<аткой

цилиндрические слитки

поступают на прошивные

станы поперечио-винто

вой (косой) прокатiш

(рис. 4.12, а), где в заго

'rовке 3 при обжатии ее

в валках 1 вскрывает

ся полость, калибруемая

пробкой (оправкой) 4; 2-

поддерживающие валки.

В результате получае1·ся

бесшовная

гильза, кото

рая затем на трубопро

катном

стане

много

кратной последователь-

ной продольной прокат

кой

в валках с калибрами постоянного сечения

или методом

возвратно-поступательного движения в обжимных валках пере



меннаго

сечения в (б, в

1 - валки; 2-оправка).

При производстве сварных труб сначала из полосы гибкой в не

скольких парах валков получают заготовку (рис. 4.13, а), соеди

ненные кромки которой сваривают различными видами электри

ческой или печной (кузнечной) сваркой, в последнем случае на

гретая заготовка протягивается через фильеру, благодаря чему кром

ки сдавливаются и свариваются в пластическом состоянии. За

готовка для труб большого диаметра сворачивается в спираль и

сваривается спиральным швом (рис. 4.13, б). У сварных труб

материал в зонах термического влияния, примыкающих к сварно

му шву, имеет по нижеиные свойства.

Разнообразные профили из цветных металлов и сплавов полу

чают

пр ессованием (рис. 4.14, а), при котором нагретый слиток 5,

помещенный в контейнер 1, продавливается пуансоном

через

матрицу 2 на мощном горизонтальном гидравлическом прессе;

106

а;

Рис. 4.12. Прокатка бес

овных труб

поскольку пример

относится к прессованию трубы 6

, то пуансон

несет иглу

4 для оформления отверстия. Точность и шеро

хова

тость

поверхности прессованных профилей могут быть ул

учшены

волочени

ем.

Рис. 4.13. Изготовление

сварных труб:

а - гибка полосы в валках

;

6 -

получение труб со спиральным

вом

107

а;

Рис. 4.14. Прессование (а) и прессованные профили (б)

1 - контейнер; 2-матрица; 3-пуансон; 4-игла; 5-

слиток; б -труба

Рис. 4.15. Волоченые профили (а) и волочение металлопродукции: б - прутка;

в, г - соответственно круглой и фасонной трубы:

1 -заготовка; 2-фильера

108

При волочении (рис. 4.15) заготовка 1 протаскивается через

фильеру 2 в холодном состоянии, приобретая гладкую поверхность

(Ra = 1,6

мкм) и высокую точность поперечного размера (точность

круглого калиброванного волочением проката находится в преде

лах 8-13 квалитета). Калиброванные (холоднотянутые) прутки и

трубы служат заготовкой при точной штамповке и при изготовле

нии деталей резанием на токарных автоматах.

Волочение является исключительным методом для производ

ства очень тонкой проволоки. Проволоку получают на барабанных

волочильных станах непрерывного действия, профили - на станах

периодического действия. При волочении твердость и предел теку

чести материала увеличиваются за счет наклепа (упрочнения).

ГЛАВА 5

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

5.1. МАШИНА КАК

БЪЕК

ПР

ИЗВ

СТВА

Машиностроение - это отрасль промышленности, поставляю

щая машины и механизмы всем другим отраслям, определяющая

технический прогресс страны.

Технология машиностроительного производства это процесс

изготовления машин необходимого качества, в установленном про

изводетвенной программой количестве и в заданные сроки при

минимум

е себестоимости.

технологии машиностроения технические проблемы изготов

ления машин требуемого качества решаются в тесной связи с во

просами экономики, планирования и организации производства.

Технологами разрабатываются и внедряются высокоэффектив

ные технологические процессы изготовления машин и средства

их технологического оснащения: оборудование, приспособления

и инструменты.

Объектами производства - изделиями машиностроительного

предприятия являются машины, их составные части, комплек

ты и комплексы машин.

По назначению различают следующие виды изделий.

Изделия основного производства для поставки заказчику

(потребителю) предприятием-изготовителем, а также для собствен

ных нужд предприятия. Например, для станкостроительного заво

да изделиями основного производства являются металлорежущие

станки или автоматические линии станков.

2. Изделия вспомогательного производства обычно использу

ются только для собственных нужд предприятия-изготовителя.

Например, это специальные металлорежущие инструменты и при

способления для закрепления заготовок на станках, изготовлен

ные в инструментальном цехе.

109

Если в изделии отсутствуют составные части, то его называют

неспецифицированным (деталь), а специфицированныt является

изделие,

состоящее из нескольких составных частей (сборочные

единицы, комплекты

, комплексы).

Различают также следующие виды изделий.

- Деталь - это изделие, изготовленное из однородного по наи

менованию и марке материала без сборочных операций (например,

литая крышка подшипника

штампованное зубчатое колесо, вал из

одного куска металла и т. п.). Деталями являются также указан

ные выше изделия с покрытием (защитным или декоративным)

независимо от его вида, толщины и назначения (например, хроми

рованный винт), или изделия. изготовленные с применением мест

ной сварки, пайки, склейки и т. п. (например, трубка, спаянная из

одного куска листового металла).

- Сборочная единица (узел) - изделие, составные части ко

торого соединяются сборочными операциями

(свинчиванием

запрессовкой, сваркой, пайкой, склеиванием и т. п.) на предприя

тии-изготовителе. Например, редуктор, станок, сварной корпус,

автомобиль и т. п. Собранное изделие, можно считать сборочной

единицей нулевого порядка. Сборочные единицы, непосредствен

но входящие в изделие в процессе общей сборки, называются

сборочными единицами первого порядка, а сборочные единицы,

входящие в них - сборочными единицами второго порядка

и т. д. Детали могут входить в сборочные единицы любого

порядка.

Комплекс - это два и более изделия, не соединенные на

предприятии-изготовителе сборочными операциями, предназначен

ные для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функ

ций. Каждое из входящих в комплекс специфицированных изде

лий предназначено для выполнения одной или нескольких основ

ных функций (например, автоматическая линия станков, зенитно

ракетный комплекс и т. п.).

- Комплект - это два и более изделия, не

соединенные на

предприятии

-изготовителе сборочными операциями, которые име

ют общ

ее эксплуатационное назначение (например, комплекты за

пасных частей; инструмента и принадлежностей, измерительной

аппаратуры; упаковочной тары и т. д.).

- Комплектующим является изделие предприятия-поставщи

ка (сборка или деталь), применяемое как составная часть изделия,

выпускаемого предприятием-изготовителем.

- К покупному относят изделие (составную часть изделия),

получаемое предприятием в готовом виде и изготовленное по кон



структорской документации предприятия поставщика.

Кооперированное изделие - это изделие (составная часть

изделия), получаемое предприятием в готовом виде и изготов

ленное по его конструкторской документации, но на другом пред

приятии

110