Маслакова Л.П. и др. Методическое руководство к практическим работам по курсу Технология конструкционных материалов

Подождите немного. Документ загружается.

1.3.6. Разливка стали, строение стального слитка

Продукцией сталеплавильного производства являются слитки, ко-

торые получают путем заливки жидкого металла в изложницы (рис.

1.26) или методом непрерывной разливки стали (рис.1.27). Классифи-

кация способов разливки стали представлена на рис. 1.25.

Рис. 1.25. Классификация способов разливки стали

Рис.1.26. Разливка стали в изложницы: а - сверху; б - снизу (сифо-

ном); 1 - стопорный ковш; 2 - стальной поток; 3 - литник; 4 - огнеупор-

ная трубка; 5 - изложница; 6 - поддон; 7 - канал (питатель)

Способы разливки стали

Разливка в изложницы Непрерывная разливка

Разливка сверху

(крупные слитки

углеродистой стали)

Разливка сифоном

(мелкие слитки высоколе-

гированных и высококаче-

ственных сталей

)

Рис.1.27. Схема установки непрерывной разливки стали: 1 - раз-

ливочный ковш; 2 - промежуточная емкость; 3 - кристаллизатор; 4 - ме-

талл; 5 - тянущие ролики; 6 - охлаждающее устройство; 7 - зона реза;

8 - газовый резак

Формирование слитка – кристаллизация (переход металла из

жидкого состояния в твердое) подчиняется общим законам кристалли-

зации, которые изучает наука металловедение. Размер кристаллита

(зерна) зависит от числа центров кристаллизации и

скорости охлажде-

ния. При высокой скорости охлаждения (ближе к изложнице) формиру-

ются мелкие кристаллы. Медленное охлаждение (сердцевина слитка)

приводит к формированию крупных кристаллов.

Направленный отвод способствует формообразованию вытянутых

в направлении отвода тепла кристаллов (дендритов). При отводе тепла

во все стороны одинаково формируются равноосные кристаллы.

Указанные особенности можно наблюдать на слитке

спокойной

(полностью раскисленной перед разливкой) стали (рис.1.28).

Строение слитка кипящей стали более однородное. Усадочная

раковина отсутствует (рис.1.29). Из-за неполного раскисления кипящей

стали в печи и ковше процесс раскисления продолжается в изложнице.

Выделяющаяся при этом окись углерода увлекает с собой водород и

азот, растворенные в стали, что и создает впечатление кипения. Газы,

не успевшие выделиться из металла, застревают в нем и образуют ме-

жду дендритами сотовые пузырьки. Газовые пузырьки хорошо завари-

ваются при прокатке.

Рис.1.28. Строение слитка

спокойной стали: 1 - усадочная

раковина; 2 - зона мелких дез-

ориентированных кристаллов;

3 - зона крупных ориентиро-

ванных кристаллов (дендри-

тов); 4 - зона крупных дезори-

ентированных кристаллов

Рис.1. 29. Строение слитка кипя-

щей стали: 1 - зона плотных

мелких кристаллов; 2 - вытяну-

тые кристаллы; 3 - продольные

пузырьки; 4 - зона крупных дез-

ориентированных кристаллов; 5

- вторичные круглые пузырьки

Слитки сталей, к которым предъявляются особо высокие требо-

вания, подвергаются дополнительной обработке. Способы повышения

качества металла представлены на рис.1.30. Один из способов – элек-

трошлаковый переплав был разработан

советскими учеными (рис.1.31).

Рис.1.30.

Классификация способов переработки слитка

Рис.1.31. Схема электрошлакового переплава: 1 - расходуемый

слиток; 2 - шлаковая ванна; 3 - капли металла; 4 - расплавленный ме-

талл; 5 - шлаковая корочка; 6 - формирующийся слиток; 7 - кристалли-

затор; 8 - затравка; 9 - поддон

Способы повышения качества стального слитка

Обработка синтети-

ческими шлаками

Вакуумная

дегазация

Переплавы слитков

Электрошлаковый

переплав

Вакуумно-дуговой

переплав

Электронно-

лучевой переплав

Практическая работа:

«Сравнительная характеристика основ-

ных способов производства стали».

Задача

. Провести анализ основных технологических параметров

сталеплавильных процессов, заполнив табл. 1. (см. журнал практиче-

ских и лабораторных работ по курсу ТКМ).

Литература

1. Технология конструкционных материалов: учебник для ву-

зов/ под ред. А.М. Дальского. - 3-е изд., перераб. –М.: Машиностроение,

1993.- С. 19-42.

2. Александров, В.Д. Технология конструкционных материалов:

Производство черных металлов: учебное

пособие/ В.Д. Александров,

В.Я Попов, В.М. Приходько; МАДИ ГТУ. -М., 2003.- 78с.

2. ЛИТЬЕ В РАЗОВЫЕ ФОРМЫ

Цель работы

Понять сущность процесса формирования заготовок путем залив-

ки металла в заранее приготовленную форму на примере изучения

способов литья в разовые формы.

Получить представление о технологии изготовления отливки и

процессах изготовления разовых литейных форм.

2.1. Литье в песчаные формы

Основные вопросы темы

Принципиальная схема технологического процесса изготовления

отливки в песчаной форме.

Конструкция литейной формы, ее основные элементы.

Модель отливки как основа литейной оснастки, материал модели,

принцип его выбора, особенности конструкции модели.

Стержень, его назначение, особенности конструкции.

Литниковая система; элементы литниковой системы, требования,

предъявляемые к ней.

Формовочные и стержневые смеси, их состав и свойства.

Преимущества и недостатки литья в песчаные формы.

Общие сведения

Отливкой называют изделие, полученное при затвердевании ме-

талла или иного материала в литейной форме.

Песчаные литейные формы изготавливают из формовочных сме-

сей на основе кварцевого песка. Типовой состав формовочной смеси

представлен в табл. 2.1. Смеси должны обладать следующими техно-

логическими свойствами: пластичностью, прочностью, газопроницае-

мостью, выбиваемостью и огнеупорностью.

К стержневым смесям предъявляются более высокие требования,

чем к формовочным. Более высокая прочность стержневой смеси дос-

тигается за счет добавки связующих материалов на основе синтетиче-

ских смол, которые при контакте с расплавленным металлом выгорают,

что способствует легкой их выбиваемости (табл. 2.2).

Таблица 2.1

Типовой состав формовочной смеси

Составляющая смеси Содержание, %

Кварцевый песок 90

Глина 5-10

Добавки, улучшающие свойства смесей (молотый

уголь, мазут, асбестовая крошка, опилки, битум и др.)

До 5

Вода (сверх 100% сухой смеси) 3-6

Таблица 2.2

Типовой состав стержневой смеси

Составляющая смеси Содержание, %

Кварцевый песок 94-98

Связующие материалы на основе синтетических

смол и других веществ

2-6

Рис. 2.1. Схема технологического процесса изготовления отливки

в песчаных формах

Приготовление

формовочной

смеси

Изготовление

стержня

Приготовление

стержневой

смеси

Изготовление

формы

Изготовление

модели и стерж-

невого я

ика

Сушка формы Сушка стержня

Плавка

металла

Выбивка отливки

из формы

Выбивка стержня

из отливки

Сборка литейной

формы и заливка ее

металлом

Контроль отливки

Обрубка и

очистка литья

Технологический процесс изготовления отливок в песчаной фор-

ме состоит из ряда основных и вспомогательных операций, выполняе-

мых в определенной последовательности (рис. 2.1).

Для изготовления формы используют модель отливки – элемент

технологической оснастки, по которой получают негативный отпечаток

внешних очертаний будущей отливки в пластичной формовочной сме-

си. Модели бывают разъёмные и неразъёмные. Основными материа-

лами смеси для моделей служат: древесина, алюминиевые сплавы, чу-

гун и др. Для получения отливки (рис.2.2) используется модель, пред-

ставленная на рис.2.3.

Рис. 2.2. Эскиз отливки

Рис. 2.3. Эскиз модели: 1 - уклоны знаковой части модели; 2 - ли-

тейные уклоны модели; 3 - знаковая часть модели; 4 - плоскость

разъема; 5 - центрирующие шипы

Стержень служит для получения внутренней полости в отливке.

Стержень состоит из основной (профилирующей) части и знаков, яв-

ляющихся опорными частями стержня (рис.2.4).

Рис. 2.4. Эскиз стержня: 1 - основная (профилирующая) часть

стержня; 2 - знак стержня

Последовательность изготовления песчаной литейной фор-

мы в двух опоках

Изготовление песчаной литейной формы (формовка) ведется в

определенной последовательности с использованием модельного ком-

плекта. В модельный комплект входят: опоки, модельная плита, модели

отливки и элементов литниковой системы, стержневые ящики и другие

приспособления. Последовательность операций формовки представ-

лена на рис. 2.5 - 2.8.

Рис. 2.5. Установка нижней части модели отливки, модели пита-

теля и нижней опоки на подмодельную плиту: 1 - половина модели

отливки; 2 - модель питателя; 3 - нижняя опока; 4 - подмодельная

плита; 5 - центрирующие шипы; 6 - центрирующий штырь

Рис. 2.6. Нижняя опока-полуформа: 1 - формовочная смесь; 2 -

вентиляционные каналы

Рис. 2.7. Набитые верхняя и нижняя опоки-полуформы: 1 - моде-

ли выпоров; 2 - модель отливки; 3 - модель стояка; 4 - литниковая

чаша; 5 - верхняя опока; 6 - модель шлакоуловителя; 7 - центрирую-

щий штырь; 8 - нижняя опока