Технология выплавки чугуна в индукционных печах. Технико-экономические показатели различных способов выплавки. Особенности плавки синтетического чугуна.

Билет 13

1. Литейные свойства сталей и их связь с диаграммой состояния.

1) Способность сплава воспроизводить рельеф поверхности формы называется формозаполняемостью. На нее влияют: а) теплопроводность, теплоемкость, интервал и теплота кристаллизации, склонность сплава к окислению; б) теплоаккумулирующая способность, газопроницаемость, шероховатость формы; в) металлостатический напор, перегрев сплава, Т литейной формы.

2) Жидкотекучесть – способность расплава течь и заполнять литейную форму. Различают нулевую, истинную, условно истинную, практическую жидкотекучесть.

Связь с диаграммой – жидкотекучесть определяется температуным интервалом кристаллизации и положением линии нулевой жидкот-ти. У сталей жидкот-ть лучше, чем у чугунов.

3) Усадка – совокупность явлений, приводящих к сокращению объема и линйных размеров сплава, залитого в форму, при его затвердевании и охлаждении.

- объемная усадка: ε_ν=[Vф-Vо/Vо]*100%;

- линейная усадка: ε=[lф-lо/lо]*100%

- литейная усадка: ε=[lмод-lо/lо]*100%

4) Литейные напряжения – возникают в результате неравномерной и неоднородной усадки различных частей. 3 вида: а) усадочные (обусловлены мех.торможением усадки отливки со стороны формы, выступающих часетй); б) термические (обусловлены различными Т различных частей отливки в процессе охлаждения); в) фазовые (возникают в результате неодновременного протекания фазовых и структурных превращений в отливке).

5) Коробление отливки: в процессе охлаждения возникает сложное распространение напряжений различных знаков. Возникают в том случае, если сумма напряжений превышает предел текучести материала отливки.

6) Горячие трещины – имеют окисленную поверхность. Основной вклад вносят усадочные напряжения. Чтобы от них избавиться, необходимо правильная подготовка расплава, чистая шихта. Раскисление, удаление включений: модифицирование, повышение податливости форм, применение пустотелых стержней, улучшение технологичности отливки.

7) Холодные трещины – в области упругих деформаций, имеют блестящую поверхность излома. Основной вклад вносят термические напряжения. Они образуются в низколегированных сталях в разностенных отливках. Меры предотвращения: медленное охлаждение в сечении отливки, особенно при переходе из пластической в упругую деформацию.

1. Структурная диаграмма Шеффлера. Чем отличаются по составу стали аустенитного и ферритного или мартенситного классов?

Значения эквивалентов подсчитывают по уравнениям:

E_Ni = %Ni + 30%С + 0,5%Mn + (~3O%N)

E_Сr = %Cr + %Mо + 1,5%Si + 0,5%Nb,

или

E_Сr = Cr + 2Si + 1,5Mo + 5V + 5,5Al +1,75Nb + 1,5Ti + 0,75V

E_Ni = Ni + Со + 0,5Mn + 30C + 30N + 0,3Cu

Легирующие элементы – элементы, специально вводимые в сталь для получения заданных характеристик, структуры и свойств.

Выбор легирующих элементов обуславливается назначением отливок. Элементы, используемые для легирования сталей, классифицируются по строению кристаллографической решетки, по влиянию на температуру полиморфных превращений и по отношению к углероду.

- По строению кристаллографической решетки:

ОЦК: Cr, Mo, Si, Al и др.

ГЦК: Ni, Cu, Mn

ГП(гексагональная): Ti, Co, Zr.

Классификация по этому признаку дает возможность судить о растворимости элементов в железе, о влиянии элемента на свойства твердого раствора. Неограниченной растворимостью в железе обладают элементы, атомный радиус которых отличается от атомного радиуса железа не более чем на 8%, и имеющие однотипную решетку. Чем больше отличаются решетки, тем больше прочность образующегося твердого раствора. Другие элементы растворимы ограниченно или нерастворимы.

- Под влиянием ЛЭ значительно изменяются температуры полиморфных превращений. Элементы Ni, Mn, C, Cu расширяют область устойчивости аустенита; а Cr, Si, Al – замыкают область γ.

- По отношению к углероду ЛЭ подразделяются на карбидообразующие и графитизирующие. ЛЭ вызывают образование новых структурных составляющих и изменение свойств. Крбидообразующие: Fe, Mn, Cr. Графитизирующие: Ni, Co, Al.

Существует несколько типов структурных диаграмм, с помощью которых можно выбрать оптимальное сочетание ЛЭ, обеспечивающее получение заданной структуры в литом состоянии. Наиболее широко используется диаграмма Шеффлера.

Технология выплавки чугуна в индукционных печах. Технико-экономические показатели различных способов выплавки. Особенности плавки синтетического чугуна.

n Загрузка, нагрев и расплавление шихты;

n Перегрев, науглероживание и доведение химсостава до заданного;

n Термовременная обработка расплава.

1) заправка (магнезитовый, доломитовый порошок);

2) завалка: металлическая часть (лом углеродистой стали, возврат углеродистой стали), науглероживатели, окислитель – железная руда, шлакообразующие – известь.

3) плавление (частичное окисление C, S, Mn, P, ЛЭ).

4) окислительный период (вводится железная руда)→КИП; окисление Р→шлак; окисление ЛЭ (Cr, Mo, V, Ti, Al).

5) восстановительный период (раскисление металла, десульфурация, восстановление Р и ЛЭ (Cr, Mo, V, кроме Ti, Al)→шлак.

6) выпуск в ковш и конечное раскисление в ковше.

Достоинства: 1) возможность сохранения большей части ЛЭ; 2) возможность рафинирования от Н2 и НВ.

Недостатки: 1) невозможность удаления Р; 2) безвозвратные потери Ti, Al и др. металлов с высоким сродством к кислороду