Реферат: Отчет по общеметаллургической практике

Санкт-Петербургский государственныйполитехнический университет.

 

Факультет технологии и исследованияматериалов.

Отчет по общеметаллургической

практике.

Выполнил студентгруппы 4065/2

Жаворонков С. В.

Санкт-Петербург

2002

 

Оглавление.

1. Введение…………………………………………………………….3

2. Доменноепроизводство………………………………………….6

3. Доменный процесс………………………………………………...7

4. Агломерационноепроизводство………………………………..8

5. Коксохимическоепроизводство………………………………..11

6. Сталеплавильное производство……………………………….12

7. Кислородно-конвертерноепроизводство…………………….13

8. Мартеновское производство……………………………………14

9. Электросталеплавильноепроизводство……………………..15

10.    Электрошлаковыйпереплав………………………………..21

11.    Обработка металловдавлением…………………………...21

12.    Порошковаяметаллургия…………………………………...23

13.    Термообработка………………………………………………26

14.    Заключение……………………………………………………28

15.    Литература…………………………………………………….29

Введение.

 

Рольи значение чёрной металлургии определяются в первую очередь тем, что она служитфундаментом для развития машиностроения.

          Чёрная металлургия охватывает весьпроцесс от добычи и подготовки сырья, топлива, вспомогательных материалов довыпуска проката с изделиями дальнейшего передела. В ее состав входят: добыча,обогащение и агломерация железных, марганцевых и хромитовых руд; производствочугуна, доменных ферросплавов, стали и проката; производствоэлектроферросплавов; вторичный передел чёрных сплавов; коксования угля;производство огнеупоров; добыча вспомогательных материалов (флюсовыхизвестняков, магнезита и др.); выпуск металлургических изделийпроизводственного назначения. В этом комплексе стержнем служит собственнометаллургический передел (чугун-сталь-прокат). Остальные производства –смежные, сопутствующие.

          Россия по выплавке чёрных металловв конце 80-х годов занимала второе место после Японии. Затем произошел спадпроизводства в связи с общей кризисной ситуацией.

          В 1994 г. Россия дала 36,1 млн. тчугуна, 48,8 млн. т стали, 35,8 млн. т готового проката, 3,6 млн. т стальныхтруб. Добыча железной руды составила 73,3 млн. т, а производство кокса – 25,4млн. т.

          Для чёрной металлургии, включающейнесколько переделов, особенно актуально совершенствование технологическойструктуры производства. Россия, где черная металлургия исторически игралаприоритетную роль, заметно отстала за последнее время от США и Японии вперестройке технологической структуре. Это тем более важно учитывать, потомучто металлургическое производство именно в силу специфики технологии обладаетзначительной инерционностью.

          В Японии, например, из общегообъема выплавки стали свыше 2/3 приходиться на кислородно-конвертерную и около1/3 – электросталь, а мартеновский способ давно уже прекратил своесуществование. Между тем у нас он до сих пор господствует, давая более 1/2 стали, а электросталь составляет только 15% ее суммарного производства.

           Исключительно важно освоение впромышленных масштабах технологии производства получения железа из руд методомпрямого восстановления. На территории Курской магнитной аномалии (КМА) внастоящее время уже действует Оскольский электрометаллургический комбинат,проектная мощность которого 5 млн. т металлизованных окатышей и 2,7 млн. тпроката в год.

          По уровню концентрации производствачерных металлов  Россия опередила многие промышленные развитые страны, в томчисле США. Свыше 3/4 чугуна и 2/3 стали, примерно 3/5 проката выпускается у наспредприятиями с ежегодной производительностью более  3 млн. т каждое.

          На восьми самых крупныхпредприятиях – Магнитогорском, Нижнетагильском, Челябинском и Орско-Халиловском(Урал), Череповецком (Север), Новолипецком (Центрально-Черноземный район),Западно-Сибирском и Кузнецком (Западная Сибирь) комбинатах – производиться 9/10всего чугуна, свыше 4/5 стали (в том числе вся конвертерная и более 4/5разливаемой на МНЛЗ) и свыше 4/5 – проката. Эти предприятия перерабатываютболее 9/10 железной руды и 2/5 вторичного сырья.

          Характерно также сильно развитоепроизводственное комбинирование. Особенно большую выгоду дает комбинированиеметаллургического передела с коксованием угля. В России свыше 95% всего коксавыпускается металлургическими заводами. Современные крупные предприятия чернойметаллургии по характеру внутренних технологических связей представляют собойметаллурго-энергохимические комбинаты.

          Комбинаты – основной типпредприятий черной металлургии большинства индустриально развитых стран. ВРоссии предприятия с полным циклам дают примерно 9/10 чугуна, стали и проката.Кроме того, есть заводы, выпускающие чугун и сталь или сталь и прокат (включаятрубные и метизные заводы), а также раздельно чугун, сталь и прокат. Всепредприятия без выплавки чугуна относятся к так называемой передельнойметаллургии. Особое положение по технико-экономическим параметрам занимаютпредприятия с электрометаллургическими производством стали и ферросплавов.Наконец выделяется <малая металлургия> (производство стали и проката намашиностроительных заводах).

          Черная металлургия с полнымтехнологическим циклом служит важным районообразующим фактором. Кроме многочисленныхпроизводств, возникающих на основе утилизации разного рода отходов при выплавкечугуна и коксовании угля, она притягивает к себе сопутствующие отрасли.

          Наиболее типичные спутники чернойметаллургии: а) тепловая электроэнергетика, прежде всего установки, которыевходят в состав металлургических комбинатов и могут работать на побочномтопливе (излишки доменного газа, коксик, коксовая мелочь); б) металлоемкоемашиностроение (металлургическое и горное оборудование, тяжелые станки,металлоконструкции, локомотива и др.).

          Металлургияполного цикла, передельная металлургия и <малая металлургия> по условиямразмещения отличаются друг от друга. В размещении металлургии полного циклаособенно большую роль играет сырье и топливо, на которые приходиться 85-90%всех затрат по выплавке чугуна, из них примерно 50% — на кокс и 35-40% — нажелезную руду. Практически на 1 т чугуну расходуются 1,2-1,5 т угля (с учетомпотерь в процессе обогащения и коксования), не менее 1,5 т железной руды (взависимости от содержания), свыше 0,5 флюсовых известняков и до 30 м3 оборотной воды. При современных масштабах металлургического производства всеэто свидетельствует о важности взаимного транспортно-географического положениясырьевых и топливных баз, источников водоснабжения и вспомогательныхматериалов. Особенно велика роль сочетаний железных руд и коксующих углей.

          Разведанные запасы железных руд покатегориям  А+В+С (на 1 января 1991 г.) составляет в России 55,6 млрд. т. Изэтого количества почти 4/5 приходиться на европейскую часть и Урал, остальное –на восточные районы.

          Основные ресурсы железных рудсосредоточенны в пределах КМА (21,6 млрд. т), где находятся такие месторождениямирового значения, как Лебединское, Стойленское, Михайловское и Яковлевское.Великие железорудные ресурсы Урала (почти 7,5 млрд. т), в пределах которогоособенно выделяется Качканарская группа месторождений(3,5 млрд. т).

          На третьем месте – Восточная Сибирь(5,3 млрд. т) с Коршуновским и Рудногорским месторождениями в Ангаро-Илимскомбассейне и Абаканской группой месторождений. Затем идут Дальний Восток (4,5млрд. т), Северный район (2,8 млрд. т), где известны Ено-Ковдорское,Костамукшское и другие месторождения, и Западная Сибирь (1,8 млрд. т).

          Наиболее значительные ресурсымарганцевых руд представлены Западной Сибири (Усинское месторождение), ахромитовых руд – на Урале (месторождение Сараны).

          По производству товарной железнойруды (главным образом в виде агломерата, концентрата И окатышей) резковыделяется Центрально-Черноземный район (свыше 2/5 общего объема). Остальноеколичество приходиться на Урал (1/5), Северный район (1/5), Восточную иЗападную Сибирь.

          Вместе с вовлечением в оборотбедных руд, особенно железистых кварцитов, расширился фронт открытой добычиметаллургического сырья. В настоящее время таким способом разрабатывают более4/5 всех железных руд.

          Черная металлургия с полнымтехнологическим циклом тяготеет в зависимости от экономической целесообразностик источникам сырья (Урал, центральные районы европейской части) и топливнымбазам (Кузбасс) или, наконец, к пунктам, находящимся между ними (Череповец).

          Передельная металлургияориентируется в основном на источники вторичного сырья (отходыметаллургического производства, отходы от потребляемого проката,амортизационный лом) и на места потребления готовой продукции, посколькунаибольшее количество металлического лома накапливается в районах развитогомашиностроения. Еще теснее взаимодействует с машиностроением <малаяметаллургия>.

          Особыми чертами размещенияотличается производство ферросплавов и электросталей. Ферросплавы – сплавыжелеза с легирующими сплавами (марганцем, хромом, вольфрамом, кремнием и др.),без которых вообще немыслимо развитее качественной металлургии, — получают вдоменных печах и электрометаллургическим путем. В первом случае производствоферросплавов осуществляется на металлургических предприятиях полного цикла, атакже с двумя (чугун-сталь) или одним (чугун) переделом, во втором – ихпроизводство представлено специализированными заводами.

          Электрометаллургия ферросплавовиз-за высоких расходов электроэнергии (до 9 тыс. кВт ч на 1 т продукции)оптимальные условия находит в тех районах, где дешевая энергия сочетается сресурсами легирующих металлов (например, Челябинск). Производство электросталейразвито в районах, располагающих необходимыми источниками энергии иметаллического лома.

          Привсех изменениях, происшедших в размещении производства в связи с освоениемновых источников сырья и топлива в разных районов страны, Урал продолжаетсохранять позиции крупнейшей металлургической базы России. Второе и третьеместа делят Центр и Сибирь с Дальнем Востоком. На четвертом месте находитсяСеверный район.

Доменноепроизводство.

Втехнике, быту, сельском хозяйстве черные металлы и их сплавы нашли широкоеприменение. Особое значение имеют сплавы железа с небольшим количествомуглерода и других элементов. В зависимости от содержания углерода черныеметаллы делятся на железо (техническое) до 0,15% [C], сталь до 1,7% [C], чугундо 7% [C]. Доля черных металлов составляет около 95% от общего объемапроизводства металлов. Это обусловлено двумя факторами. Во-первых, в земнойкоре содержится большое количество руд (оксидов железа),   а стоимостьполучения чугуна и стали относительно не велика. Во-вторых, черные металлыудовлетворяют большинству требований, предъявляемых к конструкционнымматериалам. Разнообразие свойств сталей связано с введением в них различныхлегирующих элементов, а также с термообработкой.

Железо в природе, какбыло сказано выше, встречается только в виде руд – соединений железа с другимихимическими элементами, чаще всего с кислородом. Извлечение железа из рудытребует решение двух задач: извлечение железа из его оксидов, и отделениевосстановленного железа от пустой породы. Основным агрегатом для извлеченияжелеза из руды является доменная печь. По принципу работы она является шахтнойпечью, те она вытянута вдоль вертикальной оси. Горизонтальное сечение печипредставляет собой окружность, в вертикальном сечении печь состоит из пяти зон.Верхняя ее часть, служащая для загрузки шихты, называется колошником. Основнойчастью печи является шахта, имеющая форму усеченного конуса. Самая широкаячасть (в форме обратного усеченного конуса) переходит в горн. В верхней частигорна имеется большое количество расположенных равномерно по окружностифурменных отверстий, через которые в печь попадает воздух. В нижней части горнаимеется несколько отверстий для выпуска чугуна.

Материал дляфутеровки печи обладает высокими теплоизоляционными свойствами для обеспеченияминимальных потерь тепла через  стенки. Также, он достаточно прочен, чтобыпротивостоять механическим воздействиям печи. Такими свойствами обладаетогнеупорный материал – шамот.

Доменный процесс.

Призагрузке сырья на колошник, материалы попадают в область низких температур –200-300°С. По мере опускания материалов температура растет идостигает максимальной (1900-2100°С) на уровне фурм и в горне снижаетсядо 1450°С.

Науровне фурмы раскаленный кокс сгорает в струе горячего воздуха с выделениембольшого количества тепла.

С+О=2СО2+Q

Образующийся СО2 реагирует с твердым углеродом кокса ивосстанавливается до  СО. Реакция идет с поглощением тепла.

СО2+С=2СО-Q

Встречая руду, СОвосстанавливает оксиды железа, превращаясь в СО2.

/> <td/> />
Восстановлениежелеза оксидом углерода называют косвенным восстановлением. Прямымвосстановлением называют восстановление твердым углеродом кокса:

FeO+C=Fe+CO-Q

После завершенияпроцесса восстановления при t=1300-1400°Cжелезо находится в твердом состоянии и имеет вид простой губчатой массы.

Образование шлакапонижается в области распара при t=1200°C,когда пустая порода сплавляется с известью. Образующийся шлак стекает в горн,скапливается под слоем чугуна и периодически выпускается через шлаковую ленту.

Чугун из печивыпускают 4-6 раз в сутки через чугунные летки. Чугун стекает в чугуновозныековши емкостью до 100 тонн, в которых по железнодорожным путям направляется наразливочную машину, либо, в случае передела в сталь, его сливают в специальныекопилки-миксеры, выдержка в которых обеспечивает выравнивание состава чугуна.

Разливочная машина –это замкнутый конвейер из чугунных форм, в которые сливается чугун. Залитыйчугун охлаждается, затвердевает, после чего  горны опрокидываются, и чугунныечушки массой до 55 кг отправляются на другие заводы.

Основнымипоказателями работы доменной печи является коэффициент использования полезногообъема и расход кокса на 1 тонну выплавленного чугуна. Чем меньше КИПО, темлучше работает доменная печь, тем более форсировано ведется плавка. ЗначениеКИПО лежит в интервале от 0,4 до 0,7 и зависит от содержания железа в руде,подготовки шихтовых материалов и сорта выплавляемого чугуна. Исходные материалыдля доменного производства: руда, флюс, топливо и воздух.

Агломерационноепроизводство.

Изобретениеагломерационного процесса связывают с именами Геберлейна и Гунтингтона, взявшихв 1887 г. Патент на «экзотермический процесс окускования пылеватых руд в смесис коксиком, осуществляемый путем прососа воздуха через слой сверху вниз». Неменее важной датой в истории агломерации является и 1911 г. — дата пуска первойленточной агломерационной машины Дуайт-Ллойда в Бердаборо (США). В дальнейшемпроцесс агломерации железных руд получил значительное распространение, и к 1963г. мировое производство агломерата достигло 190 млн. т в год [1]. В дальнейшемнаблюдается тенденция к увеличению этой цифры.

Царская Россиярасполагала небольшими агломерационными установками, построенными в 1906 г. наТаганрогском заводе и в 1914 г. на Днепровском заводе. В 1925 г. в СоветскомСоюзе был пущен первый агломерационный цех, построенный по системе AIB, а в1930 г. — первая ленточная машина на заводе им. Войкова в Керчи. В 1961 г. наагломерационных фабриках Советского Союза было произведено 74,2 млн. тагломерата, в том числе 73 млн. т офлюсованного агломерата. Доля агломерата врудной части шихты доменных печей Советского Союза приближалась к 80%, и этацифра не являлась предельной.

Цель агломерациисостоит в окусковании пылеватых руд, колошниковой пыли и отчасти концентратовобогащения руд. При загрузке этих видов сырья в доменную печь безпредварительного окускования значительная часть пылеватых материалов выноситсяиз печи газами. Оставшаяся часть создает в печи весьма плотный столб шихты сминимальной газопроницаемостью. Интенсивность доменной плавки резко снижается,ход печи делается неустойчивым.

В ходе агломерации изшихты могут быть удалены многие вредные примеси, в том числе и сера. Этасторона процесса может в отдельных случаях считаться наиболее важной, так какпереработка сернистой руды в доменной печи связана с ухудшениемтехнико-экономических показателей плавки. Оказывается выгодным дробитькусковатую сернистую руду и вновь подвергать ее окускованию путем агломерации,удаляя при этом из руды большую часть серы.

Несмотря на появлениемногочисленных разновидностей, и видоизменений процесса спекания руд, основнаясхема агломерационного процесса практически не изменилась за 75 лет, прошедшихсо времени его изобретения. Началу процесса предшествует дозировка пылеватыхкомпонентов, входящих в состав рудной части шихты, а также коксика, извести илиизвестняка. Соотношения между составляющими в шихте могут быть определенырасчетным путем. Отметим, что эффективность агломерационного процессазначительно снижается при спекании чрезмерно мелких концентратов, если они неподвергнуты предварительному окомкованию.

 

Современное доменноепроизводство предъявляет к железорудным материалам очень высокие требования.Шихтовые материалы должны иметь: высокое содержание железа, или минимальноесодержание пустой породы; низкую концентрацию примесей; оптимальный размеркуском (до 20 мм); достаточно высокую прочность; постоянный химический составбольших масс шихтовых материалов.

/> <td/> />
Железная руда –горная порода, содержащая железо в таком количестве, при котором ее техническии экономически выгодно перерабатывать. Руда состоит из смеси железосодержащихматериалов с пустой породой, в состав которой входят различные соединения:кремнезем (SiO2), глинозем (Al2O3, CaO и MgO). Важнуюроль играет восстановимость руды, которая определяется скоростью восстановленияиз нее железа и зависит от природы FeO, плотности и пористости руды. Чемплотнее и пористее руда, тем хуже ее восстановимость.

Основными операциями подготовки руд к плавке являются дробление, сортировка, обогащение, обжиг испекание.

Целью обогащения рудявляется удаление пустой породы и повышения содержания железа. Обогащениеполучает все большее  распространение. Для  обогащения железных руд применяютпромывку и магнитную сепарацию, которая состоит в  помещении в магнитное поледостаточно измельченной руды; магнит притягивает  частицы руды, содержащиеоксид железа и обладающие магнитными свойствами от пустой немагнитной породы.

/> <td/> />
Получаемыепосле обогащения руд тонко измельченные концентраты  не могут быть направленынепосредственно в доменную печь, т.к. они не обеспечивают высокойгазопроницаемости шихты. Превращение мелких частиц рудных концентратов в болеекрупные куски  составляет основную цель процессов окускования.

     

 Агломерационнаяшихта включает следующие компоненты:

1.  Рудная часть(концентрат или руда 5-6 мм).

2.  Топливо (мелкий коксдо 3 мм, иногда с добавкой каменного угля) содержание 36%.

3.  Флюс 5-10% (известняк0-3 мм, для того, чтобы в течение короткого периода агломерации он успелразложиться). За счет CaO улучшается работа доменных печей и уменьшаетсяудельный расход кокса.

4.  Добавки (колошниковаяпыль, окалина и др.) Содержание менее 5%.

5.  Возврат (мелкий агломерат от предыдущего спекания крупностью 0-6 мм). Содержание в шихте20-30%.

6.  Вода 5-8% для улучшенияпроцесса грануляции мелких частиц шихты.

Этиматериалы смешиваются и подаются в агломерационную машину. Она состоит избольшого числа паллетспекательных тележек с отверстием в днище, двигающихся понаправляющим рельсам. В загруженной паллете после зажигания газовыми горелкаминачинается  горение топлива, причем фронт горения распространяется сверху вниз.Воздух просасывается сквозь слой шихты благодаря действию специальных вакуумныхустройств – экспаустеров. Температура в слое шихты 1300-1600°С.В результате восстановления образуется:

/> <td/> />
   В зонегорения Fe2SiO4 плавится (t=1209°C) и смачивает зерна шихты, благодарячему при охлаждении образуется твердая пористая масса – агломерат (имеетхорошую восстановимость и высокую прочность).

Коксохимическое производство.

Топливовыполняет три основные функции:

1.   Тепловую (источниктепла, необходимый для разогрева рудных материалов до высокой температуры, чтообеспечивает интенсивное протекание химических реакций и плавление чугуна ишлака).

2.   Физическую(обеспечивает высокую газопроницаемость столба шихты) => топливо должно бытьтвердым и кусковым мате­риалом. С целью получения максимальног количества теплапри горении топливо должно иметь высокое содержание нелетучего углерода иминимальное количество золы. Так как восстановительный характер доменной плавкине позволяет гореть Н2 => необхо­димо высокое соотношение С: Н. Топливодолжно содержать минимальное возможное количество примесей (в частности S).

3.   Химическую (основной химическийреагент-восстановитель Fe).

Этим условиям удовлетворяют в большей степени только два видаискусственно приготовленного топлива: древесный уголь и кокс.

Кокс,получающийся сухой перегонкой, при 1000-1200С без до­ступа воздуха,некоторых сортов каменных углей, называют ко­ксующимся. При удалении летучихвеществ в специальных кокс­овых печах происходит спекание, длительностькоторого соста­вляет 15-20 ч. Перед коксованием уголь проходит подготовку, за­ключающуюсяв измельчении в щековых дробилках до крупности зерна 2-3 мм, обогащении и смешивании.Спекшаяся пористая масса кокса при выделении газов растрескивается ираспадается на куски. Выделяющийся газ собирается и направляется в химическоеотделение, где из него извлекают такие ценные хи­мические продукты как бензол,аммиак и др. После этого коксо­вый газ используют в качестве топлива.

Химическийсостав металлургического кокса в зависимости от месторождения угля составляет,%:    [С]=80-90 зола 8-12; [S]=0,5-2 влага до 5; [Р] = 0,04 летучих 0,7-1,2.

Сталеплавильное производство.

В 1855г. Бессемер предложил продувать жидкийчугун в конве­ртере с кислой футеровкой, воздухом через днище.

В1864г. братья Мартены осуществили плавку из чугуна и же­лезного лома вотражательной регенеративной печи, в которой тепло отходящих продуктов сгоранияиспользовалось для подо­грева топлива и воздуха.

В1879г. Томас разработал вариант конвертерного процесса, также для полученияжидкой стали.

Мартеновскийи конвертерный способы производства стали су­ществуют и сегодня и составляютоснову современной черной металлургии. Наряду с ними используются процессыэлектроме­таллургии и спецэлектрометаллургии (ЭШП, ЭЛП, вакуумно-дуговойпереплав и др.)

 

Кислородно-конвертерное производство.

В основе конвектерныхпроцессов лежит обработка жидкого чу­гуна газообразным окислителем без подводаизвне дополнитель­ного тепла. Процесс выплавки осуществляется только за счет хи­мическойтеплоты экзотермических реакций окисления примесей. Продувка чугунапроизводится сверху или через днище в специ­альных агрегатах-конвертерах. Конвертернуюплавку характери­зует высокая производительность за счет большой рациональнойповерхности Ме-окислителя и высокой скорости окисления при­месей. Применениетехнически чистого кислорода (не менее 99,5%) для продувки чугуна позволило засчет снижения содержания азота улу­чшить качество кислородно-конвертернойстали.

/>

Схема КК представлена на рис. 1.Корпус КК 1 изготавливают из стальных сваренных в стыках листов. Корпус имеетсреднюю цилиндрическую часть, глухое дно и симметричную сужающуюся горловину 2.У основания горловины расположено сталевыпускное отверстие 3. Такоерасположение летки способ­ствует лучшему отделению стали от шлака и уменьша­етопасность восстановления [Р] при сливе Me. Конвертер может поворачиваться в вер­тикальнойплоскости благода­ря      Рис.1 Схема КК.

поясу 4  с цапфами, распо­ложеннымив подшипниковых опорах. 02обычно подается сверху через водоохлаждающую фу­рму 5. Подача сверхуобусловлена образованием высокотемпера­турной реакционной зоны в месте вдувания02 в Me. Фурма спо­собнаперемещаться вверх-вниз. Исходным материалом конвер­терной плавки являетсяжидкий чугун, лом-метал. часть шихты и шлакообразующие окислители. Передзагрузкой конвертер накло­няют, загружают Me лом, затем заливают чугун;конвертер приводят в вертикальное положение, опускают кислородную фурму иначинают продувку 02.Одновременно с началом продувки по мере ее проведения по специальному желобузагружают известь, железную руду и флюсы. Проникая в Me, 02 взаимодействует с Fe.

2Fe + 02 = 2FeO + Q

ОбразующийсяFeO частично переходит в шлак, частично ра­створяется в Me и окисляет примеси,содержащиеся в чугуне. Одновременно с окислением примеси образуется шлак,скорость образования которого зависит от скорости растворения примеси. Послеокончания продувки и получения заданного содержания [С] конвертер поворачиваютв горизонтальное положение, берут про­бу и выпускают металл в ковш. Воизбежание заполнения фурм жидким Me и выхода из строя перед установкойконвертера в вертикальное положение через фурмы пускают дутье, используя дляэтого какой-нибудь инертный газ.

Мартеновское производство.

Мартеновская печь является пламеннойрегенеративной печью. В рабочем пространстве печи сжигается газообразное илижидкое топливо. Верхнее строение мартеновской печи состоит из плавильногопространства, головок и вертикальных каналов. Плавильное пространствоограничено передней стенкой с завалочными окнами, задней стенкой с выпускнымотверстием, снизу — подиной и откосами, сверху — сводом, с торцов — головками.

Череззавалочные окна загружают шихту и дополнительные материалы, по ходу плавкиудаляют и наводят шлак, берут пробы Me и шла-ка.

Рабочее пространство печифутеровано огнеупорным кирпичом. В зависимости от вида футеровки различают:

1.Основные МП (подину и откосы выкладывают основным маг­незитовым кирпичом, асверху наваривают слой магнезитово­го порошка).

2. Кислые (подину и откосы футеруют кислымдинасовым кир­пичом на основе кремнезема, а верхний слой наваривают изкварцевого песка).

Вторцах рабочего пространства печи расположены головки для подвода топлива ивоздуха, и отвода продуктов горения. Нижнее строение МП расположено под рабочейплощадкой. Оно состоит шлаковиков, в которых происходит отделение от ды­мовыхгазов частиц шлака и пыли из рабочего пространства, ре­генеративных камер иборовов с перекидными клапанами.

Врабочем пространстве печи топливо смешивается с воздухом и сгорает собразованием факела пламени с t = 1800-1900 °С. Газообразные продуктыгорения поступают в вертикальные кана­лы, шлаковики и регенераторы, температурадымовых газов, пос­тупающих в регенераторы, составляет 1500-15 50°С. МП,работа­ющий на жидком топливе (мазуте) имеют по одному регенерато­ру дляподогрева воздуха (в обычных — по две паре). В качестве газообразного топливаобычно используют смесь доменного и коксового газов.

Обычноприменяют стационарный МП, но для выплавки стали из фосфористых чугунов иоблегчения смачивания шлака приме­няют качающиеся печи.

/>

Стальной лом(скрап) 60-70%            стальной лом 20-40% Чушковый передельный чугун30-40%    жидкий чугун 60-80% Известь 8-12% от массы Me

Процессы плавки одинаковы для обоих процессов и состоят из несколькихпоследовательных стадий: заправки печи, закалки шихтовых материалов, ихплавления, периода кипения или дово­дки, раскисления и выпуска Me.

Производствостали в электропечах.

В электропечи можнополучать легированную сталь с низким содержанием серы и фосфора,неметаллических включений, при этом потери легирующих элементов значительноменьше.

В процессеэлектроплавки можно точно регулировать температуру металла и его состав,выплавлять сплавы почти любого состава.

Электрические печиобладают существенными преимуществами  по сравнению с другими сталеплавильнымиагрегатами, поэтому высоколегированные инструментальные сплавы, нержавеющиешарикоподшипниковые, жаростойкие и жаропрочные, а также многие конструкционныестали выплавляют только в этих печах.

Мощные электропечиуспешно применяют для получения низколегированных и высокоуглеродистых сталеймартеновского сортамента. Кроме того, в электропечах получают различныеферросплавы, представляющие собой сплавы железа с элементами, которыенеобходимо выводить в сталь для легирования и  раскисления.

Первая дуговаяэлектропечь в России была установлена в 1910 г. на Обуховском заводе. За годыпятилеток были построены сотни различных печей. Вместимость наиболее крупнойпечи в СССР 200 т. Печь состоит из железного кожуха цилиндрической формы сосферическим днищем. Внутри кожух имеет огнеупорную футеровку. Плавильноепространство печи закрывается съемным сводом.

Печь имеет рабочееокно и выпускное отверстие со сливным желобом. Питание печи осуществляетсятрехфазным переменным током. Нагрев и плавление металла осуществляютсяэлектрическими мощными дугами, горящими между концами трех электродов иметаллом, находящимся в печи. Печь опирается на два опорных сектора,перекатывающихся по станине. Наклон  печи в сторону выпуска и рабочего окнаосуществляется при помощи реечного механизма. Перед загрузкой печи свод,подвешенный на цепях, поднимают к порталу, затем портал со сводом и электродамиотворачивается в сторону сливного желоба и печь загружают бадьей. Кожух печидолжен выдерживать нагрузку от массы огнеупоров и металла. Его делают сварнымиз листового железа толщиной 16–50 мм в зависимости от размеров печи. Формакожуха определяет профиль рабочего пространства дуговой электропечи. Наиболеераспространенным в настоящее время является кожух конической формы. Нижняячасть кожуха име­ет форму цилиндра, верхняя часть—конусообразная с расширениемкверху. Такая форма кожуха облегчает за­правку печи огнеупорным материалом,наклонные стены увеличивают стойкость кладки, так как она дальше расположена отэлектрических дуг. Используют также ко­жухи цилиндрической формы с водоохлаждаемыми па­нелями. Для сохранения правильнойцилиндрической формы кожух усиливается ребрами и кольцами жестко­сти. Днищекожуха обычно выполняется сферическим, что обеспечивает наибольшую прочностькожуха и мини­мальную массу кладки. Дни­ще выполняют из немагнит­ной стали дляустановки под печью электромагнитного пе­ремешивающего устройства.

Сверху печь закры­та сводом. Своднабирают из огнеупорного кирпича в металлическом водоохлаждаемомсводовом кольце, ко­торое выдерживает распираю­щие усилия арочного сферическогосвода В нижней части кольцаимеется выступ – нож, который входит в песчаный затвор кожуха печи. В кирпичной кладке свода оставляют три отверстия для электродов.Диаметр от­верстий больше диаметра электрода, поэтому во время плавки в зазорустремляются горячие газы, которые раз­рушаютэлектрод и выносят тепло из печи. Для предотвращенияэтого на своде устанавливают холодильники или  экономайзеры, служащие для уплотнения электрод­ных отверстий и для охлаждения кладки свода. Газодинамические экономайзеры обеспечивают уплотнение с помощью воздушной завесы вокруг электрода. Всводе имеется также отверстие для отсоса запыленных газов и отверстие длякислородной фурмы.  Для загрузки шихты в печи небольшой емкости и подгрузкилегирующих и флюсов в крупные, печи скачивания шлака, осмотра, заправки и ремонта печиимеется загрузочное окно, обрамленное литой ра­мой.К раме крепятся направляющие, по которым сколь­зит заслонка. Заслонку футеруютогнеупорным кирпи­чом. Для подъема заслонки используют пневматический, гидравлический или электромеханический привод.С противоположной стороны кожух имеетокно для выпуска стали из печи. К окну приваренсливной желоб. Отверстие для выпуска стали можетбыть круглым диа­метром 120—150 мм или квадратным 150 на 250 мм. Слив­ной желоб имеет корытообразное сечение и приваренк кожуху под углом 10—12° к горизонтали. Изнутри же­лоб футеруют шамотнымкирпичом, длина его составля­ет 1—2 м./>Электрододержатели служат для подвода тока к элек­тродам и для зажимаэлектродов. Головки электрододержателей делают избронзы или стали и охлаждают во­дой, так как они сильно нагреваются как тепломиз пе­чи, так и контактными токами. Электрододержатель долженплотно зажимать электрод и иметь небольшое контактное сопротивление. Наиболеераспространенным в настоящее время является пружинно-пневматическийэлектрододержатель. Зажим электрода осуще­ствляется при помощи неподвижногокольца и зажимной плиты, которая прижимается к электроду пружиной. Отжатие плиты от электрода и сжатие пружины происхо­дятпри помощи сжатого воздуха. Электрододержатель крепится на металлическом рукаве– консоли, который скрепляется с Г-образнойподвижной стойкой в одну же­сткую конструкцию. Стойка может перемещаться вверхили вниз внутри неподвижной коробчатой стойки. Три неподвижные стойки жестко связаныв одну общую кон­струкцию, которая покоится на платформе опорной люль­ки печи.Перемещение подвижных телескопических стоек происходит или с помощью системытросов и противо­весов, приводимых в движение электродвигателями, или с помощьюгидравлических устройств. Механизмы пере­мещения электродов должны обеспечитьбыстрый подъ­ем электродов в случае обвала шихты в процессе плав­ления, а такжеплавное опускание электродов во избе­жание их погружения в металл или ударов оне расплавившиеся куски шихты. Скорость подъема электродов составляет 2,5—6,0 м/мин, скорость опускания 1,0— 2,0 м/мин.Механизм наклона печи должен плавно наклонять печь в сторону выпускногоотверстия на угол 40—45° для выпуска стали и на угол 10—15 градусов в сторонурабочего окна для спуска шлака. Станина печи, или люлька, на кото­ройустановлен корпус, опирается на два – четыре опор­ных сектора, которыеперекатываются по горизонталь­ным направляющим. В секторах имеются отверстия, ав направляющих – зубцы, при помощи которых предот­вращается проскальзывание секторов при наклоне печи. Наклон печиосуществляется при помощи рейки и зубча­того механизма или гидравлическимприводом. Два цилиндраукреплены на неподвижных опорах фундамента, а штоки шарнирно связаны с опорнымисекторами люль­ки печи.Система загрузки печи бывает двух видов: через за­валочное окно мульдозавалочной машиной и через верх при помощибадьи. Загрузку через окно применяют только на небольших печах.При загрузке печи сверху в один-два приема в тече­ние 5 мин меньше охлаждаетсяфутеровка, сокраща­ется время плавки; уменьшается расход электроэнергии;эффективнее используется объем печи. Для загрузки пе­чи свод приподнимают на150—200 мм над кожухом печи и поворачивают в сторону вместе с электродами, полностью открывая рабочеепространство печи для введения бадьи с шихтой. Свод печи подвешен к раме. Онасоеди­нена с неподвижными стойками электрододержателей водну жесткую конструкцию, покоящуюся на поворотной консоли, которая укрепленана опорном подшипнике. Крупные печи имеют поворотную башню, в которой со­средоточенывсе механизмы отворота свода. Башня вра­щается вокруг шарнирана катках по дугообразному рельсу. Бадья представляет собой стальной цилиндр,диаметр которого меньше диаметра рабочего простран­ства печи. Снизу цилиндраимеются подвижные гибкие сектора, концы которых стягиваются через кольца тро­сом.Взвешивание и загрузка шихты производятся на шихтовом двореэлектросталеплавильного цеха. Бадья на тележке подается в цех, поднимаетсякраном и опус­кается в печь. При помощи вспомогательного подъема крана тросвыдергивают из проушин секторов и при подъеме бадьисектора раскрываются и шихта вывали­вается в печь в том порядке, в каком онабыла уложе­на в бадье. При использовании в качестве шихты металлизованных окатышей загрузка может производитьсянепрерыв­но по трубопроводу, который проходит в отверстие в сво­де печи.Во время плавления электроды прорезаютв шихте три колодца, на дне которых накапливается жидкий ме­талл. Для ускорениярасплавления печи оборудуются поворотнымустройством, которое поворачивает корпус в одну и другую сторону на угол в 80°. При этом элек­троды прорезают в шихте уже девятьколодцев. Для по­ворота корпуса приподнимают свод, поднимают электро­ды вышеуровня шихты и поворачивают корпус при по­мощи зубчатого венца, прикрепленногок корпусу, и шестерен. Корпус печи опирается на ролики.

Большинство дуговыхпечей имеет основную футеров­ку, состоящую из материалов на основе MgO. Футеров­капечи создает ванну для металла и играет роль теплоизолирующего слоя,уменьшающего потери тепла. Основные части футеровки –  подина печи, стены, свод.Температура в зоне электрических дуг достигает несколь­ких тысяч градусов. Хотяфутеровка электропечи отде­лена от дуг, она все же должна выдерживать нагрев дотемпературы 1700°С. В связи с этим применяемые дляфутеровки материалы должны обладать высокой огне­упорностью, механическойпрочностью, термо- и химиче­ской устойчивостью.Подину сталеплавильной печи на­бирают в следующем порядке. На стальной кожухукла­дывают листовой асбест, на асбест—слой шамотного порошка, два слояшамотного кирпича и основной слой из магнезитового кирпича. На магнезитовойкирпичной подине набивают рабочий слой из магнезитового порош­ка со смолой и пеком — продуктом нефтепереработки. Толщина набивногослоя составляет 200 мм. Общая толщина подины равна примерно глубине ванны и мо­жетдостигать 1 м для крупных печей. Стены печи выкладывают послесоответствующей прокладки асбеста и шамотного кирпича из крупноразмерногобезобжигового магнезитохромитового кирпича длинойдо 430 мм. Кладка стен может выполняться из кирпичей в же­лезных кассетах,которые обеспечивают сваривание кир­пичей в один монолитный блок. Стойкостьстен достига­ет 100—150 плавок. Стойкость подины составляет один-два года. В трудных условиях работает футеровкасво­да печи. Она выдерживает большие тепловые нагрузки от горящих дуг и тепла,отражаемого шлаком. Своды крупных печей набирают из магнезитохромитового кир­пича.При наборе свода используют нормальный и фа­сонныйкирпич. В поперечном сечении свод имеет форму арки, что обеспечивает плотноесцепление кирпичей ме­жду собой. Стойкость свода составляет 50 – 100 плавок.Она зависит от электрического режима плавки, от дли­тельности пребывания в печижидкого металла, состава выплавляемых стали, шлака. В настоящее время широ­коераспространение получают водоохлаждаемые своды истеновые панели. Эти элементы облегчают службу фу­теровки.

Ток в   плавильноепространство печи подается через электроды, собранные из секций, каждая изкоторых представляет собой круглую заготовку диаметром от 100 до 610 мм идлиной до 1500 мм. В малых электропе­чах используют угольные электроды, вкрупных– графитированные. Графитированныеэлектроды изготавливают из малозольных углеродистых материалов: нефтяного кокса,смолы, пека. Электродную массу смешивают ипрессуют, после чего сырая заготовка обжигается в га­зовых печах при 1300градусах и подвергается дополнительно­му графитирующемуобжигу при температуре 2600– 2800 градусах вэлектрических печах сопротивления. В процес­се эксплуатации в результатеокисления печными газами и распыления при горениидуги электроды сгорают. По мере укорачивания электрод опускают в печь. При этомэлектрододержатель приближается к своду. Наступаетмомент, когда электрод становится настолько коротким, что не может поддерживатьдугу, и его необходимо на­ращивать. Для наращивания электродов в концах сек­цийсделаны отверстия с резьбой, куда ввинчивается переходник-ниппель, при помощикоторого соединяются отдельные секции. Расход электродов составляет 5—9 кг натонну выплавляемой стали.

Электрическаядуга—один из видов электрического разряда, при котором ток проходит черезионизирован­ные газы, пары металлов. При кратковременном сбли­жении электродовс шихтой или друг с другом возника­ет короткое замыкание. Идет ток большойсилы. Концы электродов раскаляются добела. При раздвиганииэлек­тродов между ними возникает электрическая дуга. С рас­каленного катодапроисходит термоэлектронная эмиссия электронов, которые, направляясь к аноду,сталкивают­ся с нейтральными молекулами газа и ионизируют их. Отрицательныеионы направляются к аноду, положи­тельные к катоду. Пространство между анодом икато­дом становится ионизированным, токопроводящим.Бом­бардировка анода электронами и ионами вызывает сильный его разогрев.Температура анода может дости­гать 4000 градусов. Дуга может гореть напостоянном и на пе­ременном токе. Электродуговые печи работают на пере­менномтоке. В последнее время в ФРГ построена элек­тродуговая печь на постоянномтоке.

В первую половинупериода, когда катодом является электрод, дуга горит. При перемене полярности,когда катодом становится шихта — металл, дуга гаснет, так как в начальныйпериод плавки металл еще не нагрет и его температура недостаточна для эмиссииэлектронов. Поэтому в начальный период плавки дуга горит неспо­койно,прерывисто. После того как ванна покрывается слоем шлака, дуга стабилизируетсяи горит более ровно.

/>

Электрошлаковый переплав.

Путем переплава получают сталь и сплавы особовысокого ка­чества. Схема установки ЭШП приведена на рисунке 7. Междурасходуемым электродом и напла­вляемым слитком имеется слой  электропроводящегошлака, в котором выделяется тепло при про­хождении через него электротока, инагреве его до t = 2000 °С. Шлак плавят в электропечи и заливают вкристаллизатор. Meталл расходуемого электрода        

                                      Рис.2. Схема электрошлакового переплава.

плавиться и каплями стекаетсквозь слой шлака. Это обеспечивает большую площадь соприкосновения Me сошлаком.   

Подслоем шлака, в кристаллизаторе постепенно наплавляется слиток. Шлак должен бытьэлектропроводным и рафинированным. С помощью ЭШП получают улучшениекристаллической структу­ры. Таким образом, для улучшения кристаллическойструктуры необходимо иметь низкую скорость и производительность, а,следовательно, и мелкую ванну.

Обработка металловдавлением.

/> <td/> />
ПроцессОМД- это придание материалу требуемой формы, раз­меров и физико-механическихсвойств без нарушения его сплошно­сти путем пластической деформации. Впроцессах ОМД упругая и пластическая деформации сопутствуют друг другу.

При нагреве металла егоспособность к пластической деформа­ции увеличивается, а сопротивлениедеформации падает, поэтому процессы горячей обработки являются менеетрудоемкими и эне­ргоемкими. Однако изделия, полученные горячей обработкой, об­ладаютхудшим качеством поверхности (слой окисленного Me на поверхности — окалина) именьшей точностью геометрических ра­змеров по сравнению с изделиями,полученными методом холо­дной деформации. Для проведения процессов горячей пластиче­скойдеформации Me необходимо нагреть выше 0,65-0,75 абсолю­тной t плавления дляобеспечения полного протекания разупрочняющих процессов. В интервале температургорячей деформации пласти­чность повышается в несколько раз, прочностныехарактеристи­ки уменьшаются в 10 раз по сравнению с комнатными. Нагрева­тьсталь до температур, близких к t плавления, нельзя, так как происхо­дитразвитие явления перегрева, состоящего в интенсивном рос­те зерна нагреваемогометалла и пережога, сопровождающегося окислением и плавлением граней зерен,нарушением связей между ними, и как следствие, полной потерей пластичности, чтояв­ляется неисправимым браком. Нагрев желательно проводить с на­ибольшей V, тоесть за возможно короткое время. При этом медленней растет зерно, снижаютсяотходы металлов по образованию окалины, меньше [С] выгорает с поверхностистальных заготовок.

СредиОМД наиболее распространенными являются: ковка, штамповка, волочение, прокатка,прессование.

/> <td/> />
Прокатказаключается в обжатии заготовки между вращающимися валками.

/>

             Рис.3. Прокатка.

Прессование заключается впродавливании заготовки, нахо­дящейся в замкнутой форме, через отверстиематрицы, причем формы и размеры поперечного сечения выдавливаемой заготовкисоответствуют форме и размерам отверстия матрицы, а длина ее пропорциональнаотношению площадей поперечного сечения исхо­дной.

Порошковая металлургия

Порошковой металлургией называютобласть техники,  охватывающую совокупность методов изготовления порошковметаллов и металлоподобных соединений,  полуфабрикатов и изделий  из  них или их  смесей  с неметаллическими порошками без расплавления основного компонента.

Из имеющихся разнообразных  способов  обработки металлов порошковая металлургия занимаетособое место, так как позволяет получать не только изделия различных форм иназначений, но и создавать принципиально новые материалы,  которые другим путемполучить  или очень трудно или невозможно.  У таких материалов можно получитьуникальные свойства, в ряде случаев существенно повышается  экономические показатели  производства.  При этом способе практически в большинстве случаевкоэффициент  использования материала составляет около 100%.

Типовая технология производствазаготовки  изделий  методом порошковой  металлургии включает четыре основныеоперации:  1) получение порошка исходного материала; 2)формование заготовок;

3)       спекание и4) окончательную обработку.  Каждая из указанных операций  оказывает значительное  влияние   на   формирование свойств готового изделия.

В настоящее  время используют большое количество методов производства металлических порошков,  чтопозволяет варьировать  их свойства, определяет качество и экономическиепоказатели.

Свойства порошков.  Свойствометаллических порошков характеризуются химическими,  физическими и технологическимисвойствами. Химические свойства металлического порошка зависят от химического состава,который зависит от метода получения  порошка  и химического  состава исходныхматериалов.  Содержание основного металла в порошках составляет 98...99%.  Приизготовлении изделий с особыми свойствами,  например магнитными, применяютболее чистые порошки.  Допустимое количестве примесей в порошке определяетсядопустимым их количеством в готовой продукции.  Исключение сделано для окисловжелеза, меди, никеля, вольфрама и некоторых других, которые при нагреве вприсутствии восстановления легко образуют активные атомы металла,  улучшающие спекаемость порошков.  Содержание  таких окислов в порошке может составлять1...10%. В металлических порошках содержится значительное количество газов(кислород, водород, азот и др.), как адсорбированных на поверхности, так ипопавших внутрь частиц в процессе изготовления  или  при  последующейобработке,  Газовые пленки на поверхности частиц порошка образуютсясамопроизвольно из-за ненасыщенности полей силовых в поверхностных слоях. Суменьшением частиц порошка увеличивается адсорбция газов этими частицами.

При восстановлении  химических соединений  часть газов — восстановителей и газообразных продуктов реакции  не успевает выйти  наружу и находится либо в растворенном состоянии, либо в видепузырей.  Электролитические порошки содержат водород, выделяющийся на катодеодновременно с осаждением на нем металла.  В карбонильных порошках присутствуют  растворенные  кислород, окись  и  двуокись углерода,  а враспыленных порошках — газы, механически захваченные внутрь частиц.

Большое количество  газов  увеличиваетхрупкость порошков и затрудняет прессование.  Интенсивное выделение газов изспрессованной  заготовки при спекании может привести к растрескиванию изделий. Поэтому перед прессованием или  в  его  процессе применяют вакуумированиепорошка, обеспечивающее удаление значительного количества газов.

При работе  спорошками учитывают их токсичность и пирофорность.  Практически все порошкиоказывают вредное  воздействие на  организм  человека. Пирофорность, т.е.способность к самовозгоранию при соприкосновении с воздухом,  может привести квоспламенению порошка и даже взрыву.  Поэтому при работе с порошками строгособлюдают специальные меры безопасности. Физические свойства частицхарактеризуют;   форма,   размеры  и  гранулометрический  состав, удельнаяповерхность, плотность и микротвердость.

Формование металлических порошков.

Целью формования порошка является приданиезаготовкам из порошка формы, размеров,  плотности и  механической  прочности,необходимых  для последующего изготовления изделий. Формование включает следующиеоперации:  отжиг, классификацию, приготовление смеси, дозирование и формование.

Отжиг порошков применяют с цельюповышения их пластичности и прессуемости за счет  восстановления  остаточных окислов  и снятия наклепа.  Нагрев осуществляют в защитной среде (восстановительной, инертной или вакууме) при температуре  0,4...0,6 абсолютной  температуры плавления  металла порошка.  Наиболее часто отжигают порошки, полученные механическим  измельчением, электролизом и разложением карбонилов.

Классификация порошков — это процессразделения порошков по величине частиц.  Порошки с различной величиной частициспользуют для составления смеси,  содержащей требуемый процент каждогоразмера.  Классификация частиц размером более 40 мкм производят в проволочныхситах.  Если свободный просев затруднен, то применяют протирочные сита.  Болеемелкие порошки классифицируют на воздушных сепараторах.

Приготовление смесей.  В производстведля изготовления изделий используют смеси порошков разных металлов. Смешиваниепорошков есть одна из важных  операций  и  задачей  ее  является обеспечениеоднородности смеси, так как от этого зависят конечные свойства изделий. Наиболее  часто  применяют  механическое смешивание компонентов в шаровыхмельницах и смесителях. Соотношение шихты и шаров по массе 1:1.  Смешиваниесопровождается измельчением компонентов. Смешивание без измельчения проводят вбарабанных,  шнековых, лопастных, центробежных, планетарных, конусныхсмесителях и установках непрерывного действия.

Равномерное и быстрое распределениечастиц порошков в объеме  смеси достигается при близкой по абсолютной величинеплотности смешиваемых компонентов. При  большой  разнице  абсолютной величины плотностей  наступает  расслоение компонентов. В этом случае полезно применять раздельную  загрузку  компонентов  по частям: сначала более легкие с каким-либоболее тяжелым, затем остальные компоненты. Смешивание всегда лучше происходитв  жидкой  среде,  что не всегда экономически целесообразно из-за усложнениятехнологического процесса.

При приготовлении  шихты некоторыхметаллических порошков высокой прочности (вольфрама,  карбидов металлов) дляповышения  формуемости  в  смесь  добавляют пластификаторы — веществасмачивающие поверхность частиц.  Пластификаторы должны удовлетворять  требованиям:   обладать  высокой  смачивающей  возможностью, выгорать принагреве без остатка,  легко растворяться в органических растворителях. Растворпластификатора обычно заливают в перемешиваемый порошок,  затем смесь сушатдля  удаления растворителя. Высушенную смесь просеивают через сито.

Дозирование — это процесс отделения определенных объемов смеси  порошка. Различают  объемное дозирование идозирование по массе. Объемное дозирование  используют  при  автоматизированномформовании  изделий.  Дозирование по массе наиболее точный способ,  этот способобеспечивает одинаковую плотность  формования заготовок.

Для формования изделий из  порошков применяют  следующие способы:  прессование  в  стальной  пресс-форме, изостатическое прессование,  прокатку порошков, мундштучное прессование, шликерноеформование, динамическое прессование.

При прессовании,происходящем в закрытом объеме возникает  сцепление частиц, и получаютзаготовку требуемых формы и размеров. Такое изменение объема происходит врезультате смещения  и деформации отдельных частиц и связано с заполнениемпустот между частицами  порошка  и  заклинивания  -  механического сцеплениячастиц.

Термическая обработка.

 

       Термическойобработкойназывается совокупность технологических операций ее нагрева, выдержки иохлаждения в твердом состоянии с целью изменения ее структуры и создания у неенеобходимых свойств: прочности, твердости, износостойкости, обрабатываемостиили особых химических и физических свойств.

       Термообработкабывает предварительная и окончательная.

       Предварительнаятермообработка (отжиг поковок) проводится непосредственно после ковки сцелью предотвращения появления флокенов, снижения твердости, для облегченияпоследующей механической обработки, уменьшения остаточных напряжений иподготовки структуры под окончательную термообработку.

       Окончательнаятермообработка (нормализация, закалка с высоким отпуском и т.д.) придаетметаллу требуемый уровень механических свойств, обеспечивает необходимуюструктуру.

       Отжигомназывается процесс термообработки, состоящий из нагрева стали до заданнойтемпературы, выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения(рис. 4).

    />   

                Рис. 4. Отжиг.

Закалка стали – процесс, состоящийиз нагрева стали до определенной температуры, выдержки при этой температуре ибыстрого охлаждения (рис. 5).

/>

Рис. 5. Закалка

     

Цель закалки –придание высокой твердости и прочности за счет получения неравновесныхструктур. Эти неравновесные структуры можно получить лишь при очень высокихскоростях охлаждения.

Длительность выдержкипри нагреве под закалку зависит от размеров гуделий и массы садки.

 В качествезакалочных сред (для быстрого охлаждения) используются вода, маслоиндустриальное и раствор щелочи.

Охлаждающаяспособность жидкостей различна.

Отпуск стали заключается внагреве до определенных температур (более низких им при закалке), выдержке иохлаждении.

Цель отпуска –перевести структуру стали в более равновесное состояние, придать сталитребуемые свойства. Кроме того, при отпуске снимаются внутренние напряжения,полученные при закалке.

В зависимости оттемпературы, отпуск бывает низкий, средний, высокий.

При низком отпускесталь нагревается до температуры 150-3000С. Это приводит к снижениювнутренних напряжений в стали. При низком отпуске твердость стали снижаетсянезначительно.

При среднемотпуске сталь нагревается до температуры 300-5000С. среднийотпуск значительно понижает твердость и обеспечивает высокую вязкость стали.Среднему отпуску подвергают пружины, рессоры, штампы для холодной обработки.

Высокий отпуск проводят притемпературе 500-6800С. высокий отпуск значительно понижает твердостьи сопротивление разрыву и повышает пластичность и ударную вязкость. Высокомуотпуску подвергают валы, оси и т.д.

 

Химико-термическаяобработка.

Химико-термическойобработкойназывают поверхностное насыщение стали соответствующим элементом (например, –углеродом, азотом и т.д.) путем его диффузии в атомарном состоянии из внешнейсреды при высокой температуре.

Цементацией называется процесснасыщения поверхностного слоя стали углеродом.

Цель цементации –получение твердой и износостойкой поверхности. Цементация бывает двух видов:газовая цементация и цементация в твердом карбюризаторе.

В качестве твердогокарбюризатора применяется активированный уголь (древесный уголь иликаменноугольный полукокс) с активаторами.

Газовую цементациюосуществляют нагревом изделия в среде газов, содержащих углерод: синтин,керосин и т.д.

Окончательныесвойства цементированных изделий достигаются в результате термическойобработки, выполняемой после цементации – закалки и низкого отпуска. Этовысокая твердость в цементированном слое и хорошие механические свойствасердцевины.

Заключение.

В данном отчете была сделанаболее или менее успешная попытка провести обзор металлургических производств. Длясоставления отчета была привлечена различная литература, ресурсы сети internret.Отчет достаточно краток, и делать его больше по объему вряд ли имеет смысл.

Литература.

I.БальшинМ.Ю., Кипарисов С.С. М. Металлургия  1978 .184с.

2.РаковскийB.C., Саклинский В.В. Порошковая металлургия в машиностроении. М.Машиностроение.1973.126с. Справочное пособие.

3.Либенсон Г.А. Основы порошковойметаллургии. М. Металлургия, 1975. 200с.

Ресурсы интернет:

1.  www.stal.ruОфициальный сайт ОАО «Северствль»

2.  zpm.molodechno.by/> Молодечненский завод порошковой металлургии.Официальный сайт.

3.  www.kompozit.spb.ru Официальный сайт ЗАО«Композит».

4.  htttp://www.referat.ruКоллекциярефератов.

©Zhav_. 9.09.02.szhav@mail.ru