Реферат: Изучение теории и технологии выплавки шарикоподшипниковой стали марки ШХ4

Министерствообразования и науки Украины

Запорожская государственнаяинженерная академия

Факультет М иООС

Кафедра МЧМКурсовая работа

На тему: “Изучение теории и технологии выплавкишарикоподшипниковой стали марки ШХ4”

По курсу: “Технология производства специальных сталей и сплавов”

Выполнил: ст.гр. МЧ-2-98д

Паламаренко А.Ю.

Проверил: канд.тех. наук, доцент

Воденников Сергей Анатолиевич

Оценка: ___________

Запорожье

2002

Реферат

Курсоваяработа содержит35 стр., 3рис., 1 табл., 12 источников.

Цель работы― углублённое изучение теории и технологии выплавки специальных сталей исплавов на основе анализа и обобщения научно-технической литературы испециализированных журналов и изданий.

В данной курсовой работе были рассмотреныследующие вопросы:

1.

Современное состояниеипроблемы отечественной и зарубежной металлургической промышленности, а также возможные пути ихпреодоления и дальнейшего развития отрасли.

2.

Назначение, область примененияшарикоподшипниковой стали марки ШХ4, а также сталей аналогичных марок, а такжетребования, предъявляемые к ним.

3.

Влияние легирующих элементов,вредных примесей, а также состава и вида неметаллических включений на свойствашарикоподшипниковых сталей.

4.

Сделан обзор существующих методовпроизводства шарикоподшипниковых сталей на Украине и за рубежом, а также анализнаучно-технической литературы, касающейся данного вопроса.

5.

Рассмотрены способы улучшениясуществующих технологий производства подшипниковых сталей, а также направленияи тенденции в создании новых технологических схем и процессов в отечественной изарубежной подшипниковой промышленности.

6.

Рассмотренааппаратурно-технологическая схема производства подшипниковой стали методомвакуумирования жидкой стали с одновременным рафинированием её в столбе шлака, атакже проанализирована экономическая эффективность внедрения данной технологиина отечественных металлургических предприятиях.

ШАРИКОПОДШИПНИКОВАЯ СТАЛЬ, ШХ4, ПРОИЗВОДСТВО, ОБРАБОТКА,СВОЙСТВА, ПРИМЕСИ, ВАКУУМ-ШЛАКОВЫЙ ПЕРЕПЛАВ, ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ

Содержание

Введение

1. Общие сведения.

1.1

1.2

1.3

2. Анализ способов выплавкишарикоподшипниковых сталей на Украине, вСНГ и за рубежом.

2.1 Общая характеристика способоввыплавки.

2.2 Выплавка в мартеновских печах.

2.3 Выплавка в электродуговых печах.

2.4 Специальные способы выплавки.

3. Аналитический обзор литературы повопросу технологии, способов выплавки и разливки

шарикоподшипниковой стали за последние годы.

4. Выбор ирекомендации по использованию новых прогрессивных разработок в технологиивыплавки

шарикоподшипниковых сталей.

Выводы.

Перечень ссылок.

Введение

Эксплуатационныесвойства большинства машин и механизмов(станков,автомобилей, авиационных двигателей, прокатных станов, точных приборов и др.) взначительной степени зависят от точности, долговечности и надёжностиподшипников качения – одного из важнейших и наиболее распространённых элементовэтих устройств.

Качествоподшипников качения определяется их конструкцией, технологией изготовления икачеством используемого металла. В данной работе рассматриваются вопросы,связанные с качеством металла – т.е. металлургические (способы выплавки иобработки давлением) и металловедческие аспекты технологии получения иобработки подшипниковых сталей и влияния этих факторов на эксплуатационныесвойства подшипников качения.[1]

Необходимоучитывать, что металлургическая отрасль как Украины, так и всего мира впоследние годы стоит перед очень серьёзной проблемой – превышением мощностями,производящими сталь, мощностей, которыееё могут использовать. Вследствие этого многие металлургические предприятиявынуждены тратить огромные средства на исследование и внедрение новыхтехнологий, которые в свою очередь развиваются по трём основным направлениям:снижение себестоимости уже производимой продукции, разработка технологий,позволяющих при неизменной цене производить продукцию более высокого качества,и разработка абсолютно новых видов продукции, способных вытеснить уже имеющиесяна рынке товары своими уникальными свойствами.

Очень серьёзнойпроблемой для развивающихся стран и для Украины в частности является то, чтоцены на однотипные товары (готовую сталь, прокат и т.д.), произведённые вразвитых капиталистических странах и в странах третьего мира, рознятся иногда вдесятки раз. Вследствие этого развитые страны вынуждены закрывать свои рынки отнаплыва дешёвого металла из-за рубежа, что может привести к закрытию многихметаллургических предприятий если ситуация не изменится. Заводы Украины же всложившейся ситуации вынуждены продавать металл довольно высокого качества поцене дешёвого металлолома.

Выходу изсложившейся ситуации во многом бы могло поспособствовать правительство,принимая законы:

-

лобирующиеинтересы крупных промышленных предприятий, как металлургических, так имашиностроительных, так как зачастую последние покупают металл у тех жеиностранных предприятий, которые скупают его у отечественных металлургическихгигантов. Соответственно необходимо стимулировать на законодательном уровне такназываемые сделки “в поддержку отечественного производителя”, заключаемые без посредников непосредственно между украинскимипредприятиями;

-

защищающиеинтеллектуальную собственность не только путём административных взысканий, но иуголовных наказаний;

-

способствующиеувеличению доли бюджета, расходуемой на научные исследования и разработки, атакже на поощрения учёным и инженерам их создавшим;

-

делающиемеханизмы патентования новых разработок более доступными и менее растянутымикак во времени, так и по количеству бюрократических инстанций.

Своевременное иправильное внедрение в жизнь этих задач может служить определяющим фактором напути развития не только металлургической отрасли, но и всей украинскойэкономики в целом, так как металлургия на сегодняшний день является одной изосновных бюджетонаполняющих отраслей промышленности Украины.

1.

Общие сведения.

Назначение, виды и областьприменения шарикоподшипниковой стали.

Как видно изназвания, шарикоподшипниковую сталь применяют главным образом для изготовленияшариков, роликов и колец подшипников.[2]Нономенклатура марок стали данного вида достаточно широка. Это объясняетсяразнообразием требований к эксплуатационным свойствам подшипников со сторонытрадиционных, а также новых отраслей промышленности и сельского хозяйства.

Наиболеераспространённые подшипниковые высокоуглеродистые стали можно классифицироватьследующим образом:

1.

Стали для подшипников, работающих в обычныхусловиях (хромистая, хромистая с добавкой молибдена, хромомарганцевокремнистая,хромомарганцевая с добавкой молибдена).

2.

Стали для подшипников, работающих в агрессивныхсредах и при повышенной температуре (коррозионно-стойкая, теплостойкая).[1]

К первымотносятся стали марок ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, ШХ4, ШХ6, ШХ9 и т.д.[3]В результате проведенной в 60 г. унификации две последние марки былизаменены сталью ШХ15.Названия аналогичных марок в других странах –52100, 100C6, SKF-24,SUJ2и т.д.

Ко вторым относятстали марок 95Х18-Ш (где буква «Ш» указывает на то, что сталь выплавленаметодом электрошлакового переплава, а вакуумно-дуговой переплав сталиэлектрошлакового переплава обозначается «ШД»), 11Х18М-ШД, ЭИ760, ЭИ347(8Х4В9Ф2), 8Х4М4ВФ1-Ш, 8DCV40,M50, Z80WDCV6, 80MoCrV4216 и др.

Кромеперечисленных широко применяют низкоуглеродистые цементируемые стали иограниченно – сплавы с особыми физическими свойствами.

Выбор стали дляконкретного подшипника диктуется его размерами и условиями эксплуатации.

Из хромистой и хромомарганцевокремнистойсталей изготовляют подшипники, работающие в интервале температур 60 – 3000С.Эксплуатация подшипников при температуре, превышающей 1000С, требуетспециальной термической обработки деталей, обеспечивающей стабильностьразмеров, но сопровождающейся снижением твёрдости, а также сопротивленияконтактной усталости стали.

Внутри указанноготемпературного интервала выбор хромистой или хромомарганцевокремнистой стали определяется толщиной стенок колец илидиаметром тел качения. Обеспечение сквозной прокаливаемости колец подшипников столщиной стенки более 10мм и роликов диаметром более 22мм достигается заменойстали ШХ15 сталью ШХ15СГ. Для колец с толщиной стенки более 30мм вотечественной практике используют сталь ШХ20СГ, применяемую для изготовлениядеталей крупногабаритных подшипников. Граница размеров деталей, выше которойначинается применение стали ШХ20СГ или её аналогов, в разных странах различна.По-видимому, это объясняется различной прокаливаемостью, обусловленнойособенностями технологии выплавки стали, а также различными схемами определениятолщины стенок колец.[1]

В связи свнедрением прогрессивной технологии термической обработки деталейжелезнодорожных подшипников качения – поверхностной закалки при глубинноминдукционном нагреве – разработана сталь ШХ4 с регламентированнойпрокаливаемостью. По составу она отличается от стали ШХ15 пониженным содержаниемэлементов, влияющих на прокаливаемость стали, — марганца, кремния и хрома.[5]

Кромеизготовления деталей подшипников сталь ШХ15, например, также применяется такжедля производства игл распылителей форсунок, обратных клапанов и подушеквпрыскивающих систем, валиков топливных насосов, роликов, осей различныхрычагов и других деталей, от которых требуется высокая твёрдость и хорошеесопротивление износу.[4]

Химический составшарикоподшипниковых сталей.

По составу исвойствам эту сталь можно отнести к группе инструментальных сталей, но поприменению она является конструкционной специального назначения.[2]

В таблице 1приводится химический состав некоторых марок шарикоподшипниковой стали:хромистой, хромомарганцевокремнистой и коррозионностойкой; для сравнения такжеуказаны марки некоторых зарубежных производителей.

Проблеманедостаточной прокаливаемости и теплостойкости изделий из хромистой ихромомарганцевокремнистой сталей в ряде стран решена путём создания ихмодификаций, содержащих небольшие добавки молибдена, ванадия (на немецкихпредприятиях сортамент выплавляемой стали содержит марку X90CrMoV18, содержащуюнекоторое его количество) и вольфрама.

В некоторыхстранах с целью экономии импортируемого хрома разработано несколько модификацийподшипниковой стали, в которых его снижение компенсируется небольшими добавкамимолибдена с повышенным содержанием марганца.[1]

Высокоесодержание углерода в шарикоподшипниковых сталях обуславливает их высокуюпрочность после термической обработки и стойкость против истиранияповерхностная твёрдость определяется концентрацией углерода в мартенсите,поэтому она одинакова для всех шарикоподшипниковых сталей.

Твёрдостьвнутренних слоёв металла зависит от глубины прокаливаемости, которая в своюочередь зависит от содержания хрома. Хром замедляет превращение аустенита вперлит и тем самым увеличивает прокаливаемость стали, поэтому, чем крупнеедетали подшипников, тем с большим содержанием хрома (0,4-1,65%) применяетсясталь для их изготовления.

Кроме того,высокая твёрдость карбидов хрома повышает износостойкость стали. Хромувеличивает устойчивость мартенсита против отпуска, уменьшает склонность сталик перегреву и придаёт ей мелкозернистую структуру. Но при высоком содержаниихрома (>1.65%) трудно получить однородную структуру, поэтомусодержание хрома в шарикоподшипниковых сталях обычно не превышает 1.65%.

Марганец, как ихром, увеличивает твёрдость и сопротивляемость стали истиранию. Но одновременноон способствует росту зерна при нагреве, в результате чего при термическойобработке может образовываться крупнозернистая структура перегретой стали.Отрицательное влияние на вязкость шарикоподшипниковой стали оказывает кремний.Но марганец и кремний являются раскислителями, и чем выше их содержание, тем полнеераскислена сталь, поэтому присутствие этих элементов в шарикоподшипниковойстали всех марок желательно не более 0,35%Si и0,4%Mn. Исключение составляют стали для изготовлениядеталей крупных подшипников типа ШХ15СГ. Повышенное содержание марганца и кремнияв этой стали объясняется тем, что эти элементы уменьшают критическую скоростьзакалки, снижая тем самым склонность стали к короблению и тещинообразованию призакалке.

Вреднымипримесями для шарикоподшипниковой стали являются фосфор, медь и никель. Фосфорувеличивает склонность стали к образованию крупнозернистой структуры принагреве, повышает хрупкость и уменьшает прочность на изгиб, что в свою очередьувеличивает чувствительность стали к динамическим нагрузкам и склонностьизделий к появлению закалочных трещин. В связи с этим содержание фосфора вметалле ограничивают. Медь, хотя и увеличивает твёрдость, предел прочности ипрокаливаемость стали, является нежелательной примесью, так как с повышениемсодержания меди при горячей механической обработке увеличивается образованиеповерхностных трещин и надрывов. Содержание никеля ограничивают в связи с тем,что его присутствие снижает твёрдость стали.

Сопротивляемостьстали выкрошиванию уменьшают примеси таких цветных металлов, как олово, свинец,мышьяк. Отрицательное воздействие на свойства стали оказывают также газы:кислород образует неметаллические включения, водород увеличивает поражённостьфлокенами, а азот снижает сопротивляемость выкрошиванию.

Влияние серы насвойства шарикоподшипниковой стали не однозначно. Отрицательное влияниесказывается в снижении устойчивости против истирания и усталостном разрушениипри выходе на рабочую поверхность сульфидов. Однако образование сульфиднойоболочки вокруг сульфидных включений при достаточном содержании серы уменьшаетвлияние этих включений на концентрацию напряжений и вследствие этого повышаетсопротивление усталости. С увеличением отношения концентраций S/Oдо 3-5 стойкость подшипников возрастает. Этому способствуют и улучшениекачества поверхности вследствие того, что сера улучшает обрабатываемость стали.[2]

1.3 Основные технологические иэксплуатационные свойства, влияние на них внешних параметров.

В большинствеслучаев подшипники качения работают при малых динамических нагрузках, чтопозволяет изготавливать их из сравнительно хрупких высокоуглеродистых сталейпосле сквозной закалки и низкого отпуска. В некоторых областях примененияподшипников от них требуется повышенная динамическая прочность, что заставляетприменять высокоотпущенные стали с поверхностной закалкой или цементируемыестали.

Нагрузка,воспринимаемая подшипником качения, передаётся через тела качения – шарики илиролики, разделённые сепаратором. В точках соприкосновения тел качения скольцами возникают контактные напряжения, вызывающие локальные деформации, врезультате которых образуются контактные площадки, в общем случае имеющие формуэллипса, в частных же случаях – это круг или полоска. Давления на контактнойплощадке, испытываемые деталями подшипника при работе, очень велики и доходятобычно до 200Мпа, а у тяжелонагруженных подшипников – до 4000Мпа.[1]

Очень большоевлияние на будущие свойства готовых изделий в подшипниковой промышленностиоказывает качество заготовок.

В зависимости отназначения подшипниковая сталь поставляется в виде горячекатаных прутковкруглого и квадратного (больших размеров) сечений, в виде горячекатаной полосы,горячекатаных и холоднокатаных труб и крупногабаритных паковок, а такжехолоднотянутой проволоки в мотках и прутках.

Техническиетребования к качественным показателям сортового проката из сталей типа ШХ15 иШХ15СГ (в т. ч. и ШХ4), нормы и методы контроля основных свойств его указаны вГОСТ 801-68, труб в ГОСТ 800-78, проволоки в ГОСТ 4727-67; к стали ШХ15ШДвакуумно-дугового переплава – в ГОСТ 21022-75.

Кроме того,имеется ещё целый ряд технических условий, содержащих дополнительные требованияк качеству полуфабрикатов из стали этих марок, полученных другими методамирафинирующих переплавов или отражающих особенности новых технологическихпроцессов получения заготовок.

Требования,предъявляемые к состоянию поверхности прутков, труб, проволоки подшипниковойстали, предусматривают отсутствие грубых дефектов типа нарушения сплошности илиограничивающие допустимость менее опасных дефектов незначительной глубины. На поверхностипрутков не допускаются раскованные и раскатанные загрязнения, пузыри, трещины,корочки, закаты, плены и другие дефекты, возникающие при переделе слитка илипромежуточной заготовки.

Несмотря натщательный контроль на металлургических предприятиях, брак по этим дефектамсоставляет наибольший процент от общего количества стали, рекламируемойподшипниковыми заводами. Особенно велик этот процент для калиброванной стали.

Не обнаруженныепри контроле в прутках и трубах поверхностные дефекты раскрываются в процесседальнейшей механической обработки, пластической деформации, термическойобработки или в процессе эксплуатации подшипников.

К допустимымдефектам на поверхности прутков и труб относятся мелкие отпечатки, рябизна,царапины. Глубина залегания таких дефектов в стандартах дифференцируется взависимости от диаметра прутков и от состояния поставки.[1]

Повышение суммылегирующих до 5% и выше может быть оправдано только в случаях особыхэксплуатационных условий (коррозионная среда, повышенные рабочие температуры идр.), так как оно приводит к увеличению расходов на обрабатываемость и снижениюдолговечности (рисунок 1) по сравнению с теми же показателями традиционныхподшипниковых сталей.

Рисунок 1 – Влияниесуммарного содержания легирующих элементов на долговечность подшипниковыхсталей.

Изменениесодержания составляющих сталь легирующих элементов оказывает различное влияниена свойства подшипников. Добавка молибдена оказывает положительное влияние надолговечность подшипников.

В Японии былииспытаны подшипниковые стали типа ШХ15 с содержанием 1-1.5% Si. Долговечность подшипников из этих сталей повышалась, однако они неполучили применения из-за плохой обрабатываемости.

Предлагаемаязамена стали ШХ15 на сталь с пониженным содержанием хрома (85Cr1Mo) не была осуществлена, несмотря на более короткоевремя отжига, из-за пониженной (8 мм) прокаливаемости. Эту сталь целесообразноприменять там, где требуется улучшенная деформируемость в холодном состоянии.

Многими авторамибыло доказано благоприятное влияние повышенного содержания серы (до 0,15%) на долговечность и обрабатываемость подшипниковых сталей, хотя стали стаким содержанием серы пока не применяются.

В подшипниковыхсталях, полученных по обычной технологии, содержится около 0,005% О2,0,01-0,02% N2,0,0001-0,0005% Н2. Кислород находится в виде окислов и егоколичество зависит от технологии раскисления. При вакуумировании содержаниекислорода уменьшается до 0,002%, а при ВДП – до 0,001%.

Водородотрицательно влияет на качество стали ввиду того, что снижение растворимостиего при снижении температуры металла вызывает повышенные локальные давления вметалле, приводящие к образованию флокенов.

При исследованииподшипниковых сталей отечественных и зарубежных фирм было установленоотрицательное влияние повышенных содержаний азота и суммы азота и кислорода надолговечность подшипников.

Микропористостьможет приводить к образованию питтинга и снижению долговечности подшипника.

Неметаллическиевключения в подшипниковых сталях являются концентраторами напряжений и могут внекоторых случаях являться причиной появления микротрещин, образующихся отповышенной концентрации мозаичных напряжений, резкого охлаждения при закалке идр.[6] в общем же случае стараются, чтобы неметаллическиевключения имели глобулярную форму. Наиболее пагубное воздействие на качествоподшипников оказывают включения оксидови нитридов алюминия.

В настоящее времянаиболее полно удовлетворяют требованиям по содержанию вредных включений стали,произведённые методами ЭШП и ВДП. Однако этот металл слишком дорогой и, крометого, не установлены экономически целесообразные требования по чистоте металла.

2. Анализ способов выплавкишарикоподшипниковых сталей на Украине, вСНГ и за рубежом.

2.1 Общая характеристика способов выплавки.

Наиболеераспространёнными способами производства шарикоподшипниковых сталей являются:основной мартеновский, кислый мартеновский и электродуговой. Последний, поданным С.С. Штейнберга, был признан наиболее совершенным. Полагали, что вэлектропечи может быть выплавлен первосортный металл даже из относительнозагрязнённых серой и фосфором материалов. Поэтому на заводах, на которыхисходные материалы загрязнены серой и фосфором выше нормы, единственнымагрегатом для выплавки первосортной стали была признана электропечь.

Там же, гдевозможно получение чистых по сере ифосфору чугунов, равноценным агрегатом была признана кислая мартеновская печь.

В настоящее времяв странах СНГ почти 90% подшипниковой стали массового назначения выплавляется вэлектродуговых печах и около 10% в кислых мартеновских печах.

Как в случаевыплавки в электропечи, так и в случае мартеновской плавки возможно применениеобработки металла в ковше синтетическими известково-глинозёмистыми шлаками.

Другимнаправлением, по которому совершенствовалось качество отечественнойподшипниковой стали, являлась технология рафинирующих переплавов –вакуумно-дугового, электрошлакового, плазменного и электроннолучевого.Рафинирующие переплавы являются очень эффективными: благодаря принципиальномуизменению процесса кристаллизации стали увеличилась плотность слитка, снизилосьобщее содержание газов, примесей, неметаллических включений и уменьшилисьразмеры последних в слитке.

Новымнаправлением, развиваемым в последние годы в отечественной промышленности привыплавке стали в открытых дуговых электропечах, явилось внепечноевакуумирование в ковше, в установках циркуляционного или порционноговакуумирования, вакуум-шлаковой обработки (УВСШ).

За рубежомсовершенствование процесса производства стали для подшипников массового и,частично, специального применения пошло по пути внепечного вакуумирования.Сталь для особо ответственных подшипников выплавляют методами вакуумнойиндукционной выплавки, вакуумно-дугового переплава, электроннолучевой плавки,плазменного и электрошлакового переплава.

2.2 Выплавка в мартеновскихпечах.

Весьмаограниченный объём производства кислых мартеновских сталей типа ШХ15 (в т.ч. иШХ4) в СНГ и за рубежом объясняется особенностями её производства: топливо ишихтовые материалы при кислом процессе должны иметь низкое содержание серы ифосфора, так как эти элементы при выплавке не удаляются из стали.

При отсутствиичистых руд возможен вариант, когда сначала выплавляют специальную заготовку восновных мартеновских печах, а затем переплавляют её в кислых. Несмотря навысокие эксплуатационные свойства получаемой стали, этот процесс являетсяэкономически не выгодным.

В кислой печишарикоподшипниковую сталь можно выплавлять активным или кремневосстановительнымпроцессом. Если по мере расплавления в печь не вводят никаких добавок, то помере повышения температуры металла шлак насыщается кремнезёмом вследствиеокисления кремния, восстанавливающегося из подины. Вязкость шлакаувеличивается, а скорость перехода кислорода из атмосферы печи через шлакснижается. На определённой стадии плавки начинает превалировать процессвосстановления кремния, увеличивается его концентрация в металле. Этот процессназывают кремневосстановительным. Таким способом производят подшипниковую стальна заводах фирмы SKFв Хеллефорсе. Выплавку ведут в кислыхмартеновских печах ёмкостью 30-120т. Футеровку этих печей выполняют из чистыхсиликатных материалов, содержащих около 97% SiO2. шихту составляют из жидкого чугуна (50%), губчатого железа (30%), иотходов подшипниковой стали (20%). Содержание серы и фосфора в стальной ваннепосле расплавления низкое, что объясняется, прежде всего, очень высокойчистотой добываемой железной руды, из которой изготавливаются губчатое железо ичугун. Окисление осуществляется кислородом. Ни в печь до выпуска, ни в ковш вовремя выпуска не добавляются ни силикокальций, ни алюминий.

В СНГ выплавкушарикоподшипниковых сталей в кислых мартеновских электропечах осуществляютактивным процессом в печах ёмкостью 90 т.

Активный процессхарактеризуется тем, что руду, известь (или известняк) вводят по ходу плавки.Это повышает жидкоподвижность шлака, ограничивает восстановление кремния иувеличивает его окислительную способность. Происходит интенсивное кипение,содержание кремния не превышает 0,10-0,12%. В качестве шихтовых материаловиспользуются чистый по сере и фосфору чугун, специальная шихтовая болванка и до10% от садки собственные отходы шариковой стали.

Специальнаяболванка выплавляется в основных мартеновских печах. В материале её содержитсядо 0,015%Sи до 0,017%P.

Окончательноераскисление поводят в печи силикокальцием (1,26кг/т) и кусковым алюминием (0,4кг/т), присадку раскислителей заканчивают до появления шлака.

В последние годынаходит применение также активный процесс с последующей обработкой металла вковше синтетическим известково-глинозёмистым шлаком следующего состава: 52-55% CaO, 38-42% Al2O3, до3% SiO2,до0.5% FeO, до1.5% TiO2.

2.3 Выплавка в электродуговыхпечах.

Подшипниковуюсталь выплавляют по двум технологическим схемам – с обработкой печным шлаком ис обработкой металла в ковше высокоглинозёмистым синтетическим шлаком,получаемым в отдельной печи.

В зависимости отприменяемой шихты по обоим технологическим вариантам выплавка можетпроизводиться методом переплава или на свежей шихте. При выплавке стали методомпереплава с обработкой печным шлаком используются от 70 до 100% отходовподшипниковых сталей. Окончательное раскисление проводят печным кусковымалюминием путём присадки его в печь за 5 минут до выпуска (0,5 кт/т стали). Привыплавке на свежей шихте с обработкой печным шлаком используют углеродистый лом(74-77%), чугун (18-21%), и отходы подшипниковой стали (4,5%). Окончательноераскисление металла производят первичным алюминием в количестве 0,5 кг/т в ковши 0,5 кг/т в ковш.

Высокоглинозёмистымсинтетическим шлаком может обрабатываться сталь, выплавленная как на свежейшихте, так и методом переплава. Физико-химические процессы, протекающие в ковшепри взаимодействии жидкой стали с жидкими известково-глинозёмистыми синтетическимишлаками, в основном сводятся к тому, что при сливе жидкого металла с достаточнобольшой высоты в ковш происходит их интенсивное перемешивание и взаимноеэмульгирование. Поверхность контакта металла и шлака при их взаимномэмульгировании чрезвычайно увеличена по сравнению с обычным способомрафинирования металла в печи.

В последние годыисследования направлены на снижение основности рафинировочного шлака.Применение шлаков пониженной основности, полукислых и кислых шлаковпродиктовано стремлением приблизить состав включений в основной электродуговойстали к составу их в кислой мартеновской или кислой индукционной сталях.

При такихпроцессах должно снижаться число крупных глобулярных включений, но повышатьсячисло сульфидных и, возможно, силикатных включений. При рафинировании сталикислыми шлаками превалирующим видом кислородных включений становятся тонкиестрочки мелких зёрен корунда.

2.4 Специальные способы выплавки.

Выплавкасмешением в ковше жидких расплавов.

Особенностью тойтехнологии является одновременное комплексное использование трёхметаллургических агрегатов: основной мартеновской печи, в которой выплавляютжелезоуглеродистый полупродукт; дуговой электропечи для выплавки жидкойлигатуры; шлакоплавильной электропечи для выплавки синтетического шлака.

Получение сталиосуществляется путём смешения в сталеразливочном ковше железоуглеродистогополуфабриката и жидкой лигатуры в процессе рафинирования расплавовсинтетическим шлаком и продувкой аргоном.

Предпосылкиповышения качества и эксплуатационных свойств стали, полученной по технологиисмешения с продувкой металла в ковше аргоном по сравнению с обычнойэлектросталью, основаны на следующих теоретических положениях иэкспериментально установленных фактах:

а) улучшаютсяусловия раскисления и легирования стали в ковше;

б) в процессераскисления участвуют не только алюминий и кремний, но и углерод, образующийгазообразные продукты реакций и обладающий при выбранной технологии смешенияраскислительной способностью на порядок выше кремния;

в) равномернораспределены легирующие элементы в объёме ковша;

г) в качествеобъекта раскисления использован железоуглеродистый расплав требуемой и легкорегулируемой окисленности.

Вакуумнаяплавка, переплав и вакуумная дегазация стали.

Применяетсянесколько разновидностей вакуумной обработки подшипниковой стали.

1)

Выплавка в вакуумных индукционных печах на свежейшихте.

2)

Выплавка в электродуговых печах с последующейвнепечной вакуумной обработкой в ковше или на специальных установках, этотпроцесс называют вакуумированием или вакуумной дегазацией.

3)

Переплав электродов в вакуумных дуговых печах.Электродами являются прокатанные заготовки, предварительно полученные вэлектродуговых или электрошлаковых печах.

Общие особенностивакуумной обработки заключаются в следующем: жидкий металл предохраняется отокислительного воздействия атмосферного кислорода; вследствие снижения давленияв печи уменьшается растворимость азота и водорода, они выделяются из жидкогометалла и откачиваются; вследствие повышения раскислительной способностиуглерода уменьшается содержаниекислорода в металле и, как следствие, снижается содержание неметаллическихвключений в результате восстановления их углеродом и частично в результатетермической диссоциации; также снижается содержание примесей некоторых цветныхметаллов (олово, мышьяк, свинец, висмут и др.), обладающих высокой упругостьюпара; повышается химическая однородность стали.

Для внепечноговакуумирования подшипниковой стали всех марок в основном применяют следующиенаиболее производительные способы:

-<span Times N

еще рефераты

Еще работы по металлургии

Реферат по металлургии

Контроль качества сгорания топлива в методических нагревательных печах

22 Июня 2015

Реферат по металлургии

Расчет схемы электроснабжения плавильного цеха обогатительной фабрики

22 Июня 2015

Реферат по металлургии

Производство никеля

22 Июня 2015

Реферат по металлургии

Разработка конструкции импульсной формовочной машины. Опока 1600х1200х500

29 Августа 2013