Реферат: Производство стали

1. Производство стали в конвертерах

Кислородно-конвертерныйпроцесс представляет собой один из видов передела жидкого чугуна в сталь беззатраты топлива путем продувки чугуна в конвертере технически чистымкислородом, подаваемым через фурму, которая вводится в металл сверху. Количествовоздуха необходимого для переработки 1 т чугуна, составляет 350 кубометров.

Процесс занимаетглавенствующую роль среди существующих способов массового производства стали.Такой успех кислородно-конвертерного способа заключается в возможностипереработки чугуна практически любого состава, использованием металлолома от 10до 30%, возможность выплавки широкого сортамента сталей, включая легированные,высокой производительностью, малыми затратами на строительство, большойгибкостью и качеством продукции.

Кислородно-конвертерныйпроцесс с верхней продувкой

Конвертер имеетгрушевидную форму с концентрической горловиной. Это обеспечивает лучшие условиядля ввода в полость конвертера кислородной фурмы, отвода газов, заливки чугунаи завалки лома и шлакообразующих материалов. Кожух конвертера выполняют сварнымиз стальных листов толщиной от 20 до 100 мм. В центральной частиконвертера крепят цапфы, соединяющиеся с устройством для наклона. Механизмповорота конвертера состоит из системы передач, связывающих цапфы с приводом.Конвертер может поворачиваться вокруг горизонтальной оси на 360о соскоростью от 0,01 до 2 об/мин. Для большегрузных конвертеров емкостью от 200 тприменяют двухсторонний привод, например, четыре двигателя по два на каждуюцапфу.


/>

Конвертер емкостью 300 т с двухсторонним приводом механизмаповорота

В шлемной частиконвертера имеется летка для выпуска стали. Выпуск стали через летку исключаетвозможность попадания шлака в металл. Летка закрывается огнеупорной глиной,замешанной на воде.

Ход процесса.Процесс производствастали в кислородном конвертере состоит из следующих основных периодов: загрузкиметаллолома, заливки чугуна, продувки кислородом, загрузки шлакообразующих,слива стали и шлака.

Загрузка конвертераначинается с завалки стального лома. Лом загружают в наклоненный конвертерчерез горловину при помощи завалочных машин лоткового типа. Затем с помощьюзаливочных кранов заливают жидкий чугун, конвертер устанавливают в вертикальноеположение, вводят фурму и включают подачу кислорода с чистотой не менее 99,5% О2.Одновременно с началом продувки загружают первую порцию шлакообразующих ижелезной руды (40 – 60% от общего количества). Остальную часть сыпучихматериалов подают в конвертер в процессе продувки одной или несколькимипорциями, чаще всего 5 – 7 минут после начала продувки.

На процесс рафинированиязначительное влияние оказывают положение фурмы (расстояние от конца фурмы доповерхности ванны) и давление подаваемого кислорода. Обычно высота фурмыподдерживается в пределах 1,0 – 3,0 м, давление кислорода 0,9 – 1,4 МПа.Правильно организованный режим продувки обеспечивает хорошую циркуляцию металлаи его перемешивание со шлаком. Последнее, в свою очередь, способствуетповышению скорости окисления содержащихся в чугуне C, Si, Mn, P.

Важным в технологиикислородно-конвертерного процесса является шлакообразование. Шлакообразование взначительной мере определяет ход удаления фосфора, серы и других примесей,влияет на качество выплавляемой стали, выход годного и качество футеровки.Основная цель этой стадии плавки заключается в быстром формировании шлака снеобходимыми свойствами (основностью, жидкоподвижностью и т.д.). Сложностьвыполнения этой задачи связана с высокой скоростью процесса (длительностьпродувки 14 – 24 минуты). Формирование шлака необходимой основности и заданнымисвойствами зависит от скорости растворения извести в шлаке. На скоростьрастворения извести в шлаке влияют такие факторы, как состав шлака, егоокисленность, условия смачивания шлаком поверхности извести, перемешиваниеванны, температурный режим, состав чугуна и т.д. Раннему формированию основногошлака способствует наличие первичной реакционной зоны (поверхностьсоприкосновения струи кислорода с металлом) с температурой до 2500о.В этой зоне известь подвергается одновременному воздействию высокой температурыи шлака с повышенным содержанием оксидов железа. Количество вводимой на плавкуизвести определяется расчетом и зависит от состава чугуна и содержания SiO2 руде, боксите, извести идр. Общий расход извести составляет 5 – 8% от массы плавки, расход боксита 0,5 –2,0%, плавикового штампа 0,15 – 1,0%. Основность конечного шлака должна быть неменее 2,5.

Окисление всех примесейчугуна начинается с самого начала продувки. При этом наиболее интенсивно вначале продувки окисляется кремний и марганец. Это объясняется высокимсродством этих элементов к кислороду при сравнительно низких температурах (1450– 1500о С и менее).

Окисление углерода вкислородно-конвертерном процессе имеет важное значение, т. к. влияет натемпературный режим плавки, процесс шлакообразования и рафинирования металла отфосфора, серы, газов и неметаллических включений.

Характерной особенностьюкислородно-конвертерного производства является неравномерность окисленияуглерода как по объему ванны, так и в течение продувки.

С первых минут продувкиодновременно с окислением углерода начинается процесс дефосфорации – удалениефосфора. Наиболее интенсивное удаление фосфора идет в первой половине продувкипри сравнительно низкой температуры металла, высоком содержании в шлаке (FeO); основность шлака и егоколичество быстро увеличивается. Кислородно-конвертерный процесс позволяетполучить < 0,02% Р в готовой стали.

Условия для удаления серыпри кислородно-конвертерном процессе нельзя считать таким же благоприятным, какдля удаления фосфора. Причина заключается в том, что шлак содержит значительноеколичество (FeO) и высокая основность шлака (> 2,5) достигается лишь во второйполовине продувки. Степень десульфурации при кислородно-конвертерном процессенаходится в пределах 30 – 50% и содержание серы в готовой стали составляет 0,02– 0,04%.

По достижении заданногосодержания углерода дутые отключают, фурму поднимают, конвертер наклоняют иметалл через летку (для уменьшения перемешивания металла и шлака) выливают вковш.

Полученный металлсодержит повышенное содержание кислорода, поэтому заключительной операциейплавки является раскисление металла, которое проводят в сталеразливном ковше.Для этой цели одновременно со сливом стали по специальному поворотному желобу вковш попадают раскислители и легирующие добавки.

Шлак из конвертерасливают через горловину в шлаковый ковш, установленный на шлаковозе подконвертером.

Течениекислородно-конвертерного процесса обусловливается температурным режимом ирегулируется изменением количества дутья и введением в конвертер охладителей – металлолома,железной руды, известняка. Температура металла при выпуске из конвертера около1600о С.

Во время продувки чугуна вконвертере образуется значительное количество отходящих газов. Дляиспользования тепла отходящих газов и отчистки их от пыли за каждым конвертеромоборудованы котел-утилизатор и установка для очистки газов.

Управление конвертерным процессом осуществляется с помощьюсовременных мощных компьютеров, в которые вводится информации об исходныхматериалах (состав и количество чугуна, лома, извести), а также о показателяхпроцесса (количество и состав кислорода, отходящих газов, температура и т.п.).

 

2. Кристаллическое строение металлов и её влияние на свойстваметаллов

У металлов электроны на внешних оболочках имеютслабую связь с ядром, легко отрываются и могут свободно перемещаться междуположительно заряженными ядрами. Следовательно, в металле положительно заряженныеионы окружены коллективизированными электронами. Так как эти электроны подвижныаналогично частицам газа, то используется термин «электронный газ».

Металлургический тип связи характерен тем, что нетнепосредственного соединения атомов друг с другом, нет между ними прямой связи.Атомы в металлах размещаются закономерно, образуя кристаллическуюрешетку.

Кристаллическая решетка – это мысленно проведенные впространстве прямые линии, соединяющие ближайшие атомы и проходящие через ихцентры, относительно которых они совершают колебательные движения. В итогеобразуются фигуры правильной геометрической формы – кристаллическая решетка (рис. 1).

/>

Рис. 1

Расстояния (а, b, с) между атомами, т.е. параметрыкристаллической решетки, находятся в пределах 2…6A (1A=10–8 см). Каждыйатом принадлежит 8 кристаллическим решеткам. В аморфных телах с хаотическимрасположением атомов в пространстве, свойства в различных направленияходинаковы, а в кристаллических телах расстояния между атомами в различныхнаправлениях неодинаковы, поэтому различны и свойства. Тип кристаллическойрешетки (рис. 2) зависит от металла, температуры и давления. Этоиспользуется при термообработке металлов для упрочнения их.

Реальные металлы состоят из большого количествакристаллов, различно ориентированных в пространстве относительно друг друга. Награницах зерен атомы кристаллов не имеют правильного расположения, здесьскапливаются примеси, дефекты и включения. Экспериментально установлено, чтовнутреннее кристаллическое строение зерен не является правильным. В решеткахимеются различные дефекты (несовершенства), которые нарушают связь междуатомами и оказывают влияние на свойства металлов.


/>

Рис. 2 Виды кристаллических решеток

Имеются следующие несовершенства в кристаллическихрешетках:

1. Точечные (рис. 3):

а) Наличие вакансий, т.е. мест в решетке, не занятыхатомами. Это происходит из-за смещения атомов от равновесного состояния. Числовакансий увеличивается с ростом температуры.

 

Рис. 3 Дефекты кристаллической решетки

/> б)

Дислоцированные атомы, т.е. атомы вышедшие из узларешетки и занявшие место в междоузлии. в) Примесные атомы, т.е. в основномметалле имеются чужеродные примеси. Например, в чугуне основными атомамиявляются атомы железа, а примесными – атомы углерода, которые или занимаютместо основного атома, или внедряются внутрь ячейки.
2. Поверхностные несовершенства, имеющие небольшую толщину при значительныхразмерах в двух других направлениях.
3. Линейные несовершенства (цепочки вакансий, дислокаций и т.д.). Линейныедефекты малы в двух направлениях и значительно большего размера в третьем.

Количество дефектов в металле оказывает существенноевлияние на его прочность. На первом участке кривой (рис. 4) при минимумедислокаций меньше возможностей для сдвига атомов по кристаллической решетке,поэтому будет максимум прочности металла (теоретическая, недостижимаяпрочность). Путем восстановления из хлористого или бромистого железа влабораторных условиях выращивают «усы» кристаллов железа длиной до 10 см идиаметром 0,5 … 1 мкм, имеющие относительно высокую прочность на растяжение (бb= 1200 …1300 кгс / мм2). Для сравнения, высокопрочная сталь имеет прочностьвсего 150 …200 кгс / мм2, т.е. на порядок ниже, а прочность железных «усов»примерно в 100 раз выше, чем у обычного железа (минимум на кривой).

Повышение прочности с увеличением плотностидислокаций выше их критического значения объясняется тем, что имеются не толькопараллельные, но и взаимопересекающиеся (объемные) дислокации. Они препятствуютвзаимному перемещению металла и, как результат, приводят к увеличению прочностиметалла.

/>

Рис. 4 Влияние количества дефектов на прочностьсплава (стали)

Все современные способы упрочнения металлов(легирование, закалка, прокатка, ковка, штамповка, волочение и т.д.) – этоувеличение количества дефектов в металле. Наивысшая прочность, которую можнополучить путем увеличения количества дефектов в металле, составляет около 1/3от теоретически возможной (идеальной) прочности.

Кристаллизация металлов

/>

/>

Рис. 5 Кривые нагрева и охлаждения аморфноготела

При нагреве и охлаждении (рис. 5) аморфных тел(смола, стекло, пластмассы,…) при переходе из жидкого в твердое состояниекачественных изменений не происходит. В твердом состоянии атомы в аморфном телерасположены так же хаотично, как и в жидком, имеют только меньшую степеньперемещения. Из рис 1. 5 видим, что температура плавления Тпл равняетсятемпературе кристаллизации Ткр, а переход из одного состояния в другое (из твердогов жидкое – точка Тпл, и из жидкого в твердое – точка Ткр) происходитскачкообразно.

По другому ведут себя металлы (рис. 1.6). Научастке 1 – 2 происходит нагрев металла; кристаллическая решетка сохраняется,но атомы увеличивают амплитуду колебаний за счет поглощенной тепловой энергии.На горизонтальном участке 2 – 3 также подводится тепло, но температура Тпл неповышается, т. к. подводимое тепло целиком расходуется на разрушениекристаллической решетки. Атомы переходят в неупорядоченное (жидкое) состояние.После разрушения последнего участка кристаллов, после точки 3 начинаетсяповышение температуры жидкого металла по линии 3 – 4.

При охлаждении (4 – 5) на горизонтальном участке 5 –6 происходит кристаллизация, при которой выделяется тепло, поэтому процесспроходит при постоянной температуре Ткр. Кристаллизация металла происходит непри температуре t, величина, которая зависит от D плавления Тпл,а при некотором переохлаждении природы металла, наличия примесей и от скорости охлаждения.

Кристаллизация начинается с того, что при понижениитемпературы до значения Ткр начинают образовываться мелкие кристаллики,называемые центрами кристаллизации (зародышами). При дальнейшем уменьшенииэнергии металла происходит рост кристаллов и в то же время в жидкости возникаютновые центры кристаллизации, т.е. процесс кристаллизации состоит из двуходновременно происходящих процессов: зарождение новых центров кристаллов ироста кристаллов из ранее образованных центров. Мелкокристаллический металлболее твердый и прочный, чем крупнокристаллический. Следовательно, подборомтемпературы переохлаждения t можно регулировать механические характеристикиметалла. Многое зависит от количества нерастворимых примесей, которые являютсяцентрами кристаллизации. Чем больше этих частиц, тем меньше зерна металла. Полученнаяв конверторе или в мартене, сталь (0,5…3 тн) заливается в изложницу. Большойперепад температур (свыше 1500 С) будет между расплавленным металлом иатмосферой по высоте и ширине слитка. В результате на поверхности слитка, т.е.там, где имеется наибольший перепад температур, будет мелкозернистая структура,а в центре слитка при минимальном перепаде температур возникнут прикристаллизации крупные, а между ними – столбчатые кристаллы.


3. Химико-термическая обработка металлов

Химико-термическаяобработка заключается в обработке готовых деталей при высоких температурах вактивных средах, что приводит к изменению структуры и химического составаповерхностных слоев. Этот вид обработки применяется в том случае, когдасвойства поверхностного слоя изделия должны быть иными, чем свойства внутреннихслоев. Химико-термическая обработка позволяет получить более твердыйизносостойкий или коррозионностойкий поверхностный слой. Наиболеераспространенным видом химико-термической обработки является цементация.

Цементация– процесс насыщенияуглеродом поверхностного слоя стали с целью повышения износоустойчивостирабочих поверхностей деталей. Количество углерода в поверхностном слое врезультате цементации достигает 1–1,2%, при этом детали хорошо воспринимаютзакалку. Цементации подвергают стали с содержанием углерода до 0,3%. Глубинанасыщения углеродом цементируемой поверхности 0,5–2 мм в зависимости отразмеров детали.

Существуетнесколько способов цементации: твердым карбюризатором, жидким карбюризатором игазообразным карбюризатором (карбюризаторами называются смеси, богатыеуглеродом). Первым способом производится, в частности, цементация ножовочныхполотен, губок клещей.

Прицементации твердым карбюризатором детали тщательно очищают и укладывают встальной ящик с науглероживающей смесью, состоящей из 5–6 мас. ч мелкоистолченного древесного угля и 1 мас. ч. соды. Ящик закрывают крышкой, щелипромазывают огнеупорной глиной, ставят в холодную печь, постепенно нагревают дотемпературы 850–920° С и выдерживают при этой температуре определенное время.

Поокончании цементации ящики выгружают из печей, охлаждение деталей производитсямедленно в ящиках. После цементации детали подвергают обязательной термическойобработке: закалке и низкому отпуску.

Цементацияжидким карбюризатором осуществляется путем погружения деталей в соляные ванныпри температуры 830 – 850° С. Карбюризатором при этом являютсярасплавленные соли, содержащие 75–80% углекислого натрия (сода), 10–15% повареннойсоли и 6–10% карбида кремния. Цементация происходит за счет углерода,выделяющегося в ванне при 820–850° С в результате взаимодействия солей скарбидом кремния. Длительность процесса составляет 0,5–2 ч.

Газоваяцементация заключается в насыщении поверхности стальных деталей углеродом ватмосфере углеродсодержащих газов.

Газовуюцементацию осуществляют в герметически закрытых камерах (муфелях) печейпериодического или непрерывного действия путем нагрева при температуре 930–950°С в среде углеродсодержащих газов, например естественных, состоящих в основномиз метана и окиси углерода СО. Используют также жидкие карбюризаторы: бензол,пиробензол, осветительный керосин и сжиженный природный газ.

Продолжительностьпроцесса устанавливается в зависимости от требуемой глубины слоя, подлежащегоцементации.

4. Неметаллические конструкционные материалы и их применение втеплоэнергетике

Пластическимимассами называются неметаллические материалы, получаемые на основе природных исинтетических полимеров и перерабатываемые в изделия методами пластическойдеформации.

К полимерамотносятся природные или искусственные смолы. Искусственные смолы получают изпродуктов переработки каменного угля, нефти и другого естественного сырья.

Пластическиемассы состоят из следующих компонентов: связующие (природные или искусственныесмолы), наполнителе пластификаторы, красители и другие специальные добавки.

Смолыявляются основой пластических масс и определяют их главные свойства.

Наполнителислужат для придания пластической массе прочности, твердости и других свойств.Наполнители бывают органические и неорганические. Органическими наполнителямиявляются древесная мука, хлопковые очесы, целлюлоза, бумага, хлопчатобумажнаяткань, древесный шпон. В качестве неорганических наполнителей используютасбест, графит, стекловолокно, стеклоткань, слюду, кварц.

Пластификаторыувеличивают пластичность и текучесть пластических масс, повышаютморозостойкость. Пластификаторами являются спирты, камфары и др.

Красителиокрашивают пластическую массу и изделия из нее в определенный цвет. Применяютсякак минеральные красители (мумия, охра, умбра), так и органические.

В составпластических масс часто вводят специальные добавки, влияющие на свойствапластических масс, например стабилизаторы – вещества, предотвращающиеразложение полимерных материалов во время их переработки и эксплуатации подвоздействием атмосферных условий, повышенных температур и других факторов.

Пластическиемассы характеризуются значительно меньшей плотностью по сравнению с металлами (1,1–1,8т/м3), наряду с этим прочность некоторых пластических масс приближается кпрочности металла. Например, предел прочности стеклопластика при растяжениинемногим меньше стали марки Ст5. Замена в строительстве металла пластическимимассами снижает массу и металлоемкость конструкций. Пластические массы обладаютисключительно высокой пластичностью, благодаря чему трудоемкость изготовлениясамых сложных деталей из пластических масс значительно меньше трудоемкостиизготовления деталей из других материалов. Однако пластические свойства этихматериалов проявляются по-разному. Одни из них (термореактивные) призатвердевании полностью теряют свою пластичность, и их невозможно вторичноразмягчить путем нагревания. Другие пластические массы (термопластичные) можновторично размягчить и использовать повторно.

Пластическиемассы не подвержены коррозии, а многие из них стойки к агрессивным средам,поэтому срок их службы более длительный, чем изделий из металла.

Многиепластические массы обладают Электра – и теплоизоляционными свойствами.Некоторые пластические массы с асбестовым наполнителем имеют хорошиефрикционные качества и характеризуются высоким коэффициентом трения, малымизносом; другие с тканевым наполнителем обладают антифрикционными свойствами иуспешно заменяют бронзу и баббит в подшипниках.

Пластические массы имеют низкую теплостойкость – от –60 до + 200°С, что ограничивает область их применения.

Кпластическим массам, применяемым в санитарно-технических и вентиляционныхустройствах или изделиях для них, относятся винипласт, полиэтилен,полипропилен, полиизобутилен, полистирол, капрон, фторопласты и др.

Пленкой извинипласта оклеивают поверхности металлических деталей химической аппаратуры,вентиляторы, воздуховоды для защиты от действия агрессивных веществ.

Из полиэтилена изготовляют трубы, соединительные части для труб,детали санитарных приборов (сифоны для умывальников и ванн, смывных бачков,душевых сеток, водоразборной арматуры и др.).

Из полипропилена изготовляют трубы, трубопроводную и водоразборнуюарматуру, детали сифонов к умывальникам и ваннам.

Полиизобутилен– эластичная пластическая масса, хорошо противостоящая действию кислот,водостойкая. В виде листов и пленки применяется для футеровки вентиляторов ивоздуховодов, предназначенных для транспортирования агрессивных паров и газов.

Полистирол–бесцветный прозрачный материал, обладающий высокойводостойкостью. Изделия из полистирола стойки к различным агрессивнымжидкостям, в том числе к растворителям нефтяного происхождения. Полистиролобладает достаточно высокой прочностью. Он легко перерабатывается в различныеизделия методами прессования, литья под давлением и экструзии при температуре200–220° С.

Изфторопластов изготовляют химически стойкие прокладки, уплотнения для резьбовыхсоединений и сальников.

Кроме перечисленных выше пластических масс в санитарно-техническихи вентиляционных устройствах используются фена пласты, стеклопластики и другиеполимеры, но в значительно меньшей степени.

 

5. Теплоизоляционные и гидроизоляционные материалы для тепловыхсетей

Теплоизоляционные и гидроизоляционные материалы, используемые втепловых сетях тридцать – пятьдесят лет назад, не отвечают современнымтребованиям в отношении энергосбережения, экологических и экономических норм.Отечественные производители труб сегодня обладают большинством технологий попроизводству современных труб, теплоизоляционные материалы экономичны, а спектрих сегодня значительно широк. Сегодня разработаны и применяются такаятеплоизоляция, как пенополиуретан (ппу), пенополистирол, современныеминераловатные теплоизоляционные материалы. Ппу изоляция трубопроводов тепловыхсетей хорошо зарекомендовала себя в странах с холодным климатов. ППУ изоляциястальных труб – сегодня это хорошо отлаженная система производстватеплоизоляции трубопроводов. Пенополиуретан является долговечным и эффективнымтеплоизоляционным материалом.

Средняяплотность теплоизоляционных материалов (кг/куб. м) – физическая величина,определяемая отношением массы тела или вещества ко всему занимаемому имиобъему, включая имеющиеся в них пустоты и поры. Средняя плотность материалов всухом состоянии прямо пропорциональна объему пористости, и с ее помощьюприближенно оценивают теплопроводность. При прочих равных условиях по среднейплотности можно судить и о прочности теплоизоляционных материалов, конечно, всугубо приближенном виде. Физико-механические свойства характеризуют прочностьи деформативность теплоизоляционных материалов, т.е. общестроительные качества.К прочностным показателям относят прочности при сжатии, изгибе и растяжении.Как правило, значение этих показателей не велико и зависит от многих факторов:вида пористой структуры, прочностных показателей, формы и пространственногорасположения каркасообразующих элементов структуры. Вид пористой структуры взначительной мере предопределяет способность материалов воспринимать тот илииной вид нагружения. В связи с этим стандарты регламентируют проведениеиспытаний теплоизоляционных материалов на один или несколько показателейпрочности. Так, теплоизоляционные материалы с волокнистой структурой испытываютна изгиб и реже на растяжение, с зернистой и ячеистой структурами – на сжатие иреже на изгиб.

Отношениетеплоизоляционных материалов к действию воды

Наличиеводы в теплоизоляционных материалах всегда ухудшает их функциональные истроительно-эксплуатационные свойства. У влажных материалов резко повышаютсятеплопроводность и теплоемкость, у большинства из них снижаютсяфизико-механические показатели. Поэтому снижение влажности является важнымфактором улучшения свойств теплоизоляции. Отношение теплоизоляционныхматериалов к действию воды оценивается несколькими показателями. Влажностьхарактеризуется отношением массы (объема) влаги, содержащейся в объемематериала, к его массе в сухом состоянии (влажность по массе) или к его объему(объемная влажность). Показатель влажности по массе существенно зависит отсредней плотности материала, с ее уменьшением показатель влажности по массерастет и для теплоизоляционных материалов может достигать значений намногобольше 100%. Свойства материала поглощать (сортировать) влагу из окружающеговоздуха называют гигроскопичностью, а достигаемое при этом увлажнение –сорбционной или равновесной влажностью. Гигроскопичность зависит от природыматериалов, характера пористой структуры, величины поверхности пор, а также ототносительной влажности воздуха. При прочих равных условиях гигроскопичностьвыше у тех теплоизоляционных материалов, в структуре которых больше мелкихкапилляров, так как в них выше капиллярная конденсация паров воды. Снижениегигроскопичности теплоизоляционных материалов достигают путем их объемнойгидрофобизации, уменьшения содержания микропор, защиты поверхности изделийобкладочными материалами или затирочными растворами. Свойство материаловувлажняться при соприкосновении одной из поверхностей с водой называетсякапиллярным подсосом (насыщением). Величина капиллярного подсоса главнымобразом зависит от пористой структуры материала и смачиваемости его водой. Чембольше капиллярных пор, тем выше при прочих равных условиях этот показатель.Крупные поры в процессе капиллярного подсоса не участвуют. Способностьматериала впитывать и удерживать воду характеризует его водопоглощение.Водопоглощение имеет месть при погружение материала в воду. По объему оновсегда меньше объема пористости теплоизоляционных материалов, а по массе –часто превышает 100%. Коэффициент размягчения характеризует влияние влаги настроительные свойства материалов и, прежде всего, на их прочность. Однако этотпоказатель непригоден для многих теплоизоляционных материалов, так какнасыщение водой приводит к необратимым изменениям их структуры. Например,минераловатные изделия при этом уплотняются и резко снижают теплоизоляционныесвойства, древесноволокнистые плиты набухают и теряют форму. Поэтому ихотношение к действию воды оценивается комплексно. Морозостойкость характеризуетспособность материалов в насыщенном водой состоянии выдерживать многократноепопеременное замораживание и оттаивание. Этот показатель оценивается числомциклов, которое для различных теплоизоляционных материалов устанавливаетсясоответствующими нормативными документами.

Отношениетеплоизоляционных материалов к действию высоких температур Группа показателей, характеризующих поведение теплоизоляционныхматериалов при воздействии на них высоких температур, позволяет оценитьэффективность применения их в тех или иных условиях службы. Термическаястойкость – способность материала выдерживать резкое многократное нагревание иохлаждение. Количественно измеряется числом циклов и характеризует продолжительностьслужбы материалов в периодически действующих тепловых агрегатах. Этот важныйпоказатель у теплоизоляционных материалов зависит главным образом от ихпористой структуры. В связи с тем, что теплопроводность их значительно меньше,чем плотных материалов, то разница температур на горячей и холодной сторонахравновеликих изделий будет значительно больше. Следовательно, и величинатемпературных напряжений, определяемая расширением материала при нагревании иуменьшением объема при охлаждении, будет намного выше. Если же учесть, чтовысокопористое строение теплоизоляционных материалов предопределяет невысокуюпрочность, то становится ясным, что у большинства теплоизоляционных материаловтермическая стойкость невысока. Особенно низка она у материалов с жесткимячеистым каркасом, например, получаемых пеновым способом. Наличие в структуредефектов (микротрещин) способствует частичной релаксации температурныхнапряжений и, как следствие, повышению термической стойкости материалов. Такоестроение характерно для керамических теплоизоляционных материалов, получаемыхспособом выгорающих добавок. Наиболее высокой термической стойкостью обладаютматериалы, в которых элементы твердой фазы, составляющие пористый каркас, имеютвозможность свободно деформироваться при нагревании и охлаждении. Это, преждевсего материалы на основе огнеупорных волокон. Их термическая стойкость вдесятки, а иногда и в сотни раз превышает тот же показатель материалов сячеистой структурой и гораздо выше термостойкости плотных материалов. Дляповышения термостойкости стремятся применять материалы с меньшими значениямикоэффициента линейного температурного расширения (ТЛКР), который зависит отприроды применяемого сырья. Огнеупорность – свойство материала противостоять,не деформируясь и не расплавляясь, длительному воздействию высоких температур.Огнеупорность зависит только от вещественного состава материала, т.е. отогнеупорности материалов, составляющих этот материал, и их соотношения в нем.Огнеупорность является важным признаком для определения предельной температурыприменения теплоизоляционных материалов. Благодаря своим свойствам, огнеупорныетеплоизоляционные материалы широко применяются на предприятиях металлургии,химической промышленности, машиностроения, в промышленности строительныхматериалов, энергетики. Температура начала деформации под нагрузкой –показатель, определяющий предельную температуру применения материала. Онасоответствует температуре 4%-ной деформации материала под удельной нагрузкой,которая для теплоизоляционных материалов принимается, как правило, всоответствии с их средней плотностью. Температура начала деформации поднагрузкой всегда ниже огнеупорности и с повышением пористости снижается.Горючесть – способность материала выдерживать без разрушения действие высокихтемператур и открытого пламени. Горючесть характеризуется степеньювозгораемости строительных материалов. По степени возгораемости всестроительные материалы, в том числе и теплоизоляционные, делят на три группы:несгораемые, трудносгораемые, сгораемые. К несгораемым материалам относят всенеорганические теплоизоляционные материалы. Материалы из органического сырьяотносят к группе сгораемых. Негорючесть материалов повышают введением в ихсостав минеральных компонентов, пропиткой антипиренами, покрытием огнезащитнымисоставами. Модифицированные таким образом материалы и изделия относят к группетрудносгораемых материалов.

 

6. Электродуговая сварка и её применение при монтажетеплоэнергетического оборудования

Наиболее распространенным способом сварки металлов, на областяхпромышленности и строительства, является электрическая дуговая сварка,изобретенная русским инженерами Николаем Николаевичем Бенардосом и НиколаемГавриловичем Славяновым.

Дуга представляет собой электрический разряд в газе между электродами,к которым подведено напряжение источника тока. Ток в дуге обусловлен такназываемыми свободными электронами и положительно и отрицательно заряженнымичастицами вещества – ионами. Процесс образования этих частиц называетсяионизацией. В средней части дуги расположен столб дуги, ярко светящейся иимеющий температуру около 6000 °С. Столб заканчивается на электродахкатодным и анодным пятнами, через которые проходит весь ток дуги.

Ручная электродуговая сварка весьма широко распространена припроизводстве электромонтажных работ и для изготовления электроконструкций. С еепомощью изготовляются опоры электросетей, кожухи комплектных распределительныхустройств и трансформаторных подстанций, многочисленные поддерживающиеконструкции, распределительные шкафы, щиты и т.п.

Особое широкое распространение получила дуговая сварка по способу Н.Г. Славянова.Сущность этого способа заключается в том, что электрическая дуга возбуждаетсямежду свариваемой деталью и металлическим электродом, который плавится впроцессе горения дуги и заполняется тем самым сварной шов. Одновременноплавятся кромки свариваемых деталей. Такой процесс называется сваркаметаллическим электродом.

При сварке по способу Н.Н. Бенардоса используетсянеплавящийся (угольный) электрод, а заполнение шва достигается за счетплавления присадочного прутка.

Если дуговая сварка по способу Бенардоса производится голымугольным электродом, то при сварке по способу Славянова на плавящийсяметаллический электрод обычно наносится покрытие, которое в зависимости отсостава и толщины наносимого слоя может быть ионизирующим либо так называемымкачественным, т.е. обеспечивающим получение повышенного качества наплавленногометалла.

Сварка угольным электродом стали, а также чугуна и цветныхметаллов производится с применением флюса, наносимого на присадочные стержни ина кромки свариваемых деталей.

Электродуговая сварка применяется при монтаже теплоэнергетическогооборудова-ния: для сварки труб, арматуры, железобетонных конструкций, линииэлектропередач, при монтаже распределительных шкафов.

 

7. Укажите обозначение и наименование государственного стандартана материал, расшифруйте его марку, укажите механические и эксплуатационныесвойства, возможную область применения.

 

КЧ 30–6

Чугун – этожелезоуглеродистый сплав, содержащий более 2% углерода (если сплав содержитменее 2% углерода, он относится к сталям). Кроме углерода, чугун содержиткремний (до 4%), фосфор (до 1,2%), марганец (до 2%), серу (до 0,2%).

Ковкийчугун производят из белого чугуна с помощью длительного выдерживания (томления)его при температуре 800–850 °С. Изменяя режим термической обработки,получают ковкий чугун выше 900 °С графит может распадаться и образовыватьцементит, что вызывает потерю ковкости и ухудшает свариваемость. Чтобывосстановить первоначальную структуру ковкого чугуна после сварки приходитсяпроводить полный цикл термообработки.

Ковкийчугун обладает повышенной прочностью на растяжение невысокой пластичностью ивысоким сопротивлением удару.

Маркаковкого чугуна по ГОСТ 1215–59 (КЧ 30–6).

Ковкийчугун обозначается буквами КЧ и двумя числами: первое число (30)означает временное сопротивление при растяжение (300 МН/м?), второечисло (6) означает относительное удлинение в процентах.

ТвердостьКЧ 30–6 по Бринеллю 163.

Ковкойчугун применяется для изготовления корпусов вентилей, кранов, задвижек малыхразмеров, а также фитингов диаметром до 11/2»включительно.



Литература

 

1.   «Сварочные работы «В.А. Чебан

2.   «Сварка при производстве электромонтажных работ» Р.Е. Евсеев,В.Р. Евсеев

3.   Этус. Материаловедение

еще рефераты
Еще работы по промышленности, производству