Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Конспект лекція. Теорія ливарного виробництва. частина 2 - файл TPVV-L10-stal. otlivki.doc


Конспект лекція. Теорія ливарного виробництва. частина 2
скачать (33946.4 kb.)

Доступные файлы (15):

TPVV-L10-stal. otlivki.doc5604kb.26.02.2006 11:02скачать
TPVV-L11-stal. struktura vuglec.doc4519kb.24.02.2006 11:01скачать
TPVV-L13-stal. plavka.doc484kb.02.03.2006 13:41скачать
TPVV-L14-chug.struktura.doc21006kb.06.03.2006 13:53скачать
TPVV-L15-chug.C4.doc1125kb.25.02.2006 16:57скачать
TPVV-L16-chug.BelCH-CHsVermG-KovCH.doc1305kb.25.02.2006 21:15скачать
TPVV-L17-chug.VisCHsSHarG.doc3092kb.26.02.2006 01:31скачать
TPVV-L18-chug.shixta.doc105kb.28.01.2006 14:46скачать
TPVV-L19-chug.plavka.doc424kb.26.02.2006 00:08скачать
TPVV-L20-Kl-Al-Fl splavi.doc4654kb.26.02.2006 00:59скачать
TPVV-L21-KL-shixta.doc106kb.26.02.2006 01:05скачать
TPVV-L22-Kl-Al-pechi.doc18544kb.01.03.2006 10:57скачать
TPVV-L23-Kl-Al-plavka.doc7358kb.26.02.2006 10:52скачать
TPVV-L24-Kl-Cu.doc197kb.28.01.2006 12:35скачать
TPVV-L25-Kl-Mg-Zn-inshi.doc8106kb.28.01.2006 12:38скачать

содержание
Загрузка...

TPVV-L10-stal. otlivki.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Дисципліна “Теорія і практика виробництва виливків

для студентів спеціальності 7.090405 – “Спеціальна металургія”
8 семестр
Розділ (модуль) 4. Теорія і практика виробництва сталевих виливків
Лекція 10. Сталеливарне виробництво.
Історична довідка про сталеливарне виробництво. Сталеливарне виробництво України. Класифікація сталевих виливків. Технічні умови на сталь для виливків. Особливості технології виробництва фасонних сталевих виливків.
Історична довідка про сталеливарне виробництво.
Сталь являє собою багатокомпонентний сплав на основі системи залізо-вуглець, вміст вуглецю в якому обмежено його максимальною розчинністю у твердому залізі, що за температурою 1147оС складає біля 2%.
У більшості промислових марок сталей вміст вуглецю у сплаві з залізом за кімнатними температурами знаходиться у діапазоні 0,05...0,60%. Лише окремі марки інструментальних сталей вміщують 0,6...1,5% вуглецю, а найбільш поширена зносостійка високомарганцевиста аустенітна сталь Гатфілда вміщує 1,1% вуглецю.

Крім вуглецю, промислові марки сталей вимушено обов’язково вміщують технологічні домішки кремнію і марганцю, шкідливі домішки сірки та фосфору, а в разі цілеспрямованого легування – підвищену кількість кремнію і марганцю, а також хром, нікель, титан, вольфрам, ванадій, молібден, ніобій, мідь, алюміній, бор, азот, кобальт, рідкоземельні та деякі інші метали.
З початку залізної ери в історії людства сталь широко застосовували для виготовлення насамперед виробів, які крім високої міцності повинні були мати підвищені пластичні і ударостійкі властивості, бути надійними і довговічними у процесі експлуатації. Такі деталі виробляли методом гарячого кування безформних шматків кричної сталі, отриманих прямим відновленням заліза вуглецем деревинного вугілля з руди у сиродутних горнах.

У Європі з кінця ХV сторіччя замість порційного дискретного прямого відновлення заліза почали впроваджувати значно продуктивніший і дешевший доменний метод безперервного виплавляння з руди рідкого чавуну – сплаву заліза з вмістом вуглецю 2...4%, який переходив у сплав з деревинновугільного палива. З твердих злитків крихкого чавуну, виплавленого у домнах, зайвий для сталевої криці вуглець випалювали киснем повітряного дуття у спеціальних фрішевальних горнах. Складний процес випалювання вуглецю з твердого чавуну поступово складав конкуренцію прямого методу відновлення м’якого заліза з руди у сиродутних горнах.

У 1784 р. Генрі Корт для очищення чавуну від зайвої кількості вуглецю, розробив більш продуктивний процес пудлінгування сталі у подових полум'яних печах. У такі печі заливали рідкий чавун і випалювали з нього вуглець факелом полум'я від горіння вугільного палива у окремій топці. При цьому на поверхні ванни замість рідкого чавуну утворювалась густа криця напівтвердої сталі, яку треба було весь час перемішувати (пудлінгувати) з залишками рідкого чавуну. Пудлінгові сталь, прокатана крізь валки у сортовий профіль, забезпечила бурхливе будівництво у всьому світі залізничних шляхів, металевих мостів, арочних дахів споруд і загальне зростання машинобудування. Але досягти у плавильному агрегаті температури, яка б була вища температури плавлення заліза, і отримати таким чином фасонні сталеві виливки до середини ХІХ сторіччя не вдавалося. Тривалий час виливки відповідального призначення, які за умовами експлуатації не можна було виробляти з крихкого сірого чавуну, виробляли переважно з олов’яної бронзи, за виключенням обмеженої номенклатури дрібних литих деталей із спеціального ковкого чавуну.

У 1856 р. англієць Генрі Бесемер, використовуючи екзотермічний характер реакцій випалення вуглецю та інших домішок заліза киснем, відкрив спосіб і заснував масове виробництво рідкої сталі продуванням рідкого чавуну повітрям у спеціальних конвертерах. Проблему видаляння із сталі зайвого шкідливого фосфору вирішив у 1878 р. Сідней Томас, замінивши кислу футерівку бесемерівського конвертера основною.

У 1865р. француз П'єр Мартен об'єднав у одному агрегаті полум'яну подову пудлінгову піч з рекуперативними нагрівачами повітря конструкції братів Сименсів. За рахунок значного підвищення температури ванни таке поєднання дало змогу не тільки переробляти у мартенівській печі рідкий чавун на рідку сталь, але й переплавляти твердий сталевий лом, скрап та стружку сталі, які накопичувались на металооброблювальних підприємствах.

У наступні сто років бесемерівська та мартенівська сталь, конкуруючи між собою, поклали край будівництву дерев'яних парусних кораблів, кам'яних мостів, литтю бронзових і чавунних гармат. Переважну більшість деталей машин, механізмів і конструкцій почали виготовляти із сталевого прокату, а складні за конфігурацією деталі – із сталевого фасонного литва.

Паралельно з зростанням обсягів виробництва викривались резерви підвищення якості, механічних та спеціальних властивостей сталі, якому сприяв розвиток металознавчих наук.

К. Карстен у 1814 р. встановив, що головним регулятором механічних властивостей заліза є вуглець, кількість якого визначає різницею між в’язкою м'якою сталлю, зносостійкою твердою сталлю і крихким чавуном. Тим самим було започатковане дослідження системи "залізо-вуглець". У 1868 р. Д.К.Чернов відкрив "критичні точки" структурних перетворень сталі при нагріванні та охолодженні і тим самим заклав початок наукам металознавства, металографії та термічного оброблення металів. У другій половині ХIХ ст. успіхи у металографії та термографії Ф.Осмонда, стимулювали визначення основних структурних складових сталі: фериту та перліту. Вивченням властивостей фазових та структурних складових сплавів заліза з вуглецем займались такі вчені, як Аустен, Відмандштет, Сорбі, Мартенс, Гейн, Хоу, Трууст та інші. Це дозволило П. Геренсу наприкінці ХIХ сторіччя скласти сучасну діаграму стану "залізо - вуглець" та "залізо - цементит". Деякі фази та структурні складові цієї системи названі на честь її попередніх дослідників: аустеніт, сорбіт, тростит, мартенсит, бейніт. У 1930 р. Бейн та Девенпорт встановили С- подібні криві ізотермічного розпаду аустеніту, які залишаються основою теорії термічного оброблення сплавів.

Процес легування сталі розгорнувся у 50...80 р. р. ХIХ ст. У 1871 р. Хольцер оптимізував хімічний склад нержавіючої хромистої сталі, у 1889 р. Райлі – ударостійкої нікелевої сталі, у 1893 р. Гатфілд – зносостійкої аустенітної марганцевистої сталі, у 1900 р. Тейлор - вольфрамової швидкоріжучої сталі, у 1912 р. Маурер - аустенітної жароміцної хромонікелевої сталі. Відносно повна система легування сталі склалась у першій чверті ХХ сторіччя.

Одночасно з успіхами металознавства розвивались і прогресивні технології сталеливарного виробництва. Після другої світової війни бесемерівський та мартенівський процеси поступово замінили більш ефективним киснево-конверторним та електросталеплавильним процесами. У ряді країн енерговитратні мартенівські печі функціонують до нашого часу. Останній металургійний повітряний бесемерівський конвертер в Україні демонтовано лише у 1983 р. Але і в наш час малі конвертори з верхнім кисневим дуттям для випалення вуглецю з чавуну вагранкового плавлення використовують у окремих сталеливарних цехах для виробництва масивних виливків.

Тривалий час сталеві виливки складали 24...28% від загальної щорічної маси литва з усіх сплавів. Але у останній чверті ХХ сторіччя у більшості країн цей показник зменшився до 7...8% за рахунок майже повної заміни вуглецевої конструкційної литої сталі високоміцним чавуном з кулястим графітом, механічні властивості якого еквівалентні механічним властивостям відповідних марок сталі, а собівартість – майже вдвічі менша. На початок ХХІ сторіччя виливкам з високоміцному чавуну конкуренцію складають лише високолеговані сталі із спеціальними експлуатаційними властивостями та низьковуглецеві сталі для зварювально-литих деталей і конструкцій.
^ Сталеливарне виробництво України
У 1990 році підприємства чорної металургії України виплавляли 50,1 млн. т. сталі. У 1993 році цей показник становив лише 31,0 млн. т. З них 53 % виплавлено у мартенівських печах: на Маріупольському металургійному комбінаті (МК) ім. Ілліча, МК “Криворіжсталь”, Алчевському МК, МК “Запоріжсталь”, МК “Азовсталь”, заводі ім. К.Лібкнехта, Краматорському МК, Донецькому МК. У більшості промислово-розвинутих країн такі печі в свій час були демонтовані, як не рентабельні. Біля 42,3 % сталі було виплавлено в кисневих конвертерах у 7 цехах різних металургійних комбінатів, які мали загалом 23 конвертери. Біля 4,7 % сталі було виплавлено на заводі “Дніпроспецсталь”, а також на Донецькому металургійному заводі в 4 електросталеплавильних цехах, обладнаних 23 дуговими та індукційними печами.

Виплавлену рідку сталь здебільшого зливають у багатотонні чавунні виливниці де вона кристалізується у вигляді масивних злитків.

Тверді злитки сталі після вторинного нагріву прокатують крізь валки прокатних станів у яких методом пластичної деформації одержують сталеві труби, рейки, кутки, швелери, двотаври, листи, штаби, прутки та інший профільний прокат. У 1990 році лише 8% сталевого профілю було отримано безпосередньо з рідкої сталі сучасним прогресивним способом безперервного литва на машинах з профільними мідними водоохолоджувальними кристалізаторами.

У ливарних цехах машинобудівних заводів України у 1990 році вторинним переплавленням лому списаних машин та механізмів, обрізків, відходів листової висічки, стружки, залишків від зварювання і механічного оброблення деталей в дугових та індукційних електричних печах, а також в невеликих мартенівських печах з додатком чушкового чавуну і феросплавів, різними методами, в тому числі спецелектрометалургійними, вироблено 1,35 млн. т. фасонних сталевих виливків.
^ Класифікація сталевих виливків.
Сталеві виливки класифікують залежно від їх функціонального призначення, складності конфігурації, маси, переважаючої товщини перерізу стінок, точності розмірів виливків, шорсткістю їх поверхні, хімічним складом сталі, її структурі, її експлуатаційними властивостями, способу її виплавляння.

Такі показники разом із серійністю, обраною технологією, продуктивністю та бездефектністю праці визначають основну частку собівартості продукції сталеливарних цехів.

Функціональне призначення литої сталевої заготівки, як правило, відображається у назві деталі і заноситься у штамп її креслення: "Корпус редуктора", "Шестерня", "Втулка", "Блок циліндрів", "Кулачковий вал", "Гідроциліндр", "Поршень", "Маховик", "Гребний гвинт", "Рама" і т. і (рис. 10.1).

Рис. 10.1. Класифікація виливків залежно від функціонального призначення: корпус (1), втулка (2), важіль (3), циліндр (4), диск (5), плита (6), труба (7), колесо (8), рама (9), кронштейн (10), (коробка (11), арматура (12), сопло (13).
За складністю конфігурації виливки розділяють на п’ять груп, залежно від чого відповідно змінюється собівартість їх виготовлення:

– І група – прості, переважно плоскі, переважно рівностінні виливки (рис. 10.2);

– ІІ група – нескладні виливки відкритої коробчатої або циліндричної форми невідповідального призначення (рис. 10.3);

– ІІІ група – виливки середньої складності відкритої коробчатої або циліндричної форми відповідального призначення (рис. 10.4);

– ІV група – складні виливки частково відкритої або закритої коробчатої або циліндричної форми відповідального призначення (рис. 10.5);

– V група – особливо складні та унікальні виливки частково відкритої або закритої коробчатої або циліндричної форми особливо відповідального призначення (рис. 10.6).

Рис. 10.2. Приклади виливків І групи складності (прості).

Рис. 10.3. Приклади виливків ІІ групи складності (нескладні).

Рис. 10.4. Приклади виливків ІІІ групи складності (середньої складності).

Рис. 10.5. Приклади виливків ІV групи складності (складні).

Рис. 10.6. Приклади виливків V групи складності (особливо складні).
Залежно від маси сталеві (як і чавунні) виливки традиційно класифікують на:

– дрібні, вагою до 50 кг, які дозволяється транспортувати вручну двом вантажникам;

– середні, вагою 50...1000 кг, які транспортують пневматичними підйомниками-тельферами;

– важки або крупні, вагою 1...20 тонн і більше, які транспортують лише підйомними кранами.

За дещо іншим принципом сталеві виливки залежно від маси класифікують на п’ять груп (див. табл. 10.1).
Таблиця. 10.1. Класифікація сталевих і чавунних виливків за масою


Група

Назва групи виливків

Вага виливка, кг

1

дрібні

до 100

2

середні

101...1 000

3

важкі

1 001...5 000

4

дуже важкі

5 001...20 000

5

особливо важкі

понад 20 000


За товщиною переважаючого перерізу стінок виливки поділяють на тонкостінні 2...20 мм, середньостінні 20...50 мм і товстостінні 50...2000 мм і більше, а також на рівностінні та різностінні (рис. 10.7).

Рис. 10.7. Тонкостінний рівностінний (а), товстостінний рівностінний (б) і різностінний (в) виливки.
Розмірну точність деталі встановлює конструктор технічної системи, до якої вона входить як окрема складова. Розмірна точність литої заготівки деталі залежить від комплексу ливарних та інших технологічних факторів її виробництва. Різниця між конструктивною і технологічною розмірною точністю деталі визначає величину припуску на механічне оброблення, тобто масу металевої стружки, яку необхідно видалити від виливка різальним інструментом у механічному цеху. Зменшення розмірної точності виливка спрощує роботу ливарників, але ускладнює роботу механіків. Тому розмірну точність виливка механіки і ливарники узгоджують між собою і встановлюють згідно нормам відповідної технічної документації.

Шорсткість поверхні виливка, яка не підлягає механічному обробленню, також залежить від багатьох ливарних технологічних факторів і у значній мірі визначає товарний вигляд продукції.

Виливки в цілому за конфігурацією, розмірами, шорсткістю поверхонь і масою повинні повністю співпадати з відповідними показниками і додатковими технічними умовами на кресленні литої заготівки та у супроводжувальній документації, які були попередньо узгоджені між конструкторами-механіками і технологами-ливарниками.

У виливках не повинно бути зовнішніх і внутрішніх дефектів.
^ Технічні умови на сталь для виливків.
Сталі для виливків за способом виплавляння класифікують на дві групи – виплавлені у печах з кислою футерівкою або виплавлені у печах з основною футерівкою. Основний процес виплавляння сталі дорожчий і триваліший за кислий. У основних печах виплавляють переважно високолеговані сталі із спеціальними службовими властивостями для виливків відповідального призначення. Основний процес дозволяє шлаковим рафінуванням знижувати вміст шкідливих з'єднань на основі сірки та фосфору у рідкій сталі. Крім того основний процес виключає можливість взаємодії хрому, марганцю та інших елементів високолегованої сталі з кремнеземом кислої футерівки. При виплавлянні у кислих печах ці елементи утворюють з кремнеземом легкоплавкі шпінельні евтектики, що призводить до швидкого роз’їдання футерівки ванни плавильного агрегату, підвищеному шлакоутворенню і значним втратам легуючих елементів на окислення.

У наш час більше 90% сталі для фасонних виливків у цехах масового і дрібносерійного виробництва виплавляють із шихти з сталевого лому і брухту у кислих або основних трифазних електричних дугових сталеплавильних печах (ДСП) з металоємністю ванни від 0,5 до 40 тонн і більше.

При виробництві крупних сталевих виливків на металургійних комбінатах України або у ливарних цехах переважно для власних потреб для перероблення доменного або вагранкового чавуну на сталь у виключних випадках використовують конвертори з верхнім кисневим дуттям.

У окремих старих ливарних цехах України для виплавляння сталі ще й досі використовують енерговитратні газові основні і кислі мартенівські печі, які в процесі реконструкції поступово замінюють електричними печами.

У цехах і на ділянках дрібного сталевого точного литва техніко-економічну перевагу над іншими плавильними агрегатами мають кислі або основні індукційні електричні печі.
В процесі кожної плавки хімічний склад сталі контролюють у невеликих литих зразках стандартними методами аналітичного хімічного аналізу, а також сучасними сертифікованими методами спектрального експрес-контролю з обробленням і документуванням його результатів за допомогою ПЕОМ.
Згідно ГОСТ 977-88 “Виливки сталеві. Загальні технічні умови.” у нормативно-технічній документації до кожного сталевого виливка потрібно вказувати одну з трьох категорій відповідальності його функціонального призначення у виробі, а саме: виливок загального призначення, виливок відповідального призначення або виливок особливого призначення.

Відповідно категорії відповідальності призначення у сталі виливків контролюють:

– І категорії загального призначення – лише хімічний склад сталі;

– ІІ категорії відповідального призначення – хімічний склад, тимчасовий опір при розриванні σв (або межу текучості σт) та відносне подовження δ сталі;

– ІІІ категорії особливо призначення – хімічний склад, тимчасовий опір при розриванні σв (або межу текучості σт) , відносне подовження δ та ударну в’язкість КС сталі.

Під час розливання сталі у ливарні форми для виробництва виливків ІІ та ІІІ категорії відповідальності призначення заливають додаткові форми для кристалізації литих проб-заготівок. Склад матеріалу форм і метод виготовлення литих проб повинні бути наближені до матеріалу і методу виготовлення форм для товарних сталевих виливків, а конструкція порожнини форми з надливами – забезпечувати відсутність усадкової поруватості і максимальну щільність металу у елементах литої заготівки, з яких виточують зразки на механічні випробування (рис. 10.8). Литі проби-заготівки піддають термічному обробленню разом з товарними виливками, після чого з них виготовляють стандартні зразки на випробування механічних властивостей сталі.

Результати хімічного аналізу та механічних випробувань документують у центральній заводській лабораторії і додають замовнику литва у вигляді сертифікату на готову товарну продукцію сталеливарного цеху.


Рис. 10.8. Стандартизовані литі проби-заготівки для виготовлення зразків на випробування механічних властивостей сталі.
У технічних умовах на кресленні виливка замовник може встановити додаткові умови приймального контролю, наприклад, максимальну припустиму твердість або характеристику обов’язкової мікроструктури.
За призначенням або службовим вимогам сталі для виливків розділюють на два класи:

– конструкційні сталі, основні вимоги до яких регламентовані механічними властивостями сплаву при нормальних температурах у звичайних для машин і механізмів умовах експлуатації;

– високолеговані сталі із спеціальними фізичними, хімічними, фізико-хімічними та іншими властивостями (жароміцні, жаростійкі, корозійностійкі, кавітаційностійкі, зносостійкі, електротехнічні, магнітотверді і т. ін.).

У свою чергу конструкційні сталі поділяють на дві підгрупи: конструкційні вуглецеві (нелеговані) та конструкційні леговані з вмістом хрому, нікелю та інших елементів нижче одного відсотку кожного або з сумарним вмістом легуючих елементів приблизно 2,5...3,0%. За однаковим вмістом вуглецю і однаковим режимом термічного оброблення механічні властивості конструкційних легованих сталей, як правило, перевищують механічні властивості конструкційних вуглецевих нелегованих сталей, особливо у масивних перерізах стінок виливків.
За характерним типом мікроструктури сталі поділяють на феритні, перлітні, мартенситні, аустенітні та сталі із змішаною структурою: ферито-перлітні, аустеніто-мартенситні і т. ін. Слід відзначити, що у реальних умовах кристалізації у ливарній формі однофазна гомогенна структура сталі майже не утворюється. Навіть у низьковуглецевих сталях в процесі охолодження виливків до кімнатних температур збитковий вуглець кристалізується у вигляді третинного цементиту на межах феритних зерен. У середньовуглецевих сталях після гартування одночасно з мартенситом у структурі завжди присутній залишковий аустеніт.
Основним нормативно-технічним документом для виробництва сталевих виливків є ГОСТ 977-88 “Виливки сталеві. Загальні технічні умови.”

Хімічний склад більшості марок сталі для виливків, регламентований ГОСТом 977-88 аналогічний відповідним маркам сталі в сортовому прокаті, але через більшу припустиму кількість домішок і неметалевих включень вимоги до їх в’язко-пластичних властивостей дещо знижені. При цьому методом литва можна отримати точні деталі з будь яких високолегованих сталей, навіть занадто крихких і твердих, деталі з яких не можуть бути отримані обробленням заготівок тиском або механічним різанням.

ГОСТ 977-88 регламентує обов’язкові або рекомендує для довідок наступні відомості про сталі для виливків:

– марки сталі та їх позначення в технічній документації;

– переважаючий тип структури кожної марки високолегованої сталі;

– оптимальний хімічний склад кожної марки сталі;

– мінімально припустимі механічні властивості для кожної марки сталі після термічного оброблення;

– оптимальні температурні режими термічного оброблення виливків з кожної марки сталі;

– креслення виливків технологічних проб, з яких рекомендують виготовляти зразки для випробувань механічних властивостей сталі;

– посилання на стандартні методики механічних випробувань властивостей сталі за відповідними ГОСТами;

– посилання на стандартні методики аналізу хімічного складу сталі за відповідними ГОСТами.

– перелік основних експлуатаційних властивостей спеціальних сталей;

– рекомендовані області застосування у техніці різних марок спеціальних сталей.
ГОСТ 977-88 вміщує вісім десятків марок сталі для виливків, у тому числі 8 марок вуглецевої конструкційної сталі, 29 марок легованої конструкційної сталі та 43 марки високолегованої сталі із спеціальними властивостями. При цьому слід відзначити, що реальна кількість марок сталей, які набули широкого практичного вживання для виробництва виливків, значно нижча і не перевищує двох десятків найменувань. В той же час до ГОСТу 977-88 не включені достатньо поширені у промисловості марки високовуглецевих сталей для ріжучого інструменту, а також окремі марки високолегованих сталей для виготовлення штампів і прес-форм. Тому литі заготівки з інструментальних марок сталі виробляють за окремими технічними умовами.
^ Особливості технології виробництва фасонних сталевих виливків.
У фасонних сталеливарних цехах великої потужності , що виробляють середні і дрібні виливки, при обиранні ємності плавильного агрегату враховують необхідність безперервного подавання сталі на заливальну ділянку конвеєру. Ємність печі періодичної дії обирають залежно від тривалості процесу шихтування і плавлення, від припустимій тривалості випуску всієї ванни рідкої сталі у розливальний ківш стопорної конструкції та від максимально припустимої кількості відкриття стопору ковша для заливання кожної форми. У таких випадках краще встановлювати декілька трифазних дугових електричних печей (рис. 10.1) відносно малої ємності 3, 5, 10 т, що забезпечує видачу металу з різних печей крізь короткі проміжки часу.

Рис. 10.1 Трифазна дугова ванна електрична сталеплавильна піч типу ДСП
Встановлені на формувальній ділянці великі форми заливають рідкою сталлю із стопорних ковшів (рис. 10.2,а), рідкий шлак з яких зливають у окремі мульди. Кількість безаварійних відкривань стопору, виготовленого з вогнетривкого шамотного припасу, у середньому 120. Синхронізувати рух крану із стопорним ковшем під час розливання сталі у ливарні форми, які рухаються разом з формувальним конвеєром, неможливо. У таких випадках сталь з печі зливають у великий крановий стопорний ківш, з якого вона швидко періодично роздається у тельферні розливальні поворотні ковші відкритого типу (рис. 10.2,б).


а б
Рис. 10.2. Стопорний (а) та відкритий поворотний (б) ковші для розливання сталі


Переважний метод формоутворення крупних сталевих виливків – литво в разові піщано-глинясті форми по-сухому. При поточно-масовому виробництві середнього і дрібного литва на автоматичних лініях використовують піщано-глинясті форми по-сирому. У окремих випадках рідку сталь виливають в металеві виливниці для майбутніх поковок або заготівок штампів і прес-форм. Незначну частину дрібних сталевих виливків малих розмірів отримують литвом за виплавними восковими моделями. Іншими спеціальними методами сталеві виливки майже не виготовляють.

Підвищена температура заливання (1550...1600оС) вимагає підвищених вимог до термостійкості формувальних і стрижневих сумішей, а також протипригарних фарб і паст, особливо при виробництві масивного товстостінного литва. Основний наповнювач формувальних і стрижневих сумішей для сталевого литва – формувальні кварцові піски з мінімальним вмістом глинистої складової і шкідливих домішок. Заливання із стопорного ковша обумовлює підвищені вимоги до міцності і ступеню ущільненості суміші у формах.

Рідкорухомість вуглецевої сталі приблизно у двічі менша, ніж рідкорухомість сірого чавуну. Межа доступного регулювання рідкорухомості сталі вузька, і проводити таке регулювання практично неможливо. Температуру розливання сталі у форми, виходячи з вимог якісного їх заповнення, витримують вище температури ліквідус (tлікв) на 30...60оС для товстостінних виливків, на 60...80оС вище для масивних середньостінних виливків і на 80...100оС вище для товстостінного литва. Для низьковуглецевої сталі це відповідає в середньому температурі заливання форм (tзап) 1560...1630оС, для середньовуглецевої сталі – 1540...1610оС, а для високовуглецевої сталі – 1520...1590оС.

Низьке перегрівання над температурою ліквідус і низька рідкорухомість сталі потребують збільшення площин перерізів каналів ливникової системи і скорочення тривалості заливання форми у 1,5...2,0 рази, відносно чавуну. Для виливків масою більш 10 т ця різниця доходить до 3,0.

Застосування стопорних ковшів, які своєю конструкцією повинні затримувати рідкий шлак, дозволяє дещо спростити конструкцію ливникової системи. Замість ливникової чаши вживають воринку, фільтрувальні сітки та шлаковловлювачі не встановлюють, довжину каналів зменшують до мінімально можливої. Площини перерізів всіх каналів проектують однаковими, тобто надають перевагу нейтральній ливниковій системі. При виробництві крупних масивних виливків у відбитки моделей елементів ливникової системи форми встановлюють вогнетривкий керамічний сифонний припас.

Для виливків масою до 100 кг вживають ливникові системи з боковим підведенням металу за площиною рознімання форми, для виливок масою 100...500 кг – з боковим або нижнім підведенням. Більш масивні форми заливають, як правило, крізь нижні сифонні або ярусні ливникові системи, яким взагалі надають перевагу для сталевих виливків.

Велика усадка сталі у рідкому і рідко-твердому стані вимагає значних витрат металу на обов’язкові масивні надливи та дотримання принципу її спрямованої кристалізації (рис. 3.10). Після часткової компенсації усадки тіла високого масивного виливка іноді у відкриті надливи (рис.3.10,а) додатково доливають з ковша гарячу сталь.

Рис. 3.10. Типові верхні відкриті (а), закриті бокові (б) та закриті центральні (в) надливи на масивних сталевих виливках
Без надливів виготовляють лише маловідповідальне тонкостінне сталеве литво.

Усадка сталі у твердому стані може призвести до виникнення гарячих і холодних тріщин, жолоблення конфігурації і нестабільність розмірів виливка. При проектуванні технології форми потрібно забезпечувати податливість формувальної суміші, зміцнювати слабкі перерізи виливка додатковими усадковими ребрами та холодильниками. Під впливом внутрішніх напруг за умови гальмування усадки при охолодженні нижче 650оС у виливку можуть з’явитися холодні тріщини. Метал у такому випадку руйнується не по межах зерен, а по перерізу зерен без окислення.

Загалом технологія виробництва сталевого виливка під час її проектування, розрахунку, освоєння, вдосконалення і поточного використання у ливарному цеху вимагає значно більшої кваліфікації конструкторів і технологів, ніж чавунного виливка. Відповідно відсоток браку і відношення маси ливниково-живильної системи до маси тіла виливка у цехах сталевого литва більші, ніж у чавуноливарних. Чи не єдиною технологічною перевагою сталі над сірим чавуном є можливість заварювання дефектів виливка металевим електродом ідентичного з металом виливка хімічного складу. Сірий чавун не витримує місцевого перегрівання виливка електричною дугою або ацетиленокисневим факелом і руйнується.


Скачать файл (33946.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации