8. Устройство мартеновской печи и методы мартеновской плавки.
На рис. 20 показана принципиальная схема устройства мартеновской печи. Плавильное пространство печи А подвергается действию высоких температур и химическому взаимодействию расплавленного металла 1 и жидкого шлака 2. Плавильное пространство ограничивается сверху сводом 3, снизу — подом 4, задней 5 и передней 6 стенками. В передней стенке имеются загрузочные окна 7, количество которых зависит от размеров печи. Заднюю стенку 5 устанавливают с наклоном для лучшего прилипания к ней порошкообразных огнеупорных материалов при текущем ремонте. В этой стенке сделано выпускное отверстие — летка 8, которое во время плавки закрыто огнеупорными материалами 9. Перед выпуском готовой стали огнеупорный материал 9, тощий отверстие, разрушается, и отверстие 8 пробивают стальным ломом.
Рис. 20. Схема устройства мартеновской печи: 1 — расплавленный металл; 2 — расплавленный шлак; 3 — свод; 4 — под; 5 — задняя стенка- 6 — передняя стенка; 7 — загрузочные окна. 8 — выпускная летка для металла и шлака; 9 — огнеупорный материал; 10 - воздушный регенератор: 11 - газовый регенератор; 12 — рабочий уровень площадки; 13 и 13 - каналы для подвода воздуха и отвода продуктов горения; 14 и 14' — каналы для подвода газа и отвода продуктов горения, 15 — перекидные клапаны; 16 — головка; 17 — дымовой канал; 18 — тележка для шлака; 19 — волоохлаждаемыс кислородные фурмы Под печи конструктивно выполнен с уклоном к выпускному отверстию, чтобы весь металл и шлак могли полностью вытекать из печи. Рабочее плавильное пространство расположено на
9. Способы разливки стали, дефекты слитка.
Разливка стали — это не только завершающий этап сталеплавильного процесса, но и ответственный сложный процесс, от которого зависит качество металла (его газонасыщенность, количество и характер неметаллических включений, химическая неоднородность, структура, качество поверхности слитков и прокатанных из них заготовок). При разливке стали протекают сложные физико-химические процессы и реакции, которые в итоге определяют качество металла (стали) и технико-экономические показатели работы металлургического передела предприятия. В сталеплавильных цехах металлургических и машиностроительных предприятий применяются три способа разливки стали:
разливка в слитки сверху («дождевая» разливка);
разливка в слитки снизу («сифонная» разливка);
разливка в водоохлаждаемые кристаллизаторы машин непрерывного литья передельных заготовок (трубных, сортовых и листовых).
Последний способ (способ непрерывной разливки) обладает целым рядом преимуществ по сравнению со способом разливки стали в изложницы и поэтому он находит все более широкое распространение в сталелитейном производстве. Поверхностные дефекты Основные дефекты поверхности слитков следующие: трещины, завороты, неметаллические включения, заливины, плены, подкорковые пузыри и волосовины, пережог. Следует отметить, что волосовины не являются дефектами самого слитка, а являются дефектами прокатного изделия и вызываются наличием на поверхности слитка подкорковых пузырей или неметаллических включений. Пережог поверхности хотя и является дефектом нагрева металла, но в значительной мере зависит также от формы, радиусов углов и других параметров слитка. Поэтому этот дефект отнесен к категории поверхностных. Внутренние дефекты Внутренние дефекты слитка: усадочная рыхлость, пористость, трещины, завороты корки, неметаллические включения, белые пятна, пятнистая ликвация, ликвационный квадрат. Характер возникающих дефектов зависит от свойств стали, условий разливки, затвердевания стали в изложнице, охлаждения и нагрева слитков. Образование трещин, усадочных пустот и пористости связано в основном с условиями разливки и охлаждения стали в изложнице, а возникновение подкорковых пузырей, волосовин, повышенное загрязнение металла неметаллическими включениями, появление заворотов, белых пятен зависит от технологии выплавки и разливки стали.
10. Процесс кристаллизации металлов и построение кривых охлаждений Пространственные кристаллические решетки образуются в металле в процессе затвердевания, т. е. при переходе его из жидкого состояния в твердое. Этот процесс получил название кристаллизации. Такая кристаллизация называется первичной, в отличие от вторичной кристаллизации, которая наблюдается в твердых металлах. Превращения, происходящие в процессе кристаллизации, имеют важное значение, так как в значительной степени определяют свойства металлов. В жидком металле происходит непрерывное движение атомов. По мере понижения температуры это движение замедляется, атомы начинают сближаться, группироваться, образуя первичные кристаллы, которые получили название зародышей, или центров кристаллизации. Затем происходит рост кристаллов вокруг этих центров за счет атомов жидкого металла. Одновременно продолжается образование новых центров кристаллизации. Таким образом, кристаллизация состоит из двух стадий: 1) образование центров кристаллизации; 2) рост кристаллов вокруг этих центров. Вначале рост кристаллов не встречает препятствий, поэтому растущие кристаллы еще сохраняют правильную форму, различаясь только ориентировкой. В дальнейшем жидкого металла остается меньше, а растущих кристаллов — больше. Увеличиваясь, кристаллы сталкиваются. В месте соприкосновения кристаллов рост их прекращается; он продолжается в тех направлениях, где нет препятствий. В результате правильность формы растущих кристаллов нарушается. Получаются группы кристаллов неправильной формы, называемые зернами. В зернах сохраняется правильное внутреннее строение каждого отдельного кристалла. Применяя ускоренное охлаждение или создавая неравномерный отвод тепла, получают кристаллы древовидной формы, называемые дендритами.
11. Механические свойства металлов. Методы определения твёрдости и обозначение твёрдости.
Механические свойства. Прочность. Прочностью металла называют его способность сопротивляться действию внешних сил, не разрушаясь. Твердость. Твердостью называется способность тела противостоять проникновению в него другого, более твердого тела. Упругость. Упругостью металла называется его свойство восстанавливать свою форму после прекращения действия внешних сил, вызывавших изменение формы (деформацию.) Вязкость. Вязкость называется способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) внешним силам. Вязкость – свойство, обратное хрупкости. Пластичность. Пластичностью называется свойство металла деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения действия сил. Пластичность – свойство, обратное упругости. 1.Определение твердости вдавливанием стального шарика (метод Бринелля) 2.(метод Роквелла) Алмазный конус с углом при вершине 120° вдавливается в металл предварительной постоянной нагрузкой 10 кг, а затем полкой нагрузкой 60 или 150 кг. Для испытания используют специальный пресс, внешний вид которого показан на рис. 25.Алмазный конус крепится в оправке 4.Образец устанавливается «на столик 3 и поднимается с помощью штурвала 2 до нагрузки 10 кг. Ручка 1 освобождает грузы6, которые создают усилие для вдавливания конуса в металл. Глубину вдавливания, т.е. значение твердости, отмечает индикатор 5.Значения твердости этим методом определяются по разности глубины вдавливания алмазного конуса под действием полной и предварительной нагрузок. Чем тверже металл, тем на меньшую глубину проникает алмаз при вдавливании, тем больше будет число твердости. Стандартной нагрузкой при этом методе является 150 кг. Обозначается твердость НRC. В некоторых случаях, например при измерении твердости на тонком образце или при измерении твердости поверхностного слоя металла, нагрузку применяют до 60 кг. Метод Виккерса. Метод измерения твердости черных и цветных металлов и сплавов при нагрузках от 9,807 Н (1 кгс) до 980,7 Н (100 кгс) по Виккерсу регламентирует ГОСТ 2999 - 75* (в редакции 1987 г.).Измерение твердости основано на вдавливании алмазного наконечника в форме правильной четырехгранной пирамиды в образец (изделие) под действием силы, приложенной в течение определенного времени, и измерении диагоналей отпечатка, оставшихся на поверхности образца после снятий нагрузки. величину твердости, и буквами HV