2. Технология получения материала заготовки

Сплавы железа с углеродом, содержащие свыше 2% углерода, называют чугунами. Их получают путем восстановления железа из оксидов, содержащихся в рудах. Процесс восстановления железа ведут в доменных печах. В зависимости от назначения и места дальнейшей переработки различают чугуны предельные (примерно 80% от всего выпуска), предназначенные для переработки в сталь, и литейные.

Исходными материалами для доменного производства является руда, флюсы, топливо и огнеупоры.

Железная руда состоит из железосодержащих минералов и пустой породы, в состав которой входят оксиды кремния Si0₂, алюминия А1₂О₃, кальция СаО и магния MgO. Для производства чугуна используют следующие руды. Магнитный железняк представляет собой смесь двух оксидов железа – FeO и Fе20з, содержит до 70% железа. Руда имеет темный цвет, прочная и плотная, а после измельчения легко обогащается методом магнитной сепарации. Красный железняк содержит до 60% железа в виде оксида Fе₂0₃. Он менее плотен, чем магнетит, легко измельчается и восстанавливается. Бурый железняк представляет собой водный оксид железа Fе₂0_З. Н₂0 и содержит еще меньше железа (до 50%). Это относительно рыхлая, легко восстанавливаемая порода. Шпатовый железняк содержит до 40% Fe в виде карбоната FеСО₃

Флюсы – это специально вводимые в доменную печь материалы, снижающие температуру плавления пустой породы и ошлаковывающие золу кокса. Различают основные и кислые флюсы. К первым относится известняк СаСО₃ и доломит СаСО₃. МgСО₃, дающие при разложении оксиды щелочной группы СаО и MgO. Ко вторым относится кремнезем SiО₂ – кислотный оксид. Выбор зависит от состава пустой породы. Если пустая порода имеет песчано-глинистый характер (смесь SiО₂ и А1₂О₃), то в качестве флюсов применяют известняк или доломит, а если в ней превалируют известковые породы, то флюсом служит песок, что в практике встречается довольно редко.

Основным видом топлива в доменном производстве служит кокс, но в отдельных случаях в дополнение к коксу используют природный газ или пылевидный каменный уголь, которые подают вместе с воздухом, необходимым для горения топлива. Кокс должен содержать не менее 80% углерода и возможно меньшее количество серы (2%), золы (12%), влаги (5%) и летучих веществ (1 – 2%).

Огнеупоры служат для сооружения рабочего пространства доменных и других плавильных печей. Они должны обладать термостойкостью, механической прочностью и химической стойкостью по отношению к шлакам. По химическому составу огнеупоры разделяют на кислые, состоящие из кварцитов, основные и нейтральные. Они поставляются в виде кирпичей, фасонных блоков и крошки. Состав применяемого огнеупора оказывает определяющее влияние на тип флюса, вводимого при плавке. Наибольшее распространение нашли так называемые шамотные огнеупорные материалы, обладающие слабокислыми свойствами и состоящие из смеси кремнезема и глинозема.

После добычи руды и коксующегося угля, их направляют на подготовку и переработку, которая для кокса сводится к нагреву в коксовых батареях, а для руды – к ее измельчению, обогащению и окускованию.

Подготовленные таким образом исходные материалы поступают в доменную печь, где и происходит восстановление железа из оксидов и его насыщение углеродом и другими примесями.

В случае выплавки предельного чугуна последний направляется в сталеплавильные печи, в которых из него получают сталь.

Сталь - это сплав железа с углеродом, содержание которого не превышает 2,14%. Кроме того, в ней содержатся постоянные примеси (марганец, кремний, сера, фосфор) и в ряде случаев легирующие элементы (никель, хром, ванадий, молибден, вольфрам и др.).

В металлургии легирование производится в основном введением в расплав или шихту дополнительных химических элементов (в сталь — хрома, никеля, молибдена и т.д.), улучшающих механические, физические и химические свойства сплава. Для изменения различных свойств (повышения твёрдости, износостойкости, коррозионной стойкости и т. д.) приповерхностного слоя металлов и сплавов применяются также и разные виды поверхностного легирования. Легирование проводится на различных этапах получения металлического материала с целями повышения качества металлургической продукции и металлических изделий.

После завершения плавки жидкую сталь выливают в ковши и подают на разливку в изложницы или на установки непрерывной разливки стали (УНРС).

Сталь разливается в слитки, из которых после прокатки получают заготовки для обработки резанием на станках или готовый продукт (рельсы, баки, лист, трубы), поступающий в народное хозяйство.

3. Технология получения исходной заготовки

1. Возможные способы получения исходной заготовки

Перечислим возможные способы получения заготовки. Заготовку можно получить из стального прутка с последующей ковкой и обработкой режущим инструментом. Также заготовку можно получить с помощью холодной штамповки из листового проката или горячей объёмной штамповкой. Принимая во внимание программу выпуска детали 2000 штук в месяц, считаю, что наиболее выгодным и эффективным способом изготовления будет являться холодная листовая штамповка. При ковке из стального прутка слишком большое количество металла уйдёт в стружку при обработке резаньем на токарном станке. Для горячей объёмной штамповки данная деталь слишком проста. При данном способе получения заготовки требуется изготовление отдельного, подходящего только для этой детали штампа, поэтому для большей производительности и снижения припусков под механическую обработку заготовку лучше получить с помощью холодной листовой штамповкой.