Экзаменационный билет № 4
Подготовка шихтовых материалов в доменной плавке.
Металлы, сплавы, специальные лигатуры, шлакообразующие присадки, и другие материалы, которые используют для приготовления различных сплавов, в литейном производстве называют шихтовыми материалами или шихтой.
В состав шихты входят: свежие материалы (доменные чугуны различных марок, медь, алюминий, цинк, никель и др.), которые поступают в литейные цехи с металлургических заводов; лом черных сплавов и лом цветных сплавов, представляющие собой переработанные промышленные вторичные отходы; специальные ферросплавы и лигатуры (промежуточные сплавы более тугоплавких элементов с легкоплавкими), поступающие с металлургических заводов; отходы литейного производства и механических цехов (литники, прибыли, бракованные детали и брикетированная стружка). Количественное соотношение различных материалов в шихте зависит от качества исходных материалов и от требований, предъявляемых к изготовляемым сплавам.
Наиболее дорогой частью шихты являются свежие металлы, сплавы и лигатуры, поэтому их используют в минимальном количестве. Свежие металлы и сплавы добавляются в шихту для снижения общего содержания вредных примесей, имеющихся во вторичных материалах и литейных отходах. В зависимости от типа печей и принятого технологического процесса плавки шихтовые материалы проходят соответствующую подготовку. Так, чушки доменного чугуна разбиваются чушколомом, а крупногабаритный чугунный лом — копром. Стальной лом разрезается ацетилено-кислородным пламенем, а мелкий и тонкий прессуется в пакеты.
Надлежащая подготовка шихтовых материалов ускоряет процесс плавки, повышает производительность печей и улучшает качество сплавов.
Готовые шихтовые материалы помещаются в специальные бункера или закрома, откуда производят их отбор для загрузки в плавильную печь.
Аллотропические превращения в металле (полиморфизм).
Некоторые металлы в зависимости от температуры могут существовать в различных кристаллических формах. Это явление называется полиморфизмом, или аллотропией, а различные кристаллические формы одного вещества называются полиморфными модификациями. Процесс перехода от одной кристаллической формы к другой называется полиморфным превращением. Полиморфные превращения протекают при определенной температуре. Полиморфные модификации обозначают прописными греческими буквами α, β, γ, δ и т. д., причем α соответствует модификации, существующей при наиболее низкой температуре.
При нагреве чистого металла такое превращение сопровождается поглощением тепла и происходит при постоянной температуре, что связано с необходимостью затраты определенной энергии на перестройку кристаллической решетки.
Температура при которой осуществляется переход из одной модификации в другую, носит название температуры полиморфного (аллотропического) превращения.
Новые аллотропические формы образуются в результате зарождения центров и роста кристаллов аналогично кристаллизации из жидкого состояния. Кривые зависимости с.к. и ч.ц. от степени переохлаждения для аллотропического превращения имеют тот же вид, что и для кристаллизации из жидкого состояния. В качестве общей закономерности можно указать, что высокотемпературная модификация, как правило, имеет более простое атомно – кристаллическое строение и более высокую пластичность.
При аллотропических превращениях происходит изменение свойств металлов — изменение объема металлов (особенно характерно для олова) и растворимости углерода (характерно для железа).
Примером аллотропического видоизменения, обусловленного изменением давления, является углерод: при низких давлениях образуется графит, а при высоких – алмаз.
Например, железо в интервале температур 911—1392°С имеет гранецентрированную кубическую решетку (ГКЦ) γ-Fе. В интерпалах до 911˚С и от 1392 до 1539˚С железо имеет объемно-центрированную кубическую решетку (ОЦК) — α-Fе.