Отбор и подготовка проб чугуна и стали к спектральному анализу. Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам «Теория и технология произ

8. Для определения химического состава стали и сплавов вакуумно-

индукционной выплавки, а также стали электрошлакового, вакуумно-дугового,

электронно-лучевого и плазменно-дугового переплавов по элементам,

содержание которых меняется при переплаве и которые установлены нормативно-технической документацией на конкретную продукцию, пробы отбирают от слитков, передельного металла или от готового проката.

Допускается для определения химического состава стали и сплавов,

выплавленных в вакуумных индукционных печах, отбирать пробу металла из тигля печи перед началом разливки.

9.При электрошлаковом переплаве электродов из двух исходных плавок методом парной комплектации химический состав стали и сплавов электрошлакового переплава устанавливается как среднее арифметическое результатов определения элементов в пробе исходных плавок.

10.Пробу отбирают нагретой ложкой, наполняемой под струей, или пробницей, погружаемой в жидкий металл. Допускается заливать металл в изложницу дросселированной струей непосредственно из ковша.

11.Для труднообрабатываемых сталей и сплавов разрешается отбор проб гранулированием или в виде скрапины.

12.Схемы основного типа изложниц для отбора проб и пробниц разового пробоотборного устройства приведены на рисунках 7-9.

Рис.7. Разъемная пробница для отбора проб жидкой стали

11

13. Масса пробы для спектрального анализа - 0,06 - 1,0 кг. Допускается использовать одну и ту же пробу для химического и спектрального анализа.

Рис.8. Одноразовая изложница круглого сечения

Рис. 9. Одноразовая изложница прямоугольно-овального сечения

12

14. При разливке металла в изложницу не допускается недолив и перелив,

расплескивание и разбрызгивание металла, прерывание струи.

15.Металл в изложнице должен застывать спокойно. Для раскисления неуспокоенной стали к пробе добавляют алюминий чистотой не менее 99% из расчета его массовой доли в пробе не более 0,2%. При определении алюминия применяют силикокальций, ферросилиций, ферромарганец и другие раскислители, содержащие алюминий.

16.Охлажденные пробы металла освобождают из изложниц. Допускается охлаждать пробы обдувом сжатым или вентиляторным воздухом, а также в воде. Температура пробы перед погружением в воду не должна превышать

500°С.

17.Пробу маркируют номером плавки, ковша и порядковым номером пробы. Высота цифр для клейма должна быть 5 - 10 мм. Допускается применять другие методы маркировки проб, обеспечивающие ее четкость и сохранность.

18.Проба должна быть плотной, без трещин, раковин, видимых шлаковых включений. На поверхности пробы не допускаются заусенцы, плены,

пояса от прерывания струи при разливке, наплавы в верхней части пробы.

19.Допускается пробы ковать и подвергать отжигу. Поверхность металла

вместах отбора пробы в виде стружки очищают от шлака, механических загрязнений, окалины.

20.Для спектрального анализа отрезают нижнюю часть пробы на расстоянии 1/3 высоты. Допускается использовать неразрезанные пробы. С

нижней части пробы стачивают слой толщиной 1,5 - 2,0 мм, а у проб, взятых разовым пробоотборным устройством, с одной из плоскостей пробы снимают слой 0,5 - 1,0 мм.

21.На обработанной поверхности пробы не допускаются видимые невооруженным глазом раковины, шлаковые включения, а также дефекты механической обработки, трещины и цвета побежалости.

13

22. Пробу хранят не менее 3 мес. Допускается при применении сталей и сплавов внутри предприятия-изготовителя устанавливать другой срок хранения.

На рисунке 10 представлена схема отбора проб от листовой стали и сляба.

Рис.10. Схема отбора пробы от темплета, листа, подката

Технология пробоподготовки последовательно включает в себя следующие операции:

1) точное разрезание заготовки пробы на мерные длины для последующей удобной обработки на заточных машинах и полировальном станке. Необходимо помнить, что анализу подвергаются образцы максимальным диаметром 60 мм и высотой 50 мм. Заготовка должна иметь габариты, позволяющие получить сразу несколько образцов для подготовки шлифов (3 - 4 единицы). Разрезание (в том числе и под углом от 300 до 4500) производится на автоматическом станке марки «Q-100B». Внешний вид представлен на рис. 11. Максимальный размер заготовки 80x80x300 мм.

Рис. 11. Отрезной автоматический станок «Q-100B»

14

2) после разрезки заготовки образцы подвергаются грубой обдирке и заточке поверхности в месте резанья и других необходимых зонах граней, углах и т.п. Предварительная грубая шлифовка поверхности заготовок образцов чугунов и сталей производится на заточной машине «Корвет 485»,

представленной на рисунке 12.

Рис. 12. Заточная машина «Корвет 485»

3) после обдирки и грубой шлифовки заготовки в случае необходимости производится более тонкая предварительная шлифовка на заточном станке

«СТ 300РС», в том числе с использованием интегрированного увеличительного стекла, дополнительной подсветки и наклонной шлифовальной ленты (рисунок

13).

В процессе обдирки и предварительного шлифования заготовка

достаточно сильно разогревается, поэтому с целью устранения «пережога» необходимо систематически производить ее охлаждение. Предпочтительно воздушное охлаждение. Для воздушного охлаждения проб в лаборатории используется воздушный компрессор «REMEZA» (рисунок 14).

15

Таблица 1

Варианты индивидуальных заданий к лабораторным работам

Все результаты лабораторных работ и наблюдений конспектируются.

18

Общие требования к содержанию отчетов по лабораторной работе

1.Номер, название и цель работы (формулируется самостоятельно).

2.Краткое описание сущности работы, используемых методик расчета, материалов, лабораторного оборудования.

3.Если работа содержит расчеты по стандартным формулам, то сначала записывается формула в общем виде, затем после знака «равно» (=) указываются численные значения параметров уравнения.

4.Письменное оформление выводов по работе.

Вопросы для самопроверки

1.В чем сущность спектрального анализа состава сплавов?

2.Назовите (упрощенно) основные стадии пробоподготовки чугунов и

сталей.

3.Какими документами регламентируются требования к отбору и подготовки проб чугуна и стали к спектральному анализу?

4.Почему нельзя использовать воду для охлаждения поверхности спектрального образца?.

5.Перечислите основное оборудования для подготовки проб к анализу.

Общие требования техники безопасности при выполнении лабораторной работы

Все работы осуществляются с использованием настольного атомноэмиссионного спектрометра, имеющего в своем составе сосуд под давлением (баллон на 40 л с аргоном) при давлении 135-145 атм. Поэтому обслуживающему персоналу в «Лаборатории качества стали и сплавов» (К9211а, 211) и студентам необходимо учитывать следующее.

1. Конструкция сосудов должна обеспечивать надежность и безопасность эксплуатации в течение расчетного срока службы и предусматривать возможность проведения технического освидетельствования, очистки, промывки, полного опорожнения, продувки, ремонта, эксплуатационного контроля металла и соединений.

19

2.Каждый сосуд должен поставляться изготовителем заказчику с паспортом установленной формы. К паспорту прикладывается руководство по эксплуатации.

3.Для каждого сосуда должен быть установлен и указан в паспорте расчетный срок службы с учетом условий эксплуатации.

4.Изготовление (доизготовление), реконструкция, монтаж, наладка и ремонт сосудов и их элементов должны выполняться специализированными организациями, располагающими техническими средствами, необходимыми для качественного выполнения работ.

5.На каждом сосуде должны быть предусмотрены вентиль, кран или другое устройство, позволяющее осуществлять контроль за отсутствием давления в сосуде перед его открыванием; при этом отвод среды должен быть направлен в безопасное место

6.Не допускается при погрузке и разгрузке баллонов их сбрасывание, соударение, а также разгрузка вниз с помощью вентилей.

7.На каждом сосуде должна быть прикреплена табличка. Для сосудов наружным диаметром менее 325 мм допускается табличку не устанавливать. При этом все необходимые данные должны быть нанесены на корпус сосуда электрографическим методом.

8.На табличке должны быть нанесены:

1)товарный знак или наименование изготовителя;

2)наименование или обозначение сосуда;

3)порядковый номер сосуда по системе нумерации изготовителя;

4)год изготовления;

5)рабочее давление, МПа;

6)расчетное давление, МПа;

7)пробное давление, МПа;

8)допустимая максимальная и (или) минимальная рабочая температура стенки, °С;

9)масса сосуда, кг.

9. Сосуды должны устанавливаться на открытых площадках в местах,

исключающих скопление людей, или в отдельно стоящих зданиях.

20