ТКМ

29

1.3.6. Разливка стали, строение стального слитка

Продукцией сталеплавильного производства являются слитки, которые получают путем заливки жидкого металла в изложницы (рис. 1.26) или методом непрерывной разливки стали (рис.1.27). Классификация способов разливки стали представлена на рис. 1.25.

Способы разливки стали

Рис. 1.25. Классификация способов разливки стали

Рис.1.26. Разливка стали в изложницы: а - сверху; б - снизу (сифоном); 1 - стопорный ковш; 2 - стальной поток; 3 - литник; 4 - огнеупорная трубка; 5 - изложница; 6 - поддон; 7 - канал (питатель)

30

Рис.1.27. Схема установки непрерывной разливки стали: 1 - разливочный ковш; 2 - промежуточная емкость; 3 - кристаллизатор; 4 - металл; 5 - тянущие ролики; 6 - охлаждающее устройство; 7 - зона реза; 8 - газовый резак

Формирование слитка – кристаллизация (переход металла из жидкого состояния в твердое) подчиняется общим законам кристаллизации, которые изучает наука металловедение. Размер кристаллита (зерна) зависит от числа центров кристаллизации и скорости охлаждения. При высокой скорости охлаждения (ближе к изложнице) формируются мелкие кристаллы. Медленное охлаждение (сердцевина слитка) приводит к формированию крупных кристаллов.

Направленный отвод способствует формообразованию вытянутых в направлении отвода тепла кристаллов (дендритов). При отводе тепла во все стороны одинаково формируются равноосные кристаллы.

Указанные особенности можно наблюдать на слитке спокойной (полностью раскисленной перед разливкой) стали (рис.1.28).

Строение слитка кипящей стали более однородное. Усадочная раковина отсутствует (рис.1.29). Из-за неполного раскисления кипящей стали в печи и ковше процесс раскисления продолжается в изложнице. Выделяющаяся при этом окись углерода увлекает с собой водород и

31

азот, растворенные в стали, что и создает впечатление кипения. Газы, не успевшие выделиться из металла, застревают в нем и образуют между дендритами сотовые пузырьки. Газовые пузырьки хорошо завариваются при прокатке.

Слитки сталей, к которым предъявляются особо высокие требования, подвергаются дополнительной обработке. Способы повышения качества металла представлены на рис.1.30. Один из способов – электрошлаковый переплав был разработан советскими учеными (рис.1.31).

32

Способы повышения качества стального слитка

Рис.1.30. Классификация способов переработки слитка

Рис.1.31. Схема электрошлакового переплава: 1 - расходуемый слиток; 2 - шлаковая ванна; 3 - капли металла; 4 - расплавленный металл; 5 - шлаковая корочка; 6 - формирующийся слиток; 7 - кристаллизатор; 8 - затравка; 9 - поддон

33

Практическая работа: «Сравнительная характеристика основных способов производства стали».

Задача. Провести анализ основных технологических параметров сталеплавильных процессов, заполнив табл. 1. (см. журнал практических и лабораторных работ по курсу ТКМ).

Литература

1.Технология конструкционных материалов: учебник для вузов/ под ред. А.М. Дальского. - 3-е изд., перераб. –М.: Машиностроение, 1993.- С. 19-42.

2.Александров, В.Д. Технология конструкционных материалов: Производство черных металлов: учебное пособие/ В.Д. Александров, В.Я Попов, В.М. Приходько; МАДИ ГТУ. -М., 2003.- 78с.

34

2. ЛИТЬЕ В РАЗОВЫЕ ФОРМЫ

Цель работы

Понять сущность процесса формирования заготовок путем заливки металла в заранее приготовленную форму на примере изучения способов литья в разовые формы.

Получить представление о технологии изготовления отливки и процессах изготовления разовых литейных форм.

2.1. Литье в песчаные формы

Основные вопросы темы

Принципиальная схема технологического процесса изготовления отливки в песчаной форме.

Конструкция литейной формы, ее основные элементы.

Модель отливки как основа литейной оснастки, материал модели, принцип его выбора, особенности конструкции модели.

Стержень, его назначение, особенности конструкции.

Литниковая система; элементы литниковой системы, требования, предъявляемые к ней.

Формовочные и стержневые смеси, их состав и свойства. Преимущества и недостатки литья в песчаные формы.

Общие сведения

Отливкой называют изделие, полученное при затвердевании металла или иного материала в литейной форме.

Песчаные литейные формы изготавливают из формовочных смесей на основе кварцевого песка. Типовой состав формовочной смеси представлен в табл. 2.1. Смеси должны обладать следующими технологическими свойствами: пластичностью, прочностью, газопроницаемостью, выбиваемостью и огнеупорностью.

К стержневым смесям предъявляются более высокие требования, чем к формовочным. Более высокая прочность стержневой смеси достигается за счет добавки связующих материалов на основе синтетических смол, которые при контакте с расплавленным металлом выгорают, что способствует легкой их выбиваемости (табл. 2.2).

35

Рис. 2.1. Схема технологического процесса изготовления отливки в песчаных формах

36

Технологический процесс изготовления отливок в песчаной форме состоит из ряда основных и вспомогательных операций, выполняемых в определенной последовательности (рис. 2.1).

Для изготовления формы используют модель отливки – элемент технологической оснастки, по которой получают негативный отпечаток внешних очертаний будущей отливки в пластичной формовочной смеси. Модели бывают разъёмные и неразъёмные. Основными материалами смеси для моделей служат: древесина, алюминиевые сплавы, чугун и др. Для получения отливки (рис.2.2) используется модель, представленная на рис.2.3.

Рис. 2.2. Эскиз отливки

Рис. 2.3. Эскиз модели: 1 - уклоны знаковой части модели; 2 - литейные уклоны модели; 3 - знаковая часть модели; 4 - плоскость разъема; 5 - центрирующие шипы

Стержень служит для получения внутренней полости в отливке. Стержень состоит из основной (профилирующей) части и знаков, являющихся опорными частями стержня (рис.2.4).

37

Рис. 2.4. Эскиз стержня: 1 - основная (профилирующая) часть стержня; 2 - знак стержня

Последовательность изготовления песчаной литейной формы в двух опоках

Изготовление песчаной литейной формы (формовка) ведется в определенной последовательности с использованием модельного комплекта. В модельный комплект входят: опоки, модельная плита, модели отливки и элементов литниковой системы, стержневые ящики и другие приспособления. Последовательность операций формовки представлена на рис. 2.5 - 2.8.

Рис. 2.5. Установка нижней части модели отливки, модели питателя и нижней опоки на подмодельную плиту: 1 - половина модели отливки; 2 - модель питателя; 3 - нижняя опока; 4 - подмодельная плита; 5 - центрирующие шипы; 6 - центрирующий штырь

38

Рис. 2.6. Нижняя опока-полуформа: 1 - формовочная смесь; 2 - вентиляционные каналы

Рис. 2.7. Набитые верхняя и нижняя опоки-полуформы: 1 - модели выпоров; 2 - модель отливки; 3 - модель стояка; 4 - литниковая чаша; 5 - верхняя опока; 6 - модель шлакоуловителя; 7 - центрирующий штырь; 8 - нижняя опока