13.2. Разливка стали

Изложницами называют чугунные формы, в которых кристаллизуется и приобретает соответствующие формы расплавленная сталь или другой сплав. Такой металл называется отливками. Изложницы футеруют шамотным кирпичом.

Разливка сверху – при этом способе сталь выливают из ковша сверху в каждую изложницу отдельно. Этот способ широко используется для изготовления больших отливок. Объемная усадка примерно 6%. Способ простой, отсутствуют затраты на заполнение литника, но дает малое качество поверхности.

Разливка снизу – разливкой снизу одновременно заполняют 4-60 изложниц сразу. Изложницы устанавливают на поддон, в центре которого размещен литник в виде трубы, соединенный с изложницами каналом, по которому течет расплавленный металл. Можно отливать малые и большие отливки, хорошее качество поверхности. Недостатки: затраты на заполнение литника, сложность соединения изложницы и литника.

Недавно внедрена в производство непрерывная разливка стали: горизонтальная и вертикальная. Но для нее нужна непрерывное производство стали.

13.3. Кристаллическое строение слитка

После разливки стали в изложницы формируется слиток. Возле стенок изложницы зарождается большое количество центров кристаллизации и появляется мелкокристаллическая зона. Вторую зону называют зоной столбчатых кристаллов. Кристаллиты в этой зоне направлены перпендикулярно к стенкам изложницы, т.е. в сторону отведения тепла. Третья зона равновесных кристаллитов формируется из оставшихся кристаллов и их размер влияет как на механические свойства, так и на коррозионные свойства.

13.5. Технико-экономическая оценка

При использовании того или иного способа выплавки следует учитывать расходы на каждой стадии процесса: от стоимости руды, кокса, исходного материала и т.д. до затрат на теплоту и пр. Если выплавка, например, в электропечах позволяет получать более каче­ственную сталь, то и расходы на нее значительно большие.

14. Алюминиевые сплавы

14.1. Алюминий.

Алюминий был впервые открыт в 1827 году, но в настоящее время его производят больше, чем какого-либо другого металла, кро­ме железа. Быстрый рост производства объясняется исключительно ценными для современной техники свойствами алюминия, наличием обширных источников сырья и техническим совершенством способа производства.

Алюминий - металл серебристо-белого цвета, находится в III-й группе Периодической системы Д.И.Менделеева.

Алюминий легкий (плотность 2,7*10³ кг/м³), легкоплавкий (Т_L = 660°С) металл. Он монотропен; имеет одну кристаллическую ГЦК-решетку с параметром а=0,404 нм и обладает высокой пла­стичностью, тепло- и электропроводностью.

Атомная масса 27 а.е.м. Ковкость алюминия очень высока. Его можно обрабатывать как в горячем, так и в холодном состоянии, вытягивать из него проволоку и прокатывать фольгу.

Электронная конфигурация атома алюминия Is² 2s² 2р^б 3s² Зр¹. На внешнем электронном слое атома есть неспа­ренный электрон. В возбужденном состоянии: 3S¹sP². Поэтому во всех устойчивых соединениях степень окисления алюминия равна +3. При соединении с кислородом образующаяся на его поверхности тонкая плотная пленка оксида А1₂O₃

4А1+3O₂ =2А1₂О₃.

обладает хорошим сцеплением с металлом. Она малопроницаема для всех газов и предохраняет алюминий от дальнейшего окисления и коррозии в атмосферных условиях, воде и других средах. Алюми­ний стоек в концентрированной азотной кислоте и некоторых орга­нических кислотах (лимонной, уксусной). Минеральные кислоты (соляная, плавиковая) и щелочи разрушают оксидную пленку.

Из соединений алюминия наибольшую известность имеет окись алюминия А1₂О₃. Окись алюминия - вещество белого цвета, туго­плавкое (Т_l  2045°С), отличается высокой твердостью. Природная окись алюминия - корунд - по твердости уступает только алмазу. Порошкообразный корунд - наждак применяется для шлифовки из­делий. Прозрачные окрашенные разновидности корунда - красные рубины и голубые сапфиры - являются драгоценными камнями.

Алюминий - самый распространенный в земной коре металл. Из-за высокой химической активности он не встречается в природе в свободном состоянии. К природным соединениям, содержащим алю­миний относят алюмосиликаты, бокситы, корунд, каолинит.