Введения
Электросталеплавильному способу принадлежит ведущая роль в производстве качественной и высоколегированной стали.
Благодаря ряду принципиальных особенностей этот способ как не один другой приспособлен для получения разнообразного по составу высококачественного металла с низким содержанием серы, фосфора, кислорода и других вредных или нежелательных примесей и высоким содержанием легирующих элементов - хрома никеля», марганца, кремния, молибдена, вольфрама, ванадия, титана, циркония других, придающих стали особые физические свойства.
Преимущества электроплавки по сравнению с другими способами сталеплавильного производства связаны главным образом с использованием для нагрева металла электрической энергии. Выделение тепла в электропечах происходит либо в самом нагреваемом металле, либо в непосредственной близости от его поверхности.
Это позволяет в сравнительно небольшом объеме сконцентрировать большую мощность и нагревать металл с большой скоростью до высоких температур, в отдельных случаях вплоть до температуры кипения. Расход тепла и изменение температуры металла при электроплавки довольно легко поддаются контролю и регулированию.
В отличие от мартеновского и конвертерного процессов выделение тепла в электропечах не связанно с потреблением окислителя. Поэтому электроплавка может быть осуществлена в любой атмосфере – окислительной, восстановительной или нейтральной , и в широком диапазоне давлений - в условиях вакуума, при атмосферном или избыточном давлении . Изменяя состав атмосферы и давление газовой фазы, можно менять в нужную сторону условия протекания окислительно - востоновительных процессов, производить па ходу плавки вакуумирование металла или насыщать его тем или иным элементом из газовой фазы.
Лучше других агрегатов электропечь приспособлена и для переработки металлического лома. Вся шихта в электропечь может быть загружена в один или два приема, причем твердой шихтой может быть занят весь объем печи, и это не вызовет затруднений в ее расплавлении. Период плавления в электропечах значительно короче, чем в мартеновских печах, работающих скрап – процессом.
В электропечах легка выплавлять сталь из восстановленного железа которое можно загружать в один-два приема или непрерывно подавать в печь с помощью дозирующих устройств, контролируемых электронными вычислительными машинами.
В электропечах легко использовать энергию атомных электростанций, что в недалеком будущем будет иметь важное значение. Работа электрических печей легко поддается автоматизации.
Следовательно, электропечи - это агрегаты, соответствующие высокоавтоматизированным заводам будущего. Трайб - аппараты - важный элемент металлургического оборудования. Используются не только в сталелитейном производстве в составе металлургического оборудования, но и для некоторых других процессов по обработке металла.
Тема дипломного проекта:«Проект совершенствования выплавки стали марки 35ХМ с применением легирования через трайп-аппарат».
цель дипломного проекта ……………………………..
-
общая часть
1.1характеристика стали марки 35ХМ ГОСТ4573 – 71
Сталь конструкционная жаропрочная легированная.
Применяется для изготовления валов, шестерней, шпинделей, шпилек, фланцев, дисков, покрышек, штоков и другие ответственных деталей, работающих в условиях больших нагрузок и скоростей при температуре до 450—500 °С.
Химический состав стали марки 35 Хм представлен в таблице 1
Химический состав в % материала 35ХМ.
|
C |
Si |
Mn |
Ni |
S |
P |
Cr |
Mo |
Cu |
|
0.32-0.4 |
0.17-0.37 |
0.4-0.7 |
до 0.3 |
до 0.035 |
до 0.035 |
0.8-1.1 |
0.15-0.25 |
до 0.3 |
Механические свойства стали марки представлены в таблице 2
Таблица – 2 Механические свойства при Т=20oС материала 35ХМ.
|
Сортамент |
Размер |
Напр. |
sв |
sT |
d5 |
y |
KCU |
Термообр. |
|
- |
мм |
- |
МПа |
МПа |
% |
% |
кДж / м2 |
- |
|
Поковки |
max толщина 100 |
Прод. |
950 |
750 |
13 |
42 |
650 |
Закалка 850-880oC, масло, Отпуск 585-650oC, |
|
Поковки |
max толщина 120 |
Прод. |
900 |
710 |
13 |
42 |
650 |
Закалка 850-880oC, масло, Отпуск 585-650oC, |
|
Поковки |
max толщина 150 |
Прод. |
800 |
600 |
14 |
45 |
650 |
Закалка 850-880oC, масло, Отпуск 585-650oC, |
|
Поковки |
max толщина 200 |
Прод. |
700 |
500 |
16 |
45 |
600 |
Закалка 850-880oC, масло, Отпуск 585-650oC, |
Твердость материала 35хм после отжига, НВ 10-1 = 241 МПа
Температура критических точек стали 35хм
-Ас1=755;
-Ас3(Асm)=800;
-Аr3(Аrm)=755;
-Аr1 =695.
Физические свойства приведены в таблице 3
Таблица 3 Физические свойства материала 35ХМ
|
T |
E 10-5 |
106 |
|
|
C |
R 109 |
|
Град |
МПа |
1/Град |
Вт/(м·град) |
кг/м3 |
Дж/(кг·град) |
Ом·м |
|
20 |
2.18 |
|
|
7820 |
|
328 |
|
100 |
2.16 |
12.3 |
40.6 |
7800 |
462 |
360 |
|
200 |
|
12.6 |
39.8 |
7770 |
|
|
|
300 |
2.05 |
12.9 |
38.5 |
7740 |
|
425 |
|
400 |
1.95 |
13.9 |
37.3 |
7700 |
|
523 |
|
500 |
1.86 |
14.4 |
|
7660 |
|
628 |
|
600 |
|
14.6 |
|
|
|
|
Технологические свойства материала 35ХМ.
|
Свариваемость: |
ограниченно свариваемая. |
|
Флокеночувствительность: |
чувствительна. |
|
Склонность к отпускной хрупкости: |
не склонна. |
Свариваемость:
без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченно свариваемая - сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки – отжиг
1.2 Требования «качеству изделий из стали марки 35хм
Контроль качества стали предполагает проведение ряда операций и приемов, обеспечивающих заданный уровень качества металла в процессе его производства, а также оценку соответствия фактических потребительских характеристик и товарного вида готовой продукции требованиям стандартов.
По требованиям стандартов и технических условий, определение химического состава для конструкционных марок стали, содержание газов, макроструктуры прокаливаемости, величины аустенитного зерна проводится в заготовке и обычно не повторяется в готовом сорте. А в готовом сорте оценивают микроструктуру отожженной стали, излом, торцевую закалку, наличие волосовин, обезуглероживание и твердость металла, если это предусмотрено условиями НТД
В примерный объем контроля готовой продукции конструкционной стали
Входит: макроструктура, микроструктура, неметаллические включения , обезуглероживание , твёрдость, механические свойства, торцевая закалка, ступенчатая обточка, излом, зерно аустенита.
Среди дефектов микроструктуры конструкционных сталей широко распространены ликвационный квадрат, точечная неоднородность, и пятнистая ликвация.
Степень развития этих дефектов оценивается по шкалам ГОСТ 10243-75 в зависимости от интенсивности травления, степени замкнутости ширины контура дефекта. Другие дефекты макроструктуры встречаются реже.
Сталь марки 35ХМ более всего склонна к образованию флокинов
Флокины – светлые пятна в изломе в поперечном сечении. Причина их появления, выделение водорода, растворенного в стали
При быстром охлаждении от 200'С водород остаётся в стали, выделяясь из
твердого раствора, вызывает большое внутреннее давление, приводящие к образованию флокенов.
Методы устранения уменьшение содержание водорода при выплавке, снижение скорости охлаждения в интервале флокенообразования, и изотермический отжиг.
Продольные трещины
Трещины на поверхности слитка, идущие параллельно оси слитка, начинающиеся от головной или донной части слитка и имеющие различную длину и глубину. Появляются чаще всего в верхней части слитка
Причины возникновения.
Неравномерный, несимметричный теплоотвод и затвердевание. Сильно развитая - транскристаллизация и внутридендритная ликвация в краевой зоне, где напряжения, возникающие в процессе затвердевания и охлаждения, превышают прочность материала. Затруднение усадки из-за использования дефектных изложниц.
Мероприятия по снижению брака.
Разливка в атмосфере нейтрального газа - аргона. Это дорогой, но и наиболее эффективный метод защиты стали. Он может быть использован при отливке дорогих, легированных сталей
При этом либо всю изложницу помещают в камере, наполняемой аргоном, либо струю аргона подают так, чтобы она окружала струю стали и наполняла внутреннюю полость изложницы.
Разливка под слоем жидкого шлака. Это очень эффективный способ защиты стали от воздействия окружающей среды. Перед разливкой в изложницу кладут брикет или порцию порошка, состоящую из марганцевой руды, селитры, алюминия, магния, плавикового шпата, силикатного стекла, доменного шлака. При заполнении изложниц сталью брикет плавится, а его горючие составляющие возгораются. При этом поверхность слитка сверху и по стенкам изложницы покрывается слоем жидкого шлака, а газообразные продукты сгорания оттесняют воздух из изложницы.
Кроме того, сгорание смеси дает дополнительно тепло, которое обеспечивает необходимую скорость затвердевания прибыльной части Этот способ значительно улучшает качество поверхности слитка, уменьшается брак слитка и проката.
Показатели качества металлов и изделий оформляются документом, которые делятся на две основные группы.
Первая группа документов определяет технические требования к качеству металлов и изделий: ГОСТЫ, ТУ, наряд заказы и т. п, вторая характеризует качество изделий данной партии или марки: сертификат о качестве, акт проверки качества и т. д.