3. Разливка стали

Готовую сталь выпускают из печи или конвертора в предварительно подогретый сталеразливочный ковш.

Из ковша сталь разливают по чугунным изложницам для получения слитков. Наиболее часто их масса со­ставляет 5.. .8 т.

Применяют три способа разливки стали: разливка в изложницы сверху (при получении крупных слитков); разливка в изложницы сифоном (при отливке мелких и средних слитков); непрерывная разливка. При разлив­ке сверху каждую изложницу заполняют отдельно (рис. 1.18,а); при сифонной разливке заполняют одно­временно несколько изложниц. При этом сталь из ков­ша / попадает в стояк 2 (рис. 1.18,6) и отводится из не­го в изложницы 4 по литниковым каналам 5, расположен­ным в поддоне 6. Сталь, разлитая сверху, имеет меньше неметаллических включений, чем сифонная. Однако у последней более чистая поверхность.

При затвердевании стали в изложнице происходит усадка металла и образуется усадочная раковина, ко­торая располагается ближе к головной части слитка. Для уменьшения усадочной раковины применяют при­быльные надставки 3 (ряс. 1.18,6). Сталь в надставке затвердевает в последнюю очередь, что способствует уводу усадочной раковины в головную часть слитка.

При непрерывной разливке стали получают боль­шую экономию металла, растет производительность тру­да, снижается себестоимость продукции (рис. 1.19). Сталь из ковша 1 (рис. 1.19, а) непрерывной струей по­ступает в разливочное устройство 2 и далее в охлаждае­мый проточной водой кристаллизатор 3. В кристалли­затор снизу закладывают затравку. При соприкосновении с затравкой и стенками кристаллизатора металл быстро застывает и приваривается к затравке, а затем вместе с ней вытягивается из кристаллизатора валка­ми 5. Затвердевание формируемого непрерывного слит­ка ускоряется при проходе его через зону вторичного охлаждения 4. Окончательно затвердевший слиток раз­резают газорезкой 7, укладывают кантователем 8 на рольганг и подъемником перемещают на уровень пола.

4. Раскисление стали

При производстве стали к концу плавки металл насыщается кислородом в виде FeO. Для его нейтрализации в металл вводят кремний, марганец и алюминий, которые получили название раскислителей. Эти элементы соединяются с кислородом значительно легче, чем углерод и железо. По степени раскисления стали делят на кипящие, спокойные и полуспокойные Кипящая сталь практически не раскислена, и при ее разливке выделяется окись углерода (сталь кипит в изложнице). Спокойная сталь полностью раскислена (весь кислород находится в связанном состоянии). Полуспокойная сталь занимает промежуточное положение между кипящей и спокойной сталями.

6. Кристаллическое строение и свойства металлов.

Все металлы, затвердевающие в нормальных условиях, представляют собой кристаллические вещества, то есть укладка атомов в них характеризуется определённым порядком – периодичностью, как по различным направлениям, так и по различным плоскостям. Этот порядок определяется понятием кристаллическая решётка.

Другими словами, кристаллическая решетка это воображаемая пространственная решетка, в узлах которой располагаются частицы, образующие твердое тело.

Элементарная ячейка – элемент объёма из минимального числа атомов, многократным переносом которого в пространстве можно построить весь кристалл.

Элементарная ячейка характеризует особенности строения кристалла. Основными параметрами кристалла являются:

• размеры рёбер элементарной ячейки. a, b, c – периоды решётки – расстояния между центрами ближайших атомов. В одном направлении выдерживаются строго определёнными.

• углы между осями.

• координационное число (К) указывает на число атомов, расположенных на ближайшем одинаковом расстоянии от любого атома в решетке.

• базис решетки количество атомов, приходящихся на одну элементарную ячейку решетки.

• плотность упаковки атомов в кристаллической решетке – объем, занятый атомами, которые условно рассматриваются как жесткие шары. Ее определяют как отношение объема, занятого атомами к объему ячейки (для объемно-центрированной кубической решетки – 0,68, для гранецентрированной кубической решетки – 0,74) 

Классификация возможных видов кристаллических решеток была проведена французским ученым О. Браве, соответственно они получили название «решетки Браве». Всего для кристаллических тел существует четырнадцать видов решеток, разбитых на четыре типа;

 примитивный – узлы решетки совпадают с вершинами элементарных ячеек;

 базоцентрированный – атомы занимают вершины ячеек и два места в противоположных гранях;

 объемно-центрированный – атомы занимают вершины ячеек и ее центр;

 гранецентрированный – атомы занимают вершины ячейки и центры всех шести граней

Рис. 1.2. Основные типы кристаллических решеток: а – объемно-центрированная кубическая; б– гранецентрированная кубическая; в – гексагональная плотноупакованная

 

Основными типами кристаллических решёток являются:

1. Объемно - центрированная кубическая (ОЦК) (см. рис.1.2а), атомы располагаются в вершинах куба и в его центре (V, W, Ti,)

2. Гранецентрированная кубическая (ГЦК) (см. рис. 1.2б), атомы рассполагаются в вершинах куба и по центру куждой из 6 граней (Ag, Au,)

3. Гексагональная, в основании которой лежит шестиугольник:

• простая – атомы располагаются в вершинах ячейки и по центру 2 оснований (углерод в виде графита);

• плотноупакованная (ГПУ) – имеется 3 дополнительных атома в средней плоскости (цинк).

Физические свойства (от­носят плотность, температуру плавления, тепловое рас­ширение, теплопроводность, электропроводность и др).

Механические свойства (ха­рактеризуются прочностью, пластичностью, вязкостью, твердостью и другими признаками, которые выражают­ся через ряд показателей (например, предел прочности . при растяжении, изгибе, относительное удлинение, удар­ная вязкость)).

Химические свойства (свойства металлов и металлических сплавов сопротив­ляться воздействию различных агрессивных сред).

Технологические свойства. Технологические свойст­ва-— способность металлов подвергаться различным ви­дам обработки (об­рабатываемость, свариваемость, ковкость, прокаливаемость, жидкотекучесть).

Эксплуатационные свойства (корро­зионную стойкость, хладостойкость, жаропрочность, жаростойкость, антифрикционность материала).