Презентация на тему: Процессы и операции формообразования

Процессы и операции формообразования
План лекции
Производство стали
Производство стали ЭТАПЫ
Производство стали ЭТАПЫ
Производство стали ЭТАПЫ
Производство стали
Способы получения стали
Способы получения стали
Способы получения стали
Способы получения стали
Разливка стали
Способы разливки стали
Способы разливки стали
Способы разливки стали
Способы повышения качества стали
Способы повышения качества стали
Способы повышения качества стали
Способы повышения качества стали
Литература
1/20
Средняя оценка: 4.1/5 (всего оценок: 86)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (485 Кб)
1

Первый слайд презентации: Процессы и операции формообразования

ЛЕКЦИЯ-4 МЕТАЛЛУРГИЯ ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ: ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ Н.А. Денисова, доцент кафедры машиностроения, канд. пед. наук

Изображение слайда
2

Слайд 2: План лекции

1 Производство стали 2 Разливка стали 3 Способы повышения качества стали

Изображение слайда
3

Слайд 3: Производство стали

Суть сталеплавильного процесса состоит в снижении содержания углерода (от 6,7 % примерно до 1 % в инструментальных сталях и 0,1 % - в конструкционных) и примесей металлошихты путем их избирательного окисления и перевода в шлак или в газовую фазу. При производстве стали в качестве металлошихты используют передельный чугун (жидкий или твердый в виде чушек), металлолом (в технической литературе используют термин «скрап»), а также металлодобавки

Изображение слайда
4

Слайд 4: Производство стали ЭТАПЫ

Первый этап – расплавление шихты и нагрев ванны жидкого металла. В этот период происходит интенсивное окисление железа и окисление примесей – кремния, марганца и фосфора. Для удаления фосфора – одной из вредных примесей – в печи необходимо иметь невысокую температуру, значительное содержание оксида железа и основной шлак, содержащий СаО, поэтому плавку ведут в печи с основной футеровкой. Оксид фосфора (5 FeO + 2 P = P 2 O 5 + 5 Fe + Q ) в присутствии оксида железа и извести образует нерастворимое соединение 4СаО · P 2 O 5, переходящее в шлак. Фосфористый шлак с поверхности расплавленного металла убирают («скачивают») и наводят новый шлак со свежими добавками СаО.

Изображение слайда
5

Слайд 5: Производство стали ЭТАПЫ

Второй этап – «кипение» стали, или процесс интенсивного окисления углерода, которое начинается при повышении температуры металла, так как реакции окисления происходят с выделением теплоты: 2FeO + Si = SiO 2 + 2Fe + Q 1 ; 5FeO + 2P = P 2 O 5 + 5Fe + Q 2 ; FeO + Mn = MnO + Fe + Q 3. Бурное выделение пузырьков СО по реакции FeO + C = C О + Fe – Q способствует интенсивному перемешиванию жидкого металла – ванна «кипит». В этот период содержание углерода в металле уменьшается, температура металла выравнивается, частично удаляются неметаллические включения и газы, растворенные в жидком металле, что приводит к повышению качества стали. Это основной этап процесса плавки стали, когда создаются условия для удаления серы: высокая температура, невысокое содержание оксида железа и достаточное количество СаО. При высоких температурах сульфид железа взаимодействует с СаО с образованием Са S, которое не растворяется в стали и переходит в шлак: FeS + CaO = CaS + FeO.

Изображение слайда
6

Слайд 6: Производство стали ЭТАПЫ

Третий этап – раскисление стали – начинается после прекращения «кипения» стали. Он необходим для удаления растворенного в расплавленном металле кислорода. Сталь раскисляют двумя способами: осаждающим: Si + 2 Fe О = SiO 2 + 2 Fe ; Mn + FeO = MnO + Fe; 2Al + 3FeO = Al 2 O 3 + 3Fe. диффузионным с помощью шлака, например, плавка стали в дуговой печи.

Изображение слайда
7

Слайд 7: Производство стали

В зависимости от применяемого раскисления выплавляют сталь спокойную – полностью раскислена в ковше, кипящую – раскислена в печи не полностью, раскисление продолжается в изложнице при затвердевании слитка, полуспокойную – промежуточная раскисленность. Полуспокойную сталь частично раскисляют в печи и в ковше, а частично в изложнице.

Изображение слайда
8

Слайд 8: Способы получения стали

Кислородный конвертер Это агрегат емкостью до 400 т, со сварным корпусом из листовой стали, по внешнему виду напоминающий сосуд грушевидной формы с рабочим пространством, выполненным из футеровки, часто основной. Конвертер установлен на цапфах, что дает возможность его поворачивания вокруг горизонтальной оси для загрузки шихты и слива стали (рис. 5.1). Рисунок 5.1- Кислородный конвертер для выплавки стали: 1 – футеровка конвертора; 2 – водоохлаждаемая фурма; 3 – цапфы; → – вариант продувки кислородом сверху

Изображение слайда
9

Слайд 9: Способы получения стали

Элекрометаллургия В электропечах можно нагревать, плавить и точно регулировать температуру металла, создавать окислительную, восстановительную, нейтральную атмосферу или вакуум. В этих печах можно выплавлять стали и сплавы любого состава, более полно раскислять металл. Электропечи используют для переработки стального и чугунного металлолома в высококачественные легированные, инструментальные, специальные стали ответственного назначения и коррозионно-стойкие стали. Рисунок 5.2- Поперечный разрез ( а ) и общий вид ( б ) дуговой сталеплавильной печи: 1 – съемный свод; 2 – электрод; 3 – стальной кожух; 4 – сливной желоб; 5 – механизм наклона печи; 6 – рабочее окно

Изображение слайда
10

Слайд 10: Способы получения стали

Индукционные печи ( рис. 5.3.) состоят из индуктора 1, внутри которого находится тигель 2 с металлической шихтой. Индуктор имеет вид соленоида и выполняется из профилированной медной трубки, по которой циркулирует холодная вода. При прохождении через индуктор переменного тока промышленной или повышенной частоты, создается переменное магнитное поле, которое наводит в металле, находящемся в тигле, вихревые токи (токи Фуко), разогревающие и расплавляющие шихту Рисунок 5.3- Индукторная тигельная плавильная печь: 1 – индуктор; 2 – тигель; → – вихревые токи в электромагнитном поле

Изображение слайда
11

Слайд 11: Способы получения стали

Новым и весьма перспективным металлургическим агрегатом является плазменная печь. Впервые в мире она была освоена промышленностью СССР. По конструкции она аналогична дуговой, с той лишь разницей, что вместо электродов энергия подводится к ванне с помощью так называемых плазмотронов. Плазмотрон создает как бы искусственную молнию, дуговой разряд, который поддерживается потоком газа (аргона). При этом создается новое состояние вещества – плазма, имеющая температуру (5 – 10) · 104 К. То обстоятельство, что электроды не контактируют с ванной, позволяет выплавлять в плазменных печах особо низколегированные стали

Изображение слайда
12

Слайд 12: Разливка стали

Технологической частью металлургического процесса является разливка стали, т.е. получение слитков, которые предназначаются для дальнейшей обработки в прокатных и кузнечных цехах Процесс получения слитков является процессом охлаждения и затвердевания жидкого металла, т.е. кристаллизацией. Масса слитков обычно составляет 1-20 тонн, а иногда 100 т и более. Выплавленную в сталеплавильных агрегатах сталь выпускают в сталеразливочные ковши и далее разливают. Для разливки стали применяют ковши, имеющие отверстие в днище, закрытое стопором. Из такого ковша расплавленный металл традиционно разливают в чугунные изложницы (формы) квадратного, круглого и прямоугольного сечения.

Изображение слайда
13

Слайд 13: Способы разливки стали

Разливка сверху (рис. 5.4) каждая изложница 1 заполняется отдельно. При падении струи 3 жидкого металла в изложницу возможно разбрызгивание металла, особенно в начальный момент разливки. Вылетающие капли окисляются, попадают на стенки изложницы; впоследствии в процессе прокатки металла они уже не сварятся со слитком, а будут являться причиной поверхностных дефектов изделия в виде окисленных плен. Разливка сверху применяется при производстве слитков большого размера. Рисунок 5.4- Способ разливки стали сверху: 1 – изложница; 2 – разливочный ковш со стопорным устройством; 3 – струя металла; → – брызги металла.

Изображение слайда
14

Слайд 14: Способы разливки стали

Сифонная разливка (снизу) (рис. 5.5) Одновременно заполняется несколько изложниц), так как их полости при помощи отверстий в днище объединены системой каналов, выложенных огнеупорным кирпичом. Вся система заполняется расплавленным металлом через центровой литник. При разливке снизу металл заполняет изложницу спокойно, брызги на стенки изложниц отсутствуют. Рисунок 5.5- Способ сифонной разливки стали: 1 – изложница; 2 – прибыльная надставка; 3 – центральный стояк; 4 – промежуточное разливочное устройство; 5 – жидкая сталь; → – движение расплава.

Изображение слайда
15

Слайд 15: Способы разливки стали

Непрерывная разливка Сталь из промежуточной емкости 1 поступает непрерывно в водоохлаждаемый кристаллизатор 2, в который перед началом разливки вводится затравка – кусок слитка, имеющий сечение, соответствующее сечению кристаллизатора. Затравка, опускаемая вниз, вытягивает за собой затвердевающий непрерывный слиток 3, в сердцевине которого металл еще жидкий. На выходе из кристаллизатора слиток охлаждается водой из форсунок 4, установленных в зоне вторичного охлаждения. Тянущие 8 и обжимные 7 валки подают затвердевший непрерывный слиток в зону резки, где газовый резак 5 режет его на слитки заданной длины. Рисунок 5.6- Установка непрерывной разливки стали: 1 – промежуточная емкость (имеет стопорное устройство); 2 – кристаллизатор; 3 - непрерывный слиток; 4 – форсунка; 5 – газовый резак; 6 – подвижной упор газового резака; 7 – обжимные валки; 8 – тянущие валки; Р – давление валков

Изображение слайда
16

Слайд 16: Способы повышения качества стали

В настоящее время уже известно значительное число различных приемов обработки стали вне печи. Эти приемы называют «внепечной обработкой». Пионером в области внепечной обработки был советский инженер А.С. Точинский, который еще в 20-е годы прошлого века обрабатывал сталь специально подготовленным шлаком.

Изображение слайда
17

Слайд 17: Способы повышения качества стали

Вакуумирование (рис. 5.7) С уменьшением внешнего давления уменьшается растворимость газов (аналогично тому, что происходит, когда мы открываем бутылку газированной воды). Вакуумирование стали проводят в ковше, помещая его в камеру, соединенную с вакуумным насосом, позволяющим снизить давление над расплавом до 13 – 66 МПа. Наиболее полно удаляется водород – виновник многих дефектов, особенно таких опасных, как флокены – мелкие трещины, расходящиеся от центра в виде лепестков цветка, отчего они и получили такое название. Рисунок 5.7- Схема установки для разливки стали под вакуумом

Изображение слайда
18

Слайд 18: Способы повышения качества стали

Продувка расплавленного металла газами Газовая металлургия (по аналогии с вакуумной металлургией). Продувка газами стала возможной после освоения производства пористых огнеупоров с порами размерами 30…40 мкм, не позволяющими расплаву проникать в них. При продувке металл интенсивно перемешивается. Обработка синтетическими шлаками Проводится с целью раскисления (удаления кислорода и других газов) и дополнительной очистки ее от серы и неметаллических включений. Для этого в отдельной печи расплавляют шлак из извести (55 %), глинозема (44 %) с небольшим количеством кремнезема и минимумом окислов железа (до 1 %). Этот шлак заливают в разливочный ковш при температуре 1 700градС в количестве 3…5 % от массы выпускаемой стали. Струя стали, падая с трехметровой высоты, интенсивно смешивается со шлаком, что обеспечивает за короткий срок эффективное рафинирование (очищение). Количество серы в металле снижается на 50…70 %.

Изображение слайда
19

Слайд 19: Способы повышения качества стали

Электрошлаковый переплав (рис. 5.8). С целью значительного повышения качества стальных слитков, академик Е.О. Патон в 1941 – 1945 гг. Процесс осуществляется на установках для электрошлакового переплава. В слегка конусной водоохлаждаемой изложнице разливают слой шлака. Ко дну изложницы подводят полюс источника переменного тока большой силы, а стальной стержень или слиток 1 опускают в шлак и подводят к нему другой полюс. При этом стальной стержень разогревается и начинает плавиться его часть, опущенная в шлак. Капли металла, проходя через шлак 2, очищаются от металлических включений и растворенных газов. Попадая на холодные стенки водоохлаждаемой изложницы 3, капли начинают кристаллизоваться, образуя новый слиток. По мере его образования опускают либо поддон изложницы, либо первичный слиток – электрод. Рисунок 5.8- Установка для электрошлакового переплава

Изображение слайда
20

Последний слайд презентации: Процессы и операции формообразования: Литература

Лернер, П.С. Послушный металл: Кн. для учащихся ст. классов сред. шк. / П.С. Лернер. – М.: Просвещение, 1989. – 175 с. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник для студ.в. учеб. заведений / В.Б. Арзамасов, А.Н. Волчков, В.А. Головин и др.; под ред. В.Б. Арзамасова, А.А. Черепахина. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 448 с.

Изображение слайда