Міністерство освіти і науки України
Донбаський державний технічний університет
Кафедра ОМТ
КОНТРОЛЬНА РОБОТА
з дисципліни Металознавство
на тему
В«Будова металевого злитка. Якість злитка і його вплив на структуру і властивості продукції ОМД В»
Виконав:
ст. гр. ПМГ-А-08
Миронов А.А.
Алчевськ 2009
1. Будова металевого злитка (на прикладі сталевого злитка)
Злитки металу можна розрізнити три зони з різною структурою (рис. 1). Кристалізація рідкого металу починається біля поверхні більш холодної форми і відбувається у тонкому сильно переохолодженому шарі, що прилягає до поверхні. Унаслідок великої швидкості охолодження станеться освіту на поверхні злитка дуже вузької зони 1 порівняно дрібних равноосной кристалів.
Малюнок 1. Схема будови сталевого злитка
За зоною 1 в глиб злитка розташована зона 2 подовжених дендритних кристалів (зона транскрісталлізаціі). Зростання цих кристаликів відбувається в напрямку протилежному відведенню теплоти (Тобто нормально до стінок виливниці).
У разі сильного перегріву металу, швидкого охолодження, високої температури лиття та спокійного заповнення форми зона подовжених дендритних кристалів може повністю заповнити весь обсяг злитка (рис. 1) (транскрісталлізація).
При низькій температурі лиття, дуже повільному охолодженні, наприклад, великих виливків створюються умови для виникнення зародків в середній частині злитка. Це призводить до утворення у внутрішній частині виливки структурної зони 3, що складається з равноосной різноорієнтованих дендритних кристалів (рис. 1), розміри яких залежать від ступеня перегріву рідкого металу, швидкості охолодження, наявності домішок та ін
-->p>
Домішки, що знаходяться в рідкому металі, сприяють розвитку зони дрібних равноосной кристалів.
Зона стовпчастих кристалів володіє високою щільністю, так як вона має мало газових міхурів і раковин. Однак в ділянках стику стовпчастих кристалів, що ростуть від різних поверхонь, метал має знижену міцність, і при подальшій обробці тиском в цих ділянках можуть виникнути тріщини. Кристалізація, яка призводить до стику зон стовпчастих кристалів, носить назву транскрісталлізаціі.
Рідкий метал має більший питомий об'єм, ніж твердий; тому метал, залитий у форму скорочується в обсязі при кристалізації, що призводить до утворення пустот, званих усадочні раковини (зображені темним кольором на мал. 1).
Усадочні раковини можуть бути сконцентровані в одному місці, або розсіяні по всьому об'єму злитка. Усадкова раковина зазвичай оточена найбільш забрудненої частиною металу, в якому після затвердіння утворюються мікро-і макропор, міхури.
Найбільш часто усадочная раковина концентрується у верхній частині злитка, твердіє в останню чергу.
Частина злитка з усадочною раковиною рихлим металом відрізають. Злиток має неоднорідний по перерізу склад. Наприклад, у сталі по напрямку від поверхні до центру і знизу вгору збільшується концентрація вуглецю і шкідливих домішок - сірки і фосфору. Хімічна неоднорідність по окремих зонах злитка називається зональної Ліквація. Вона негативно впливає на механічні властивості.
2. Розливання сталі
Розливання проводитися в виливниці. Виливниці - чавунні форми для виготовлення зливків, виконуються різного перетину.
Сталь розливають у виливниці зверху (рис. 2, а), знизу (сифоном) (рис. 2, б) і на машинах безперервного лиття заготовок (МБЛЗ) (рис. 3, 4, 5, 6)
Малюнок 2. Розливання сталі у виливниці:
1 - ківш, 2 - рідка сталь, 3 - центровий літник, 4 - вогнетривкі трубки, 5 - виливниці, 6 - піддон, 7 - сполучні канали, 8 - прибуткова надставка
Малюнок 3. Схема машини безперервного лиття заготовок (МБЛЗ):
1 - ківш, 2 - проміжне розливних пристрій, 3 - кристалізатор (виливниці без дна), 4 - Затвердевающий злиток, 5 - тягнуть валики, 6 - зона вторинного охолодження, 7 - зона різання, 8 - газовий різак
Малюнок 4. Типи машин безперервного лиття заготовок (МБЛЗ):
а - вертикальна, б - радіальна, в - криволінійна, г - горизонтальна, д - роторна
Малюнок 5. Установки для безперервного розливання сталі:
а - вертикальна разливка; б - радіальна розливання; 1 - ківш; 2 - разливочні пристрій; 3 - водоохолоджуваний кристалізатор; 4 - вода для охолодження; 5 - зона вторинного охолодження; 6 - тягнуть валки; 7 - злиток; 8 - газорез
Малюнок 6. Схема безперервного лиття заготовок прямокутного і круглого перерізу (а), біметалічних (б), круглих на МБЛЗ відцентрового типу (в) і трубних (г)
При розливанні зверху (рис. 2, а) відбувається розбризкування металу, нерівномірне охолодження по зонах злитка, з'являється велика кількість дефектів поверхні злитка. Такі злитки мають незначну усадочних раковину.
При сифонної розливанні (рис. 2, б) виливниць заповнюється через літник знизу без розбризкування; поверхню злитка виходить чистою. Для зменшення усадочноюраковини, прибуткові надставки утеплюють.
Величина обрези злитків становить від 15 до 25%.
При безперервного розливання (рис. 3) злитки мають чисту поверхню, щільне будова і дрібнозернисту структуру, менш розвинена хімічна неоднорідність, в них відсутні усадочні раковини. Вихід придатних заготовок може досягати 96 - 98% маси разливаемой стали. Одноручьевая установку безперервного розливання дозволяє отримувати 20-150 т/ч злитків (в залежності від їх форми і перетину).
3. Загальні відомості по виробництву сталі
Сталь отримують шляхом переділу чавуну. Сутність процесу зниження вміст вуглецю і домішок шляхом переведення їх у процесі плавки.
Металургійні агрегати за принципом дії поділяються: мартенівські печі, кисневі конвертора, електропечі.
Для виплавки сталі використовують:
в конвекторах - рідкий чавун і брухт;
в мартенівських і електропечах - рідкий або твердий чавун зі сталевим ломом;
в електропечах - тільки сталевий брухт.
Ємність: конвекторів досягає 100 - 300т (тривалість 25 - 50хв.)
мартенівських печей - 200 - 900 т (8 - 12 годин)
електропечі: дугові - 0,5 - 400 т (3 - 7 годин)
індукційні - 60кг - 25 т (30 - 60 хв і більше).
В конвекторах отримують якісну і високоякісну сталь. Низьколеговану (до 2 - 3% Л.Е., так як в них відбувається сильне окислювання л. е..).
У мартенівських печах можна виробляти вуглецеві і леговані конструкційні сталі різних марок.
В електропечах виплавляють сталь будь-якого складу. Отримують конструкційні, високолеговані, інструментальні, спеціальні сталі та сплави, безуглеродістие сплави.
Вихід придатної стали:
конвектор - 85 - 89% від маси чавуну;
мартен - з'їм сталі з 1м 2 пода печі 10 - 12 т/добу.
4. Типи сталевих злитків
На будова сталевого злитка великий вплив робить ступінь розкисленням сталі (наявність кисню).
Спокійна сталь. (Повністю розкислення Аl, Si, Mn; видалений кисень).
Твердне метал в виливницях без виділення газів, у верхній частині злитка і утворюється усадочная раковина, а в середній частині - усадочная осьова рихлість (рис. 7, а).
Для усунення усадочних дефектів злитки спокійної сталі відливають з прибутком, який утворюється надставкою, усадочная раковина розташовується в прибутку.
Сталеві зливки неоднорідні за хімічним складом.
Хімічна неоднорідність (Ліквація) буває двох видів: дендритная - неоднорідність стали в межах одного кристала (дендрита); зональна - неоднорідність складу стали в різних частинах злитка. Через конвекції рідкого металу зміст S, P, С у верхній частині злитка збільшується в кілька разів, а в нижній частині - зменшується. Тому прибуткову і під прибуткову частини злитка, а також донну його частина при прокатці відрізають (прибуток 14 - 22%, донна частина 1 - 3% від маси зливка).
Кипляча сталь. ( розкисла тільки Мn, багато Про 2 в металі, при кристалізації металу виділяється велика кількість газу СΠ↑ який викликає ефект В«кипінняВ»).
При кристалізації злитка не утворюється майже усадочная раковина; усадка стали розосереджена по порожнинах газових міхурів, що виникають, при кипінні стали у виливниці (рис. 7, б). При прокатці газові бульбашки заварюються. Кипіння стали збільшує зональну ликвацию, в порівнянні зі спокійною сталлю. C, S, P виносяться у верхню частину зливка, яка перед прокаткою видаляється. Для зменшення ліквації кипіння виливниці після заповнення припиняють, накриваючи злиток металевою кришкою (В«механічне закупорювання В»), або розкислюють метал Al або феросиліцію в верхній частині злитка (В« хімічне закупорювання В»).
Полуспокойная сталь зберігає переваги спокійною і киплячої сталі і не має їх недоліків.
Полуспокойная сталь частково раскисляют в печі і в ковші, а частково - у виливниці. Зливку цієї сталі не мають усадочноюраковини (Обрезь на 7 - 10% менше, ніж у спокійної сталі).
Злиток напівспокійної сталі має в нижній частині структуру спокійної сталі, а у верхній - киплячою.
Малюнок 7. Схема будови сталевих злитків
Література
1.Лахтін Ю.М., Леонтьєва В.П. Матеріалознавство. М., 1972, 1980.
2. Гуляєв А.П. Металознавство. М., 1986.
3. Кузьмін Б.А. Технологія металів і конструкційні матеріали. М., 1981.
4. Дальський А.М. Технологія конструкційних матеріалів. М., 1985.
5. Медовар Б.І. Металургія вчора, сьогодні і завтра. К., 1986.
