Файл: Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник.pdf

В зависимости от состава исходного сырья и футеровки разли­ чают два вида конвертерного способа получения стали: кислый (бессемеровский) и основный (томасовский). При бессемеровском способе конвертер футеруют кислым огнеупором (динасом), при томасовском — основным (обожженным доломитом). В качестве флюса вводят известь.

Мартеновский способ подучения стали заключается в выплавке ее на поду пламенной печи тіз передельного чугуна и стального лома с добавкой руды и флюсов. Как и конвертерный, мартенов­ ский способ выплавки стали может быть кислым и основным.

Мартеновская печь представляет собой агрегат, нагреваемый сгорающим газообразным или жидким топливом, на поду которого находится расплавленный металл. Для повышения теплового эф­ фекта газ и воздух предварительно нагревают в регенераторах, для дутья применяют кислород.

Кислородно-конвертерный способ имеет преимущество перед мартеновским. Кислородно-конвертерный процесс с верхней про­ дувкой кислорода обеспечивает высокое качество стали.

Конвертерная и мартеновская стали могут быть кипящими и спокойными. Кипящая сталь менее однородна, чем спокойная, под­ вергающаяся перед отливкой в изложницы раскислению А1 или Si. Поэтому из кипящей стали не изготовляют ответственные свар­ ные конструкции, а также конструкции, работающие в условиях повышенных температур, и др. Кипящая сталь хорошо поддается обработке под давлением.

Электровыплавка стали состоит из окисления примесей чугуна и раскисления стали от закиси железа. Фосфор и сера при этом почти целиком переходят в шлаки. Для полного раскисления закиси железа в конце процесса вводят ферросилиций, а также легирующие примеси для получения особых сортов сталей.

Современные электропечи бывают дуговые и индукционные. Сталь разливают обычно в металлические формы, называемые

изложницами, двумя способами — сифонной разливкой, при кото­ рой металл поступает в изложницы снизу через центральный лит­ ник, и заливкой сверху.

В последнее время применяют непрерывную разливку стали. При этом сталь попадает в охлаждаемую изложницу с временным дном (кристаллизатором) из куска металла. Жидкий металл при непрерывной заливке затвердевает в кристаллизаторе у стенок и дна, образуя слиток, состоящий из корочки металла и жидкой внут­ ренней части, непрерывно движущийся вниз, в зону вторичного охлаждения. Затвердевший слитск разрезают на куски, поступаю­ щие в прокатные станы. При непрерывной разливке стали повы­ шается выход металла, увеличивается производительность труда, не требуется изложниц, исключается необходимость в крупных об­ жимных станах, блюмингах и слябингах.

Огромное значение для качества металлов имеет их чистота и структура слитка. Один из наиболее эффективных способов рафи­ нирования стали — электрошлаковый переплав (ЭШП) электродов

н е

в водоохлаждаемой металлической изложнице (кристаллизато­ ре) — разработан под руководством академика Б. Е. Патона. Этот способ получения чистой стали заключается в следующем.

В охлаждаемой проточной водой металлической изложнице рас­ плавляется твердый флюс, в который подается электрод. Электри­ ческая цепь замыкается через электрод, расплавленный шлак и поддон кристаллизатора. Источником тепла служит в этом процес­ се электрическое сопротивление шлаковой ванны. Капли, откры­ вающиеся от оплавляемого конца электрода, проходят через шлак, образуя слиток чистой стали весом до 40 т. Таким способом изго­ товляют около ста марок стали, обладающих высокими и специаль­ ными свойствами (кислотостойкая, жаропрочная и др.).

Термическая обработка стали. Термическая обработка стали за­ ключается в улучшении ее физико-механических свойств, основан­ ных на изменении структуры при помощи нагрева и охлаждения.

Различают следующие виды термической обработки стали: за­ калку, отпуск, отжиг, нормализацию.

Закалкой называют термическую обработку, при которой сталь нагревают выше верхней критической точки на 30—50° С (доэвтектоидиые стали) или выше нижней критической точки на 30—50° С (заэвтектоидные стали) с последующим быстрым охлаждением в воде, масле или другой среде. Цель закалки — повысить твердость стали. Если требуется только поверхностная твердость, применяют высокочастотную закалку, которая состоит в нагреве поверхности металлических деталей током высокой частоты с последующим ее быстрым охлаждением.

В зависимости от скорости охлаждения (что зависит от охлаж­ дающей среды) закаленная углеродистая сталь имеет мартенсит­ ную, трооститную и сорбитную структуры. Самую высокую твер­ дость имеет закаленная сталь с мартенситной структурой, несколь­ ко ниже — с трооститной и еще ниже — с сорбитной.

После закалки сталь подвергают отпуску, цель которого — уменьшить внутренние напряжения, полученные в результате за­ калки.

Процесс отжига заключается в нагреве стальных изделий до температуры на 20-—30° С выше верхней критической точки, вы­ держке при этой температуре с последующим медленным охлаж­ дением в той же печи.

Отжиг имеет целью снизить твердость стали, улучшить обра­ батываемость ее на станках, повысить вязкость и пластичность.

Нормализация стали — разновидность отжига, заключающаяся в нагреве ее до температуры на 30—50° С выше верхней критиче­ ской точки с охлаждением на воздухе.

Нормализация создает мелкозернистую и однородную структу­ ру стали, повышает ее твердость и прочность, но уменьшает пла­ стичность.

Цементация — насыщение поверхностного слоя стали углеродом при нагреве до 850—900° С в специальной среде. Глубина цемента­ ционного слоя достигает 1,5—2 мм. С целью повышения прочности

«