Файл: Фрумин Е.И. Нагрев стали в синтетических шлаках.pdf

чае нельзя заранее сказать, как будет отделяться шлак при закалке,— это определяется конфигурацией детали, тем­ пературой нагрева, температурой закалочной среды, ее составом, способом подвески детали и т. д. Регулируя эти параметры, можно добиться, чтобы окисление поверхности было минимальным. Следует отметить, что полировка пол­ ностью снимает все окисные пленки и что они не препятст­ вуют общепринятым режимам гальванопокрытий.

В процессе термической обработки необходимо система­ тически проверять правильность термических режимов. Шлаковая и щелочная ванны должны быть оборудованы автоматическими контрольно-измерительными приборами с записью термических режимов на диаграммах. Периодиче­ ски, не менее одного раза в смену, температуру ванны и работу потенциометров следует проверять контрольной термопарой.

Основным методом контроля качества термообработки является контроль твердости.. Процент контроля устанав­ ливается технологом в зависимости от требований чертежа.. Детали, прошедшие закалку в воду или в масло и отпуск в печи с воздушной атмосферой при температуре свыше 300° С, перед контролем твердости следует подвергать зачистке на глубину до;=з 0,1—0,2 мм; в случае, если детали отпускали при температуре ниже 300° С, зачистка не обязательна. После светлой изотермической закалки детали для замера твердости можно не очищать.

В случае ухудшения отделимости шлака после закалки следует производить контроль его химсостава на содержа­

шлак следует заменять. Пассивирующий раствор (нитританатрия или соды) следует менять 1 раз в месяц. Щелочные ванны для предотвращения загустевания рекомендуется периодически обновлять. Рабочий, допущенный к термо­ обработке деталей с нагревом в шлаке, должен быть

Ш

проинструктирован в соответствии с общими правилами техники безопасности для работников горячих цехов. При разведении шлаковой ванны, при удалении остатков шлако­ вой корки с деталей следует помнить, что шлак подобно стеклу дает острые осколки, и, во избежание порезов, необхо­ димо работать только в рукавицах, соблюдая осторожность. При преждевременном извлечении деталей из закалочного бака следует остерегаться растрескивания и отскакивания от деталей осколков шлака, не подносить детали близко к глазам, работать только в защитных очках. Шлаковая ванна не реагирует на попадание в нее воды.

Н е к о т о р ы е вопросы экономики

Стоимость шлаков выше стоимости применяемых солей. Если цена исходных материалов, необходимых для приготов­ ления 1 m смеси 78% ВаС12 + 22% NaCl, составляет « 260 руб., то цена исходных материалов, из которых выплав­ ляются шлаки АН-ШТ1 и АН-ШТ2, составляет соответст­ венно 832 и 1568 руб. Отпускная цена на шлаки в 5—8 раз выше отпускной цены на смеси солей БМЗ, БНМ2, разработанных ВНИИ. Однако сама по себе цена не явля­ ется определяющим фактором при расчете экономической эффективности. Так, стоимость 1 m металлического натрия, используемого в качестве жидкого теплоносителя в установ­ ках для непрерывного отжига жести, равна s» 1000 руб. При этом сама установка для непрерывного отжига намного дороже, чем применяющиеся колпаковые печи. Тем не менее, использование расплавленного натрия в качестве жидкого теплоносителя дает возможность повысить про­ изводительность процесса, сэкономить производственные площади и, в конечном итоге, является весьма выгодным.

Расход шлака на нагрев детали невелик, статья рас­ ходов «материалы» при составлении общей калькуляции на изделия незначительны. Так, стоимость шлака АН-ШТ2

112

составляет 0,008 — 0,012% от цены на готовый ин­ струмент.

При внедрении процесса термообработки с нагревом в расплаве шлаков в результате улучшения качества поверх­ ности, ликвидации окисления и обезуглероживания зна­ чительно уменьшаются припуски на последующую механи­ ческую обработку. При этом высвобождается оборудование, уменьшаются трудовые затраты, сокращается расход электроэнергии, уменьшаются эксплуатационные расходы и расходы на вспомогательные и технологические мате­ риалы.

Одновременно ликвидируется процесс дробеструйной очистки,— уменьшается расход сжатого воздуха. В случае дробеочистки частицы чугуна иногда заклиниваются в резьбовых канавках — это приводит к браку, требует введения дополнительной операции — калибровки резьбы. При нагреве под закалку в шлаковом расплаве процесс калибровки резьбы отпадает.

При внедрении термической обработки с нагревом в расплавах шлаков АН-ШТ1 или АН-ШТ2 изменение себе­ стоимости можно определять в расчете на 1 m деталей, переводимых на новую технологию термообработки, либо производить пересчет на поверхность изделий. Последнее вернее, так как именно с поверхностью связаны различные технологические операции (очистка, шлифовка, полировка ит. п.). Данные удельных капитальных вложений, аморти­ зационных затрат и эксплуатационных расходов по раз­ личным технологическим процессам приведены в работе [51 ].

Для осуществления сравниваемых технологических про­ цессов термообработки стальных деталей применяется как однотипное оборудование, так и специфическое для каждого из процессов. При определении величины удельных капи­ тальных вложений однотипное оборудование исключается и в расчет берется лишь стоимость отличающегося оборудо­ вания. Удельная технологическая себестоимость термооб­ работки в расчете на 1 тыс. смг поверхности стальных

113

изделий по сравниваемым вариантам технологических про­ цессов определяется только по тем статьям затрат и опера­ циямг по которым величина затрат изменяется.

Годовой экономический эффект внедрения термической обработки синтетическими шлаками стальных деталей в расчете на 1 тыс. слі2 их поверхности, что соответствует расходу ~ 1 кг синтетических шлаков, определяется по формуле

где Сх и С2 — технологическая себестоимость термической обработки стальных деталей, руб.; Кі и Кз — удельные ка­ питальные затраты по сравниваемым вариантам, руб. за 1 год; Еп — нормативный коэффициент экономической

эффективности, равный 0,12 —î—.

Учитывая, что в результате применения синтетических шлаков в изделиях, подвергнутых термообработке, отсут­ ствуют нарушения микрорельефа поверхности (обезуглеро­ живание, разъедание и пр.), а это повышает их эксплуата­ ционную стойкость по сравнению с изделиями, обработан­ ными по прежней технологии, как минимум, в 1,5 раза, в соответствии с действующей методикой определения экономической эффективности новой техники, себестоимость продукции повышенного качества корректируется по формуле

где С, — себестоимость единицы новой продукции или работы, руб.; 4л — коэффициент повышения срока служ­ бы продукции нового качества. Расчеты показывают, что экономия от внедрения составляет 3—6 руб. на 1 кг израс­ ходованного шлака.

На многих заводах при закалке сталей Х17Н2, 2X13, 9X18 и других на высокую твердость нагрев производят в

114

вакуумных печах. Это уменьшает скорость нагрева, сни­ жает производительность.

Годовой экономический эффект от внедрения новых теплоносителей при термообработке нержавеющих сталеймартенснтного класса составляет « 600—800 руб. на 1 m деталей.

При термообработке инструмента также уменьшается объем последующей механической обработки (например, снимается операция шлифовки заборного конуса у плашек), отпадает операция гидрополировки и т. д. Однако основная экономия здесь может быть получена за счет повышения стойкости инструмента. При повышении стойкости только плашек из сталей ХВГ и 9ХС на 30% величина годового экономического эффекта составит 100—200 тыс. руб. Зна­ чительный экономический эффект может быть получен так­ же от повышения стойкости пружин.

Определяя целесообразность применения термической обработки с нагревом в расплавах шлаков, следует учиты­ вать, что нагрев в шлаках — не всеобъемлющий способ, который может сразу решить все производственные вопросы в сфере безокислительного нагрева, а лишь один из видов такого нагрева; необходимо тщательно подходить к выбору объекта, рассматривая отдельно каждый конкретный случай.

О б л а с ти применения нагрева

сиспользованием шлаков

Предварительный подогрев быстрорежущих сталей. Широ­ ко распространенный способ закалки быстрорежущих ста­ лей с предварительным подогревом в печи и в соляной ванне, состоящей из 78% ВаС12 + 22% NaCl, имеет целый ряд недостатков. Ванну окончательного нагрева необходи­ мо раскислять. Раскисление не гарантирует отсутствие обезуглероживания в течение длительного времени. В про­ цессе окончательного нагрева происходит разъедание

115