Файл: Головнина, Т. В. Производство стали с основами товароведения (учебное пособие).pdf

НОВЕЙШИЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОЙ СТАЛИ

И СПЛАВОВ

ЭЛЕКТРОШЛАКОВЫЙ ПЕРЕПЛАВ

С целью повышения качества металла в последние годы начинают использовать принципиально новые методы произ­ водства стали и сплавов. Одним из таких методов и является электрошлаковый переплав. Предварительно отлитый сталь­ ной электрод, вторично переплавляется в специальной уста­ новке под вакуумом. Капли расплавленного металла про­ ходят через слой жидкого шлака и рафинируются, кристал­ лизация слитка происходит снизу вверх. Содержание серы при этом снижается на 30—50%, резко уменьшается количество присутствующих в стали неметаллических вклю­ чений, тем самым резко повышается качество стали и сплавов.

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ ПЛАВКА МЕТАЛЛОВ

Принципиально новый метод основан на использовании кинетической энергии свободных электронов, получивших ускорение в электрическом поле высокого напряжения. На заготовку стали направляется поток электро,но®, .в результате чего она нагревается и плавится. Источником электронов является электронная пушка. Электроннолучевая плавка имеет ряд преимуществ: скорость плавки можно регулиро­ вать, исключено загрязнение футеровкой, перегрев металла в сочетании с глубоким вакуумом обеспечивают получение очень чистого, плотного металла. Все шире начинает использоваться индукционная плавка под вакуумом, ваку­ умно-дуговая и др. совершенные методы получения высоко­ качественных металлов.

РАЗЛИВКА СТАЛИ

Завершающей очень ответственной операцией сталепла­ вильных процессов является разливка стали.

Из плавильного агрегата сталь выпускается перегретой в разливочный ковш—железный кожух, футерованный огне­ упорным, шамотным кирпичом. В днище ковша вставляется шамотный «стаканчик», через который металл вытекает из ковша. От диаметра стаканчика зависит скорость разливки стали. Внутрь ковша вставляется металлический стержень (стопор), оканчивающийся резьбой. На стопор одеваются шамотные катушки, а на конец навинчивается также шамот­ ная пробка. Работает стопор по принципу рычага и управ­ ляется снаружи. Из ковша металл разливается по металли­ ческим (отлитым из чугуна) формам-изложницам. Излож-

20

ница—сосуд без дна с толстыми стенками. В зависимости от назначения слитка изложницы 'бывают: круглого, квадрат­ ного, прямоугольного, шестигранного и другого сечения. Для облегчения выемки готового слитка изложница делается конусной. Перед наполнением сталью изложницы смазывают­ ся в горячем состоянии каменноугольной смолой или спе­ циальным составом, что обеспечивает получение более гладкой поверхности слитка.

Наполнение изложниц может осуществляться сверху, при этом каждая изложница наполняется поочередно. Такой метод принят лишь при наполнении очень крупных излож­ ниц, при получении слитков весом в несколько тонн. Наиболее распространен сифонный метод разливки стали, использующий

в каналы массивной, чугунной плиты, выложенные пустоте­ лыми шамотными изделиями (сифонные припасы), в некото­ рых из них имеются отверстия, через которые сталь расте­ кается по изложницам, число которых на плите колеблется от четырех до шестидесяти. При поступлении металла снизу брызги не образуются и слиток имеет гладкую поверхность.

В последние годы для разливки мягкой стали в СССР и за рубежом начинает широко использоваться метод непрерывной разливки, разработанный в Советском Союзе (рис. 2).

Из разливочного ковша через промежуточный ковш (2) с двумя или четырьмя отверстиями сталь поступает в парал­ лельно расположенные пустотелые медные кристаллизато­ ры (5), охлаждаемые водой, благодаря интенсивному охлаж­ дению образуется заготовка, вытягиваемая при вторичном

охлаждений роликами (4 и 5). Затвердевший слиток разре­

разливки. Так как отпадает необходимость в изложницах, поддонах, сифонных припасах; сокращается расход металла и рабочей силы. В прокатном цехе не используются мощные обжимные станы (блюминги и слябинги), однако, как ука­ зывалось выше, этим способом можно разливать только мягкую сталь, при разливке крепкой стали с повышенным содержанием углерода, вследствие резкого охлаждения, на поверхности заготовки образуется твердый слой.

При производстве высококачественной стали в процессе разливки последнюю подвергают вакуумированию в течение 10— 15 минут. Вакуумирование позволяет удалить из стали значительное количество газов и неметаллических включе­ ний, повышая физико-механические свойства и снижая хлад­ ноломкость стали.

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛИ

Сталь классифицируется по ряду признаков в зависимо­ сти от:

1)способа ее производства: мартеновская, кислородно­ конвертерная, кипящая, спокойная, основная, кислая, литая кованая, катаная;

2)химического состава: углеродистая и легированная. Сталь углеродистая в свою очередь подразделяется на: низко или малоуглеродистую с содержанием углерода менее 0,3%, среднеуглеродистую, содержащую приблизительно 0,3—0,65% углерода и высокоуглеродистую, в которой содержание угле­ рода более 0,65%;

3)назначения: конструкционная (низко и среднеуглероди­

т. д. Цифры указывают содержание углерода в десятых долях процента. С повышением содержания углерода повышается

мость. Буквы «кп», стоящие сзади марки, указывают на то, что сталь кипящая, «пс»-полуспокойная, «сп»-спокойная.

Конструкционные углеродистые стали обозначают двумя цифрами, например, 05; 08 и т. д., указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента.

22

Марки инструментальной углеродистой стали: У7, У8, У9, У10, У 11, У12. Цифры указывают содержание углерода в десятых долях процента. Если сзади марки инструменталь­ ной углеродистой стали стоит буква «А», например: У7А, это указывает на ее повышенное качество, обусловливаемое меньшим содержанием вредных примесей и неметаллических включений, что и обеспечивает более высокие показатели механических свойств.

Легированная сталь классифицируется по химическому составу, например: хромоникелевая, хромоникельмолибденовая и т. д.; по назначению: шарикоподшипниковая, кон­ струкционная и инструментальная, отличающаяся от углеро­

обладать углеродистая сталь. По содержанию легирующих элементов сталь подразделяют на: низко или малолегирован­ ную с суммарным содержанием легирующих элементов при­ близительно до 3,0—5,0%, среднелегированную до 10% и высоколегированную более 10%.

Наиболее распространена классификация легированной стали по структуре, которую приобретает сталь после нор­ мализации. По этому признаку легированную сталь подраз­ деляют на пять классов:

1. Сталь ферритного класса. В структуре преобладает феррит с карбидами. К этому классу принадлежат высоко­ легированные стали, например, сталь жароупорная, содержа­ щая до 30% хрома, но с низким содержанием углерода и др.

2. Сталь перлитного или перлитоферритного класса.

Группа низколегированной, конструкционной стали (хромони­ келевая, хромокремнистая, хромоникельмолибденовая и др.).

3. Сталь мартенситного класса, т. к. мартенсит образуется за счет введения соответствующих легирующих элементов при значительной твердости, она обладает большей пластич­ ностью, чем углеродистая сталь с той же структурой.

4. Сталь аустенитного класса, такой структуры при ком­ натной температуре углеродистая сталь дать не может. Сюда

(твердость сохраняется до температур красного каления). Такое свойство незаменимо при изготовлении инструментов для скоростного резания. Основным элементом, придающим

23

красностойкость, является вольфрам, которого в быстрорежу­ щей стали содержится до 18%, вводятся другие карбидо­ образующие элементы: хром, ванадий, молибден и другие.

МАРКИРОВКА ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ

По ГОСТу на легированную сталь приняты следующие обозначения марок. Все легирующие элементы обозначаются условными буквами: Никель—Н; Хром—X; Молибден—М; Марганец—-Г; Вольфрам—В; Ванадий—Ф; Кремний—С; Титан—Т; Медь—Д; Кобальт—К; Алюминий—Ю и т. д.

Две первые цифры марки указывают содержание угле­ рода в сотых долях процента, далее буквы и цифры, распо­ ложенные в последовательном порядке, показывают среднее содержание легирующих элементов в целых числах. Так, например: марка: 45Г2 содержит—0,45%: углерода, в сред­ нем—2,0%; марганца; 12Х2Н4А содержит—0,12% углерода, хрома — 2,0%, никеля—4,0%, буква А сзади марки указывает на то, что сталь повышенного качества. Если после буквы, указывающей легирующий элемент, цифра отсутствует, его

процента, сталь повышенного качества. В марках высоколе­ гированной стали буква А обычно не ставится, т. к. все они должны быть повышенного качества, так сталь марки 1Х18Н9Т означает: содержание в ней углерода 0,01%, хрома— 18%, никеля—9,0%, титана менее одного процента. Некоторые марки стали имеют другое обозначение, так шарикоподшипниковая хромистая сталь обозначается — ШХ6, шариковая хромистая, с содержанием хрома—0,6%, ШХ15—шариковая хромистая,' содержащая 1,5% хрома и т. д.

Быстрорежущая сталь имеет впереди марки букву «Р», жаростойкая — букву «Ж », электротехническая—букву «Е», буквы «ЭИ» означают—экспериментальная исследователь­ ская и т. п. В настоящее время в технике используется большое количество марок легированной стали различного состава. Благодаря повышающимся требованиям ассортимент легированных марок стали расширяется.

24