Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Дефекты стальных слитков.

Плазменный (плазменно-дуговой) переплав ПП (ПДП) (рис.17М)

Электроннолучевой переплав - (ЭЛП) (рис. 16М)

Вакуумно-дуговой переплав - ВДП (рис. 14М)

I I . Повышение качества металла в результате его переплава

Переплав – повторная плавка ранее выплавленного и затвердевшего металла. Переплаву подвергают слитки, выплавленные в сталеплавильных агрегатах и прокатанные на прутки круглого, квадратного и прямоугольного сечений массой до 110 т.

К переплавным способам рафинирования относятся: вакуумно-дуговой, электрошлаковый, электронно-лучевой и плазменный (плазменно-дуговой) переплавы.

  Рис. 14М Вакуумно-дуговой переплав   1 – водоохлаждаемый шток; 2 – вакуумная камера; 3 –слиток улучшаемой стали (электрод); 4 –ванна расплавленного металла улучшенной стали; 5 –слиток улучшенной стали; 6 – водоохлаждаемый медный кристаллизатор (изложница); 7 – затравка; 8 – электрическая дуга; 9 - источник питания постоянного тока; 10- каналы для охлаждающей жидкости (воды) Вн – вакуумный насос Глубина вакуума в камере 10-2 – 10-3 атм Преимущества : - снижение содержания газов в результате дегазации - снижение содержания неметаллических включений (выгорают в столбе электрической дуги) Недостатки : - незначительное снижение серы и фосфора; - изменение химсостава металла, а следовательно и механических свойств стали, вследствие выгорание легкоплавких легирующих элементов
При вакуумно-дуговом переплаве внутреннее пространство вакуумной камеры 2 предварительно вакуумируют. При подаче постоянного напряжения от источника питания 9 между электродом 3 (катодом) и затравкой 7 (анодом) зажигается электрическая дуга. Под действием теплоты дуги ( Тдуги = 6000-7000 °С ) происходит расплавление слитка улучшаемой стали 3, закрепленного на водоохлаждаемом штоке 1. Капли жидкого металла, проходя зону дугового разряда (дуги) 8, дегазируются, заполняют кристаллизатор 6 и образуют ванну расплавленного металла 4. В результате охлаждения и последующей кристаллизации расплавленного металла образуется слиток улучшенной стали 5. Для ускорения процесса охлаждения в кристаллизатор подается охлаждающая жидкость (вода). Вакуумно-дуговой переплав применяется для получения сталей и сплавов обычного качества с повышенными механическими свойствами

.

 

2. Электрошлаковый переплав – ЭШП (рис. 15М)

 

  Рис. 15М Электрошлаковый переплав   1 –слиток улучшаемой стали (электрод); 2 – шлаковая ванна; 3 – капля расплавленного металла улучшаемой стали; 4 –ванна расплавленного металла улучшенной стали; 5 –слиток улучшенной стали; 6 – водоохлаждаемый медный кристаллизатор (изложница); 7 – шлаковая корка (гарнисаж); 8 – поддон; 9 – затравка; 10- источник питания переменного тока (трансформатор); 11- каналы для охлаждающей жидкости (воды) Преимущества: - существенное снижение содержания серы и фосфора; - снижение содержания неметаллических включений. Недостатки: - незначительное снижение содержание газов.
Процесс протекает следующим образом : на дно водоохлаждаемого медного кристаллизатора 6 укладывается затравка 9. Между слитком улучшаемой стали (электродом) 1 и затравкой зажигается электрическая дуга. Для зажигания и поддержания дуги служит источник питания переменного тока 10. После зажигания дуги в кристаллизатор засыпают флюс, который расплавляется под действием теплоты дуги и образует шлаковую ванну 2 (расплавленный флюс). Дуга шунтируется шлаковой ванной и гаснет. Температура шлаковой ванны, обладающей высоким сопротивлением, поддерживается в результате прохождения через нее электрического тока (закон Джоуля-Ленца). Дальнейшее расплавление слитка улучшаемой стали происходит под действием теплоты шлаковой ванны (Т шлаковой ванны = 1700-1900 °С). Капли расплавленного металла 3, проходя через шлаковую ванну , вступают в химическую реакцию с элементами ванны, что приводит к существованию снижения в них содержания серы и фосфора. Снижается также и содержание неметаллических включений. Капли жидкого металла 3, скапливаясь в кристаллизаторепод слоем шлаковой ванны, образуют ванну расплавленного металла улучшенной стали 4, которая охлаждается, кристаллизуется и образует слиток улучшенной стали 5 . Для ускорения процесса охлаждения в кристаллизатор подается охлаждающая жидкость (вода). Полученный слиток отличается хорошим качеством поверхности благодаря наличию шлаковой корки (гарнисажа) 7 и имеет высокие механические и эксплуатационные свойства. Электрошлаковый переплав применяют для выплавки высококачественных и особовысококачественных сталей и сплавов.  

 

 

    Рис. 16М Электроннолучевой переплав   1 – электронная пушка; 2 – вакуумная камера; 3 – фокусирующая электромагнитный линза; 4 –слиток улучшаемой стали; 5 –ванна расплавленного металла; 6 –слиток улучшенной стали; 7 – водоохлаждаемый медный кристаллизатор (изложница); 8- электронный луч; 9- каналы для охлаждающей жидкости (воды) Вн – вакуумный насос Глубина вакуума в камере 10-4 – 10-6 атм Преимущества: - снижение содержания газов; - снижение содержания неметаллических включений; - снижение содержания серы и фосфора вследствие их выгорания при высоких Т. Недостатки: - дороговизна способа; - изменение химсостава металла, а следовательно и механических свойств стали, вследствие выгорание легкоплавких легирующих элементов
Получение электронов и их разгон осуществляется электронной пушкой 1. Для обеспечения высокой скорости перемещения электронов процесс ведется в вакуумной камере 2 с большой глубиной вакуума. Концентрация электронов в пучок (электронный луч 8) осуществляется фокусирующей электромагнитной линзой 3. Источником теплоты в этом случае является тепловая энергия, выделяющаяся при соударении электронов, летящих с высокой скоростью, с поверхностью слитка улучшаемой стали 4 (переход кинетической энергии в тепловую). Температура достигает Т=5000-6000 °С. Металл плавится и образует в кристаллизаторе 7 ванну расплавленного металла 5. Вакуум способствует дегазации расплавленного металла содержание газов в металле снижается в сотни раз). Выделяющиеся в вакуум газы захватывают с собой часть неметаллических включений. При охлаждении и последующей кристаллизации расплавленного металла формируется слиток улучшенной стали 7. Для ускорения процесса охлаждения в кристаллизатор подается охлаждающая жидкость (вода). Электроннолучевой переплав применяют для получения чистых и ультрачистых тугоплавких металлов (молибдена, ниобия, циркония и др.), для выплавки сталей и сплавов специального назначения.  

 

 

Рис. 17М Плазменный (плазменно-дуговой) переплав 1 – плазмотрон; 2 – вакуумная камера; 3 –плазма; 4 –слиток улучшаемой стали; 5 –ванна расплавленного металла; 6 –слиток улучшенной стали; 7 – водоохлаждаемый медный кристаллизатор (изложница); 8- каналы для охлаждающей жидкости (воды) Вн – вакуумный насос Глубина вакуума в камере 10-1 – 10-2 атм Преимущества: - снижение содержания газов; - снижение содержания неметаллических включений; - снижение содержания серы и фосфора вследствие их выгорания при высоких Т Недостатки: - дороговизна способа; - изменение химсостава металла, а следовательно и механических свойств стали, вследствие выгорание легкоплавких легирующих элементов
Источником теплоты является плазма 3 (Тплазмы=30000°С), Плазма образуется в плазматроне 1 (плазменном генераторе) в результате обжатия электрической дуги плазмообразующим газом (Ar - аргон; Не - гелий). Плазма расплавляет слиток улучшаемой стали 4. В результате расплавления образуется ванна расплавленного металла 5. Для обеспечения дегазации расплавленного металла процесс ведется в вакууме (вакуумной камере 2). Выделяющиеся в вакуум газы захватывают с собой часть неметаллических включений. При охлаждении и последующей кристаллизации формируется слиток улучшенной стали 6. Для ускорения процесса охлаждения в кристаллизатор подается охлаждающая жидкость (вода). Плазменный переплав применяют для получения высококачественных и особовысококачественных сталей и сплавов.  

 

К дефектам стальных слитков относятся:

- усадочные раковины в слитках спокойной стали, которые приводят к перерасходу материала вследствие удаления их в отход;

- дендритная и зональная ликвации, которые ухудшают механические свойства материала (прочность, пластичность);

- окисные плены на поверхности и газовые раковины (поры), как на поверхности, так и в теле слитка, которые являются концентраторами напряжений и могут привести к разрушению материала при обработке давлением;

- осевая рыхлость слитка (скопление мелких усадочных пустот в осевой зоне слитка), которая ухудшает макроструктуру материала при обработке давлением и, как следствие, ухудшает свойства изделия;

- трещины в слитке, образующиеся из-за причин, затрудняющих свободную усадку слитка в изложнице (трещины могут привести к разрушению материала при обработке давлением);

- подкорковые (подповерхностные) газовые пузыри (возникают вследствие чрезмерной смазки рабочей поверхности изложниц антипригарным составом), которые могут привести к образованию при прокате мелких трещин – волосовин.

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:1165

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.