Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


Производство стали в электропечах



2018-06-29 656 Обсуждений (0)
Производство стали в электропечах 0.00 из 5.00 0 оценок




,По сравнению с другими плавильными агрегатами электропечи обла­дают рядом преимуществ: способностью быстрого нагрева и поддержания Заданной температуры в пределах до 2000 °С, возможностью создания Окислительной, восстановительной или нейтральной атмосферы, а также вакуума. Это позволяет выплавлять в электрических печах стали и дру­гие сплавы с минимальным количеством вредных примесей, с оптималь­ным содержанием компонентов, отличающихся высоким качеством и об­ладающих специальными свойствами.

Металлургические печи подразделяют на дуговые и индукционные.

1. Дуговая сталеплавильная печь (рис. П.5) представляет собой сталь­ной цилиндр 4 со скошенным или сферическим днищем, футерованный внутри огнеупорным кирпичом.


 

Источником тепла в таких печах служит электрическая дуга, возни­кающая между электродами и шихтой. На элек­троды подается ток напряжением 200—600 В и силой 1—10 кА.

Сталь выплавляют главным обра­зом в основных электропечах с окис­лением и без окисления примесей.

Плавку с окислением применяют для получения углеродистых сталей. Шихтой в этом случае служит стальной лом, передельный, чугун, кокс _для науглероживания. Плавка включает два периода: окислительный и восстановительный.

Восстановительный период включает раскисление стали, удаление серы и доведение содержания всех компонентов до заданного. Для этого в печь подают флюс, состоящий из извести, плавикового шпата, молотого кокса и ферросилиция. Кокс и ферросилиций, медленно прони­кая через слой шлака, восстанавливают оксид железа:

Благодаря высокому содержанию в шлаке оксида СаО интенсивно удаляется из металла и сера. Поэтому в рядовых плавках электростали содержание серы не превышает 0,015 %, в то время как в мартеновской стали содержание 0,020 % 5 считается весьма низким.

Плавка без окисления применяется для получения легированной стали кз скрапа и отходов соответствующего состава.

2.Электроиндукционная печь (рис. 11.6) состоит из тигля 4 с крышкой (сводом) 1 и водоохлаждаемого индуктора 2, заключенных в корпусе 5. При прохождении через индуктор переменного тока частотой 500—2000 кГц обра­зуется магнитный поток, который наводит в металлической шихте 3 мощные вихревые то­ки, нагревающие ее до расплавления.

Пре­имущества:

а) отсутствие дуги позволяет выплавлять металлы с малым содержанием углерода и газов;

б) возникающие электродинамические силы перемешивают жидкий
металл, способствуя выравниванию химического состава и всплыванию
неметаллических включений;

в) индукционные печи отличаются небольшими размерами, что позволяет помещать их в специальные камеры и создавать любую атмосферу
или вакуум.

В индукционных печах плавку обычно проводят методом переплава отходов легированных сталей или чистого по сере и фосфору углеродис­того скрапа и ферросплавов.

После расплавления шихты на поверхность металла подают шлак, который защищает металл от окисления и насыщения газами атмосферы, уменьшает потери тепла и угар легирующих элементов.

Плавка в вакууме позволяет получать сплавы с минимальным содер­жанием газов и неметаллических включений, легировать сплавы любыми элементами.

 

 

Способы повышения качества стали

Для повышения их качества были разра­ботаны специальные технологические процессы.

1. Вакуумную обработку применяют для уменьшения содержания
в стали растворенных газов и неметаллических включений. С этой целью
выплавленную в мартеновских или электрических печах сталь выдерживают в течение 10—15 мин в специальных камерах с остаточным давлением
265—665 Па в ковше или при заливке в изложницу. При понижении давления растворимость газов в стали (азота, водорода) уменьшается, и они
в виде пузырьков всплывают на поверхность, захватывая с собой и неметаллические включения.

Вакуумная обработка позволяет уменьшить в 3—5 раз содержание газов и в 2—3 раза неметаллических включений в стали, что способствует повышению ее прочности и пластичности.

2. Обработка стали синтетическим шлаком. В разливочный ковш перед выпуском стали из плавильного агрегата наливают 3—5 % по отношению к массе стали жидкого шлака, содержащего 55 % СаО, 42 % А1203, до 3 % 8Ю2 и 1 % РеО. Затем в ковш по возможности с большей высоты мощной струей выпускают выплавленную сталь. В результате интенсивного перемешивания стали и шлака поверхность их взаимодействия увеличивается в сотни раз по сравнению с той, которая имеется в печи.

К числу рафинирующих переплавов относятся: электрошлаковый, вакуумно-дуговой, плазменно-дуговой, электронно-лучевой и др.

3. Электрошлаковый переплав (ЭШП) заключается в следующем.
Переплавляемая сталь подается в установку в виде расходуемого (переплавляемого) электрода 1 (рис. 11.11). Расплавленный шлак 2 (смесь
60—65 % СаР2, 25—30 % А1203, СаО и другие добавки) обладает большим
электросопротивлением, поэтому при прохождении электрического тока

в нем генерируется тепло, до­статочное для расплавления электрода. Капли металла проходят слой шлака, собира­ются в ванне 3 и затвердевают в водоохлажденной изложни­це 4, образуя слиток 5. При этом кристаллизация метал­ла происходит последователь­но и направлена снизу вверх, что способствует удалению не­металлических включений и пузырьков газа и тем самым образованию плотной и одно­родной структуры слитка.

4. Вакуумно-дуговой переплав (ВДП) осуществляется в вакуумных дуговых печах с расходуемым электродом 2 (рис. 11.12), при этом слиток 4 образуется, как и при ЭШП, в водоохлаждаемой изложнице 3. В кор­пусе / печи поддерживается вакуум около 1,5 Па, что способствует хоро­шей очистке металла от газов, а направленная кристаллизация обеспечивает удаление неметаллических включений, получение плотной струк­туры и исключает образование уса­дочной раковины. Емкость печей для ВДП достигает 50 т.

5. Плазменно-дуговой переплав
(ПДП) применяется для получения
стали и сплавов особо высокой чистоты. Источником тепла в. установке служит плазменная дуга с температурой 10 000—15 000 "С
(рис. 11.13). Исходным материалом
для получения слитков служит
стружка или другие дробленые от-
ходы металлообрабатывающей промышленности. Металл плавится и
затвердевает в водоохлаждаемой
кристаллизаторе, а образующийся
слиток вытягивается вниз. Благо-
даря высокой температуре из металла интенсивно испаряются сера
и фосфор, а также удаляются неметаллические включения.

 

6. Электронно-лучевой переплав

Осуществляется за счет, образующегося в результате облучения переплавляемого металла

 

. Общая технологическая схема изготовления отливки

Суть литейного производства состоит в том, что фасонные детали (заготовки) получают заливкой жидкого металла в литейную форму, полость которой соответствует их размерам и форме. После кристал­лизации металла литую деталь (заготовку), называемую отливкой, уда­ляют из литейной формы и в случае необходимости отправляют в механи­ческий цех для последующей обработки.

Общая схема технологического процесса изготовления отливки дана на рис. III. 1. Технология изготовления отливки начинается с разработки ее чертежа и рабочих чертежей модельного комплекта (модели и стержне­вого ящика).

В состав литейного цеха входят отделения: модельное, землеприго-товительное, стержневое, формовоч-.юе, плавильное, выбивное, обрубное, очистное. В модельном отделении по рабочим чертежам изготавливают модельный комплект; в землеприготовительном — формовочную и стерж­невую смеси; в формовочном — литейную форму, а в стержневом — стержни; в плавильном получают жидкий металл. Готовую литейную фор­му заливают жидким металлом и после его затвердевания в выбивном


Глава 2

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ОТЛИВОК

 

§ 3. Литейные свойства сплавов

Для получения отливок в машиностроении наиболее широко приме­няются следующие сплавы: серые, ковкие и высокопрочные чугуны; углеродистые и легированные стали; сплавы цветных металлов на основе алюминия, меди, магния, титана, молибдена и других тугоплавких ме­таллов.

Для получения качественной отливки наряду с механическими, фи­зическими и химическими свойствами литейные сплавы должны обладать определенными технологическими свойствами, основными из которых являются жидкотекучесть, усадка, склонность к ликвации и газопогло­щению.

1. Жидкотекучесть — способность жидкого металла полностью за­полнять щелевидные полости литейной формы и четко воспроизводить очертания отливки. При хорошей жидкотекучести металл заполняет всю полость формы, какой бы сложной она ни была, а при недостаточной — частично, образуя недоливы в узких сечениях отливки. Жидкотекучесть зявйейт от химического состава и температуры заливаемого в форму спла­ва. Фосфор, кремний и углерод улучшают ее, а сера ухудшает. Серый чугун содержит углерода больше, чем сталь, и поэтому обладает лучшей жидкотекучестью. Повышение температуры жидкого металла улучшает жидкотекучесть, и чем выше его перегрев, тем более тонкостенную


отливку можно получить, так как жидко-текучий металл заполняет очень узкие полости формы. Минимально возможная толщина стенки отливки для различных литейных сплавов (ввиду их разной жидкотекучести) неодинакова и состав­ляет для отливок из серого чугуна: мел­ких — 3—4 мм, средних — 8—10 мм, крупных — 12—15 мм; для отливок из стали — соответственно 5—7 мм, 10— 12 мм и 15—20 мм. Жидкотекучесть металла определяют технологической пробой в виде спирали, длину которой принимают за меру жидкотекучести металла. Заливая металл при различных температурах перегрева, находят опти­мальную температуру заливки формы для данного сплава.

2. Усадка — уменьшение объема металла и линейных размеров от-
ливки в процессе ее кристаллизации и охлаждения в твердом состоянии.
Различают объемную и линейную усадки.

Объемная усадка сопровождается уменьшением объема металла при кристаллизации, и поэтому в массивном сечении отливки может образо­ваться усадочная рыхлота (пористость) или концентрированная усадоч­ная раковина 1 (рис. III.2), так как массивное сечение кристаллизуется последним и в этом сечении не хватит металла. Устраняют усадочную ра­ковину установкой прибыли 2 или холодильников 3 (рис. III.2) в масив-ном сечении. Прибыль, имея большее сечение, кристаллизуется медлен­нее отливки и поэтому будет питать ее жидким металлом при кристал­лизации, а усадочная раковина перемещается в прибыль, которую отрезают.

Линейная усадка сопровождается уменьшением линейных размеров при охлаждении затвердевшей отливки. Стержни и формовочная смесь оказывают сопротивление линейной усадке металла. В результате в от­ливке возникают внутренние напряжения, которые могут привести к короблению и даже к образованию горячих окисленных трещин. Для умень­шения сопротивления линейной усадке формовочные и стержневые смеси делают податливыми (см. § 7). Величина линейной усадки литейных спла­вов различна и равна: для серого чугуна — 1 %, для углеродистой стали — 2, для цветных сплавов — в пределах 1,3—1,8 %. Линейную усадку учи­тывают при изготовлении модели, увеличивая ее размеры, по сравнению с отливкой на величину линейной усадки соответствующего сплава.

3. Ликвация — неоднородность химического состава сплава по сече­нию отливки. Различают зональную и дендритную ликвации. Зональная ликвация создает химическую неоднородность в объеме всей отливки; дендритная — в пределах одного зерна (дендрита). Неоднородность химического состава и структуры по сечению приводит к неоднородности механических свойств отливки. Для" уменьшения ликвации увеличивают скорость охлаждения отливки.

4. Газопоглощение — способность литейных сплавов в жидком со­стоянии растворять кислород, азот и водород, причем их растворимость растет с перегревом расплава. В литейной форме газонасыщенный рас­плав охлаждается, понижается растворимость газов, и они, выделяясь из металла, могут образовать в отливке газовые раковины. Поэтому формо­вочная и стержневая смеси должны иметь хорошую газопроницаемость.

Итак, технологичные литейные сплавы должны обладать хорошей жидкотекучестью, малой усадкой и не ликвировать.

 

§ 4. Технологические требования к конструкции отливки

1. Общие понятия о технологичности отливок. Брак в литейных цехах
в большинстве случаев вызван нарушениями литейной технологии и не-
технологичностью конструкции отливки.

При разработке технологии отливки необходимо учитывать литейные свойства сплава, технологию изготовления модельного комплекта, формы и стержня, технологию обрубки и очистки литья. Исходя из условий работы, себестоимости и количества отливок для конструируемой литой детали выбирают вид производства (единичное, серийное, массовое), способ литья (в разовые формы, в кокили и др.), способ формовки (ручная, машинная). При массовом производстве учитывается возможность мак­симальной механизации и автоматизации технологических процессов, наличие в литейном цехе оборудования и возможность использования наиболее прогрессивной технологии. Выбор способа литья определяется не только стоимостью отливок, но и требованиями к их качеству. Напри­мер, более высокая стоимость оболочкового литья по сравнению с обыч­ным литьем в песчаные формы компенсируется меньшими припусками на обработку и лучшим качеством поверхности отливки. Правильно разра­ботанная технология уменьшает брак литья и способствует быстрому освоению отливки в производстве.

2. Требования к конструкции отливок. При конструировании отливки
должны быть соблюдены такие основные требования: равностенность
отливки; отсутствие поднутрений и большого скопления металла в отдель-
ных ее частях; наличие формовочных уклонов на вертикальных стенках
(перпендикулярных к плоскости разъема формы); плавные переходы при
сопряжении стенок; наличие галтелей и др.

Технологичная конструкция отливки при максимальной прочности должна быть дешевой и дать возможность применить самые прогрессив­ные технологические методы, обеспечить высокую производительность, снизить количество брака, повысить качество и точность отливок, что сокращает объем механической обработки и экономит металл. Форма отливки должна быть простой для облегчения изготовления модельного комплекта и литейной формы. Прямолинейные очертания отливки пред­почтительнее криволинейных, а при необходимости криволинейных поверхностей их выполняют цилиндрическими или коническими, что упро­щает и удешевляет изготовление моделей и стержневых ящиков, облег­чает удаление моделей из формы и дает возможность избежать криволи­нейных разъемов, усложняющих формовку.

Формовочные уклоны облегчают удаление модели из готовой формы без ее разрушения. На рис. III.3 показаны формовочные уклоны (закрашены) при горизонтальном (а) и вертикальном (б) положениях отливки в форме. I'о"". внутренняя полость отливки закрыта, то в ее конструкции преду­сматривают технологические отверстия для выбивки стержней и их кар­касов, которые затем закрывают заглушками.


 
 


6 д ж

Рис. 111.3. Формовочные уклоны и сопротивления стенок отливки.

Сопряжение стенок в отливке сильно влияет на качество литой детали. Охлаждение отливки в форме сопровождается возникновением внутрен­них напряжений. Величина напряжений, образование раковин и порис­тости зависит от правильного сопряжения стенок и оформления углов отливки. Недопустимое сопряжение двух стенок различной толщины по­казано на рис. III.3, е. Выполняют либо закругления определенного ра­диуса (г), либо для деталей, подвергающихся ударным нагрузкам, сопря­гают стенки плавным клиновым переходом (д). Неудачным сопряжением ребер жесткости (е) считают крестоподобное (образующее местное скоп­ление металла 1), которое заменяют Т-образным вразбежку (ж). Сопря­жение стенок под острым углом (з), ослабляющее отливку в этом месте, заменяют углом с закруглением (и).

 

 

Глава 3

СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК

§ 5. Классификация способов получения отливок и разновидности литейных форм

1. Классификация способов получения отливок. Современное литей­ное производство располагает следующими способами изготовления от­ливок: 1) в песчано-глинистых формах с ручной и машинной формовкой; 2) в металлических формах; 3) под давлением; 4) по выплавляемым мо­делям; 5) в оболочковых формах; 6)ч центробежным литьем; 7) электро­шлаковым литьем; 8) под низким давлением; 9)' вакуумным всасыванием; 10) выжиманием; 11) жидкой штамповкой.

Область применения этих способов определяется многими фактами: типом производства (единичное, серийное, массовое); массой отливок (мелкие — до 100, средние — до 1000, крупные — более 1000 кг); точ­постью и чистотой поверхности отливок; литейными свойствами сплавов; жономической целесообразностью использования того или иного способа.

2. Разновидности литейных форм. Для получения отливок использу­ют различные литейные формы, отличающиеся: сроком службы (разо­вые, многократные); состоянием перед заливкой (сухие, подсушенные, сырые, химически твердеющие, самотвердеющие) и технологией изготов­ления (вручную, на машинах, по выплавляемым моделям и др.).

Разовые формы изготавливают из песчано-глинистых, песчано-смоля-ных формовочных смесей, и служат они для получения только одной отливки. По толщине стенок разовые формы могут быть толстостенные (30—250 и более мм), тонкостенные (10—20 мм) и оболочковые (до 10 мм). Разовую форму изготавливают разъемной, состоящей из нижней и верхней нолуформ. К разовым формам относят также неразъемные формы, изго­товленные по выплавляемым моделям (см. § 16). После заливки разовую форму разрушают для освобождения затвердевшей отливки.

Многократные разъемные формы изготавливают из шамота, асбеста, алебастра, цемента и других огнеупорных материалов. Такие формы вы­держивают несколько десятков и сотен заливок. После заливки многократную форму раскрывают, не разрушая ее, извлекают готовую отливку и снова собирают для очередной заливки.

Многократные формы (кокили) изготавливают металлическими: из чу­гуна, стали и иногда из медных и алюминиемых сплавов. От температуры плавления сплава, из которого получают отливку, зависит срок службы кокиля. Так, в одном кокиле можно изготовить до нескольких сотен от­ливок из стали, до нескольких тысяч отливок из чугуна и до сотен тысяч отливок из сплавов цветных металлов. Из-за высокой стоимости кокили используют только в серийном и массовом производстве отливок. Отливка извлекается .из кокиля специальными толкателями, которые при рас­крытии половин кокиля выходят из своих гнезд и выталкивают отливку.

 

§ 6. Изготовление отливок в разовых формах


I. Общее понятие о разовой форме. В настоящее время около 90 %
отливок наготавливают в разовых песчано-глинистых формах. На
ри< III.4, а приведен чертеж отливки втулки, а на рис. III.4, б — ра-
< ......... иГшая форма для нее. Литейная форма состоит из двух полуформ


 
 

образующих,полость 2, имеющую конфигурацию отливки, ограничен­ную стенками полуформ и стержнем 3, установленным на стержневые зна­ки в форме. Для заливки жидкого металла в форме изготавливают верти­кальные 4 и 5 и горизонтальные 6 и 7 каналы, называемые литниковой системой.

2. Инструменты и оснастка, используемые при изготовлении разовой формы, показаны на рис. III.5. Уплотняют формовочную смесь пневма­тическими (а) или ручными (б) трамбовками. Для отвода газов из формы делают наколы душником (в). Удаляют модель из формы подъемниками, которые забивают в деревянные или ввинчивают в металлические модели (г). Исправляют готовую форму отделочным инструментом: гладилка­ми (д), торцовыми гладилками (е), ложками (ж), крючками (з), лан­цетами (и). Формовку осуществляют в металлических рамках — -опоках (к). Верхняя опока / соединяется с нижней 4 штырями 2, которые пропускают в проушины 3. Для удержания смеси в опоках делают бур­тики 5.

 

§ 7. Модельные комплекты для ручной и машинной формовки

1. Состав и назначение модельного комплекта. В модельный комплект входят: 1) модель будущей отливки; 2) один или несколько стержневых ящиков (если отливка имеет полости или отверстия); 3) модели литниковой системы; 4) подмодельная доска (при ручной формовке) или модельная плита (при машинной формовке).

С помощью модели в литейной форме получают отпечаток наружной конфигурации отливки. В стержневых ящиках изготавливают песчаные


5

Рис. 111.6. Модельный комплект.

стержни, обеспечивающие получение внутренней полости отливки. При формовке на подмодельную доску устанавливают модель или полу­модель.

Модельный комплект должен: отвечать форме и размерам отливки с учетом линейной усадки металла и припусков на механическую обра­ботку; быть достаточно прочным; не изменять размеры при хранении и многократном использовании; его конструкция не должна затруднять набивку формы и удаление из нее модели или стержня из стержневого ящика; быть легким и недорогим.

2. Модельный комплект для ручной формовки изготавливают для се-
рийного производства из твердых пород древесины (клен, бук, береза),
а в единичном — из ели и сосны. Неразъемные модели используют для
отливок несложной конфигурации, которые могут быть заформованы в
одной полуформе. Для сложных отливок модель изготавливают разъем-
ной, что позволяет удалять ее из формы без разрушения последней. С этой
же целью вертикальные стенки модели, перпендикулярные плоскости
разъема формы, делают с уклоном в пределах от 0,5 до 3° (нижний предел
для высоких моделей, верхний — для низких). Размеры модели по
сравнению с размерами детали увеличивают на величину линейной усадки
металла, из которого изготавливают отливку, и на величину припусков
на механическую обработку, предусмотренных ГОСТами и нормативами.

На рис. III.6 дан чертеж отливки (а), рисунок разъемной модели (б) и стержневого ящика со стержнем (в) для нее. В отличие от отливки модель вместо отверстия имеет выступающие части 1, называемые стержневыми знаками. Знаки образуют в форме отпечатки, на которые устанавливают изготовленный в стержневом ящике стержень 3. Стержневой ящик со­стоит из двух половин, которые, как и полумодели, в процессе формовки «•псдиняются с помощью центровочных шипов 2.

3. Литниковая система (рис. II 1.7, а) состоит из литниковой чаши 1,
ШОЯка 2, шлакоуловителя 3 и питателей 4. Литниковая чаша уменьшает
динамический напор струи металла и частично отделяет шлак. Стояк,
Соединяющий литниковую чашу со шлакоуловителем, делают конусным.
Шлакоуловитель трапецеидального сечения размещают в верхней иоло-



г

Рис. 111.7. Литниковая система.

вине формы в плоскости разъема. Он должен задержать шлаковые и зем­ляные включения, не допустив их в полость формы. Это достигают пониже­нием скорости металла в шлакоуловителе, изменяя направление его дви­жения. При торможении металла шлаковые включения всплывают и задерживаются в шлакоуловителе. Хорошо очищает металл шлакоулови­тель гребенчатого типа (рис. III.7, б). При машинной формовке исполь­зуют фильтровальную огнеупорную сетку 5, которую устанавливают в воронку (рис. 111.7, в) или в шлакоуловитель (рис. III.7, г). Питатели подводят металл непосредственно в полость формы. Размещают их в ниж­ней полуформе в плоскости разъема.

Литниковая система во время заливки должна быть заполнена жидким металлом, так как разрыв струи приводит к всасыванию воздуха и шлака в полость формы, а также к образованию окисленных плен в месте разрыва. Поэтому между элементами литниковой системы выдерживают определенное соотношение: суммарная площадь сечения всех питателей (Рп) должна быть меньше площади сечения шлакоуловителя (Рш), который в свою очередь, имеет сечение меньшее, чем стояк (Рс), например: Рп: Рт: Рс = 1,0 : 1,2': 1,4. К литниковой системе относится также выпор — вертикальный канал 4 (рис. III.4), располагаемый в самой верх­ней точке отливки. Он служит для выхода воздуха из полости формы при ее заливке, а также для сбора всплывающей грязи и контроля заполнения формы металлом.

4. Модельный комплект при машинной формовке изготавливают из сплавов легких металлов. Металлические полумодели закрепляют винтами на металлических плитах. На этой же плите монтируют модели литнико­вой системы. Такие плиты называют модельными. Так как при машинной формовке две полуформы изготавливают отдельно на разных машинах, то полумодели закрепляют на координатных модельных плитах, чтобы обеспечить совпадение двух полуформ ори их сборке.

На рис. III. 8 показаны верхняя 3 и нижняя 2модельные плиты с опо­ками 7. Полумодели верхняя 4 и нижняя / зафиксированы контрольными штифтами 5 и закреплены винтами 9. Таким же образом закреплены мо­дели шлакоуловителя 6 и питателя 8.


 
 

Металлический модельный комплект может выдержать десятки и сотни тысяч формовок и к тому же обеспечивает более высокую точность получаемых отливок, чем деревянный.

 

§ 8. Формовочные и стержневые смеси

1. Требования, предъявляемые к формовочным и стержневым смесям,

вытекают из условий их работы. Смеси должны обладать следующими свой­ствами: огнеупорностью, пластичностью, прочностью, газопроницае­мостью, податливостью и непригораемостью.

Огнеупорность — способность смеси не размягчаясь выдерживать высокие температуры заливаемого в форму жидкого металла. От огнеупор­ности будет зависеть чистота поверхности отливки.

Пластичность — способность смеси давать четкий отпечаток модели (при изготовлении формы) или стержневого ящика (при изготовлении стержня).

Прочность — способность уплотненной смеси сохранять форму без разрушения при транспортировке готовой формы и заливке ее ме­таллом.

Газопроницаемость — способность формовочной и особенно стержне­вой смеси пропускать через стенки формы и стержень выделяющиеся газы из охлаждающегося металла. При недостаточной газопроницаемости возможно образование газовых раковин в отливке.

Податливость — способность смеси не препятствовать линейной усадке закристаллизовавшегося металла отливки. Охлаждение затвердев­шего металла сопровождается уменьшением размеров отливки (линейная усадка), в результате чего металл прочно сжимает стержень и выступаю­щие части формы. Это вызывает напряжения в отливке, а так как усадка происходит при высокой температуре, котда еще металл недостаточно прочен, то при плохой податливости смеси могут образоваться трещины.

Непригораемость — способность смеси не образовывать пригар пескя на поверхности отливки, затрудняющий ее механическую обработку.

Кроме того, формовочные и стержневые смеси должны быть негигро­скопичными, долговечными и дешевыми.

2. Состав формовочных и стержневых смесей. Наиболее полно ука-
занным свойствам отвечают смеси, приготовленные из кварцевого пески
и глины. Кварцевый песок играет роль наполнителя, а глина — связу­ющего материала. Глина улучшает такие свойства смеси, как огнеупор­ность, прочность и пластичность, но ухудшает газопроницаемость и по­датливость. Поэтому в смеси глины вводят не более 8—12 % по объему, остальное — кварцевый песок, который обеспечивает хорошую огнеупор­ность и газопроницаемость. Крупнозернистый песок обеспечивает вы­сокую газопроницаемость, но дает шероховатую поверхность отливки и повышает пригар песка, так как жидкий металл заходит в поры между зернами и охватывает их. Мелкий песок дает гладкую поверхность от­ливки, но резко снижает газопроницаемость смеси. Поэтому при произ­водстве крупных отливок, где требуется отвод большого количества вы­деляющихся газов, применяют крупнозернистый песок, а при получении мелкого литья, где чистота поверхности является главным требованием, используют мелкозернистый песок.

Предупреждают пригар вводом в смесь противопригарных добавок, таких как каменноугольная пыль, тальк, графит, которые в виде при­пыла наносят на поверхность форм для чугунных отливок. Из маршалита, магнезита, циркона изготавливают противопригарные краски, которыми красят стержни и полость форм для стальных отливок.

Стержни работают в наиболее тяжелых условиях, так как они окру­жены жидким металлом со всех сторон (за исключением знаковых частей). Поэтому стержневая смесь должна обладать более высокой прочностью, газопроницаемостью и податливостью. Глина как связующая добавка в стержневой смеси применяется только для крупных стержней простой формы. Для тонких и сложных стержней в качестве связующей добавки в стержневой смеси используют оксоль, жидкое стекло, смолы, декстрин, патоку и др. Для повышения газопроницаемости и податливости в стерж­невую смесь вводят древесные опилки или торф (2—3 %), которые в про­цессе сушки стержня выгорают, образуя поры, что повышает газопрони­цаемость и податливость.

3. Виды формовочных смесей и их применение. Наиболее широко используют облицовочные, наполнительные и единые формовочные смеси.

Облицовочные смеси применяют при ручной формовке для образования рабочей поверхности литейной формы, которая контактирует с жидким металлом. При формовке ее наносят на модель слоем толщиной 15—20 мм. Она обладает лучшими свойствами и приготавливают ее из свежих песка и глины с добавкой противопригарных материалов.

Наполнительную смесь насыпают поверх облицовочной, заполняя остальную часть литейной формы. Эту смесь приготавливают из оборот­ной, переработанной после выбивки опок смеси с добавкой 5—10 % све­жих песка и глины.

Единые смеси применяют в массовом производстве при машинной формовке для набивки всего объема литейной формы. Приготавливают ее из оборотной смеси с добавкой до 50 % свежих песка и глины.

По состоянию формы перед заливкой металла различают смеси для изготовления форм: сырых, подсушенных, сухих, химически твердею­щих и самотвердеющих.

Сырые формы (наиболее экономичные) изготавливают из большего количества оборотной смеси и широко применяют для неответственных отливок из чугуна, стали и цветных сплавов массой до 3000 кг.

Подсушенные (полусухие) формы изготавливают из облицовочной смеси, содержащей 2—4 % быстротвердеющих связующих крепителей. Такие формы применяют для получения ответственных отливок из чугуна и стали с поверхностями большой протяженности (станины, столы станков и др.).

Сухие формы изготавливают из смесей с повышенным содержанием глины и меньшим количеством оборотной смеси, т. е. более прочных и менее газопроницаемых и податливых. Чтобы облегчить выход газов и повысить податливость, в смеси для сухих форм вводят добавки, выгора­ющие при сушке (опилки, торф). Сухие формы применяют только для от­ветственных и крупных (более 1000 кг) отливок из различных сплавов.

Химически твердеющие формы применяют в единичном и мелкосе­рийном производстве средних и крупных отливок. Изготавливают их и? смеси, содержащей жидкое стекло, которое быстро твердеет при пятими­нутной продувке углекислым газом. Такие смеси повышают производи­тельность при формовке в 3—5 раз, сокращают продолжительность суш­ки в 10—30 раз и экономят топливо, необходимое для сушки.

Самотвердеющие формы и стержни изготавливают из жидких само-
твердеющих смесей (ЖСС). Опоки и стержневые ящики заливают смесью,
в которую вводят химические реагенты, переводящие смесь в жидкоте-
кучее состояние. ЖСС хорошо заполняет все извилины формы (стержне-
вого ящика). Отпадает необходимость в уплотнении смеси. Стержни и фор-
мы из ЖСС затвердевают по всему объему при нормальной температуре за
30—40 мин. ЖСС дают возможность механизировать и автоматизировать
формовку не только в массовом, но и даже в индивидуальном производ-
стве; повысить точность отливок; совместить смесеприготовительное,
формовочное и стержневое отделения в одно; улучшить условия труда,
избавив литейный цех от шума, пыли и вибраций. I

4. Приготовление формовочных и стержневых смесей начинают с под­готовки исходных материалов. Кварцевый песок сушат, просеивают и распределяют по бункерам над смесителями. Глину и каменный уголь дробят, сушат и затем тонко измельчают. Отработанную смесь регене­рируют: спекшиеся куски дробят и пропускают через магнитный сепара­тор для отделения металлических включений. После подготовки все ис­ходные компоненты смешивают в нужных пропорциях в бегунах. Ув­лажненная формовочная смесь ленточным транспортером направляется в бункер-отстойник для выдержки в течение 3—4 ч для выравнивания влажности по всему объему. Окончательно готовую формовочную и стерж­невую смеси транспортером подают к месту формовки.

 

§ 9. Технология ручной формовки

1. Общие сведения. При изготовлении крупных отливок (станины металлорежущих станков, прокатных станов, изложницы и др.), а также в индивидуальном и мелкосерийном производстве мелких и сред­них отливок широко используют ручную формовку.

Характерной особенностью ручной формовки является большое раз­нообразие методов изготовления формы: в двух опоках (по неразъемной п разъемной моделям, по модели с отъемными частями, с перекидным «болваном», с подрезкой); по шаблонам; по скелетной модели; в трех или

 
 

более опоках; в стержнях; в почве и др. Формовка по модели с отъемными частями, по шаблонам, по скелетной модели (ниже будет рассмотрена), в стержнях, в трех и более опоках, с перекидным «болваном» (здесь не рассматриваются) может быть выполнена только вручную.

Технологический процесс ручной формовки состоит из следующих основных элементов: набивка нижней опоки; набивка верхней опоки; удаление модели из формы; отделка формы; сборка и нагружение формы.

2. Формовка в двух опоках по разъемной модели (рис. II 1.9) — самый распространенный метод получения разовых форм, так как подавляющее большинство отливок имеет сложную конфигурацию, требующую разъ­ема модели. Процесс формовки ведут в такой последовательности:

1) для изготовления нижней полуформы на подмодельную доску 3 устанавливают нижнюю половину модели 2 и накрывают нижней опокой 1 (а);

2) на модель наносят слой облицовочной и затем наполнительной сме­си, трамбовкой уплотняют ее, излишки срезают линейкой на уровне верхней кромки опоки и накалывают душником вентиляционные каналы 4(6);

3) готовую нижнюю полуформу переворачивают на 180°, устанавли­вают верхнюю полумодель 8, модели шлакоуловителя 9, стояка 6, выпора 5 и верхнюю опоку 7, соединив ее с нижней штырями 10 (в);

4) при набивке верхней полуформы повторяют в той же последова­тельности проделанное с нижней полуформой, а затем вырезают литниковую чашу 11, удаляют из формы модели стояка 6 и выпора 5 (г);

5) для удаления полумоделей из полуформ верхнюю полуформу 12 снимают с нижней 13 и переворачивают ее на 180°; формовочную смесь вокруг полумоделей смачивают водой; в" полумодели забивают подъем­ники 14, легкими ударами по подъемнику полумодели расталкивают в стороны



2018-06-29 656 Обсуждений (0)
Производство стали в электропечах 0.00 из 5.00 0 оценок









Обсуждение в статье: Производство стали в электропечах

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение...
Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (656)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.017 сек.)