Продукты доменного производства и их применение

Свойства конструкционных материалов

1. Механические свойства материалов – характеристики, определяющие поведение материала под действием приложенных внешних сил. Они являются главными, так как они определяют служебные свойства материалов. Их показатели – прочность, твердость, пластичность, ударная вязкость.

2. Деформация – напряжение, приложенное к твёрдому телу; изменение размеров и формы тела под действием внешних в внутренних сил. Деформация, исчезающая после прекращения действия силы – упругая, а остающаяся в теле – остаточная (пластическая). Ползучесть – способность материала непрерывно пластически деформироваться под действием постоянной силы.

3. Прочность материала – способность материала сопротивляться деформации и разрушению. Физический предел текучести – наименьшее напряжение, при котором образец пластически деформируется без заметного увеличения растягивающей нагрузки. Временное сопротивление разрыву – напряжение, отвечающее большей нагрузке, предшествующее разрушению образца.

4. Твердость материала – сопротивление проникновению в него другого более твердого тела, не испытывающего при этом остаточных деформаций. Методы определения: по Бриннелю (HB – вдавливание стального шарика в металлическую пластину), Роквеллу (HRC, HRB, HRA), Виккерсу (вдавливание алмазного конуса в пластину, измерение диагонали отпечатка).

5. Пластичность – способность материалов пластически деформироваться под действием внешних сил без разрушения. Хрупкость – отсутствие или малое значение пластичности. Относительное удлинение – отношение в процентах приращения расчётной длины образца после разрыва к его первоначальной длине. Относительное сужение – отношение разности начальной площади и минимальной площади поперечного сечения образца после разрыва к его первоначальной площади.

6. Ударная вязкость – работа удара, отнесенная к начальной площади поперечного сечения образца в месте надреза.

7. Физические свойства материала – характеристики, определяющие поведение материала под действием приложенных внешних сил. Физические испытания могут выполняться в условиях динамического или статистического нагружения, а так же при переменных нагрузках.

8. Химические свойства. Химическая стойкость – способность материала сопротивляться действию внешних агрессивных сред. Химическая активность – способность материала взаимодействовать с внешними средами.

9. Технологические свойства – способность материала поддаваться тем или иным видам обработки. Деформируемость – способность материала деформироваться без разрушения. Свариваемость - способность материала обрабатывать различными материалами резания.

10. Эксплуатационные – определяются специальными испытаниями в зависимости от условий работы машины (жаростойкость, хладостойкость).

Порошковая металлургия

Порошковая металлургия: характеристика и возможности метода.

ПМ – область техники, охватывающая производство металлических порошков и изделий из них. ПМ изготавливает алмазно-металлические материалы, характеризующиеся высокими режущими свойствами.

Изделия, получаемые методом ПМ

Типовая технологическая схема получения изделий методом порошковой металлургии

- получение порошков исходных материалов

- приготовление смеси заданного состава и формообразование заготовки

- спекание заготовки

- окончательная обработка спеченного изделия

Способы получения металлических порошков

5. Основные способы формообразования изделий: прокатка (пропускание через валки материал; получаем полосы и ленты), выдавливание (формование металлического порошка с пластификатором путём продавливания через отверстие материала; получаем трубы, профили), прессование (наиболее распространённый способ: горячее, изостатическое, гидростатическое, газостатическое).

6.

Спекание - для придания изделиям необходимой прочности и твердости. Его производят в инертной среде для уменьшения окисления металлических порошков.

Металлургия

Исходные материалы доменного производства

К ним относятся – железные и марганцевые руды, топливо и флюсы. Железные руды – красный, бурый, магнитный, шпатовый железняк. Марганцевые руды – содержат марганец в виде различных оксидов, применяются при выплавке чугуна, ферромарганца. Флюсы – необходимы для удаления из печи тугоплавкой пустой породы и золы топлива (в качестве флюсов используют доломитизированный известняк). Топливо служит не только для получения необходимых температур, но так же участвует в химических процессах восстановления металлов при плавке. Основное топливо – КОКС – получают путём спекания коксующихся сортов угля без доступа воздуха в спец.коксовых батареях.

Продукты доменного производства и их применение

Основные и побочные. Основные: а) доменные чугуны (передельные 80-85% – для передела в сталь, литейные – для производства отливок на машиностроительных заводах), б) ферросплавы (зеркальный чугун 20-25%Mn, ферромарганцы - до 75%Mn, ферросилиций). Побочные: а) Шлаки, б) доменный газ (используется в качестве топлива в воздухонагревателях).

3. Устройство доменной печи

- вертикальная печь шахтного типа, имеющая наружный металлический кожух, выложенный внутри (футурованный) огнеупорными материалами. Состоит из: верхней части – колошника (в нём устройство для загрузки шихты и трубы для отвода доменного газа), шахты (в ней начинаются процессы восстановления железа и его науглероживание), распара (плавление пустой породы с образованием шлаков), заплечика (заканчивается процесс восстановления железа). Основной характеристикой домны является её объем – от оси чугунной лётки до верхнего уровня засыпки материалов. Домна работает по принципу противотока. Каждая печь имеет 3-4 воздухонагревателя, работающих попеременно (состоит из: камеры сгорания и насадки)