Совершенствование технологии производства крупнотоннажных стальных отливок

• Автор: Феоктистов, Николай Александрович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1. Анализ способов выплавки стали для фасонного литья
1.1.1. Выплавка стали в мартеновской печи
1.1.2. Выплавка стали в дуговых электропечах
1.1.3. Выплавка стали в индукционных печах
1.2. Анализ технологических факторов, влияющих на образование горячих трещин в отливках
1.3 Влияние химического - состава на механические свойства и трещиноустойчивость углеродистой стали
1.4. Влияние неметаллических включений на механические свойства стали и трещиноустойчивость
1.5. Влияние обработки расплава кальцием на механические свойства сталей, морфологию и удаление неметаллических включений
1.6 Анализ условий работы шлаковых чаш
Глава 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ
2.1. Шихтовые материалы и выплавка сплавов
2.2. Оборудование, использованное в работе
2.3. Метод компьютерного моделирования и анализ литейных процессов
2.4 Методика построения математических моделей, определение долей
влияния вводимых добавок :
Глава 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЛИТЕЙНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ «ШЛАКОВАЯ ЧАША»
3.1. Анализ условий работы отливки «Шлаковая чаша»
3.2 Исследование физико-механических свойств углеродистой стали марки 25Л
3.3. Моделирование процессов заливки и кристаллизации отливки-представителя «Шлаковая чаша»
Глава 4. ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЫПАВКИ И ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ МАРКИ 25Л
4Л. Исследование влияния алюминия на образование неметаллических включений и содержание кислорода в металле
4.2. Исследование влияния алюминия на механические свойства литой заготовки из углеродистой стали
4.3. Исследование влияния обработки расплава порошковой проволокой с различными наполнителями на природу неметаллических включений
4.4. Разработка рекомендаций для определения необходимого количества
кальция в зависимости от содержания алюминия и серы в металле
Глава 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЫПЛАВКИ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ
5.1. Анализ существующей технологии выплавки углеродистых сталей
5.2. Разработка технологии диффузионного раскисления стали в восстановительный период плавки
5.3. Опытно-промышленное опробование результатов работы
5.4. Выводы по работе
Библиографический список
Приложение

Введение
Актуальность работы. Первостепенной задачей машиностроения является обеспечение надёжности и долговечности узлов металлургических агрегатов, работающих в тяжёлых условиях эксплуатации. Значительная доля отливок, применяющихся в узлах металлургических агрегатов, изготавливается из различных сплавов методом литья. Как правило, узлы металлургических агрегатов работают в условиях действия высоких температур, больших нагрузок.
Использование в качестве материала отливки только жаропрочных и высоколегированных сплавов приведёт к резкому удорожанию, что недопустимо в трудных условиях финансовой обстановки. Кроме того, литые заготовки для узлов металлургических агрегатов в большинстве случаев относятся к третьей и четвёртой группам отливок по массе (крупные, очень крупные), в силу чего на их поверхности часто образуются горячие трещины, предотвращение процесса образования которых является актуальной задачей.
Представителем деталей, работающих в подобных условиях, является шлаковая чаша. В литейном цехе ЗАО «Механоремонтный комплекс» (МРК) шлаковые чаши отливают для кислородно-конвертерного, доменного и сталеплавильного цехов ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ММК). Жидкий шлак из плавильного агрегата сливают в неё при температуре выше 1200 °С. После транспортировки чаши со шлаком на отвал производят её выбивку при помощи копра весом более 5 т. Следовательно, литые шлаковые чаши должны обладать значительным запасом прочности и пластичности, которые определяются такими механическими свойствами стали, как предел прочности (ов), предел текучести (от), ударная вязкость (КСи) и др. Кроме того, важным фактором является отсутствие литых дефектов.
Детали, применяющиеся в агрегатах металлургической промышленности, значительно отличаются показателями эксплуатационной стойкости, несмотря на то, что изготовлены в одном цехе, из одного сплава, по одной технологии.

ются в том случае, если температура плавления их невелика и они плохо смачиваются металлом. По мнению автора, также мене вредны включения в виде распложенных равномерно по сечению металла субмикроскопических частиц.
Авторы другого источника [87] имеют противоположную точку зрения по поводу влияния морфологии включений на их удаление из расплава. Они считают, что алюминаты кальция, образующиеся при обработке стали кальцийсодержащими материалами, имея низкую температуру плавления и находясь в стали в жидком виде, более интенсивно всплывают из объёма металла. Небольшая часть этих включений остаётся в стали, но в виде равномерно расположенных мелких включений алюминатов кальция округлой, шаровидной формы. Кроме того, на процесс удаления включений значительное влияние оказывает флотирующее действие паров кальция, образовавшихся после ввода в сталь кальцийсодержащих материалов.
В работе [88] авторы утверждают, что скорость всплывания жидких включений меньше, чем твёрдых при их одинаковых размерах и равенстве всех прочих условий. Авторами предложена гипотеза о «проскальзывании» несмачи-ваемых металлом включений из его объёма к поверхности металл - шлак.
А. И. Манохин в своей работе [89] приводит две точки зрения разных исследователей по поводу удаления включений. Согласно одной из точек зрения основную роль в удалении включений из стали играет укрупнение их частиц. Сторонники данной теории пришли к выводу, что укрупнение частиц путём коалесценции и взаимной адгезии включений менее сложно, чем укрупнение в результате коагуляции, необходимо получать при раскислении неметаллические включения, находящиеся в жидком состоянии при температурах сталеварения. Сторонники второй точки зрения считают, что высокопрочные тугоплавкие продукты раскисления, образующиеся при вводе в металл сильных раскислителей, удаляются быстрее, чем крупные легкоплавкие частицы вследствие большей удельной межфазной энергии на границе их соприкосновения с жидким металлом.