Сборка

4 Сборка

В промышленности широко используется поверхностная пластическая деформация металла путем поверхностного наклепа. Это достигается путем: дробеструйного наклепа за счет кинетической энергии потока чугунной или стальной дроби; центробежно-шариковым наклепом за счет кинетической энергии стальных шариков, расположенных на периферии вращающегося диска.

Пластическая поверхностная деформация является эффективным методом локального упрочнения мест концентраций напряжений, способствует снижению шероховатостей.

Конструкционными называют стали, предназначенные для изготовления деталей машин (машиностроительные стали), конструкции сооружений (строительные стали). К этой группе сталей относят также стали со специальными свойствами – износостойкие, пружинные, коррозийно-стойкие, жаростойкие, жаропрочные и др.

Конструкционные стали должны обладать высоким пределом текучести, являющейся основой характеристики при расчетах деталей машин и конструкций, в сочетании с высокой пластичностью, сопротивлением хрупкому разрушению и низким порогам хладноломкости. Долговечность изделия зависит от сопротивление усталости, износу и коррозии.

Конструкционная сталь должна иметь хорошие технологические свойства: хорошо обрабатываться давлением и резанием, не образовывать шлифовочных трещин, обладать высокой прокаливаемостью и малой склонностью к обезуглероживанию, деформациям и трещинообразованию при закалке. Строительные конструкционные стали должны хорошо свариваться всеми видами сварки.

Стали, применяемые в строительстве поступают без термической обработки или после термоупрочнения с прокатного нагрева. Термической обработке у потребителя эти стали не подвергаются. Стали на машиностроительные предприятия поставляются металлургическими заводами без термической обработки, после обжига или высокого отпуска. На машиностроительных заводах детали машин проходят термическую обработку для получения заданных свойств.

Стали обыкновенного качества, особенно кипящие, наиболее дешевые. В процессе выплавки они меньше очищаются от вредных примесей. Стали отливают в крупные слитки, и они содержат сравнительно большое количество неметаллических включений. Из сталей обыкновенного качества изготавливают горячекатаный рядовой прокат: балки, швеллеры, уголки, прутки, листы, трубы и упаковки. Стали обыкновенного качества имеют и специализированное назначение и поступают по особым техническим условиям.

Качественные углеродистые стали выплавляют с соблюдением более строгих условий в отношении состава шихты и ведения плавки и разливки. К ним предъявляют более высокие требования по химическому составу и структуре.

Низкоуглеродистые стали обладают не высокой прочностью и высокой пластичностью. Используют для сварных конструкций, деталей машин упрочняемых цементацией.

Среднеуглеродные стали применяют после нормализации, улучшения и поверхностной закалки для самых разнообразных деталей во всех отраслях машиностроения.

Стали с высоким содержанием углерода обладают повышенной прочностью, износостойкостью и упругими свойствами; применяют их после закалки и отпуска, нормализации и отпуска и поверхностной закалки для деталей, работающих в условиях трения при наличии высоких статических вибрационных нагрузок. Из этих сталей изготавливают пружины и рессоры, шпиндели, замковые шайбы, прокатные волокна.

Легированные конструкционные стали используют в машиностроении, меньше в станкостроении, инструментальной промышленности. Особенно широко применяют в тяжело нагруженных металлоконструкциях.

В качестве легирующих материалов чаще используют сравнительно недорогие и недефицитные элементы – марганец, кремний и хром. Стали, содержащие эти элементы, нередко добавочно легируют титаном, ванадием, бором. Для изготовления высоконагруженных деталей стали легируют значительно более дорогими и дефицитными элементами, такими как никель, молибден, вольфрам, ниобий.

Легирующие стали подразделяют на: низколегированные, легированные, высоколегированные.

Легированные конструкционные стали маркируют цифрами и буквами. Двузначные цифры, приводимые в начале марки, указываю среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы справа от цифр обозначают легирующий элемент.

Низколегированными называют стали, содержащие сравнительно небольшое количество недефицитных легирующих элементов, и применяются в основном в строительстве.

Обрабатываемость резанием является одной из важных технологических характеристик стали. Для этой цели используют автоматные стали, позволяющие проводить обработку резанием с большой скоростью, увеличить стойкость инструмента и получить высокое качество обрабатываемой поверхности. Металлы часто подвергаются коррозии. Что резко ухудшает их качественные характеристики. Сталь устойчивую к газовой коррозии называют окалиностойкой (жаростойкой); устойчивую к другим видам коррозии – называют коррозийно-стойкой (нержавеющей).

Нержавеющие стали изготавливаются в зависимости от среды, для которой они предназначаются. Здесь используются в основном хром и никель.

Для работы при низких температурах используют креагенные стали, т.е. стали могущие работать при температурах ниже -183°С. Здесь применяются низкоуглеродные никелевые стали и стали аустенитного класса, несклонные к хладоломкости.

5 Термообработка

В последние десятилетия производство стали революционизировалось в результате разработки кислородно-конвертерного процесса (известного также под названием процесса Линца-Донавица). Этот процесс начал применяться в 1953 г. на сталеплавильных заводах в двух австрийских металлургических центрах-Линце и Донавице.

В кислородно-конвертерном процессе используется кислородный конвертер с основной футеровкой (кладкой). Конвертер загружают в наклонном положении расплавленным чугуном из плавильной печи и металлоломом, затем возвращают в вертикальное положение. После этого в конвертер сверху вводят медную трубку с водяным охлаждением и через нее направляют на поверхность расплавленного железа струю кислорода с примесью порошкообразной извести (СаО). Эта “кислородная продувка”, которая длится 20 мин, приводит к интенсивному окислению примесей железа, причем содержимое конвертера сохраняет жидкое состояние благодаря выделению энергии при реакции окисления. Образующиеся оксиды соединяются с известью и превращаются в шлак. Затем медную трубку выдвигают и конвертер наклоняют, чтобы слить из него шлак. После повторной продувки расплавленную сталь выливают из конвертера (в наклонном положении) в ковш.

Кислородно-конвертерный процесс используется главным образом для получения углеродистых сталей. Он характеризуется большой производительностью. За 40-45 мин в одном конвертере может быть получено 300-350 т стали.

В настоящее время всю сталь в Великобритании и большую часть стали во всем мире получают с помощью этого процесса.[5]

6. Оборудование

Закалочный бак.

К оборудованию, предназначенному для охлаждения при закалке, относят немеханизированные и механизированные закалочные баки, в которых детали охлаждаются в свободном состоянии, закалочные прессы, закалочные и гибозакалочные машины, в которых детали (шестерни, валы, листы, рессоры) закаливаются в зажатом состоянии.

Рис.1 Закалочный бак с механизированным перемещением стола

Немеханизированный заклочный бак представляет собой ёмкость цилиндрической или прямоугольной формы. Бак сваривают из листовой низкоуглеродистой стали толщиной 4—6 мм. В тер­мических цехах применяют небольшие закалочные баки для за­калки мелких и средних деталей. Размеры баков в плане (в мм): 60х700, 700х1200. Глубина баков около 1000 мм. В немехани­зированных баках все процессы по передаче деталей в бак, пере­мещению в баке и выдаче их из бака выполняют вручную. Ориен­тировочный объем закалочной жидкости в баке составляет 15 л на 1 кг охлаждаемых деталей. Для крупных деталей (штампы, валы и т. п.) размеры закалочных баков могут достигать несколь­ких метров.

При определении объема закалочного бака и его размеров следует учитывать, что для обеспечения: равномерных условий охлаждения деталей над ними и под ними должен быть слой за­калочной жидкости толщиной не менее 100мм. Кроме того, уровень закалочной жидкости должен быть, от края бака на расстоянии не менее, чем 100—150 мм.

Для закалки деталей, применяют баки (рис.1) с механизированным переме­щением закалочного стола, на который устанавливается поддон с нагретыми деталями. При помощи пневматического подъемника стол может опускаться и подниматься в баке.

Установка для обработки холодом.

Рис.2 Камера шкафная

Для охлаждения небольшого числа отдельных де­талей, например, режущего инструмента, калибров и других изде­лий из высоколегированной стали применяют камеры полезным объемом 0,1—1,0м3. Камера шкафная (КТХ) оборудована ком­прессорной установкой, обеспечивающей охлаждение до —100°С, и электронагревателями, позволяющими нагревать камеру до 155°С. На рис.2 показан разрез камеры КТХ. Машинное отделение расположено в нижней части камеры. Электрические нагреватели расположены под рабочим пространством камеры. Крыльчатка вентилятора, вращаемая электродвигателем, направляет поток воздуха в воздухоохладитель, в котором размещён змеевик, последовательно соединённый со змеевиком испарителя, припаянным к поверхности внутреннего корпуса камеры. Через окно в двери можно при включенном осветительном приборе осматривать внутреннее пространство камеры.[6]

Заключение

В целом наша черная металлургия характеризуется следующими особенностями: повышенная материало- и энергоемкость производства; значительный износ основных производственных фондов, превышающий в целом по отрасли 50 %, а по ряду предприятий 70 %, невысокий технический уровень производства и связанные с этим качество и конкурентоспособность продукции; несбалансированность подотраслей и отдельных переделов, особенно из-за разрыва связей по межотраслевой и внутриотраслевой кооперации сырья и полуфабрикатов; крайне неудовлетворительная экологическая обстановка в регионах с металлургической промышленностью.

Основная масса металлургической продукции в России производится по несовременной технологии на морально и физически устаревшем оборудовании, технический уровень которой соответствует шестидесятым годам. Вследствие этого продукция имеет повышенную материало- и энергоемкость.

Распад единого металлургического комплекса особенно остро сказался на минерально-сырьевой базе. В России отсутствуют месторождения и предприятия по добыче марганцевых и хромовых руд, основные запасы которых находятся на Украине и в Казахстане. Недостаточна сырьевая база огнеупорной промышленности.

Из-за большого количества устаревших основных фондов металлургия наносит значительный ущерб окружающей среде - 400-450 млрд. руб.

Из-за высоких таможенных пошлин, протекционистских мер и высокой конкуренции практически не поддаются расширению рынки сбыта в Западной Европе, Северной и Центральной Америке. [7]

Список литературы

1.   Башнин Ю.А., Ушаков Б.К., Секей А.Г. Технология термической обработки стали. М.: Металлургия, 1986. - 424с.

2.   Долотов Г.П., Кондаков Е.А. Оборудование термических цехов и лабораторий испытания металлов. М.: Машиностроение, 2001.- 336с.

3.   Парфеновская Н.Г., Самоходский А.И. Технология термической обработки металлов. М.: Машиностроение, 2002.-538с.

4.   Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей под редакцией А.Г.Братухина, Г.К.Язова, Б.Е.Карасева. М.: Машиностроение, 2003. -410с.

5.   Сосковец О. Н. Техническое перевооружение и развитие металлургии в России, Сталь. №6 2003.

6.   Филлипов С.А., Фиргер И.А. Справочник термиста. М.: Машиностроение, 2001.-683с.

7.   Электротермическое оборудование: Справочник под редакцией А.П.Альтгаузена. М.: Энергия, 1980. 416с.

[1] Парфеновская Н.Г., Самоходский А.И. Технология термической обработки металлов. М.: Машиностроение, 2002.-196с.

[2] Филлипов С.А., Фиргер И.А. Справочник термиста. М.: Машиностроение, 2001.-186с.

[3] Электротермическое оборудование: Справочник под редакцией А.П.Альтгаузена. М.: Энергия, 1980.-223с.

[4] Башнин Ю.А., Ушаков Б.К., Секей А.Г. Технология термической обработки стали. М.: Металлургия, 1986.-225с.

[5] Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей под редакцией А.Г.Братухина, Г.К.Язова, Б.Е.Карасева. М.: Машиностроение, 2003.-226с.

[6] Долотов Г.П., Кондаков Е.А. Оборудование термических цехов и лабораторий испытания металлов. М.: Машиностроение, 2001.-97с.

[7] Сосковец О. Н. Техническое перевооружение и развитие металлургии в России, Сталь. №6 2003