ПЛАН:

1. Опишите производство стали в дуговых электрических печах. Дайте качественную характеристику продукции, которая производится, и основные технико-экономические показатели.

2. Опишите формоизменяющие операции листовой штамповки, необходимый инструмент и область применения.

3. Дайте определение литейным свойствам сплавов. Как они определяются и какая их роль при изготовлении отливок?

4. Опишите назначение, схему резки, виды фрезерных станков, их возможности и область применения. Какие инструменты используют на фрезерных станках?

5. Опишите физические основы получения сварных соединений.

6. Литература.

1. Опишите производство стали в дуговых электрических печах. Дайте качественную характеристику продукции, которая производится, и основные технико-экономические показатели.

Электросталь содержит минимальное количество серы и фосфора, неметаллических включений, хорошо раскислена и по качеству превосходит кислородно-конверторную и мартеновскую сталь. В дуговых печах выплавляют наиболее качественные конструкционные, высоколегированные, нержавеющие, жаропрочные и другие стали.

Принципиальная схема устройства дуговой сталеплавильной печи показана на рисунке 1. Корпус печи имеет форму цилиндра со сферическим или плоским днищем. Снаружи он заключен в прочный стальной кожух, внутри футерован огнеупорными материалами: основными (хромомагнезит и др.) или кислыми (динас и др.). Съемный свод имеет отверстие для электродов. В стенке корпуса расположено рабочее окно для слива шлака, загрузки ферросплавов, взятия проб, закрытое при плавке заслонкой. Готовую сталь выпускают через выпускное отверстие со сливным желобом. Печь опирается. на секторы и имеет привод для наклона в сторону рабочего окна или желоба. Нагрев и расплавление металла осуществляются тремя электрическими дугами, образующимися между каждым электродом и проплавляемой шихтой (ванной).

Рис. 1. Принципиальная схема дуговой электропечи:

1 – корпус печи; 2 – съемный свод; 3 – электроды; 4 – электрододержатели; 5 – рабочее окно; 6 – заслонка окна; 7 – желоб для выпуска плавки; 8 – слой шлака; 9 – металл; 10 – сектор для наклона печи

Трехфазный ток подводится к электродам от понижающего трансформатора при помощи гибких кабелей и медных шин. Рабочее напряжение составляет в малых печах 100—200 В, в больших 400—600 В; сила тока до десятков тысяч ампер. Угольные или графитизированные электроды в процессе плавки постепенно сгорают; длина дуги регулируется автоматически. Обгоревшие электроды наращивают, свинчивая с новыми электродами. Быстрое опускание и подъем электродов осуществляют подъемными механизмами. Печи емкостью более 25 т имеют устройство, индуктирующее в металле токи для его перемешивания с целью выравнивания состава, температуры.

Электросталь выплавляют главным образом в основных печах. Большая часть стали выплавляется методом полного окисления (из “свежей” шихты); вторая разновидность — плавка без окисления — по существу сводится к переплаву отходов.

Плавка методом окисления имеет много общего с основным мартеновским скрап-процессом. Основную массу шихты (до 90% и более) составляет стальной скрап. Передельный чугун (до 10%) добавляют в та­ком количестве, чтобы после расплавления углерода было больше на 0,4—0,6%, чем в готовой стали, что необходимо для обеспечения нормального кипения. В качестве флюса применяют известь. При плавке ис­пользуют также железную руду, ферросплавы и другие материалы. Все используемые материалы должны быть чистыми по сере и фосфору, так как удаление этих примесей увеличивает время плавки и расход электро­энергии.

В старые печи небольшой емкости шихту загружают через рабочее окно при помощи завалочных машин и других устройств. В современные более крупные печи (со съемным сводом) шихта загружается сверху из бадьи с откидным дном. Для этого свод поднимают и отводят в сторону; в некоторых печах выдвигают корпус печи.

После загрузки печи электроды опускают к поверх­ности шихты, подкладывают под них куски кокса (для более легкого зажигания дуг) и включают ток. При постепенном опускании электроды проплавляют в шихте “колодцы”, а на подине печи накапливаются жидкие металл и шлак. На некотором расстоянии от поверхности жидкой ванны электроды останавливают и затем по мере повышения уровня металла, начинают поднимать; постоянство длины электрических дуг поддерживается автоматически. Нерасплавившиеся шихтовые материалы перемещают ближе к электродам. Для ускорения плавления и экономии электроэнергии иногда применя­ют газокислородные горелки, вводимые через свод или стенку печи.

При плавлении кремний, марганец и другие элемен­ты окисляются, и образуется шлак (как и при марте­новском процессе). В дальнейшем различают два пе­риода плавки: окислительный и восстановительный.

Окислительный период характеризуется наличием окислительного шлака, содержащего до 15—20% FеО и до 50% СаО. Одна из основных задач периода — воз­можно более полное удаление фосфора путем перевода его в шлак в виде Р2О5 (СаО)4. Дефосфорацию начи­нают сразу же после расплавления шихты, сливая пер­вичный шлак путем наклона печи в сторону рабочего окна. Затем наводят новый известковый шлак и перио­дическими добавками руды и извести при непрерывном сливе шлака обеспечивают очень хорошее удаление фосфора (до 0,01—0,015%).

Второй важнейший процесс окислительного перио­да — окисление углерода, вызывающее кипение ванны. Его скорость при достаточно прогретом металле регу­лируется добавками железной руды. Очень часто для интенсификации окислительного периода применяют продувку кислородом.

Применение кислорода позволяет значительно ин­тенсифицировать процессы плавления, ускорить окисление углерода и других примесей, сократить продолжи­тельность окислительного периода. При этом улучшает­ся и качество стали, так как при окислении железной рудой в металл вносятся загрязнения, вредные примеси и газы. При использовании кислорода общая продол­жительность плавки сокращается на 30—40%, расход электроэнергии — на 10—15%.

Как и в мартеновском процессе, кипение обеспечи­вает очистку металла от взвешенных неметаллических включений, удаление из него растворенных газов, вы­равнивание состава и температуры. При этом наиболее важное значение имеет чистое кипение после прекра­щения добавок руды. На кипение постепенно расходу­ется углерод. По достижении заданного содержания углерода окислительный период заканчивают, окисли­тельный шлак полностью удаляют и переходят к восстановительному периоду.

Задачами восстановительного периода являются: раскисление металла, удаление серы, доведение соста­ва металла до заданного.

Раскисление электростали в отличие от мартенов­ской и конверторной стали производят комбинирован­ным — глубинным (осаждающим) и диффузионным способами. Для глубинного раскисления в печь загру­жают некоторое количество ферромарганца, ферроси­лиция, алюминия или других раскислителей и шлакообразующие: известь, плавиковый шпат, шамотный бой. Затем металл раскисляют диффузионным способом.