Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Шпаргалка Шпаргалка по "Металлургии"

Информация:

Тип работы: Шпаргалка. Добавлен: 13.11.2012. Сдан: 2012. Страниц: 17. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


?БИЛЕТ 1
Сталь получают из чугуна и металлического лома методом окислительного рафинирования.O2 для окисления содержащихся в них примесей C,Si,Mn,P и др. поступает либо из атмосферы, либо из железной руды и других  окислителей, либо при продувке ванн, либо продувке ванны с газообразным кислородом. Перенос кислорода из газовой атмосферы через шлак в металл можно представить след.способами:а)непосредственный контакт окислительной фазы(О2,СО2,Н2О)с металлом при продувке ванны кислородом или воздухом, а также при выпуске и разливке металлов; б)окисление капелек металлов которые находятся в шлак и при перемешивании ванны переносит О2 в металл
В)переход О2 из газовой фазы через шлак в металл при котором происходит взаимодействие окислительной атмосферы о шлака с образованием высших оксидов.
Окисление углерода:
Особенность окисления углерода в том,что продуктом этой реакции является СО,который выделяясь из ванны с металлом создает впечатление кипящей жидкости.Поскольку окисление углерода происходит на всем протяжении плавки и оказывает существенное влияние на удаление ряда других примесей,его рассматривают как основную реакцию при про-ве стали [C]+[O]=CO [ ]-указываются вещ-ва,раствор. Вметалле,в ( ) в шлаке,без скобок в свободном виде.
Окисление С сопровожд.незначит тепловым эффектом,существ-ие молекул СО возможно лишь в газовой формеюСам процесс окисления С складывается из стадий подвода О2 к месту р-ий хим.взаимодействия,и отвода из зоны р-ий пузырьков СО.Условное течение процесса окислния С является наличие или образование газовой фазы в расплавленном металле.Это могут быть пузыри газа,газы в парах подины,или в парах материалов,применяемых в технологиях плавки.
Окисление растворенного в металле С до СО2 возможно лишь при низких концентрациях С.Даже при блакоприятнох условиях эта р-ия имеет ограниченное развитие
 
БИЛЕТ 2
Mn легко окисляется как при кислом так и при основном процессах по р-ии
[Mn]+[O]<->(MnO) ;Окислние расторенного в металле Мн и его восстановления из шлака обычно протекает на границе шлак металлов
[Mn]+(FeO)<->(MnO)+[Fe]
С повышением температуры и основности шлака концентрация Мн в металле увеличивается.
Поскольку все стали содержат в больших или меньших кол-вах Мн, то его восстановление в процессе плавки желательно
 
 
БИЛЕТ 3
Si обладает большим сродством к О2 и почти целиком окисляется уже в период плавления
[Si]+2[O]=(SiO2);
Окисления Si кислородом содержащимся в оксиде железа происходит по р-ии
[Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe]
Si отшлаковывается FeO b MnO образуя (FeO)n*SiO2; (MnO)n*SiO2,что играет существенную роль в формировании шлака в начальной их стадии процесса.При плавке основным шлаком CaO по мере растворения F у силиката с бразованием прочсного силиката ,как
(FeO)N*SiO2+2(CaO)=(CaO)n*SiO2+n(Feo)
Низкая активность кремнезема ( SiO2 находится в связном сост) обуславливает почти полное окисление Si совершающегося в шихте при кислом процессе повышения t металла и снижение FeO в шлаке создают благоприятное условия для восстановления Si
 
БИЛЕТ 4
Фосфор является вредной примесью в стали,отрицательно влияющей на его механические св-ва.Т.о. основными условиями получения качеств стали явл. Полное окисление фосфора и перевод его в шлак по ходу плавки,т.е. дефосфация металлов.Фосфор является поверхностно активным элементом поэтому р-ии окисления получает развитие преймущественно на пов-ти раздела металла-шлак
Окисление Р можно представить в след.схеме:
2[P]+5(FeO)=(P2O5)+5[Fe]
(P2O5)+3(Feo)=(FeO)3*P2O5
(FeO)3*P2O5+4(CaO)=(CaO)4*P2PO5+3(FeO)
2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(CaO)4*P2O5+5[Fe]
При отстутствии извести процесс окисления Р возможен при относительно низких t с образованием фосфата т.е.-(FeO)3 P2O5.Однако это соединение не прочно и происходит его разложение и переход Р в металл.Поэтому главная роль в переводе Р в шлак принадлежит СаО при условии присутствия FeO в шлаке в определенном соотношении с СаО.Наиболее благориятным значением основонсти является соотношение CaO/SiO2=2,5-2,8 при соотношении CaO/FeO=3-3,5.
Температурный фактор также влияет на процесс дефосфации с повышением t полнота дефосфации снижается
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
БИЛЕТ 5
S также как и Р явл.Вредной примесью.S обладает неограниенной раствор-ью в жидком Fe и ограниченнов твердом.При кристаллизации стали с повышенным содержанием S сульфиды Fe выделяются по границам зерен,из-за чего при нагреве такой стали для проката или ковки металл становится красонломким.Введение Mn в сталь приводит к получению в твердом металле сульфидов Mn-MnS,что предохраняет сталь от красноломкости при горячей обработке.
Поскольку S поверхностно активный элеиент,то процесс десульфации происходит на разделе шлак металл.
Механизм удаления S можно представить в виде
Fe+[S]+CaO=(CaS)+(FeO)
Положительную роль для ускорения процесса десульфации играет активное перемешивание стали
 
БИЛЕТ 6
Газы содержатся в любой стали,однако при содержании в 100 и даже 1000 долях оказывают существенное влияние на св-ва стали .Поведение О2 в металле по ходу плавки во многом определяют как удаление нежелательных примесей из стали так и окисление легирующих элементов. При содержании О2 в металле образуется также неметаллические включения.В готовом металле должно содер.мимним. кол-во О2 так как повышенное содержание оксидов отрицательно вдияет на св-ва стали.Для снижения содержания О2 в металле проводят раскисление стали.
Раскислением назыаают процесс удаления О2 путем связывания его в неметаллические включения которые способны покинуть металл или не являются вредными.
Раскисление металла можно представить в виде
X[R]+y[O]=(RxOy), где R –переменный раскислитель
RxOy-оксид элемента раскислителя.
 
БИЛЕТ 7
Роль шлаков в процессе производства стали исключительно велика. Шлаковый режим, определяемый количеством и составами шлака, оказывает большое влияние на качество готовой стали, стойкость футеровки и производительность сталеплавильного агрегата. Шлак образуется в результате окисления составляющих части шихты, из оксидов футеровки печи, флюсов и руды. По свойствам шлакообразующие компоненты можно разделить на кислотные (SiO2; P2O5; TiO2; и др.), основные (CaO; MgO; FeO; MnO и др.) и амфотерные (Al2O3; Fe2O3; Cr2O3; и др.) оксиды. Важнейшими компонентами шлака, оказывающими основное влияние на его свойства, являются оксиды SiO2 и CaO.Шлак выполняет несколько важных функций в процессе выплавки стали:Связывает все оксиды (кроме СО), образующиеся в процессе окисления примесей чугуна. Удаление таких примесей, как кремний, фосфор и сера, происходит только после их окисления и обязательного перехода в виде оксидов из металла в шлак. В связи с этим шлак должен быть надлежащим образом подготовлен для усвоения и удержания оксидов примесей;Во многих сталеплавильных процессах служит передатчиком кислорода из печной атмосферы к жидкому металлу; В мартеновских и дуговых сталеплавильных печах через шлак происходит передача тепла металлу;Защищает металл от насыщения газами, содержащимися в атмосфере печи.Изменяя состав шлака, можно отчищать металл от таких вредных примесей, как фосфор и сера, а также регулировать по ходу плавки содержание в металле марганца, хрома и некоторых других элементов. Для того, чтобы шлак мог успешно выполнять свои функции, он должен в различные периоды сталеплавильного процесса иметь определенный химический состав и необходимую текучесть (величина обратная вязкости). Эти условия достигаются использованием в качестве шихтовых материалов плавки расчетных количеств шлакообразующих -- известняка, извести
 
БИЛЕТ 8
Бессемеровский процесс был придуман Бессемером.Сущность метода заключается в продувке жидкого чугуна воздухом в конвекторе. Продувка осуществляется через установ. В днище фурмы.
Под действием О2 дутья примесь чугуна окисляется выделяе значительную часть тепла(Si,Mn,C).При этом происходит снижение примесей и повышение t металлов.Достточно для нагрева получаемой стали до t выпуска~1600?.
Корпус конвектора-стальной кожух.Футирован огнеупорным кирпичем(кислая футировка)Футированное днище снабжено соплом для подачи воздуха.Сопла выполняют в отдельных огнеупорных кирпичах,т.е. фурмах.Основным недостатком процесса является невысокое качество металла,присутствие в нем примесей P и S
Томас вместо кислой футировки применил основную а для связыванияР предложил использовать известь.Томассовский процесс позволил перераб.высокофосфористые чугуны,однако имеет серьезные недостатки,главным из которых является высокое содержание азота.Повыш хрупкость и склонность к старению Томасовской стали ограничивают область ее применения.
Однако процесс совершенствовался что в конечном итоге привело к созданию способов передела высокофосфористых чугунов с донным кислородным дутьем.
 
БИЛЕТ 9
Кислородно-конвертерный процесс представляет собой один из видов передела жидкого чугуна в сталь без затраты топлива путем продувки чугуна в конвертере технически чистым кислородом, подаваемым через фурму, которая вводится в металл сверху. Количество воздуха необходимого для переработки 1 т чугуна, составляет 350 кубометров. Процесс занимает главенствующую роль среди существующих способов массового производства стали. Такой успех кислородно-конвертерного способа заключается в возможности переработки чугуна практически любого состава, использованием металлолома от 10 до 30 %, возможность выплавки широкого сортамента сталей, включая легированные, высокой производительностью, малыми затратами на строительство, большой гибкостью и качеством продукции за небольшой промежуток времени. Процесс производства стали в кислородном конвертере состоит из следующих основных периодов: загрузки металлолома, заливки чугуна, продувки кислородом, загрузки шлакообразующих, слива стали и шлака.
Загрузка конвертера начинается с завалки стального лома. Лом загружают в наклоненный конвертер через горловину при помощи завалочных машин лоткового типа. Затем с помощью заливочных кранов заливают жидкий чугун, конвертер устанавливают в вертикальное положение, вводят фурму и включают подачу кислорода с чистотой не менее 99,5 % О2. Одновременно с началом продувки загружают первую порцию шлакообразующих и железной руды (40 - 60 % от общего количества). Остальную часть сыпучих материалов подают в конвертер в процессе продувки одной или несколькими порциями, чаще всего 5 - 7 минут после начала продувки.
На процесс рафинирования значительное влияние оказывают положение фурмы (расстояние от конца фурмы до поверхности ванны) и давление подаваемого кислорода. Обычно высота фурмы поддерживается в пределах 1,0 - 3,0 м, давление кислорода 0,9 - 1,4 МПа. Правильно организованный режим продувки обеспечивает хорошую циркуляцию металла и его перемешивание со шлаком. Последнее, в свою очередь, способствует повышению скорости окисления содержащихся в чугуне C, Si, Mn, P.
Важным в технологии кислородно-конвертерного процесса является шлакообразование. Шлакообразование в значительной мере определяет ход удаления фосфора, серы и других примесей, влияет на качество выплавляемой стали, выход годного и качество футеровки. Основная цель этой стадии плавки заключается в быстром формировании шлака с необходимыми свойствами (основностью, жидкоподвижностью и т. д.). Сложность выполнения этой задачи связана с высокой скоростью процесса (длительность продувки 14 - 24 минуты). Формирование шлака необходимой основности и заданными свойствами зависит от скорости растворения извести в шлаке. На скорость растворения извести в шлаке влияют такие факторы, как состав шлака, его окисленность, условия смачивания шлаком поверхности извести, перемешивание ванны, температурный режим, состав чугуна и т. д. Раннему формированию основного шлака способствует наличие первичной реакционной зоны (поверхность соприкосновения струи кислорода с металлом) с температурой до 2500о. В этой зоне известь подвергается одновременному воздействию высокой температуры и шлака с повышенным содержанием оксидов железа. Количество вводимой на плавку извести определяется расчетом и зависит от состава чугуна и содержания SiO2 руде, боксите, извести и др. Общий расход извести составляет 5 - 8 % от массы плавки, расход боксита 0,5 - 2,0 %, плавикового штампа 0,15 - 1,0 %. Основность конечного шлака должна быть не менее 2,5.
Окисление всех примесей чугуна начинается с самого начала продувки. При этом наиболее интенсивно в начале продувки окисляется кремний и марганец. Это объясняется высоким сродством этих элементов к кислороду при сравнительно низких температурах (1450 - 1500о С и менее).
Окисление углерода в кислородно-конвертерном процессе имеет важное значение, т. к. влияет на температурный режим плавки, процесс шлакообразования и рафинирования металла от фосфора, серы, газов и неметаллических включений.
Характерной особенностью кислородно-конвертерного производства является неравномерность окисления углерода как по объему ванны, так и в течение продувки.
С первых минут продувки одновременно с окислением углерода начинается процесс дефосфорации - удаление фосфора. Наиболее интенсивное удаление фосфора идет в первой половине продувки при сравнительно низкой температуры металла, высоком содержании в шлаке (FeO); основность шлака и его количество быстро увеличивается. Кислородно-конвертерный процесс позволяет получить < 0,02 % Р в готовой стали.
Условия для удаления серы при кислородно-конвертерном процессе нельзя считать таким же благоприятным, как для удаления фосфора. Причина заключается в том, что шлак содержит значительное количество (FeO) и высокая основность шлака (> 2,5) достигается лишь во второй половине продувки. Степень десульфурации при кислородно-конвертерном процессе находится в пределах 30 - 50 % и содержание серы в готовой стали составляет 0,02 - 0,04 %.
По достижении заданного содержания углерода дутые отключают, фурму поднимают, конвертер наклоняют и металл через летку (для уменьшения перемешивания металла и шлака) выливают в ковш.
Полученный металл содержит повышенное содержание кислорода, поэтому заключительной операцией плавки является раскисление металла, которое проводят в сталеразливном ковше. Для этой цели одновременно со сливом стали по специальному поворотному желобу в ковш попадают раскислители и легирующие добавки.
Шлак из конвертера сливают через горловину в шлаковый ковш, установленный на шлаковозе под конвертером.
Течение кислородно-конвертерного процесса обусловливается температурным режимом и регулируется изменением количества дутья и введением в конвертер охладителей - металлолома, железной руды, известняка. Температура металла при выпуске из конвертера около 1600о С.
Во время продувки чугуна в конвертере образуется значительное количество отходящих газов. Для использования тепла отходящих газов и отчистки их от пыли за каждым конвертером оборудованы котел-утилизатор и установка для очистки газов.
Управление конвертерным процессом осуществляется с помощью современных мощных компьютеров, в которые вводится информации об исходных материалах (состав и количество чугуна, лома, извести), а также о показателях процесса (количество и состав кислорода, отходящих газов, температура и т. п.).
 
БИЛЕТ 10
В середине 60-х годов опытами по вдуванию струи кислорода, окруженной слоем углеводородов, была показана возможность через днище без разрушения огнеупоров. В настоящее время в мире работают несколько десятков конвертеров с донной продувкой садкой до 250 т. Каждая десятая тонна конвертерной стали, выплавленной в мире, приходится на этот процесс.
Основное отличие конвертеров с донной продувкой от конвертеров с верхним дутьем заключается в том, что они имеют меньший удельный объем, т. е. объем приходящийся на тонну продуваемого чугуна. В днище устанавливают от 7 до 21 фурм в зависимости от емкости конвертера. Размещение фурм в днище может быть различным. Обычно их располагают в одной половине днища так, чтобы при наклоне конвертера они были выше уровня жидкого металла. Перед установкой конвертера в вертикальное положение через фурмы пускается дутье.
В условиях донной продувки улучшаются условия перемешивания ванны, увеличивается поверхность металл-зарождения и выделения пузырьков СО. Таким образом, скорость обезуглероживания при донной продувке выше по сравнению с верхней. Получение металла с содержанием углерода менее 0,05 % не представляет затруднений.
Условия удаления серы при донной продувке более благоприятны, чем при верхней. Это также связанно с меньшей окисленностью шлака и увеличением поверхности контакта газ - металл. Последнее обстоятельство способствует удалению части серы в газовую фазу в виде SO2.
Преимущества процесса с донной продувкой состоят в повышении выхода годного металла на 1 - 2 %, сокращении длительности продувки, ускорении плавления лома, меньшей высоте здания цеха и т. д. Это представляет определенный интерес, прежде всего, для возможной замены мартеновских печей без коренной реконструкции зданий мартеновских цехов.
 
БИЛЕТ 11
Тщательный анализ преимуществ и недостатков мето­дов верхней и нижней продувки привел к созданию про­цесса, в котором металл продувается сверху кислородом и снизу—кислородом, аргоном или азотом. Неиспользо­вание конвертеров с комбинированной продувкой (по сравнению с продувкой только сверху) позволяет повы­сить выход металла; повысить долю лома, снизить рас­ход ферросплавов; уменьшить расход кислорода; повы­сить качество стали за счет снижения содержания газов при продувке инертным газом в конце операции.
Конвертерный передел высокофосфористых чугунов
Наличие значительных запасов высокофосфористых руд в ряде стран Европы заставило металлургов изыски­вать способы использования кислородно-конвертерного процесса для передела высокофосфористых чугунов.
Основная сложность переработки высокофосфористых чугунов (1,8—2,0% Р) заключается в получении низких содержаний фосфора к моменту достижения заданной концентрации углерода. Необходимость дальнейшей продувки металла для окисления фосфора увеличивает продолжительность процесса, уменьшает производитель­ность и повышает угар железа, т. е. снижает выход год­ного. Поэтому нужно организовать процесс таким обра­зом, чтобы скорость окисления фосфора была значитель­но больше той, которая имеет место при переделе мало­фосфористых (0,1—0,3 % Р) чугунов. Необходимо обес­печить условия для быстрого увеличения основности шлака при поддержании соответствующего высокого со­держания РеО в нем.
В последние 10—15 лет были разработаны различные варианты кислородно-конвертерного процесса, в которых в струю кислорода для продувки подается порошкообраз­ная известь. Наибольшее распространение получили ОЛП и ЛД-АЦ процессы.
Процесс ОЛП был разработан во Франции. Сущность метода заключается в том, что через фурму вместе с кис­лородом подается порошкообразная известь (рис. 62). Размер частиц извести составляет 0,1—2 мм. Благодаря тонкому помолу известь быстро прогревается и растворяется в шлаке, формируя активный известково-железистый шлак, что обеспечивает развитие реакции дефосфо­рации с самого начала продувки со скоростью, превыша­ющей скорость обезуглероживания. Процесс делится на два периода. К концу первого периода, длительность ко­торого составляет ~75 % от общей длительности продув­ки, в металле содержится 0,8—1,2% С и 0,1—0,3% Р-После прекращения продувки сливают большую часть шлака (до 90%). Шлак с высоким содержанием Р205 (20—22 %) используют для получения удобрений. После удаления шлака проводят второй период плавки: добав­ляют скрап (или периодически железную руду) и ведут продувку кислородом с измельченной известью до задан­ного содержания углерода. Расход извести составляет 8—12 % от массы чугуна, скрапа 25 %, кислорода 55— 57 м3 на 1 т чугуна. Конвертеры по конструкции и футе­ровке не отличаются от обычных кислородных конверте­ров.
Описанным методом можно выплавить низко-, среднеи высокоуглеродистые стали (до 0,7 % С) с низким со­держанием фосфора.
 
БИЛЕТ 12
Сущность мартеновского процесса состоит в переработке чугуна и металлического лома на поду отражательной печи. В мартеновском процессе в отличие от конвертерного не достаточно тепла химических реакций и физического тепла шихтовых материалов. Для плавление твердых шихтовых материалов, для покрытия значительных тепловых потерь и нагрева стали до необходимых температур в печь подводиться дополнительное тепло, получаемое путем сжигания в рабочем пространстве топлива в струе воздуха, нагретого до высоких температур.
Для обеспечение максимального использования подаваемого в печь топлива (мазут или предварительно подогретые газы) необходимо, чтобы процесс горения топлива заканчивался полностью в рабочем пространстве. В связи с этим в печь воздух подается в количестве, превышающем теоретически необходимое. Это создает в атмосфере печи избыток кислорода. Здесь также присутствует кислород, образующийся в результате разложения при высоких температурах углекислого газа и воды.
Мартеновская печь (рис. 5) представляет собой регенеративную пламенную печь, высокая температура в которой (1750... 1800 °С) достигается за счет сгорания газа в плавильном пространстве. Газ и воздух подогреваются в регенераторах. Слева от плавильного пространства 7 находятся каналы для газа 3 и воздуха 4, соединенные с регенераторами 1 и 2. Такие же каналы для газа 9 и воздуха 8 имеются справа от плавильного пространства 7; они соответственно соединены с регенераторами 10 и 11. Каждый из регенераторв имеет насадку из выложенного в клетку огнеупорного кирпича. Шихта загружается через окна 5.
Шихтовые материалы основного мартеновского процесса состоят, как и при других сталеплавильных процессах, из металлической части (чугун, металлический лом, раскислители, легирующие) и неметаллической части (железная руда, мартеновский агломерат, известняк, известь, боксит).
Чугун может применятся в жидком виде или в чушках. Соотношение количества чугуна и стального лома в шихте может быть различным в зависимости от процесса, выплавляемых марок стали и экономических условий.
Материалами для выплавки стали в мартеновской печи могут быть: стальной лом (скрап), жидкий я твердый чугуны, железная руда. По характеру шихтовых материалов основной мартеновский процесс делиться на несколько разновидностей, наибольшее распространение из которых :
1) скрап-рудный процесс на шихте из жидкого чугуна с добавкой 25...39 % стального скрапа и железной руды;
2) скрап-процесс на шихте из стального лома и 25...45 % чушкового передельного чугуна.
Флюсом в обоих процессах обычно служит известняк СаСО3 (8...12 % от массы металла).
 
БИЛЕТ 13
Скрап-процесс применяют на машиностроительных заводах, не располагающих жидким чугуном. От скрап-рудного процесса он несколько отличается завалкой и плавлением шихты. Таким процессом работают заводы, на которых нет доменного производства.
Основной скрап-процесс применяется для выплавки углеродистых и легированных сталей.
При мартеновском способе выплавки, сталь получают более качественную, чем в конвертерах, но и времени по производству ее затрачивается значительно больше.
 
БИЛЕТ 14
Более широкое применение в металлургии получил скрап-рудный процесс выплавки стали в основной мартеновской печи. Вначале в печь загружают и прогревают железную руду и известняк, затем добавляют стальной скрап и заливают жидкий чугун. В процессе плавки примеси в чугуне окисляются за счет оксида железа руды и скрапа:
3Si + 2Fе2Оз== 3SiO2+ 4Fe; ЗМп + Fе20з== ЗМпО + 2Fe;
6Р + 5Fе2Оз= ЗРзО5+ lOFe; ЗС + Fе20з= ЗСО + 2Fe.
Сера удаляется в результате взаимодействия сернистого железа с известью:
FeS + СаО == FeO + CaS. Оксиды SiO2, MnO, P2O5, CaO, а также сульфид CaS образуют шлак, периодически выпускаемый из печи в шлаковые чаши.
Для интенсификации процесса плавления и окисления примесей ванну продувают кислородом, подаваемым через водоохлаждаемые фурмы. Продувка кислородом позволяет в 2...3 раза сократить длительность процесса, уменьшить расход топлива и железной руды.
После плавления шихты начинается период кипения ванны. В это время интенсивно окисляется углерод в металле. В момент, когда содержание его достигает заданного, а количество серы и фосфора уменьшается до минимума, кипение прекращают и начинают раскисление стали в ванне печи ферромарганцем, ферросилицием и алюминием. Окончательно сталь раскисляют алюминием и ферросилицием в сталеразливочном ковше при выпуске стали из печи.
 
 
 
БИЛЕТ 15
Дуговые печи бывают различной емкости (до 250 т) и с трансформаторами мощностью до 125 тысяч киловатт.
Источником тепла в дуговой печи является электрическая дуга, возникающая между электродами и жидким металлом или шихтой при приложении к электродам электрического тока необходимой силы. Дуга представляет собой поток электронов, ионизированных газов и паров металла и шлака. Температура электрической дуги превышает 3000о С. Дуга, как известно, может возникать при постоянном и постоянном токе. Дуговые печи работают на переменном токе. При горении дуги между электродом и металлической шихтой в первый период плавки, когда катодом является электрод, дуга горит, т. к. пространство между электродом и шихтой ионизируется за счет испускания электронов с нагретого конца электрода. При перемене полярности, когда катодом становится шихта - металл, дуга гаснет, т. к. в начале плавки металл еще не нагрет и его температура недостаточна для эмиссии электронов. При последующей перемене полярности дуга вновь возникает, поэтому в начальный период плавки дуга горит прерывисто, неспокойно.
После расплавления шихты, когда ванна покрывает ровным слоем шлака, дуга стабилизируется и горит ровно.
Выплавка стали в кислых электродуговых печах
Электродуговые печи с кислой футеровкой обычно используются при выплавке стали для фасонного литья. Емкость их составляет от 0,5 до 6,0-10 т. Кислая футеровка более термостойкая и позволяет эксплуатировать печь с учетом условий прерывной работы многих литейных цехов машиностроительных заводов. Основным недостатком печей с кислой футеровкой является то, что во время плавки из металла не удаляются сера и фосфор. Отсюда, очень высокие требования к качеству применяемой шихты по содержанию этих примесей.
Плавление в кислой печи длится примерно так же, как в основной печи (50-70 мин). В окислительный период удалятся меньшее количество углерода (0,1 - 0,2 %) и из-за повышенного содержания FeO в шлаке металл кипит без присадок железной руды. Содержание SiO2 в шлаке к концу окислительного периода повышается до 55 - 65 %. Когда металл нагрет, начинается восстановление кремния по реакции:
(SiO2) + 2[C] = [Si] + 2COгаз
К концу окислительного процесса содержание Si в металле увеличивается до 0,4 %.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
БИЛЕТ 16
В индукционных печах для выплавки металла используется тепло, которое выделяется в металле за счет возбуждения в нем электрического тока переменным магнитным полем. Источником магнитного поля в индукционной печи служит индуктор. Проводящая электрический ток шихта, помещенная в тигель печи, подвергается воздействию переменного магнитного поля, возникающего от индуктора, нагревается в следствие теплового воздействия вихревых токов.
По сравнению с дуговыми электропечами индукционные печи имеют ряд преимуществ: отсутствие электродов и электрических дуг позволяет получать стали и сплавы с низким содержанием углерода и газов; плавка характеризуется низким угаром легирующих элементов, высоким техническим КПД и возможностью точного регулирования температуры металла.
Индукционная печь состоит из огнеупорного тигля, помещенного в индуктор. Индуктор представляет собой соленоид, выполненный из медной водоохлаждаемой трубки. Ток к индуктору подается гибкими кабелями. Воду для охлаждения подводят резиновыми шлангами. Вся печь заключена в металлический кожух. Сверху тигель закрывается сводом. Для слива металла печь может наклоняться в сторону сливного носка.
Тигель печи изготавливается набивкой или выкладывается кирпичом. Для набивки используют молотые огнеупорные материалы - основные (магнезит) или кислые (кварцит).
Поскольку плавка в индукционной печи происходит очень быстро, шихта для нее используется, как правило, из высококачественного металлолома известного состава. Перед плавкой происходит точный расчет шихты по содержанию углерода, серы и фосфора, а также легирующих элементов. Шихту загружают в тигель таким образом, чтобы она плотно заполняла весь объем тигля. После загрузки шихты включают ток на полную мощность. По мере проплавления шихты загружают оставшуюся часть. Затем на поверхность металла загружают шлакообразующую смесь, состоящую из извести, магнезитового порошка и плавикового шпата. В процессе плавки шлак раскисляют добавками порошка кокса и молотого раскислителя. По ходу плавки добавляют легирующие материалы. Металл раскисляют кусковыми ферросплавами и в конце плавки алюминием.
В индукционных печах выплавляют, как правило, стали и сплавы сложного химического состава.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
БИЛЕТ 17
Из сталеплавильного агрегата сталь выпускается в сталеразливочный ковш, предназначенный для кратковременного хранения и разливки стали. Сталеразливочный ковш (рис. 8) имеет форму усеченного конуса с большим основанием вверху. Ковш имеет сварной кожух, изнутри футеруется огнеупорным шамотным кирпичом. Перемещают ковш с помощью мостового крана или на специальной железнодорожной тележке.
Сталь из ковша разливают через один или два стакана, расположенных в днище ковша. Отверстие закрывают или открывают изнутри огнеупорной пробкой при помощи стопора.
Емкость сталеразливочных ковшей достигает 480 т.
В сталеплавильных цехах сталь из ковша разливают либо в изложницы, либо на машинах непрерывной разливки.
Сталь разливают в изложницы или кристаллизаторы установок для непрерывной разливки.
Изложницы представляют собой чугунные формы для получения слитков различного сечения. Масса слитков для прокатки обычно составляет 10...12 т (реже --до 25 т), а для поковок достигает 250...300 т. Легированные стали иногда разливают в слитки массой в несколько сотен килограммов.
Применяют два способа разливки стали в изложницы: сверху и сифоном.
При разливке сверху (рис.10,а) сталь заливают из ковша 2 в каждую изложницу 1 отдельно. При такой разливке поверхность
слитков вследствие попадания брызг жидкого металла на стенки изложницы может быть загрязненной пленками оксидов.
При сифонной разливке (рис. 10 ,б) сталью заполняют одновременно от 2 до 60 установленных на поддоне 5 изложниц через центровой литник 3 и каналы в поддоне. В этом случае сталь поступает в изложницы снизу, что обеспечивает плавное, без разбрызгивания их заполнение, поверхность слитка получается чистой, сокращается время разливки. Сталь в надставке 4 сохраняется в жидком состоянии, благодаря чему уменьшаются раковина и отходы слитка при обрезке.
Разливку сверху обычно применяют для углеродистых, а разливку сифоном -- для легированных сталей.
Непрерывная разливка стали производится на специальных установках -- УНРС (рис. 11). Жидкую сталь из ковша 6 через промежуточное устройство 5 непрерывно заливают сверху в водоохлаждаемую изложницу без дна -- кристаллизатор 4, а из нижней его части вытягивают со скоростью 1...2,5 м/мин с помощью валков 3 затвердевающий слиток. На выходе из кристаллизатора слиток охлаждается водой, окончательно затвердевает и попадает в зону резки, где его разрезают газовым резаком 2 на слитки определенной длины. Полученные слитки с помощью кантователя / опускаются на роликовый конвейер и подаются на прокатные станы.
На УНРС получают слитки прямоугольного сечения размерами от 150 Х 500 до 300 Х 200 мм, квадратного со стороной от 150 до 400 мм, а также круглые в виде толстостенных труб.
Благодаря непрерывному питанию и направленному затвердеванию в слитках., полученных на УНРС, отсутствуют усадочные раковины. Поэтому выход годных заготовок может достигать 96... 98 % массы разливаемой стали, поверхность получаемых слитков отличается хорошим качеством, а металл слитка -- плотным и однородным строением
 
БИЛЕТ 18
После выпуска стали из печи в ковш производят выдержку ме­талла в ковше, необходимую для всплывания неметаллических вклю­чений.
Температура металла в ковше снижается на 5—10 °С. Начинают разливку при температуре стали на 90—120 °С выше температуры плавления при сифонной разливке и на 60—100 °С при разливке сверху. Температура стали при разливке влияет на качество слитка. Слишком горячая сталь дольше затвердевает в изложнице н это ве­дет к развитию химической неоднородности слитка, появлению тре­щин на поверхности слитка, увеличению содержания газов, которые сталь поглощает из атмосферы. Слишком холодный металл более вязок, что затрудняет всплыванне неметаллических включений в слит­ке и вызывает развитие осевой пористости и рыхлости. При сифон­ной разливке холодной стали на поверхности слитка возникают за­вороты корочки.
Температура стали определяет скорость разливки; горячую сталь необходимо разливать медленно, холодную — быстро.
Разливка в атмосфере нейтрального газа — аргона. Это дорогой, но и наиболее эффективный метод защиты стали. Он может быть использован при отливке дорогих, легированных сталей. При этом либо всю изложницу помещают в камере, наполняемой аргоном, либо струю аргона подают так, чтобы она окружала струю стали и на­полняла внутреннюю полость изложницы.
Разливка с деревянными рамками. На дно изложницы перед раз­ливкой укладывают деревянную рамку. При заполнении изложницы сталью рамка всплывает и постепенно сгорает. Образующиеся при горении дерева газы предохраняют поверхность стали от окисления.
Разливка под слоем жидкого шлака. Это очень эффективный спо­соб защиты стали. Перед разливкой в изложницу кладут брикет или порцию порошка, состоящую из марганцевой руды, селитры, алю­миния, магния, плавикового шпата, силикатного стекла, доменного шлака. При заполнении изложниц сталью брикет плавится, а его го­рючие составляющие возгораются. При этом поверхность слитка сверху и по стенкам изложницы покрывается слоем жидкого шлака, а газообразные продукты сгорания оттесняют воздух из изложницы. Кроме того, сгорание смеси дает дополнительное тепло, которое обес­печивает необходимую скорость затвердевания прибыльной части. Этот способ значительно улучшает качество поверхности слитка, уменьшается брак слитка и проката, отходы стали при зачистке слитков.
 
БИЛЕТ 19
Для производства меди применяют медные руды, содержащие 1-6 %
Cu, а также отходы меди и ее сплавов. В рудах медь обычно находится в виде
сернистых соединений (CuFeS2, Cu2S, CuS), оксидов (Cu2O, CuO) или гидро-
карбонатов (CuCO3·Cu(OH)2, 2CuCO3·Cu(OH)2). Перед плавкой медные руды
обогащают и получают концентрат. Для уменьшения содержания серы в кон-
центрате его подвергают окислительному обжигу при температуре 750-800
°С.
При  пирометаллургическим  способе  полученный  концентрат  пере-
плавляют в отражательных или электрических печах. При температуре 1250-
1300 °С восстанавливаются оксид меди (CuO) и высшие оксиды железа. Об-
разующийся оксид меди (Cu2O), реагируя с FeS, дает Cu2S. Сульфиды меди и
железа сплавляются и образуют штейн, а расплавленные силикаты железа
растворяют другие оксиды и образуют шлак. Затем расплавленный медный
штейн заливают в конвертеры и продувают воздухом  (конвертируют) для
окисления сульфидов меди и железа, перевода образующихся оксидов железа
в шлак, а серы в SO2 и получения черновой меди. Черновая медь содержит
98,4-99,4 % Cu и небольшое количество примесей. Эту медь разливают в из-
ложницы.
Черновую медь рафинируют для удаления вредных примесей и газов.
Сначала производят огневое рафинирование в отражательных печах. Приме-
си S, Fe, Ni, As, Sb и другие окисляются кислородом воздуха, подаваемым по
стальным трубкам, погруженным в расплавленную черновую медь. Затем
удаляют газы, для чего снимают шлак и погружают в медь сырое дерево.
Пары воды перемешивают медь и способствуют удалению SO2 и других га-
зов. При этом медь окисляется и для освобождения ее от Cu2O ванну жидкой
меди покрывают древесным углем и погружают в нее деревянные жерди.
При сухой перегонке древесины, погруженной в медь, образуются углеводороды, которые восстанавливают Cu2O.
После огневого рафинирования получают медь чистотой 99-99,5 %. Из нее отливают чушки для выплавки сплавов меди (бронзы и латуни) или плиты для электролитического рафинирования.
Электролитическое рафинирование проводят для получения чистой от
примесей меди (99,95 % Cu). Электролиз ведут в ваннах, покрытых изнутри
винипластом или свинцом. Аноды делают из меди огневого рафинирования,
а катоды  - из листов чистой меди. Электролитом служит водный раствор
CuSO4 (10-16 %) и H2SO4 (10-16 %). При пропускании постоянного тока анод
растворяется, медь переходит в раствор, а на катодах разряжаются ионы
меди:
Cu2+ + 2е- > Cu
Примеси (мышьяк, сурьма, висмут и др.) осаждаются на дно ванны, их удаляют и перерабатывают для извлечения этих металлов. Катоды выгружают, промывают и переплавляют в электропечах.
 
БИЛЕТ 20
Основное сырье для производства алюминия  - алюминиевые руды: бокситы, нефелины, алуниты, каолины. Наибольшее значение имеют бокситы. Алюминий в них содержится в виде минералов - гидроокисей Al(ОН)3, АlOOН, корунда Аl2O3 и каолинита Аl2O3·2SiO2·2H2O. Алюминий получают электролизом глинозема - окиси алюминия (Аl2O3) в расплавленном криолите (Na3AlF6)  с  добавлением  фтористых  алюминия  и  натрия  (AlF3,  NaF). Производство алюминия включает получение безводного, свободного от примесей оксида алюминия  (глинозема); получение криолита из плавикового шпата; электролиз глинозема в расплавленном криолите.
Глинозем получают из бокситов путем их обработки щелочью:
Аl2O3 · n H2O + 2NaOH = 2NaAlO2 + (n+1) H2O
Полученный алюминат натрия NaAlO2 подвергают гидролизу:
NaAlO2 + 2Н20 = NaOH + Al(ОН)3v
В  результате  в  осадок  выпадают  кристаллы  гидроксида  алюминия Al(ОН)3. Гидроксид алюминия обезвоживают во вращающихся вечах при температуре 1150-1200 °С и получают обезвоженный глинозем Аl2O3.
Для производства криолита сначала из плавикового шпата получают
фтористый водород, а затем плавиковую кислоту. В раствор плавиковой кис-
лоты вводят Al(ОН)3, в результате чего образуется фторалюминиевая кисло-
та, которую нейтрализуют содой и получают криолит, выпадающий в осадок:
2H3AlF6 + 3Na2CO3 = 2Na3AlF6v + 3CO2 + 3H2O
Его отфильтровывают и просушивают в сушильных барабанах.
Электролиз глинозема Аl2O3 проводят в электролизере, в котором имеется ванна из углеродистого материала. В ванне слоем 250-300 мм находится расплавленный алюминий, служащий катодом, и жидкий криолит.
Анодное устройство состоит из угольного анода, погруженного в электролит. Постоянный ток силой 70-75 кА и напряжением 4-4,5 В подводится для электролиза и разогрева электролита до температуры 1000 °С.
Электролит состоит из криолита, глинозема, AlF3 и NaF. Криолит и глинозем в электролите диссоциируют; на катоде разряжается ион Аl3+ и образуется алюминий, а на аноде - ион О2-, который окисляет углерод анода до СО и СO2, удаляющихся из ванны через вентиляционную систему. Алюминий собирается на дне ванны под слоем электролита. Его периодически извлекают, используя специальное устройство. Для нормальной работы ванны на ее дне оставляют немного алюминия.
Алюминий, полученный электролизом, называют алюминием-сырцом. В нем содержатся металлические и неметаллические примеси, газы. Примеси удаляют рафинированием, для чего продувают хлор через расплав алюминия. Образующийся парообразный хлористый алюминий, проходя через расплавленный металл, обволакивает частички примесей, которые всплывают на поверхность металла, и их удаляют. Хлорирование алюминия способствует также удалению Na, Са, Mg и газов, растворенных в алюминии.
Затем жидкий алюминий выдерживают в ковше или электропечи в течение 30-45 мин при температуре 690-730 °С для всплывания неметаллических включений и выделения газов из металла. После рафинирования чистота первичного алюминия составляет 99,5- 99,85 %.
 
БИЛЕТ 21
Подобно алюминию магний получают электролизом из его расплавленных солей.
Основным   сырьем   для   получения   магния   являются   карналлит (MgCl2·KCl·6HaO),  магнезит  (MgCO3),  доломит  (СаСО3·MgСО3),  бишофит (MgCl2·6H2O). Наибольшее количество магния получают из карналлита. Сначала   карналлит   обогащают   и   обезвоживают.   Безводный   карналлит (MgCl2·KCl) используют для приготовления электролита.
Электролиз осуществляют в электролизере, футерованном шамотным
кирпичом. Анодами служат графитовые пластины, а катодами  - стальные
пластины. Электролизер заполняют расплавленным электролитом состава: 10
% MgCl2, 45 % СаСl2, 30 % NaCl, 15 % KCl с небольшими добавками NaF и
CaF2. Такой состав электролита необходим для понижения температуры его
плавления [(720 ± 10) °С]. Для электролитического разложения хлористого
магния через электролит пропускают ток. В результате образуются ионы хло-
ра, которые движутся к аноду. Ионы магния движутся к катоду и после раз-
ряда выделяются на поверхности, образуя капельки жидкого зернового маг-
ния. Магний имеет меньшую плотность, чем электролит, поэтому он всплы-
вает на поверхность, откуда его периодически удаляют вакуумным ковшом.
Черновой магний содержит  5  % примесей, поэтому его рафинируют переплавкой с флюсами. Для этого черновой магний и флюс, состоящий из MgCl2, КС1, ВаСl2, CaF2, NaCl, СаСl2, нагревают и электропечи до температуры 700-750 °С и перемешивают. При этом неметаллические примеси переходят в шлак. После этого печь охлаждают до температуры 670 °С и магний разливают в изложницы на чушки.
 
БИЛЕТ 22
Сырьем для получения титана являются титаномагнетитовые руды, из которых выделяют ильменитовый концентрат, содержащий  40-45  % TiO2, ~30 % FeO, 20 % Fe2O3 и 5-7 % пустой породы. Название этот концентрат получил по наличию в нем минерала ильменита FeO·TiO2.
Ильменитовый концентрат плавят в смеси с древесным углем, антраци-
том в руднотермических печах, где оксиды железа и титана восстанавлива-
ются. Образующееся железо науглероживается, и получается чугун, а низшие
оксиды титана переходят в шлак. Чугун и шлак разливают отдельно в излож-
ницы. Основной продукт этого процесса - титановый шлак содержит 80-90
% TiO2, 2-5 % FeO и примеси - SiO2, Аl2O3, СаО и др. Побочный продукт это-
го процесса - чугун - используют в металлургическом производстве.
Полученный титановый шлак подвергают хлорированию в специальных печах. В нижней части печи располагают угольную насадку, нагревающуюся при пропускании через нее электрического тока. В печь подают брикеты титанового шлака, а через фурмы внутрь печи - хлор. При температуре 800-1250 °С в присутствии углерода образуется четыреххлористый титан, а также хлориды СаСl2, MgCl2 и др.:
TiO2 + 2С + 2Сl2 = TiCl4 + 2СО
Четыреххлористый титан отделяется и очищается от остальных хлоридов благодаря различию температуры кипения этих хлоридов методом ректификации в специальных установках.
Титан из четыреххлористого титана восстанавливают в реакторах при температуре  950-1000  °С. В реактор загружают чушковый магний; после откачки воздуха и заполнения полости реактора аргоном внутрь его подают парообразный четыреххлористый титан. Между жидким магнием и четыреххлористый титаном происходит реакция:
2Mg + TiCl4 = Ti + 2MgCl2.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
БИЛЕТ 23
Продукцией литейного про-ва являются отливки,получаемые в литейных формах при заполнении в них жидким сплавом,методами литья изготавлив в среднем около 40% по массе заготовок деталей машин,а в некоторых отраслях машиностроения,например в станкостроении,доли литых изделий достигает  80%.
Литые детали используют в металлообрабатывающих станках,двигателях внутреннего сгорания,компрессорах,насосах,электродвигателях,паровых и гидравлических турбинах..Значительный объем литых изделий особенно их цветных сплавов потребляют авиация,оборонная про-ть и приборостроение.
Широкое применение отливок объясняется тем что их форму легче приблизить к конфигурации готовых изделий чем форму заготовок производ. Другими способами,например ковкой.Литьем можно получить заготовки различной сложности с небольшими припусками, что уменьшает расход металла,сокращает затраты на мех обработку,что в итоге снижает себестоимость.Литьем могут быть изготовлены детали любой массв,от нескольких грамм до сотен тонн,со стенками с толщиной от 10 долей мм до не скольких метров.
Основные сплавы из которых изготавливают отливки серый,ковкий и легированный чугун(до 75% всех отливок по массе),углеродистые и легированные сплавы примерно 20 % и цветные сплавы, медные,алюминевые,магнивые и т.д.
 
БИЛЕТ 24
Обработкой давлением называются процессы получения заготовок или деталей машин силовым воздействием инструмента на исходную заготовку из исходного материала.
Классификация процессов обработки давлением
 Пластическое деформирование в обработке металлов давлением осуществляется при различных схемах напряженного и деформированного состояний, при этом исходная заготовка может быть объемным телом, прутком, листом.
По назначению процессы обработки металлов давлением группируют следующим образом:
– для получения изделий постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления деталей – прокатка, волочение, прессование;
– для получения деталей или заготовок, имеющих формы и размеры, приближенные к размерам и формам готовых деталей, требующих механической обработки для придания им окончательных размеров и заданного качества поверхности – ковка, штамповка.
Основными схемами деформирования объемной заготовки являются:
– сжатие между плоскостями инструмента – ковка;
– ротационное обжатие вращающимися валками – прокатка;
– затекание металла в полость инструмента – штамповка;
– выдавливание металла из полости инструмента – прессование;
– вытягивание металла из полости инструмента – волочение.
Характер пластической деформации зависит от соотношения процессов упрочнения и разупрочнения. Губкиным С.И. предложено различать виды деформации и, соответственно, виды обработки давлением.
Горячая деформация – деформация, после которой металл не получает упрочнения. Рекристаллизация успевает пройти полностью, новые равноосные зерна полностью заменяют деформированные зерна, искажения кристаллической решетки отсутствуют. Деформация имеет место при температурах выше температуры начала рекристаллизации.
Неполная горячая деформация характеризуется незавершенностью процесса рекристаллизации, которая не успевает закончиться, так как скорость ее недостаточна по сравнению со скоростью деформации. Часть зерен остается деформированными и металл упрочняется. Возникают значительные остаточные напряжения, которые могут привести к разрушению. Такая деформация наиболее вероятна при температуре, незначительно превышающей температуру начала рекристаллизации. Ее следует избегать при обработке давлением.
При неполной холодной деформации рекристаллизация не происходит, но протекают процессы возврата. Температура деформации несколько выше температуры возврата, а скорость деформации меньше скорости возврата. Остаточные напряжения в значительной мере снимаются, интенсивность упрочнения снижается.
При холодной деформации разупрочняющие процессы не происходят. Температура холодной деформации ниже температуры начала возврата.
Холодная и горячая деформации не связаны с деформацией с нагревом или без нагрева, а зависят только от протекания процессов упрочнения и разупрочнения. Поэтому, например, деформация свинца, олова, кадмия и некоторых других металлов при комнатной температуре является с этой точки зрения горячей деформацией.
 
БИЛЕТ 25
Прокатка – это способ обработки пластическим деформированием – наиболее распростран?нный. Прокатке подвергают до 90 % всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов.
Сущность процесса: заготовка обжимается (сдавливается), проходя в зазор между вращающимися валками, при этом, она уменьшается в сво?м поперечном сечении и увеличивается в длину. Форма поперечного сечения называется профилем.
Существуют три основных способа прокатки, имеющих определенное отличие по характеру выполнения деформации: продольная, поперечная, поперечно – винтовая
При продольной прокатке деформация осуществляется между вращающимися в разные стороны валками (рис.10.2 а). Заготовка втягивается в зазор между валками за сч?т сил трения. Этим способом изготавливается около 90 % проката: весь листовой и профильный прокат.
Поперечная прокатка (рис. 10.2.б). Оси прокатных валков и обрабатываемого тела параллельны или пересекаются под небольшим углом. Оба валка вращаются в одном направлении, а заготовка круглого сечения – в противоположном.
В процессе поперечной прокатки обрабатываемое тело удерживается в валках с помощью специального приспособления. Обжатие заготовки по диаметру и придание ей требуемой формы сечения обеспечивается профилировкой валков и изменением расстояния между ними. Данным способом производят специальные периодические профили, изделия представляющие тела вращения – шары, оси, шестерни.
Поперечно – винтовая прокатка (рис. 10.2.в). Валки, вращающиеся в одну сторону, установлены под углом друг другу. Прокатываемый металл получает ещ? и поступательное движение. В результате сложения этих движений каждая точка заготовки движется по винтовой линии. Применяется для получения пустотелых трубных заготовок.
 
БИЛЕТ 26
 Прессование – вид обработки давлением, при котором металл выдавливается из замкнутой полости через отверстие в матрице, соответствующее сечению прессуемого профиля.
Технологический процесс прессования включает операции:
подготовка заготовки к прессованию (разрезка, предварительное обтачивание на станке, так как качество поверхности заготовки оказывает влияние на качество и точность профиля);
нагрев заготовки с последующей очисткой от окалины;
укладка заготовки в контейнер ;
непосредственно процесс прессования;
отделка изделия (отделение пресс-остатка, разрезка).
Применяются две метода прессования: прямой и обратный (рис. 11.6.)
При прямом прессовании движение пуансона пресса и истечение металла через отверстие матрицы происходят в одном направлении. При прямом прессовании требуется прикладывать значительно большее усилие, так как часть его затрачивается на преодоление трения при перемещении металла заготовки внутри контейнера. Пресс-остаток составляет 18…20 % от массы заготовки (в некоторых случаях – 30…40 %). Но процесс характеризуется более высоким качеством поверхности, схема прессования более простая.
При обратном прессовании заготовку закладывают в глухой контейнер, и она при прессовании остается неподвижной, а истечение металла из отверстия матрицы, которая крепится на конце полого пуансона, происходит в направлении, обратном движению пуансона с матрицей. Обратное прессование требует меньших усилий, пресс-остаток составляет 5…6 %. Однако меньшая деформация приводит к тому, что прессованный пруток сохраняет следы структуры литого металла. Конструктивная схема более сложная
К основным преимуществам процесса относятся:
возможность обработки металлов, которые из-за низкой пластичности другими методами обработать невозможно;
возможность получения практически любого профиля поперечного сечения;
получение широкого сортамента изделий на одном и том же прессовом оборудовании с заменой только матрицы;
высокая производительность, до 2…3 м/мин.
Недостатки процесса :
повышенный расход металла на единицу изделия из-за потерь в виде пресс-остатка;
появление в некоторых случаях заметной неравномерности механических свойств по длине и поперечному сечению изделия;
высокая стоимость и низкая стойкость прессового инструмента;
высокая энергоемкость.
 
БИЛЕТ 27
Сущность процесса волочения заключается в протягивании заготовок через сужающееся отверстие (фильеру) в инструменте, называемом волокой.
Волочением получают проволоку диаметром 0,002…4 мм, прутки и профили фасонного сечения, тонкостенные трубы, в том числе и капиллярные. Волочение применяют также для калибровки сечения и повышения качества поверхности обрабатываемых изделий. Волочение чаще выполняют при комнатной температуре, когда пластическую деформацию сопровождает наклеп, это используют для повышения механических характеристик металла, например, предел прочности возрастает в 1,5…2 раза.
Основной инструмент при волочении – волоки различной конструкции. Волока работает в сложных условиях: большое напряжение сочетается с износом при протягивании, поэтому их изготавливают из твердых сплавов
Технологический процесс волочения включает операции:
предварительный отжиг заготовок для получения мелкозернистой структуры металла и повышения его пластичности;
травление заготовок в подогретом растворе серной кислоты для удаления окалины с последующей промывкой, после удаления окалины на поверхность наносят подсмазочный слой путем омеднения, фосфотирования, известкования, к слою хорошо прилипает смазка и коэффициент трения значительно снижается;
волочение, заготовку последовательно протягивают через ряд постепенно уменьшающихся отверстий;
отжиг для устранения наклепа: после 70…85 % обжатия для стали и 99 % обжатия для цветных металлов ;
отделка готовой продукции (обрезка концов, правка, резка на мерные длины и др.)
 
БИЛЕТ 28
Ковка – способ обработки давлением, при котором деформирование нагретого (реже холодного) металла осуществляется или многократными ударами молота или однократным давлением пресса.
Формообразование при ковке происходит за счет пластического течения металла в направлениях, перпендикулярных к движению деформирующего инструмента. При свободной ковке течение металла ограничено частично, трением на контактной поверхности деформируемый металл – поверхность инструмента: бойков плоских или фигурных, подкладных штампов.
Ковкой получают разнообразные поковки массой до 300 т.
Первичной заготовкой для поковок являются:
слитки, для изготовления массивных крупногабаритных поковок;
прокат сортовой горячекатаный простого профиля (круг, квадрат).
Ковка может производиться в горячем и холодном состоянии.
Холодной ковке поддаются драгоценные металлы – золото, серебро; а также медь. Технологический процесс холодной ковки состоит из двух чередующихся операций: деформации металла и рекристаллизационного отжига. В современных условиях холодная ковка встречается редко, в основном в ювелирном производстве.
Горячая ковка применяется для изготовления различных изделий, а также инструментов: чеканов, зубил, молотков и т.п.
Материалом для горячей ковки являются малоуглеродистые стали, углеродистые инструментальные и некоторые легированные стали. Каждая марка стали имеет определенный интервал температур начала и конца ковки, зависящий от состава и структуры обрабатываемого металла.
 
БИЛЕТ 29
Осадка – операция обработки давлением, в результате которой уменьшается высота и одновременно увеличиваются поперечные размеры заготовок
При выполнении осадки требуется, чтобы инструмент перекрывал заготовку. Вследствие трения боковая поверхность осаживаемой заготовки приобретает бочкообразную форму, это характеризует неравномерность деформации. Повторяя осадку несколько раз с разных сторон, можно привести заготовку к первоначальной форме или близкой к ней, получив при этом более высокое качество металла и одинаковые его свойства по всем направлениям.
Высадка – кузнечная операция, заключающаяся в деформировании части заготовки
Для проведения операции используют местный нагрев, например, в середине заготовки или ограничивают деформацию на части заготовки кольцевым инструментом.
Протяжка (вытяжка) – кузнечная операция, в результате которой происходит увеличение длины заготовки за счет уменьшения площади ее поперечного сечения.
Протяжка не только изменяет форму заготовок, но и улучшает качество металла. Операция заключается в нанесении последовательных ударов и перемещении заготовки, при этом между бойками во время удара находится только часть заготовки. После каждого обжатия заготовка продвигается на величину, меньшую, чем длина бойка
Разгонка (расплющивание) – операция увеличения ширины части заготовки за счет уменьшения ее толщины (рис. 12.3.в).
Операция выполняется за счет перемещения инструмента в направлении, перпендикулярном оси заготовки.
Протяжка на оправке – операция увеличения длины пустотелой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенки и уменьшения наружного диаметра (рис.12.3.г).
Раскатка на оправке – операция одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров кольцевой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок
Прошивка – операция получения в заготовке сквозных или глухих отверстий за счет вытеснения металла
Гибка – операция придания заготовке или ее части изогнутой формы по заданному контуру (рис.12.4. в).
Гибка сопровождается искажением первоначальной формы поперечного сечения заготовки и уменьшением его площади в месте изгиба
Скручивание – операция, заключающаяся в повороте одной части поковки вокруг общей оси по отношению к другой ее части под определенным углом
 
БИЛЕТ 30
Исходным материалом для горячей объемной штамповки являются сортовой прокат, прессованные прутки, литая заготовка, в крупносерийном производстве – периодический прокат, что обеспечивает сокращение подготовительных операций.
 
Формообразование при горячей объемной штамповке
 
Основная операция ГОШ может быть выполнена за один или несколько переходов. При каждом переходе формообразование осуществляется специальной рабочей полостью штампа – ручьем (гравюрой). Переходы и ручьи делятся на две группы: заготовительные и штамповочные.
Заготовительные ручьи предназначены для фасонирования в штампах.
Фасонирование – перераспределение металла заготовки с целью придания ей формы, обеспечивающей последующую штамповку с малым отходом металла.
К заготовительным ручьям относятся протяжной, подкатной, гибочный и пережимной, а также площадка для осадки.
Протяжной ручей предназначен для увеличения длины отдельных участков заготовки за счет уменьшения площади их поперечного сечения, выполняемого воздействием частых слабых ударов с кантованием заготовки.
Подкатной ручей служит для местного увеличения сечения заготовки (набора металла) за счет уменьшения сечения рядом лежащих участков, то есть для распределения объема металла вдоль оси заготовки в соответствии с распределением его в поковке. Переход осуществляется за несколько ударов с кантованием.
Пережимной ручей предназначен для уменьшения вертикального размера заготовки в местах, требующих уширения. Выполняется за 1…3 удара.
Гибочный ручей применяют только при штамповке поковок, имеющих изогнутую ось. Служит для придания заготовке формы поковки в плоскости разъема. Из гибочного ручья в следующий заготовку передают с поворотом на 90 0.
Штамповочные ручьи предназначены для получения готовой поковки. К штамповочным ручьям относятся черновой (предварительный) и чистовой (окончательный).
Черновой ручей предназначен для максимального приближения формы заготовки к форме поковки сложной конфигурации. Глубина ручья несколько больше, а поперечные размеры меньше, чем у чистового ручья (чтобы заготовка свободно укладывалась в чистовой ручей). Радиусы скругления и уклоны увеличиваются. В открытых штампах черновой ручей не имеет облойной канавки. Применяется для снижения износа чистового ручья, но может отсутствовать.
Чистовой ручей служит для получения готовой поковки, имеет размеры «горячей поковки», то есть больше, чем у холодной поковки, на величину усадки. В открытых штампах по периметру ручья предусмотрена облойная канавка, для приема избыточного металла. Чистовой ручей расположен в центре штампа, так как в нем возникают наибольшие усилия при штамповке.
Штамповка в открытых штампах (рис.13.2.а) характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла – облой, который закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной металл заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в облой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высокие требования к точности заготовок по массе. Штамповкой в открытых штампах можно получить поковки всех типов.
Штамповка в закрытых штампах (рис.13.2.б) характеризуется тем, что полость штампа в процесс деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа постоянный и небольшой, образование в нем облоя не предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют. Например, нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя – выступ (на прессах), или верхняя – полость, а нижняя – выступ (на молотах). Закрытый штамп может иметь две взаимно перпендикулярные плоскости разъема
 
БИЛЕТ 31
Штамповка жидкого металла является одним из прогрессивных технологических процессов, позволяющих получать плотные заготовки с уменьшенными пропусками на механическую обработку, с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами.
Технологический процесс штамповки жидкого металла объединяет в себе процессы литья и горячей объемной штамповки.
Процесс заключается в том, что расплав, залитый в матрицу пресс-формы, уплотняют пуансоном, закрепленным на ползуне гидравлического пресса, до окончания затвердевания.
Сопряжение пуансона и матрицы образует закрытую фасонную полость. Наружные контуры заготовки получают разъемной формой, если деталь имеет наружные выступы, или неразъемной формой – при отсутствии выступов. Внутренние полости образуются внедрением пуансона в жидкий металл.
После извлечения из пресс-формы заготовку подвергают различным видам обработки или используют без последующей обработки.
Под действием высокого давления и быстрого охлаждения газы, растворенные в расплаве, остаются в твердом растворе. Все усадочные пустоты заполняются незатвердевшим расплавом, в результате чего заго
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы



Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.