- •Литейные сплавы и плавка предисловие
- •Литейные свойства сплавов
- •1.1. Технологические свойства сплавов и важность их определения для практики
- •1.2. Номенклатура литейных свойств сплавов
- •1.3. Жидкотекучесть. Технологические пробы
- •Взаимосвязь толщин стенок отливок и площади их поверхности при литье в кокиль
- •Взаимосвязь толщины стенок отливки и площади их поверхности при литье под давлением
- •1.4. Склонность отливок к образованию усадочных раковин и пористости
- •V1, v2, v3 и v0 - объемы сплава при соответствующих температурных условиях
- •Температурные коэффициенты объемного сжатия (ткос) в жидком состоянии (индекс «ж») и объемная усадка затвердевания (индекс «з»)
- •1.5. Линейная усадка сплавов и отливок
- •1.6. Усадочные напряжения в отливках
- •1.7. Склонность сплавов и отливок к горячим трещинам
- •1.8. Склонность сплавов и отливок к холодным трещинам
- •3.9. Склонность сплавов к насыщению газами и образованию газовой пористости
- •Растворимость водорода в металлах
- •1.10. Неметаллические включения и плены в сплавах
- •1.11. Склонность компонентов сплавов к ликвации
- •1.12. Зависимость механических свойств сплавов от толщины стенок отливок
- •Механические свойства и рекомендуемый химический состав серого чугуна по гост 1412-85
- •Механические свойства серых чугунов, не предусмотренные гост 1412-85
- •Физические свойства чугунов
- •5.3. Высокопрочный чугун
- •Механические свойства*1 и рекомендуемый химический состав высокопрочного чугуна с шаровидным графитом по гост 7283—85
- •5.4. Чугун с вермикулярным графитом
- •Зависимость механических свойств и объема усадочных раковин в чвг от содержания шаровидного графита (шг)
- •5.5. Ковкий чугун
- •Содержание с и Si в отливках из ковкого чугуна в зависимости от толщины стенок
- •Механические свойства и рекомендуемый химический состав ковкого чугуна по гост 7293-79 (изм. В 1991 г.)
- •Марки, содержание углерода и механические свойства литейных углеродистых сталей по гост 977-88
- •Средний химический состав легированных сталей, мае. %
- •Механические свойства легированных сталей
- •Литейные сплавы цветных металлов
- •6.1. Алюминиевые сплавы
- •Химический состав и механические свойства алюминиевых литейных сплавов по гост 1583—93
- •* В данной таблице обозначения способов литья те же, что в табл. 6.1; то — термическая обработка; ств — временное сопротивление разрыву; стт — предел текучести; 5 — относительное удлинение.
- •Химический состав литейных титановых сплавов, мае. %
- •Линейная усадка 8/ и объем ву.Р усадочных раковин в отливках титановых сплавов
- •Механические свойства бронз
- •Механические свойства латуней
- •Средний химический состав и прочностные свойства никелевых литейных сплавов при температурах 800 и 900 °с
- •Основные понятия и определения
- •Классификация огнеупорных материалов
- •Типовые операции и процессы плавки литейных сплавов Горение топлива
- •Шлакообразование. Строение шлаковых расплавов
- •8.3. Окислительное рафинирование
- •8.4. Закономерности угара элементов в кислых и основных печах
- •Удаление вредных примесей из железоуглеродистых сплавов
- •8.7. Раскисление металла
- •Науглероживание расплавов железа
- •Взаимодействие футеровки с расплавами шлакаи металла
- •Исходные материалы для плавки литейных сплавов Первичные металлические материалы
- •Соотношение содержаний с и Si в литейных чугунах
- •9.2. Вторичные металлические материалы
- •Вторичные черные металлы
- •Физические характеристики* важнейших шихтовых материалов
- •Топливо
- •Важнейшие характеристики каменноугольного кокса
- •9.4. Флюсы
- •Состав известняка, мае. %
- •9.5. Расчет шихты
- •Список компонентов шихты и ограничений по их содержанию
- •Угар (пригар) химических элементов при плавке чугуна
- •Угар элементов при выплавке цветных сплавов, отн. %
- •Примечание. В числителе — угар при плотной шихте, в знаменателе — угар при некомпактной шихте.
- •Примечание. Минимальное значение функции равно 2720,49 руб./т.
- •10.1. Принцип действия и разновидности конструкций коксовых вагранок
- •Особенности горения кокса в вагранках
- •Изменение температуры и химического состава газовой фазы по высоте вагранки
- •Влияние высоты холостой колоши на процесс плавки в вагранке
- •Влияние размеров рабочих колош на процесс плавления шихты в вагранке
- •Влияние качества кокса на тепловые процессы в вагранке
- •Влияние подготовки шихты на ход ваграночной плавки
- •Влияние величины удельного расхода кокса и воздуха на ход ваграночной плавки
- •Способы интенсификации ваграночного процесса
- •Металлургические процессы плавки в коксовой вагранке
- •Расчет требуемого расхода известняка
- •Данные о характере газовой фазы в зонах вагранки
- •Значение коэфициента к науглероживания в холостой колоше
- •Зависимость концентрации серы в чугуне от содержания ее в коксе
- •Особенности плавки в вагранках с основной футеровкой
- •Особенности плавки в металлургических вагранках
- •Особенности плавки чугуна в коксогазовых вагранках
- •Плавка чугуна в бескоксовых вагранках
- •Стабилизация химического состава чугуна, выплавляемого в вагранках
- •Плавка чугуна в дуговых печах
- •11.2. Технология плавки
- •Особенности конструкции и технологии плавки чугуна в дуговых печах постоянного тока
- •Плавка чугуна в индукционных печах
- •Выбор частоты тока для питания индукционных тигельных печей
- •Электромагнитное перемешивание металла в тигле
- •12.4. Основные элементы конструкции печей промышленной частоты
- •Изготовление футеровки печи
- •Технология плавки чугуна в индукционных тигельных печах промышленной частоты
- •12.7. Особенности плавки чугуна в индукционных тигельных печах средней частоты
- •Индукционные канальные печи в чугунолитейном производстве
- •Преимущества и недостатки индукционных канальных печей.
- •12.9. Сравнительный анализ процессов плавки чугуна в современных чугуноплавильных печах
- •Технологические особенности плавки различных сортов чугуна
- •13.1. Технология получения высококачественного серого чугуна с пластинчатым графитом
- •13.2, Технология получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом
- •13.3. Производство чугуна с вермикулярным графитом
- •13.4. Производство ковкого чугуна
- •Рекомендации по введению легирующих элементов при плавке легированных чугунов
- •Плавка стали
- •14.1. Плавка стали в мартеновских печах
- •Плавка стали в мартеновской печи с основной футеровкой.
- •Плавка стали в основной дуговой печи с окислением примесей.
- •14.4. Плавка стали в индукционных тигельных печах Общая характеристика особенностей плавки стали в индукционных тигельных печах.
- •Плавка в печи с кислой футеровкой.
- •Особенности плавки в индукционных тигельных печах с основной футеровкой.
- •14.6. Электрошлаковый переплав стали
- •Плавка сплавов цветных металлов
- •15.1. Плавка сплавов на основе алюминия
- •Характеристики двойных алюминиевых лигатур
- •Состав модификаторов и параметры процесса модифицирования алюминиевых сплавов
- •15.2. Плавка сплавов на основе магния
- •Режимы модифицирования магниевых сплавов
- •15.3. Плавка сплавов на основе цинка
- •Составы лигатур для плавки медных сплавов
- •Список литературы к разделу 1
- •К разделу II
Металлургические процессы плавки в коксовой вагранке
Образование кислого ваграночного шлака. Источниками шлакообразования при плавке в кислой вагранке являются:
песок и формовочная смесь на поверхности кусков шихты (2 % массы металла);
оксиды железа, кремния, марганца, образовавшиеся в результате угара элементов шихты (1 ...2 %);
частицы оплавившейся футеровки (0,4...3 %);
зола кокса (1 ...2 %);
флюсы, вводимые с целью понижения вязкости шлака.
На практике эти источники образуют шлак, содержащий 65 % Si02, 20 % А1203, 8 % FeO, 5 % МпО? Шлак такого состава имеет низкую вязкость, около 2 Па • с. Для легкого удаления шлака из вагранки его вязкость должна быть 0,3...0,8 Па-с. Снижение вязкости шлака обеспечивается введением флюса — известняка. Расчет необходимого расхода флюса можно провести с использованием диаграммы вязкости шлака (см. рис. 8.3).
Численный пример. Пусть при данных условиях плавки в вагранке на данной шихте образуется первичный шлак, состав которого приведен в табл. 10.1. Масса этого шлака составляет 4 % массы выплавляемого чугуна. Требуется определить расход флюса (известняка), который обеспечит вязкость шлака на уровне 0,5 Па-с.
Для расчета используем диаграмму (см. рис. 8.3) зависимости вязкости и температуры плавления шлака от его состава. Диаграмма вязкости шлака не учитывает влияние МпО и веществ, указанных в столбце «прочие соединения», на его вязкость. Поэтому в строке 2 приведен состава шлака, пересчитанный без учета этих веществ. При таком пересчете масса остальных веществ, приходящаяся на 100 кг шихты, не меняется, уменьшается лишь общая масса шлака и увеличивается процентное содержание каждого из оставшихся в шлаке веществ.
В строке 3 табл. 10.1 подсчитано соотношение между Si02 и А1203 в первичном шлаке. Оно составляет 74,1% к 25,9%, или около 3. Точка 25,9 % А1203 отложена на правой шкале диаграммы текучести. При вводе известняка в шлак соотношение Si02 и А1203 практически не меняется, так как флюс содержит незначительные количества этих веществ. Поэтому прямая, соединяющая точку 25,9 % А1203 с вершиной СаО + FeO + MgO, является геометрическим местом точек, в которых соотношение Si02/Al203 « 3 при любой величине суммы концентраций СаО + FeO + MgO в составе шлака. Эта прямая пересекается с линией вязкости, равной 0,5 Па-с в двух точках. Выбираем из них ту, которая лежит в области меньших температур плавления (около 1400 °С). Эта точка определяет искомый состав шлака, сумма концентраций СаО + FeO + MgO в нем равна 44 %, концентрация Si02 — 42 %, а А1203 — 14 %. Массу такого шлака, приходящуюся на 100 кг шихты, можно определить из пропорции, относящейся к содержанию Si02 в шлаке:
2,4 кг - 42 % *кг- 100 %.
Следовательно, масса шлака составляет Х= 2,4 кг • 100 %/42 % = = 5,7 кг на 100 кг металла. Суммарное содержание СаО + FeO + + MgO в шлаке равно 5,7 - 2,4 - 0,84 = 2,46 кг.
В первичном шлаке уже содержится 0,528 кг основных оксидов на 100 кг шихты. Поэтому с флюсом требуется ввести 2,46 - 0,528 = = 1,832 кг извести СаО. Известняк СаС03, используемый в качестве флюса, содержит 50 % СаО, т.е. количество известняка должно составлять 3,7 % от массы металлошихты.
Полученное расчетом необходимое количество флюса уточняется после проведения первых производственных плавок.
На практике средний состав шлака для кислого процесса равен, %: Si02 40...60; СаО 20...25; А1203 2...20; MgO 1...5; FeO 0,5... 10; МпО 1...5; Р205 0,1...0,5; S 0,03...0,05 и чугун в виде корольков 0,1...0,5.
Три важнейшие составляющие шлака образуют 80...90% его массы и определяют жидкотекучесть и температуру плавления шлака в целом. Высокая жидкотекучесть шлака необходима не только для легкого удаления его через шлаковую летку, но и для его стекания по стенкам печи без образования настылей, легкого отделения от капель чугуна.
Для уменьшения разгара футеровки состав шлака должен быть по возможности близок к составу огнеупора.
Окисление железа и легирующих элементов. В зависимости от соотношения С0/С02 и температуры газовая смесь может быть вос-