- •Горохов е.В., бакаев с.Н., алёхин а.М.
- •Тема 1. Введение. Структура курса
- •1.1. Цель и задачи изучения дисциплины. Структура курса.
- •1.2. Исторический очерк развития металлических конструкций в Украине
- •1.3. Преимущества и недостатки стальных конструкций, отрасли их применения
- •1.4. Основные требования, предъявляемые к стальным конструкциям
- •1.5. История развития науки о металлах.
- •1.6. Классификация металлов и сплавов.
- •Тема2. Производство черных и цветных металлов. Обработка металла давлением. Сортамент.
- •2.1. Основные понятия в металлургии.
- •2.2. Основные способы получения металлов из руд.
- •2.3. Топливо и огнеупорные материалы металлургического производства.
- •2.4. Производство чугуна.
- •2.4.1. Материалы для выплавки чугуна.
- •2.4.2. Подготовка исходных материалов к плавке.
- •2.4.3. Доменный процесс.
- •2.5. Производство стали.
- •2.5.1. Кислородно-конвертерный способ.
- •2.5.2. Выплавка стали в мартеновских печах.
- •2.5.3. Выплавка стали в электрических печах.
- •2.5.4. Разливка стали.
- •2.6. Производство цветных металлов.
- •2.6.1. Производство алюминия.
- •2.6.2. Производство меди.
- •2.6.3. Производство титана.
- •2.7. Общие сведения.
- •2.8. Прокатное производство.
- •2.9. Волочение.
- •2.10. Прессование.
- •2.11. Свободная ковка.
- •2.12. Горячая объемная штамповка.
- •2.13. Холодная объемная штамповка.
- •2.14. Листовая штамповка.
- •2.15. Сортамент изделий из алюминиевых сплавов.
- •Тема 3. Термическая и химико-термическая обработка стали
- •3.1. Превращения при нагреве стали.
- •3.2. Превращения в стали при охлаждении.
- •Характеристика структурных составляющих закаленной стали
- •3.3. Основные виды термической обработки стали.
- •3.4. Химико-термическая обработка сталей.
- •Тема 4. Углеродистые и легированные стали. Классификация, свойства, применение
- •4.1. Классификация сталей.
- •1. По структуре:
- •2. По способу производства:
- •3. По химическому составу.
- •4. По качеству.
- •5. По степени раскисления.
- •6. По назначению:
- •4.2. Конструкционные стали.
- •4.2.1. Углеродистые стали обыкновенного качества.
- •4.2.2. Углеродистые и легированные качественные стали.
- •4.2.3. Стали высококачественные и особо высококачественные.
- •4.2.4. Цементуемые углеродистые и легированные стали.
- •4.2.5. Улучшаемые углеродистые и легированные стали.
- •4.2.6. Высокопрочные легированные стали.
- •4.2.7. Рессорно-пружинные стали.
- •4.2.8. Шарикоподшипниковые стали.
- •4.2.9. Износостойкие стали.
- •4.3. Инструментальные стали.
- •4.4. Легированные стали специального назначения.
- •4.5. Стали, применяемые для конструкций зданий и сооружений.
- •Марки стали, заменяемые сталями по гост 27772-88
- •4.6. Определение марки стали экспресс-методом.
- •Определение химического состава стали экспресс-методом
- •Тема 5. Реальное строение металлов
- •5.1. Основные сведения о кристаллическом строении металлических тел.
- •5.2. Типы кристаллической решетки.
- •5.3. Особенности строения кристаллических тел.
- •5.4. Общая характеристика первичной кристализации.
- •5.5. Изменение кристаллической решетки при нагревании и остывании.
- •5.6.Изменения структуры в результате проката.
- •5.8. Дефекты кристаллического строения.
- •5.9. Изучение макро- и микроструктуры металлов и сплавов.
- •Тема 6. Черные и цветные металлы и сплавы, их свойства
- •6.1. Основные понятия о металлических сплавах.
- •6.2. Диаграмма состояния двойных сплавов.
- •6.2.1. Основная информация о диаграмме состояния.
- •6.2.2. Порядок построения диаграммы состояния.
- •6.3. Железоуглеродистые сплавы.
- •6.3.1. Компоненты и основные структурные составляющие железоуглеродистых сплавов.
- •6.3.2. Характеристика основных точек и линий диаграммы.
- •6.3.3. Структура сталей.
- •6.3.4. Чугуны. Структура чугунов.
- •6.4. Влияние углерода и легирующих элементов на свойства стали.
- •6.5. Цветные металлы и их сплавы.
- •6.6. Алюминий и его свойства.
- •6.7. Сплавы на основе алюминия.
- •6.8. Области применения алюминиевых сплавов.
- •6.9. Маркировка алюминиевых сплавов.
- •6.10. Свойства металлов и сплавов.
- •6.11. Методы испытания механических свойств.
- •Тема 7. Общие сведения о коррозии металлов и способы защиты от нее
- •Тема 8. Работа стали и алюминиевых сплавов в конструкциях
- •8 Участок текучести Самоупрочнение.1. Работа стали на растяжение
- •8.2. Работа стали на сжатие
- •8 (Предел текучести) Количество измерений(частота).3. Нормативные и расчетные сопротивления
- •8.4. Работа стали в сложном напряженном состоянии
- •8.5. Старение металла
- •8.6. Влияние температуры
- •8.7. Ударная вязкость
- •8.8. Работа стали при повторных и переменных нагрузках. Наклеп. Усталость стали.
- •Список литературы
- •Содержание
- •Тема 1. Введение. Структура курса 3
- •Тема 2. Производство черных и цветных металлов. Обработка металла давлением. Сортамент. 25
- •Тема 3. Термическая и химико-термическая обработка стали 65
- •Тема 4. Углеродистые и легированные стали. Классификация, свойства, применение 77
- •Тема 5. Реальное строение металлов 93
- •Тема 6. Черные и цветные металлы и сплавы, их свойства 106
- •Тема 7. Общие сведения о коррозии металлов и способы защиты от нее 144
- •Тема 8. Работа стали и алюминиевых сплавов в конструкциях 152
- •«Металлические конструкции»
- •«Материалы для металлических строительных конструкций»
2.5.2. Выплавка стали в мартеновских печах.
Мартеновский способ еще в 1865 г. разработали французы братья Э. и П. Мартены. Основан способ на плавлении чугуна и скрапа пламенем газообразного (природный, коксовый и доменный газы в смеси) и жидкого (мазут) топлива с регенерацией печных газов. Для интенсификации процесса используется кислород.
Мартеновская печь – это регенеративная пламенная печь, в которой температура достигает 1800…19000С. Такая температура обеспечивается тем, что газ и воздух, которые берут участие в горении, предварительно нагреваются до 1000…12000С теплом выходящих газов в регенераторах.
Объем стационарных печей составляет 200...900 т. Для выплавки небольшого количества стали используют мартеновские печи объемом 30…80 т.
Мартеновская печь симметрична по своей конструкции и состоит из следующих основных элементов (рис. 4.3): рабочего пространства 1 (под (подина) 3, передняя 7 и задняя 8 стенки, свод 2), где осуществляется плавка; головок 9 (правой и левой), состоящих из собственно головок 9 и вертикальных каналов 10 для подачи топлива и воздуха в рабочее пространство и отвода из него продуктов сгорания; шлаковиков 11 (воздушных и газовых) – для осаждения и накопления пыли и частиц шлака, выпадающих из проходящих через них продуктов сгорания; регенераторов 12 (воздушных и газовых) – для подогрева поступающих в печь газа и воздуха теплом выходящих из рабочего пространства продуктов сгорания; боровов 14 (каналов) для воздуха, газа и продуктов сгорания; системы перекидных клапанов 16, предназначенных для изменения направления подачи в печь топлива и воздуха и отвода из рабочего пространства продуктов сгорания; котла-утилизатора 17; дымовой трубы 19. Рабочее пространство и головки печи расположены выше рабочей площадки цеха и условно называются верхним строением печи. Остальные части находятся под рабочей площадкой и называются нижним строением.
На рис. 2.3 схематически показана мартеновская печь в тот момент, когда топливо и воздух поступают с правой стороны печи. Проходя через предварительно нагретую насадку регенератора 13, воздух нагревается до 1000…12000С
а)
б)
Рис. 2.3. Схема устройства (а) и общий вид (б) мартеновской печи
1 – рабочее пространство; 2 – свод; 3 – подина; 4 – сталевыпускное отверстие; 5 – отверстие для спуска шлака; 6 – завалочные окна; 7 – передняя стенка; 8 – задняя стенка; 9 – головки; 10 – вертикальные каналы; 11 – шлаковик; 12 – регенераторы; 13 – насадка регенераторов; 14 – борова; 15 – рабочая площадка; 16 – реверсивные и регулирующие клапаны; 17 – котел-утилизатор; 18 – газоочистка; 19 – дымовая труба
и в нагретом состоянии через головку 9 попадает в печь. При сгорании топлива образуется факел, температура которого 1800…19000С. Пройдя головку 9, расположенную в левой стороне печи, раскаленные продукты сгорания попадают в левую насадку регенератора и по системе боровов 14 уходят к трубе 19. При этом насадка левого регенератора нагревается, а насадка регенератора правой стороны постепенно охлаждается. В момент, когда температура в регенераторе, через который поступал в печь воздух, уже снизилась настолько, что становится невозможным нагрев воздуха до нужного уровня, а противоположный регенератор, через который из печи уходят продукты сгорания, перегревается, осуществляют перекидку клапанов, изменяя направление движения потоков в печи. Операцию перекидки выполняют посредством перекидных клапанов 16. Холодный воздух в результате этой операции направляется через хорошо нагретый левый регенератор, а продукты сгорания уходят в правую сторону печи, постепенно нагревая остывший правый регенератор. В течение плавки циклы повторяются.
В зависимости от соотношения чугуна и металлолома в шихте применяется скрап-рудный процесс или скрап-процесс плавления. При скрап-рудном процессе чугун составляет 60...70%, металлолом 40...30%. Скрап-процесс применяют на заводах, где нет доменного производства. Металлолом составляет 65...85%, остальное – чушковый чугун.