Электросталеплавильное производство стали марки 3Х3М3Ф

 

 

 

 

  

ЗМІСТ

 

Вступ             5

1. Призначення сталі, галузь вживання та вимоги, що пред’являються до неї             7
2. Вплив легуючих елементів на властивості сталі            10
3. Огляд існуючих способів виробництва сталі та обґрунтування прийнятого способу виплавки              14

3.1 Виплавка в електродугових печах             15

3.2 Спеціальні способи виплавки              16

3.3 Вакуумна плавка, переплав та вакуумна дегазація сталі         17

4. Апаратурно-технологічна схема виробництва сталі           19
5. Розрахунок шихти                 23

5.1 Розрахунок шихти на  виплавку сталі Э2                        23

5.2 Окислювальний період  плавки             25

5.3 Відновний  період  плавки              32

6. Технологія виплавки сталі

Висновки                   41

Список використаних джерел              43

 

 

 

ВСТУП 

Складові частини більшості  машин і механізмів (верстатів,автомобілів, авіаційних двигунів, прокатних станів, точних приладів ітощо) в значній  мірі залежать від точності, довговічності  та надійності підшипників кочення - одного з найважливіших і найбільш поширених елементів цих пристроїв.

Якість підшипників кочення  визначається їх конструкцією, технологією  виготовлення та якістю використовуваного  металу. У даній роботі розглядаються  питання, пов'язані з якістю металу – тобто металургійні і металознавчі аспекти технології отримання та обробки підшипникових сталей і впливу цих факторів на експлуатаційні властивості підшипниківкочення [1].

Необхідно враховувати, що металургійна галузь, як України, так і всього світу в останні роки стоїть перед  дуже серйозною проблемою --перевищенням потужностями, що виробляють сталь, потужностей, які її можуть використовувати. Внаслідок цього багато металургійних підприємств змушені витрачати величезні кошти на дослідження та впровадження нових технологій, які у свою чергу розвиваються за трьома основними напрямах: зниження собівартості вже виробленої продукції, розробки технологій, що дозволяють при незмінній ціні виробляти продукцію більш високої якості, і розробка абсолютно нових видів продукції, здатних витіснити вже наявні на ринку товари своїми унікальними властивостями.

Дуже серйозною проблемою для  країн, що розвиваються і для України  зокрема є те, що ціни на однотипні товари (готову сталь, прокаті т.д.), вироблені в розвинутих капіталістичних країнах і в країнах третього світу, відрізняються іноді в десятки разів. Внаслідок цього розвинені країни змушені закривати свої ринки від напливу дешевого металу через кордон, що може призвести до закриття багатьох металургійних підприємств якщо ситуація не зміниться. Заводи України ж у ситуації, що склалася змушені продавати метал досить високої якості за ціною дешевого металобрухту.

Виходу з ситуації, що склалася в чому б могло посприятиуряд, приймаючи закони:  
- лобірующіе інтереси великих промислових підприємств, як металургійних, так і машино будівних, тому що найчастіше останні купують метал у тих самих іноземних підприємств, які скуповують його у вітчизняних металургійних гігантів. Відповідно необхідно стимулювати на законодавчому рівні так звані операції "на підтримку вітчизняного виробника", які укладаються без посередників безпосередньо між українськими підприємствами; 

- що захищають інтелектуальну  власність не тільки шляхом  адміністративних стягнень, а й  кримінальних покарань; 

- що сприяють збільшенню частки  бюджету , що витрачається на  наукові дослідження та розробки, а також на заохочення вчених та інженері;  
- роблять механізми патентування нових розробок більш доступними і менш розтягнутими як в часі, так і за кількістю бюрократичних інстанцій.

Своєчасне і правильне впровадження в життя цих завдань може служитивизначальним  фактором на шляху розвитку не лише металургійної галузі,але і всієї  української економіки в цілому, так як металургія на сьогоднішній день є однією з основних бюджетонаповнюючих галузей промисловості України.

 

 

1 ПРИЗНАЧЕННЯ СТАЛІ, ГАЛУЗЬ ВЖИВАННЯ ТА ВИМОГИ, ЩО ПРЕД’ЯВЛЯЮТЬСЯ ДО НЕЇ

 

Сталь ШХ15 – це конструкційна  підшипникова сталь. Ш — підшипникова; Х — легована хромом; цифра — вміст хрому. В даному випадку 1,5 %.

Конструкційна сталь — це сталь, яка застосовується для виготовлення різних деталей, механізмів і конструкцій вмашинобудуванні та будівництві  та характеризується певними механічними, фізичними і хімічними властивостями. 

Як видно з назви, шарикопідшипникову сталь застосовують головним чином для виготовлення кульок, роликів і кілець підшипників [2]. Аленоменклатура марок сталі даного виду досить широка. Це пояснюється різноманітністю вимог до експлуатаційних властивостей підшипників збоку традиційних, а також нових галузей промисловості і сільського господарства.

Найбільш поширені підшипникові високовуглецеві  сталі можна класифікувати таким чином:

1. Сталі для підшипників, що  працюють у звичайних умовах (хромистої,  хромистої з добавкою молібдену,  хромомарганцевокремністая, хромомарганцевая  з добавкою молібдену).

2. Сталі для підшипників, що  працюють в агресивних середовищах  і при підвищеній температурі  (корозійно-стійке, теплостійка).

До перших відносяться сталі  марок ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, ШХ4, ШХ6, ШХ9 татощо. У результаті проведеної в 60 г. уніфікації два останні маркибули замінені сталлю ШХ15. Назви аналогічних марок в інших країнах

До других відносять стали марок 95Х18-Ш.

Крім перерахованих широко застосовують низьковуглецеві цементовані сталі і обмежено - сплави з особливими фізичними властивостями.

Крім виготовлення деталей підшипників  сталь ШХ15,  також застосовується також для виробництва голок розпилювачів форсунок, зворотних клапанів і подушок вприскувальних систем, валів паливних насосів, роликів, осей різних важелів та інших деталей, від яких вимагається висока твердість і гарний опір зносу [1].

 

Якість конструкційних вуглецевих сталей визначається наявністю в  сталі шкідливих домішок фосфору (P) і сірки (S). Фосфор додає сталі холодноламкості Сірка— додає сталі червоноламкості.  Вміст шкідливих домішок у залежності від групи якості для конструкційних сталей наступний:

 

• Звичайної якості  — P і S до 0,05%
• Якісна — P і S до 0,035%
• Високоякісна — P і S до 0,025%
• Особливо високоякісна — Р і S до 0,015%

 

Сталь ШХ15 – це конструкційна  підшипникова сталь. Ш — підшипникова; Х — легована хромом; цифра — вміст хрому. В даному випадку 1,5 відсотки.

 

Дана кулькопідшибникова сталь призначена для виробництва безшовних холодно-і гарячедеформованих труб, призначених для виготовлення кілець кулькових і роликових підшипників, кульок діаметром до 150 мм, роликів діаметром до 23 мм; втулок плунжерів, плунжерів, нагнітальних клапанів, корпусів розпилювачів; роликів штовхачів та інших деталей, від яких вимагається висока твердість, зносостійкість та контактна міцність; круглої відпалений дроту діаметром 1,4-10,0 мм для виготовлення кульок, роликів і кілець підшипників. Згідно ГОСТу 801-78 ця сталь має наступний склад, який наведений в таблиці 1.1

 

Таблиця 1.1 Хімічний склад  Сталі ШХ15, %

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Ti	Cu	O
0.95 – 1.05	0.17 – 0.37	0.2 – 0.4	До 0,3	До 0,2	До 0,027	1,3 – 1,65	До 0,01	До 0,25	До 0,0015

 

 

Таблиця 1.2 Температура критичних точок матеріалу ШХ15

Ac1 = 724 ,      Ac3(Acm) = 900 ,       Ar3(Arcm) = 713 ,       Ar1 = 700 ,       Mn = 210

 

Таблиця 1.3 Технологічні властивості матеріалу ШХ15

Флокеночутливість	Чутлива
Схильність до відпускної крихкості	Схильна

 

Таблиця 1.4 Механічні властивості при Т = 20 ^oС матеріалу ШХ15

Сортамент	Розмір	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Сталь			590-730	370-410	20	45	440	Отжиг 800oC, печь, 15 oC/ч

 

Таблиця 1.5 Межа витривалості

s-1, МПа	n	sB, МПа	s0,2, МПа	Термообработка, состояние  стали
333	1Е+6			НВ 192. Отжиг.
804	1Е+6			НВ 616. Закалка 830 С. Отпуск 150 С, масло.
652	1Е+6	2160	1670	НВ 582-670 [87]

 

 

 

Таблиця 1.6 Фізичні властивості матеріалу ШХ15

T	E 10- 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9
Град	20	2.11			7812	20
100		11.9		7790		390
200		15.1	40	7750		470
300		15.5		7720		520
400		15.6	37	7680
500		15.7	32	7640
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м

 

Умовні позначення:

Механічні властивості:

sв	Межа короткочасної  міцності, [МПа]
sT	Межа пропорційності (межа плинності для залишкової  деформації), [МПа]
d5	Відносне подовження  при розриві, [%]
y	Відносне звуження, [%]
KCU	ударна в'язкість, [кДж  / м2]
HB	Твердість по Брінеллю, [МПа]

Фізичні властивості:

T - Температура, при якій  отримані дані властивості, [Град]

E - Модуль пружності першого  роду, [МПа]

a - Коефіцієнт температурного (лінійного) розширення (діапазон 20o - T)

l - Коефіцієнт теплопровідності (теплоємність матеріалу), [Вт / (м  · град)]

r - Щільність матеріалу, [кг/м3]

C - Питома теплоємність  матеріалу (діапазон 20o - T), [Дж / ​​(кг · град)]

R - Питомий електроопір, [Ом  · м]

2 ВПЛИВ  ЛЕГУЮЧИХ ЕЛЕМЕНТІВ НА ВЛАСТИВОСТІ СТАЛІ

В  вуглецеві  сталі  під  час  плавки  вводять  спеціальні  елементи,  які  називають легуючими. А сам процес називається легуванням. Легування  — технологія покращення певних властивостей металу шляхом добавки в нього спеціальних домішок, які звуться легуючими елементами. Фактично легування — це створення сплавів.