Технология конструкционных материалов. Ткм. Контрольная работа По дисциплине Технология конструкционных материалов
 Скачать 18.6 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А» Контрольная работа По дисциплине «Технология конструкционных материалов» Вариант 1 Выполнил: Факультет: ИнЭТМ Курс: 1 Группа: б-МНСТи11 Шифр: 182921 Ф.И.О. Гончаров Владимир Иванович Проверил: Гоц И.Ю Саратов 2019 Задание №1 Опишите физико-химическую сущность процесса передела чугуна в сталь. Приведите основные химические реакции окисления примесей и удаления серы и фосфора. Принцип передела чугуна на сталь Сталь отличается от чугуна меньшим содержанием углерода и других примесей (табл. 1). Вне зависимости от способа получения стали (кислородно-конверторного, мартеновского или плавки в электропечах) можно выстроить общую принципиальную схему протекания сталеплавильного процесса. Весь процесс можно разбить на ряд этапов. чугун сталь литье давление Таблица 1 Состав передельного чугуна и низкоуглеродистой стали
Первый этап это окисление примесей. Следует заметить, что источником О2 могут быть как чистый кислород, так и кислород воздуха, подаваемого в печь для сжигания топлива: Fe+1/2O2=FeO+Q; Si+O2=SiO2+Q; Mn+1/2 O2= MnO+Q; 4P+5 O2=2P2O5+Q; 2C+O2=2CO +Q; S+O2=SO2 +Q. Элементы, обладающие большим сродством к кислороду, чем железо(Si, Mn), могут окисляться, отнимая кислород у оксидов железа, входящих в железную руду или окалину, которые добавляют в шихту: 2FeO+Si=2Fe+SiO2+Q; FeO+Mn=MnO+Fe+Q. Реакции окисления - экзотермические. Выделение тепла приводит к повышению температуры расплава. В процессе протекания окислительных или окислительно восстановительных химических реакций имеет место выделение газообразных веществ (СО, SO2). Всплытие пузырьков газообразных веществ, образующихся в результате реакций окисления, вызывает «кипение» ванны расплавленного металла. Удаление негазообразных оксидов происходит за счет процесса шлакования, общий принцип которого рассмотрен выше. Процесс идет как за счет взаимодействия оксидов с флюсом (кислым или основным), так и за счет взаимодействия образовавшихся оксидов между собой: SiO2+CaO>CaO·SiO2; 3(FeO)+P2O5>(FeO)3·P2O5. Процесс удаления вредных примесей серы и фосфора носит название «рафинирование». Важно отметить, что удаление серы и фосфора возможно лишь при использовании основного флюса (извести СаО). Сера в стали содержится в виде химического соединения FeS, а если сталь богата марганцем, то в виде MnS: FeS+CaO>FeO+CaS ; шлак MnS+CaO>MnO+CaS . шлак Удаление фосфора идет по типовой схеме взаимодействия кислого и основного оксида: P2O5+4CaO>[4(CaO)·(P2O5)] . шлак Заключительным этапом любого сталеплавильного процесса является процесс раскисления. Он может происходить как в печи, так и в разливочном ковше, куда вводят раскислители либов виде ферросплавов (ферромарганиц, ферросилиций), либо в виде чистого алюминия. Цель этого этапа восстановить окисленное на первом этапе железо. В общем виде химическую реакцию можно представить так: FeO+X>Fe+XО, где Х элемент, обладающий большим сродством к кислороду, чем железо. В реальных сталеплавильных процессах - это Si, Mn, C, CO, Al и др. Процесс, протекающий по вышеприведенной схеме, носит название осаждающего раскисления. В результате данного процесса происходит восстановление железа и образование оксидов MnO, SiO2, Al2O3 и др. Образующиеся малорастворимые в металле окислы легко отделяются от расплава и благодаря меньшей плотности, чем плотность жидкого металла, всплывают в шлак. Как было сказано выше, реакции, протекающие при раскислении, идут с выделением тепла. При понижении температуры металла в изложнице (при разливке) течение реакций раскисления может продолжиться. Вновь образовавшиеся оксиды не успевают всплывать и удаляться из металла. В случае, когда требуется получить особо чистую от неметаллических включений сталь, применяют диффузионное раскисление. При данном методе раскислители подают на поверхность шлака. Восстанавливая железо из его оксидов, они тем самым понижают концентрацию FeO в шлаке. В соответствии с законом распределения оксиды железа переходят из металла в шлак. Процесс идет до тех пор, пока не установится равновесное распределение закиси железа в шлаке и металле, соответствующее данным внешним условиям (температура и др.). Преимуществом диффузионного раскисления является достижение высокой чистоты металла по неметаллическим включениям. Недостатком данного способа является высокий угар дорогостоящих раскислителей (вследствие их реакции с кислородом атмосферы печи). По этой причине метод диффузионного раскисления применяется реже. Раскисление синтетическими шлаками по своему физикохимическому принципу схож с диффузионным. В ковш, на дне которого находится расплав шлака, не содержащего FeO, с большой высоты заливают раскисляемую сталь. Струя металла дробится на капли, контакт металла со шлаками возрастает. Благодаря этому процесс раскисления идет с большой скоростью. При этом сталь не только раскисляется, но и снижается содержание в ней серы и фосфора, а также других неметаллических включений. Сталеплавительное производство включает в себя конвертерный, мартеновский способы получения стали и плавку в электропечах. В середине XIX века английский изобретатель Генри Бессимер предложил способ получения стали путем продувки жидкого чугуна в конвертере с кислой футеровкой. Позднее Сидней Томас предложил вести процесс в конвертерах с основной футеровкой, что позволило получать сталь из жидких чугунов, содержащих большое количество фосфора. Способ, предложенный французским металлургом Пьером Мартеном (мартеновский), позволил использовать для плавки твердые шихтовые материалы (руду, лом, отходы машиностроительного производства). Разработка в середине ХХ века кислородно-конвекторного способа позволила получать сталь, не уступающую по качеству мартеновской. Применение электрической энергии в качестве источника тепла для плавки стали позволяет получать высокие температуры (до 35000С), которые при сжигании обычных видов металлургического топлива, получить не представляется возможным. Задание №2 По эскизу детали корпус сталь 40Л разработайте эскиз отливки с модельно-литейными указаниями. Приведите эскизы модели, стержневого ящика и собранной литейной формы (в разрезе). Опишите последовательность изготовления формы методом ручной формовки. Задание №3 Изложите сущность способа литья под давлением. Приведите схему изготовления отливок литьем под давлением на машинах с горизонтальной камерой прессования. Укажите достоинства, недостатки и область применения этого способа литья. |