Вся электронная библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Строительные материалы


Книги по строительству и ремонту

 

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Производство стали

 

 

Сталью называют железоуглеродистые сплавы, с содержанием углерода до 2 %. При производстве стали происходит снижение содержания углерода и примесей, присутствующих в чугуне (Mn, Si, S, Р и др.), за счет окисления кислородом воздуха и кислородом, содержащимся в руде. Снижению содержания углерода и примесей способствует закись железа FeO, которая образуется в начале плавки 2Fe-j-O2 —2FeO и далее C-f-FeO = CO+Fe. Так как излишняя закись железа вызывает хрупкость стали, производят раскисление жидкой стали путем введения ферросплавов (ферромарганца, ферросилиция, ферроалюминия) по следующим схемам: Mn + FeO->MnO + Fe; Si + 2FeO->SiO2+2Fe; 2А1 + +3FeO-vAl2O3+3Fe.

Образовавшиеся оксиды всплывают и удаляются вместе со шлаком.

В зависимости от степени законченности раскисления различают спокойную сталь (си), т.е. наиболее раскисленную. Такая сталь в слитке имеет плотное и однородное строение, более качественная и дорогая; кипящую сталь (кп), в которой процесс раскисления прошел не до конца, в ней имеются пузырьки газа СО, которые остаются в прокате. Кипящая сталь сваривается, удовлетворительно обрабатывается, но при температуре —10 °С проявляет хрупкость. Кипящая сталь дешевле спокойной. Полуспокойная сталь  (пс) по свойствам занимает промежуточное положение между (сп) и (кп).

Выплавку стали осуществляют в мартеновских печах, в конвертерах и электропечах.

 В мартеновских печах (9.3) помимо чугуна может быть произведена переплавка металлического лома, руды и флюса. Топливом служит газ (смесь доменного, коксовального и генераторного) и подогретый воздух, обеспечивающий температуру 1800...2000 °С. Производительность печи за одну плавку (8... 12 ч) до 900 т. В мартеновских печах (9.3) может быть произведена переплавка металлического лома (до 60...70%), возможны автоматизация процесса плавки, повышенная точность химического состава стали. Недостатки плавки стали в мартеновских печах: периодичность процесса плавки, сложность оборудования, более высокая стоимость выплавляемой стали.

 

 

Для интенсификации производства стали в мартеновских печах широко применяют кислород, что обеспечивает повышение производительности печей на 25...30 % Большую экономию топлива дает использование теплоты остывающих мартеновских печей, для чего используют принцип работы двухванных печей, при котором теплота от одной остывающей ванны направляется в соседнюю, а затем происходит изменение направления потока, теплоты.

 Конверторный способ получения стали позволяет использовать в качестве шихты жидкий чугун, до 50 %' металлического лома, руду, флюс (9.4). Сжатый воздух под давлением (0,3...0,35 МПа) поступает через специальные отверстия. Теплота, необходимая для нагрева стали, получается за счет химических реакций окисления углерода и примесей, находящихся в чугуне.

Производство стали в конверторах постепенно вытесняет ее в мартеновских печах. Емкость современных конверторов достигает 600 т. Наибольшее развитие получает кислородно-конверторное производство стали, так как дополнительное использование кислорода обеспечивает   резкое   повышение   производительности   (на 40 %  выше. Недостатки   способа:   повышенный расход огнеупоров и высокий угар металлов.

 Производство стали в электрических печах — наиболее совершенный способ получения специальных и высококачественных сталей. Сталь выплавляют в дуговых или индукционных электропечах. Наиболее рас-, пространены дуговые электропечи емкостью до 270 т {9.5). При электроплавке стали используют как стальной скрап и железную руду, так и жидкие стали, поступающие из мартеновской    печи   или    конвертера.

 Прокатка — самый распространенный вид горячей обработки стали, до 90 % всей выплавляемой стали перерабатывают этим методом. При прокатке металл обжимают между двумя валиками прокатного стана, вращающимися в разные стороны, в результате происходит обжатие заготовки и увеличение ее длины и ширины (9.7, а). После такой обработки можно получить прокат различной формы и размеров (9.8). Если необходима значительная деформация сечения, то повторяют прокатку изделия до 10... 15 раз, а во избежание холостых пробегов слитка применяют дополнительные валки, обеспечивающие прокатку и при обратном ходе слитка. Станы, в которых при обратном направлении движения валков заготовка движется в обратном направлении, называют реверсивными.

Наиболее совершенными станами являются непрерывные, в которых рабочие клети с обжимными валками устанавливают последовательно одну за другой и прокатываемая полоса попадает из одной клети в другую.

На станах прокатывают также арматурную сталь, применяемую при производстве железобетона 

 Волочением называют процесс протягивания прутка или проволоки через отверстие в волоке (матрице), размеры поперечного сечения которого   меньше   размеров исходной заготовки (см. 9.7,6). Волочение проводят на волочильных станах для получения тонкой и тончайшей проволоки, калибрования прутков и труб круглого и фасонного сечения из стали и цветных металлов.

 Прессование — процесс, в результате которого металл выдавливают через круглое или фасонное очко в матрице (см. 9.7, б). Форма и размеры очка определяют форму и сечение прессуемого изделия — прутков, труб и фасонных   профилей из цветных   металлов и их сплавов, а также сталей. Прессование производят на гидравлических или механических прессах.

 Ковка металла заключается в обжатии заготовки между верхним и нижним бойками (см. 9.7, г} с применением разнообразного кузнечного инструмента. Различают свободную ковку (металл течет в стороны) и ковку в штампах (металл принудительно должен заполнять полость штампа). При ковке происходит изменение микроструктуры металла с образованием измельченного зерна или волокнистой структуры. В строительстве ковку применяют для изготовления болтов, тяжей, анкеров, хомутов, скоб, башмаков, бугелей и т. п. Путем ковки пневматическими клепальными молотками или машинами производят неразъемное соединение отдельных листов и фасонных профилей  (клепка).

 Штамповкой изготовляют значительное количество строительных конструкций. Это процесс деформации металла в штампах, при котором обеспечиваются однородность и точность ковочных поверхностей, не требующих дополнительной обработки. Различают объемную и листовую штамповку.

При объемной штамповке предварительно нагретую заготовку деформируют в замкнутой полости штампа на молотах, прессах или горизонтально-ковочных машинах.

Для строительных конструкций, толщина стенок которых мало отличается от толщины исходных заготовок, используют листовую штамповку, которая состоит в деформации в холодном состоянии листовой исходной заготовки в штампе, имеющем матрицы с прижимным кольцом и пуансон (см. 9.7, е). Металл для штамповок должен обладать высокой пластичностью, чаще это малоуглеродистые или легированные стали. В отдельных случаях возможно совмещение штамповки и сварки, что обеспечивает возможность получения конструкций сложной формы.

Для облегчения массы конструкций и экономии металла производят тонкостенные штампованные строительные профили из специальной высокопластичной, антикоррозионной листовой стали толщиной 2...3 мм. В конструкциях эти профили сваривают точечной или электродуговой сваркой.

 Литье широко применяют в производстве различного вида изделий или заготовок из металла. Литые детали изготовляют путем отливки расплавленного металла в формы. Примерно 4/s всех отливок получают в разовых песчаных формах и Vs — специальными видами литья. Чугун плавится в вагранках, которые обеспечивают расплавление жидкого чугуна при минимальном угаре и экономном расходе топлива.

Получение стальной отливки значительно сложнее, чем чугунной, так как у стали большая усадка (стали— 2%, чугуна—1 %), необходима высокая температура (до 1600 °С), выше растворимость газов, что способствует пузыристости стальной отливки. Для получения стальной отливки следует пользоваться только полностью раскисленным металлом и применять последующую термическую обработку. Отливку можно производить также из цветных металлов.

Литье деталей в песчаных формах имеет существенные недостатки, а именно: форма изготовляется только на одну отливку, точность отливки недостаточна.

Для массового производства точных отливок успешно используют специальные виды литья, обеспечивающие повышенную точность, а в ряде случаев не требующие последующей механической обработки. Имеется более чем 50 способов специальных видов литья, основными из которых являются: литье в металлические формы (кокильное литье), литье под давлением, центробежное литье, литье по выплавляемым моделям, литье в оболочковые формы (корковое литье) и др.

 Литье в металлические формы обеспечивает многократную оборачиваемость форм (100...50 000 раз) и высокую производитель" ность. Формы изготовляют из чугуна, стали и других сплавов. Металл заполняет формы под действием силы тяжести.

Литье под давлением, осуществляемое в металлических формах, чаще всего применяют для цветных металлов. Металл заполняет формы под давлением, создаваемым поршневой системой.

Центробежное литье, осуществляемое путем заливки жидкого металла во вращающуюся форму (250...1500 мин-1) с последующим охлаждением, чаще всего применяют для изделий, имеющих форму тел вращения (труб, втулок и т. п.). Особенностями этого метода являются большая плотность отливок и возможность получения тонких стенок.

Литье по выплавляемым моделям (прецизионное) рекомендуется производить при изготовлении мелких деталей сложной формы и с высокой степенью точности.

При корковом литье подогретая металлическая модель обсыпается специальной смесью песка и пульвербакелитовой смолы. При спекании этой смеси на модели образуется корка прочностью до 7,5 МПа. Две приготовленные таким образом полуформы соединяются и образуют литейную форму для отливки изделия. Особенностями этого вида литья являются высокая точность и возможность автоматизации процесса отливки.

 

Содержание книги: «Стройматериалы»

 

Смотрите также:

 

  Справочник домашнего мастера  Дом своими руками Строительство дома  Домашнему мастеру Гидроизоляция

 

Строительные материалы

 

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

А. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Б. СВОЙСТВА ПО ОТНОШЕНИЮ К ДЕЙСТВИЮ ВОДЫ И РАСТВОРОВ

В. СВОЙСТВА ПО ОТНОШЕНИЮ К ДЕЙСТВИЮ ТЕПЛА

Г. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 

ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Б. ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ

В. КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ ИЗВЕРЖЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Г. КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Д. КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОД

Е. РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ОБРАБОТКА КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

3. ВИДЫ ПРИРОДНЫХ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПРИМЕНЕНИЕ ИХ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

И. ЗАЩИТА КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

К. ЗНАЧЕНИЕ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

 КЕРАМИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ

Б. СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

В. ГЛАЗУРИ И АНГОБЫ

Г. КЛАССИФИКАЦИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Д. ПРОИЗВОДСТВО, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Е. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИИ

ВЯЖУЩИЕ. КЛАССИФИКАЦИЯ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ

А. ВОЗДУШНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Б. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

БЕТОНЫ

СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

 ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Б. ПРОИЗВОДСТВО ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

  ИСКУССТВЕННЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ  НЕОРГАНИЧЕСКИХ (МИНЕРАЛЬНЫХ) ВЯЖУЩИХ

Б. ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ ИЗВЕСТИ

В. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ НА МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ

 МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ МИНЕРАЛЬНЫХ РАСПЛАВОВ

 ЛЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Б. ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

В. ПОРОКИ ДРЕВЕСИНЫ




Rambler's Top100