LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості сталевих виробів мікролегуванням та вдосконаленням способу введення модифікаторів у ківш

мас. Регламентування змісту Мо-молібдена в складі дослідної сталі було викликано наявністю цього елемента в складі використовуваної на ПО "Кировский завод" шихти для виплавки сталей. Дослідній сталі дали умовну марку - АЦ35ХГАФТ. Була розроблена технологія введення розкислювачів і лігатур у метал. За розробленою технологією була виплавлена дослідна сталь. Маса плавки склала 85,2 тонни. Метал дослідної плавки (по ківшовій пробі) мав хімічний склад , % мас.: 0,33 % С; 1.77 % Mn; 0,32 % Si; 0,062 % S; 0,016 % P; 0,90 % Cr; 0,24 % Ni; 0,10 % Cu; 0,04 % Mo; 0,07 % V; 0,06 % Ti; 0,016 % N; 0,04 % Alзал; при цьому Са ввели із розрахунку 0,09 %, а РЗЕ на 0,05 % без урахування угару.

Зливки нагріли і прокатали на підкат перетином 150х160 мм. Від одного зливка відібрали проби для досліджень (проби відбирали від головної, середньої та донної частин). Потім з повторного нагрівання підкати перекатали на коло 65 мм.

За результатами дослідно-промислового випробування були розроблені технічні умови на виробництво дослідної партії сталі АЦ35ХГАФТ (ТУ 3-920-012-90). Метал дослідної плавки у виді круглих прутків 65 мм був переданий Мінському тракторному заводу для дослідно-промислового випробування.

Для промислових експериментів була обрана деталь двигуна трактора "Бєларусь" (№ 240-1004112/125) - шатун, що виготовляється зі сталі 40Х, заготовка коло 65 мм. Шатун - одна з найбільш відповідальних і масових деталей (8 одиниць на трактор). Після штампування шатуни піддають нормалізації - нагрів до 900 оС, витримка 3 години й охолодження на повітрі, потім поліпшуюча термічна обробка - нагрів до 860 оС, витримка 3 години, загартування в олії і високотемпературна відпустка протягом 3 години при температурі 660 оС. Необхідна твердість перед механічною обробкою 223-290 НВ.

У ході досліджень був розроблений технологічний режим виробництва шатунів установлюваної партії і виготовлений спеціальний пристрій для охолодження. Установлювану партію деталей (90 одиниць) передали Мінському моторному заводу для стендових іспитів.

Дослідженням установлено, що характеристики міцності в деталей, зроблених за дослідною технологією вище, а пластичні трохи нижче, ніж у стандартних шатунів, але вони задовольняють вимогам, пропонованим ДЕСТ.

Спеціальними дослідженнями були розроблені уніфікований спосіб виробництва мікролегованих і модифікованих сталей в умовах поточного виробництва, а також розроблений склад сталі, що відповідає сучасному рівню вимог до машинобудівних деталей. За матеріалами досліджень були складені і подані у ВНИИГПЭ заявки: № 4941175/02(045323), - визнана винаходом -"Машинобудівна сталь" (рішення про видачу авторського свідотства №21-П-72/91 від 08.05.92р.), і заявка № 4726355/02(068220), - визнана винаходом -"Спосіб розкислення стали зі вмістом кремнію до 1,4 % мас" - авторське свідотство СРСР № 1691402.

Установлено, що заміна, при виготовленні машинобудівних деталей вуглецевих і низьколегованих сталей 45, 40Х та 38ХГС на мікролеговані сталі типу АЦ35ХГАФТ із регламентованим охолодженням від температур кінця гарячої деформації, дозволить визволити з технологічного ланцюга нормалізаційні і гартівні печі, масляні гартівні баки, а на деяких видах деталей, де пластичні властивості не такі важливі, можливе вивільнення потужностей відпускних печей. Це веде до зниження енерговитрат на виробництво і поліпшує екологічну обстановку в цехах.


ВИСНОВКИ

У цій роботі вирішений ряд питань, що дозволяють підвищити якість і механічні характеристики готових металовиробів шляхом фізико-хімічного впливу на рідкий метал (зокрема присадками легуючих і модифікуючих добавок), запровадженням регламентованого охолодження від температур кінця гарячої деформації.

У процесі виконання дисертаційної роботи отримані наступні результати:

1. Термодинамічний аналіз реакцій взаємодії активних елементів з домішками стали показав, що РЗЕ здатні утворювати стійкі нерозчинні з'єднання відразу після введення їхній у рідкий метал. Вони просякають у двофазну зону і утворюють дуже дисперсні включення. При цьому рідина, на границі з твердою фазою, очищується від сірки і на сірчаному відбитку фіксується з великою точністю у вигляді більш світлої смужки, чим інший метал. Здатність РЗЕ фіксувати момент введення в твердіючий метал дозволяє використовувати їх, як індикатори процесу твердіння сталевих зливків, а метод уведення рідкісноземельних елементів - як один з найбільш точних методів дослідження процесів структуроутворення у сталевих зливків.

2. Запропонована методика розрахунку коефіцієнта затвердіння -К, з урахуванням внеску об'ємної кристалізації в процес наростання твердої фази в зливку, що кристалізується, дозволила розрахувати зміни числових значень коефіцієнта затвердіння - К-удаване для різних часових відрізків процесу затвердіння.

3. Встановлено, що присадки РЗЕ істотно не впливають на процеси формування структурних зон зливка. Вони лише змінюють характер розподілу сірки по об'єму твердіючого металу на протилежний і не впливають на характер ліквації інших елементів-домішок, таких як марганець, кремній, вуглець і інших, що виправдовує застосування РЗЕ, як індикатора процесу твердіння сталевих зливків.

4. Дослідження залежності зміни швидкості наростання твердої фази по радіусі зливка від величини затверділого шару показало, що мінімуми швидкостей твердіння для всіх обріїв розташовані на відстані рівному 0,4 - 0,6 радіуси зливка від поверхні, тобто там, де звичайно розташовуються "шнури" L- подібної позавісьової ліквації.

5. Результати дослідження дослідних зливків із присадками РЗЕ дозволили уточнити модель механізму формування "конуса кристалів" у донній частині зливка.

6. Установлено, що при переплаві металу, обробленого РЗЕ, неметалічні включення не плавляться, не дисоціюють і, завдяки високому межфазному натягу з рідким залізовуглецевим розплавом, досить повно видаляються з нього. Ефект глибокої десульфурації при повторному переплаві металу з РЗЕ може бути використаний у промислових переплавних процесах одержання високоякісного металу, особливо для умов ливарних цехів і при виробництві заготівок для електрошлакового переплаву.

7. У лабораторних і промислових умовах відпрацьовані хімічні склади нових марок рейкової сталі та досліджені різні способи модифікування металу. Для забезпечення здійснення способу введення РЗЕ в рідкий метал, розроблені А1-РЗЕ брикет і моноліт, що забезпечують стабільність засвоєння РЗЕ й алюмінію. Ступінь засвоєння РЗЕ, введеного в складі моноліту (на сталі 08Ю), у середньому на 20 % вище, ніж при введенні його у виді FeCe у ківш. Розроблений спосіб уведення модифікаторів у рідкий метал може бути використаний практично в будь-яких сталеплавильних цехах з різним типом сталеплавильних і розливних агрегатів, включаючи неперервне розливання сталі.

8. Встановлено, що комплексне легування рейкової сталі не збільшує вміст неметалічних включень у ній, а модифікування - сприяє їх глобуляризації.

9. Рейки типів Р50 і Р65 виготовлені з дослідних сталей 70ХГС, 70ХГСФ і 70ХГСА в стані після термообробки поверхні катання голівок показали експлуатаційну стійкість у 1,75-2,2 рази вище, ніж