Литье из стали

В различных отраслях промышленности широко используют продукцию, основным методом для производства которой является стальное литье. Из этого металла изготовляют отливки массой от несколь­ких граммов до нескольких десятков тонн; конфигурация их может быть очень сложной. Данный материал обладает высокой проч­ностью и пластичностью, выдерживает значительные напряжения при переменной и ударной нагрузках. Легированные и специальные виды обладают хорошими механическими свойствами при повы­шенных температурах, кислотостойкостью, окалиностойкостью, из­носостойкостью и другими важными эксплуатационными свойствами. В связи с развитием новой техники применение таких отливок постоянно возрастает.

Металл данного вида, предназначенный для фа­сонных отливок, классифицируют по химическому составу, струк­туре, способу получения и применению. По химическому составу он подразделяется на углеродистый и легированный. По содержанию углерода делятся на низкоуглеродистые (0,09-0,2% С), среднеуглеродистые (0,2-0,45%) С), высокоуглеродистые (свыше 0,5% С), а по содержанию легирующих элементов на низколегированные (до 2,5% легирующих элементов), среднелегированные (2-10%) и высоколегированные (свыше 10%). По структуре металл для стального литья делят на:

1) доэвтектоидные, име­ющие в структуре избыточный феррит, такая структура характерна для углеродистой и низколегированной;

 2) заэвтектоидные, имеющие в структуре вторичные карбиды, выделившиеся из аустенита; эта структура характерна для высоко­углеродистых (0,83 до 1,7% С), средне- и высоколегированных;

3) ферритные и полуферритные, высоколегированные хромом, вольфрамом, молибденом, ванадием, кремнием и другими элементами, сужающими аустенитную область на диаграмме состоя­ния; 4) аустенитные и полуаустенитные, высоколегированные никелем,  кобальтом,  молибденом.

Обычно отливки подвергают термообработке, поэтому стали классифицируют по структуре и в термообработанном состоянии после охлаждения на воздухе. В этом случае материал для стального литья  разделяют на:

1) перлитные, в которых происходит распад аустенита на перлитно-ферритную смесь в области наименьшей устойчивости аусте­нита; такую структуру имеют углеродистые, низко- и среднелегированные виды;

2) мартенситные, в которых при термообработке происходит переохлаждение аустенита до мартенситного превраще­ния, например сталь 20Х13НЛ;

3) аустенитные, имеющие темпера­туру начала мартенситного превращения ниже 0;

Эта классификация условна, так как при изменении скорости охлаждения в сталях перлитного класса можно получить мартенситную структуру и наоборот. По способу получения металлы для фасонных отливок разделяют на мартеновскую (основную и кислую), бессемеровскую, электросталь (основную и кислую). Современное стальное литье производится по самым прогрессивным технологиям. Мартеновский вид металла чаще всего применяют для крупных отливок, так как она обладает хорошими свойствами, не­высокой стоимостью и может быть одновременно выплавлена в боль­шом количестве.

Наибольшее применение для того, чтобы осуществить стальное литье и для изготовления фасонных отливок находят углеродистые виды данного металла, в состав которых входят марганец, кремний, фосфор и сера и т.д. Основное влияние на механи­ческие и литейные свойства оказывает углерод. Сера и фосфор яв­ляются вредными примесями в стали. Они ухудшают жидкотекучесть при высоких температурах, и при этом понижают ударную вяз­кость и тем больше, чем выше содержание в ней углерода. Поэтому содержание их ограничивают: до­пустимое суммарное содержание серы и фосфора не должно превы­шать 0,1%.

В производственных  цехах применяют мартеновские печи, дуговые и индукционные электропечи, малые бессемеровские конверторы. Стальное литье в мартеновских печах применяют преимущественно для крупных отливок. Этот способ выплавки стали обладает следующи­ми преимуществами:   возможностью использования большого количества лома   и   передела  исходных материалов разнообразного химического состава; высо­ким качеством  и возмож­ностью   выплавки   металла многих марок; относитель­но небольшой  стоимостью передела.   Емкость  их  составляет 5-500 тонн.

По конструкции совре­менные мартеновские печи, используемые для стального литья, подразделяют на неподвиж­ные или  стационарные и качающиеся. Большинство их стационарного типа. Преимущество качающихся печей - это слив стали в ковш в несколько приемов, порциями, а также слив шлака в шлаковню по ходу плавки через порог загру­зочного окна. Они состоят из ванны, в которой плавится  металл; свода, головок , имеющих вертикальные каналы и пролеты, направляющие газ и воздух в ванну; шлаковиков, регеаторов; перекидных клапанов, боровов и дымовой трубы.