Продукты доменного производства

Железные руды состоят из рудного минерала, пустой породы и примесей. В доменных печах железо практически полностью (98 ― 99 %) переходит в состав чугуна. Пустая порода в печи плавится и переходит в состав шлака.

Для выплавки чугуна применяют красный, бурый, магнитный и шпатовый железняки, а также комплексные железные руды.

Железные руды обычно содержат незначительное количество марганца, поэтому при выплавке чугуна в шихту приходится добавлять руду. В доменном производстве применяют марганцевые руды с содержанием 25 ― 40 % Mn. Пустая порода этих руд обычно глинистый песок. Поэтому марганцевые руды непрочны: при добыче и перевозке образуется много мелочи и пыли.

Для выплавки чугуна применяют твёрдое топливо. Более 98 % чугуна выплавляют на коксе и 1 ― 2 % на древесном угле.

Топливо играет важную роли в доменном производстве. Его горение создаёт высокие температуры, необходимые для восстановления руды, плавления и перегрева образующихся чугуна и шлака.

Флюсы применяют для получения шлаков нужной основности, так как в пустой породе руды и топливе обычно преобладает кремнезем. В качестве флюсов используют известняк ― CaCO₃ и реже доломитизированный известняк (mCaCO₃· nMgCO₃, где m > n). Количество флюсов рассчитывают исходя из химического состава пустой породы руды, золы и с учётом требований, предъявляемых к физико-химическим свойствам шлака.

Со склада шихтовых материалов шихта поступает в вагон-весах 1 (рис. 1) к скиповой яме. Скип 3 загружают шихтой из загрузочной воронки 2. После этого скип лебёдкой поднимают по рельсам наклонного подъёмника печи на колошник. Шихта попадает сначала в приёмную воронку 4 с малым конусом 4а, затем в загрузочную воронку 5 с большим конусом 5а и далее в рабочее пространство печи.

После загрузки очередной порции шихты приёмная воронка с малым конусом поворачивается на 60˚, что позволяет равномерно распределить шихту 7 на поверхности большого конуса перед опусканием её в печь. Маневрирование большим и малыми конусами в загрузочном аппарате доменной печи производится независимо друг от друга.

Для достижения высоких температур и форсирования плавки шихты в печь подают горячий воздух 6 (дутьё). Холодный воздух из воздуходувки пропускают через нагретую до 1000 ― 1200˚С насадку воздухонагревателя 12. В результате воздух нагревается до 780 ― 950˚С. Пока один воздухонагреватель 12 отдаёт тепло кладки холодному воздуху (и в результате остывает), второй воздухонагреватель 13 нагревается до температуры 1200˚С, т. е. регенерирует тепло выделяющееся при сжигании доменного газа, предварительно очищённого то пыли в газоочистителе 14; продукты горения удаляются в дымовую трубу 15. После остывания насадки воздухонагревателя 12 и достаточного нагрева насадки воздухонагревателя 13 производят перекидку клапанов; холодный воздух направляется в воздухонагреватель 13, а воздухонагреватель 12 нагревается. Обычно воздухонагреватель работает на нагрев дутья около 1ч и на разогрев огнеупорной насадки около 2 ч. Поэтому для бесперебойного обслуживания печи необходимо иметь три воздухонагревателя. Через шлаковую летку 10 удаляется шлак, а через летку 11 ― чугун.

Современная доменная печь поглощает большое количество шихтовых материалов и воздуха. Так, для производства каждых 100 т передельного чугуна необходимо в среднем подать в печь 190 т железной руды (включая агломерат), 95 т кокса, 50 т известняка и около 350 т воздуха. В результате кроме 100 т чугуна получается около 80 т шлака и 500 т доменного газа.

1. Передельный чугун (80 ― 90 % всего производства чугуна);

3. Специальные чугуны, или доменные ферросплавы (2 ― 3 %).

Состав шлака зависит от состава шихты и марки чугуна.

После доменной печи, чугун попадает в сталеплавильный цех.

В настоящее время сталь производят в трёх типах плавильных агрегатов ― конверторах, мартеновских и электрических печах.

В качестве металлических шихтовых материалов используют: жидкий чугун и стальной лом (в конверторах); жидкий и твёрдый чугун со стальным ломом в мартеновских и электрических печах и иногда один стальной лом (в электрических печах). Кроме того, в состав шихты входят известь и другие шлакообразующие вещества, раскислители, железная руда и легирующие добавки.

Для изготовления нашей детали, используется сталь, выплавленная в мартеновской печи.

На листовых станах прокатывают толстолистовую и тонколистовую сталь.

Толстолистовую сталь прокатывают из слябов толщиной 100 ― 250 мм, шириной 600 ― 1600 мм, длиной 1000 ― 2000 мм и массой до 2,2 т.

Прокатку толстых листов проводят в две стадии: 1) раскатка сляба в поперечном направлении до получения необходимой ширины. Для этого сляб после одного или двух проходов поворачивают в горизонтальной плоскости на 90˚ и прокатывают поперёк его длины; 2) прокатка по длине сляба после достижения им необходимой ширины и поворота прокатываемой полосы на 90˚.

Для получения необходимой ширины сляб, кроме того, прокатывают обычно с подачей под углом к оси валков.

Тонколистовую сталь получают путём горячей и холодной прокатки.

Горячую прокатку осуществляют на полунепрерывных и непрерывных станах. На этих станах из слябов прокатывают листы шириной 600 ― 2200 мм и более, толщиной 1,25 ― 4 мм. Для окончательной отделки горячекатаной листовой стали непрерывные станы имеют нормализационную печь, травильную установку, сушильную машину, дрессировочные станы, правильные машины и ножницы. Готовый прокат поставляют в виде листов и рулонов.

Холодную прокатку тонких листов осуществляют в листах и рулонах. Способ в листах сохранился на старых заводах. Рулонный способ получил сейчас широкое применение.

После горячей прокатки рулоны листовой стали поступают в травильное отделение. После травления и соответствующей подготовки рулоны поступают на станы холодной прокатки. Прокатка ведётся со смазкой и с охлаждением валков. В процессе холодной прокатки происходит наклёп металла, затрудняющий дальнейшее обжатие и утонение листов. Для снятия наклёпа применяют промежуточные отжиги листов в колпаковых печах с защитной атмосферой или нормализационных печах. После отжига листы направляют для дальнейшей прокатки или на дрессировку (холодная прокатка с обжатием 0,5 ― 1,5 % за один проход).

Расход металла на производство листовой стали зависит от назначения и толщины листа. Он составляет 1,24 ― 1,6 т стали в слитках на 1т листов.

Жесть в зависимости от назначения и для предохранения от коррозии подвергают лужению, цинкованию, лакировке и т. п.

Листовая штамповка металла в холодном состоянии ― один из распространённых способов получения деталей сложной конфигурации с тонкими стенками. Изделия получают с очень малыми допусками при высоком качестве поверхности. В большинстве случаев холодноштампованные изделия применяют для сборки машин без механической обработки.

Все холодноштамповачные работы могут быть разбиты на следующие основные группы: разъединительные, формообразующие, прессовочные, комбинированные и штампо-сборочные операции.

Холодную штамповку листового материала производят за одну или несколько последовательных операций (разделительные и операции изменения формы).

К разделительным операциям относят резку, вырубку по контуру и другие, при которых часть металла отделяется от заготовки.

К операции изменения формы относят гибку, вытяжку и др.

При холодной штамповке исходным материалом являются заготовки толщиной от нескольких сотых долеё миллиметра до 5 ― 6 мм в виде ленты, полос и листов из цветных металлов и сплавов, малоглеродистой и легированной стали и др. Заготовки толщиной более 5 ― 6 мм штампуют обычно в горячем состоянии.

Резку листового металла производят ножницами или на прессах при помощи отрезных штампов.

При выборе материала для изготовления какого-либо штампованного изделия необходимо учитывать следующее:

1) механическую прочность, твёрдость, ударную вязкость;

Технологические свойства металла, в свою очередь, зависят от механических свойств, химического состава, структуры и величины зерна, направления волокон при прокатке, термообработки, степени деформации.

Для изготовления корпуса масляного фильтра используется сталь 08Юпс (спокойная сталь, раскисленная алюминием), так как именно она никак лучше подходит для изготовления такой формы детали.

После того, как прокатали листы, на них надо расположить вырубаемые детали, так чтобы максимально сэкономить материал.

В штамповочном производстве экономия материала во многом определяется раскроем ― целесообразным расположением деталей на заготовке. Особо важное значение экономии металла объясняется тем, что стоимость материала составляет 60 ― 80 % от общей стоимости изделия, в то время как стоимость заработной платы обычно составляет 5 ― 15 %. Если учесть, что в среднем отходы при листовой штамповке составляют 30 ― 40 %, то каждый процент уменьшения отходов даёт возможность уменьшить себестоимость деталей на 0,4 ― 0,5 %.

Вырубку круглых деталей можно производить в один, два и несколько рядов при параллельном и шахматном расположении их. При шахматном раскрое экономия увеличивается за счёт сближения рядов.

Вытяжкой называется процесс превращения плоской лил полой заготовки в открытое сверху полое изделие, осуществляемый при помощи вытяжных штампов (рис. 5, а).

Радиус закругления рабочей грани матрицы 3 обеспечивает плавность превращения круглой листовой заготовки в колпачок. При вытяжке изделий пуансоном 1 плоская часть заготовки (фланец) может свёртываться с образованием складок. Для предотвращения этого явления применяют прижимы 2.

При вытяжки за один проход можно получить колпачок диаметром в 1,8 ― 2 раза меньше диаметра исходной заготовки. При большей деформации усилие вытяжки возрастает настолько, что металл разрушается (отрывается дно колпачка). Дальнейшее уменьшение диаметра колпачка достигается последующими вытяжками (рис. 5, б).

При холодной листовой штамповке толщина обрабатываемого металла практически остаётся почти неизменной. Исключение составляют вытяжки с большими степенями деформации. В этом случае толщина колпачка около дна уменьшается примерно на 20 ― 30 % толщины заготовки. Зазор между пуансоном и матрицей должен быть равен величине, большей на 10 % толщины заготовки. При штамповке с утонением стенок зазор между пуансоном и матрицей меньше толщины листа.

Для холодной листовой штамповки применяют кривошипные прессы, гидравлические прессы, пневматические прессы, а также пресс-автоматы.

При вытяжке с утонением в матрицу диаметром D_n₊₁ устанавливают полую заготовку диаметром D_n. Пуансон диаметром d_n₊₁ входит в заготовку толщиной s_n с небольшим зазором и в процессе выполнения операции проталкивает её через одну или несколько (от двух до пяти) матриц, расположенных одна под другой соосно с пуансоном. Диаметры последовательно уменьшающихся рабочих частей матриц меньше наружного диаметра заготовки. Соответственно уменьшающийся зазор между пуансоном и матрицей меньше толщины s_n стенки заготовки. Следовательно, при вытяжке уменьшается как диаметр, так и толщина стенки и одновременно увеличивается длина вытягиваемой детали. Вытянутая таким образом деталь плотно прилегает к поверхности пуансона. При обратном ходе пуансона деталь упирается в выходной скат матрицы или съёмник и снимается с пуансона.

Как видно из рис. 6, элементарные силы трения в очаге деформации между пуансоном μ_пσ_п и матрицей μ_мσ_м имеют различные направления. Поскольку заготовка смещается относительно матрицы в направлении движения пуансона,

Рис. 6. Схема напряжений, действующих в очаг деформации

силы трения, действующие на наружной поверхности заготовки, имеют направление, обратное движению пуансона. Удлинение заготовки при утонении приводит к тому, что в очаге деформации она скользит вверх по пуансону, а силы трения на внутренней поверхности заготовки действуют в направлении движения пуансона.

Силы трения на наружной поверхности заготовки способствуют увеличению растягивающих напряжений σ_x, действующих в стенках протянутой части заготовки, а силы трения на внутренней поверхности заготовки как бы разгружают опасное сечение уменьшая растягивающие напряжения в стенках протянутой части заготовки. Эта особенность вытяжки с утонением и является основной причиной сравнительно больших допустимых деформаций и значительного приращения относительной высоты заготовки за один переход.

Инструмент для вытяжки с утонением стенки для специализированных прессов обычно включает в себя пуансон, матрицы (от одной до пяти) и съёмник. Пуансон крепят к ползуну пресса, матрицы закрепляют на столе пресса. Способ крепления должен обеспечивать возможность быстрой смены инструмента.

Поскольку пресс вытяжки с утонением стенки требует относительно большого хода ползуна, направляющие устройства (обычно направляющая втулка) применяют только при жёстких требованиях по размерности, косине кромки и кривизне оси.

Для уменьшения трения между заготовкой и рабочей поверхностью вытяжного штампа, а также для облегчения съёма или выталкивания изделия из штампа применяется смазка заготовки и инструмента.

При выборе состава смазки следует исходить из того, чтобы смазка хорошо удерживалась на поверхности металла при вытяжке, она не должна вызывать коррозии металла и штампа, должна состоять из недефицитных и недорогих материалов и не должна оказывать вредного влияния на здоровье рабочих.

В штамповочном производстве применяются большое количество разнообразных смазок: мыльная вода, машинное масло, сурепное масло, вазелин, сало, тальк, а также их смеси в различных пропорциях.

С целью использования полезных сил трения, возникающих между вытяжным пуансоном и материалом, рекомендуется смазывать заготовку только со стороны, прилегающей к матрице.

Удаление смазки с поверхности отштампованных изделий производится горячим обезжириванием или электролитическим обезжириванием в щелочном растворе.

Формовкой называется штамповочная операция, при которой происходит изменение формы предварительно вытянутого изделия с целью получения окончательного профиля или более точных размеров изделия.

Формовка может производиться на кривошипных прессах простого и двойного действия, а также на гидравлических прессах.

В курсовом проекте ставилась задача разработки технологического процесса изготовления корпуса масляного фильтра для автомобилей ВАЗ 2101-2106, которая успешно реализована, и состоит из производства чугуна в доменной печи, производства стали в мартеновской печи, разливки стали, прокатки, листовой штамповки, вытяжки с утонением стенки.

1. Морозов Н. Д., и др. Устройство и ремонт автомобилей. М.: Высшая школа. 1972. с. 304.

2. Полухин П. И., и др. Технология металлов и сварка. М.: Высшая школа. 1977. с. 464.

3. Зубцов М. Е. Листовая штамповка. Ленинград: Машиностроение. 1967. с. 504.

4. Аверкиев Ю. А., Аверкиев А. Ю., и др. Ковка и штамповка. Справочник. М.: Машиностроение. 1987. с. 544.

5. Романовский В. П. Справочник по холодной штамповке. Ленинград: Машиностроение. 1979. с. 520.

Для выплавки чугуна применяют твёрдое топливо. Более 98 % чугуна выплавляют на коксе и 1 ― 2 % на древесном угле.

1. Передельный чугун (80 ― 90 % всего производства чугуна);

3. Специальные чугуны, или доменные ферросплавы (2 ― 3 %).

Состав шлака зависит от состава шихты и марки чугуна.

После доменной печи, чугун попадает в сталеплавильный цех.

Для изготовления нашей детали, используется сталь, выплавленная в мартеновской печи.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: