WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«УДК 669.187.56 И.М. Билоник (1), доцент, к.т.н. Н.А. Калинин (1), аспирант С.В. Давидченко (2), ведущий инженер ЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ ВЫПЛАВКА ОТЛИВОК ИЗ СТАЛИ 20Х13 С ...»

УДК 669.187.56

И.М. Билоник (1), доцент, к.т.н.

Н.А. Калинин (1), аспирант

С.В. Давидченко (2), ведущий инженер

ЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ ВЫПЛАВКА ОТЛИВОК ИЗ СТАЛИ 20Х13

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОРОШКОВОГО ЭЛЕКТРОДА

(1) Запорожский национальный технический университет,

(2) ПАО «Электрометаллургический завод «Днепроспецсталь» им. А.Н. Кузьмина»

Проведено дослідження способу одержання сталі 20Х13 ЕШВ з використанням порошкового електрода, в порівнянні з застосуванням електрода у вигляді сортового прокату необхідного хімічного складу. Досліджено структуру, механічні та спеціальні властивості одержаних відливок.

Проведено исследование способа получения стали 20Х13 ЭШВ с использо-ванием порошкового электрода, в сравнении с применением сплошного электрода в виде сортового проката требуемого химического состава. Исследованы структура, механические и специальные свойства полученных отливок.

Введение. Электрошлаковая технология и ее разновидности (переплав расходуемого электрода (ЭШП), наплавка под слоем шлака (ЭШН), выплавка заготовок деталей и инструментов (ЭШВ) и др.) нашла самое широкое применение в современном машиностроении и металлургии [1-5].

Однако, одним из факторов, сдерживающих расширение применения этих технологий, является себестоимость электрошлакового металла, значительную долю в которой (64…85 %) [6] составляют затраты на изготовление катанных или кованных расходуемых электродов.


Применение при ЭШН и ЭШВ в качестве расходуемых электродов серийного проката существенно удорожает конечный продукт, а потребность в незначительном количестве проката, особенно инструментальных сталей и сталей со специальными свойствами, зачастую вынуждает отказываться от применения электрошлаковой технологии. Поэтому весьма актуальной задачей является разработка альтернативных технологий изготовления расходуемых электродов, позволяющих снизить их себестоимость.

Постановка задачи. Для расширения возможности использования электрошлаковой технологии при ремонте деталей (ЭШН) или же получении заготовок деталей и инструмента (ЭШВ) целесообразно изыскивать альтернативные и наиболее экономически привлекательные варианты получения расходуемых электродов.

Целью данной работы является:

– применение при электрошлаковой выплавке порошкового расходуемого электрода вместо электрода из серийного проката;

– сравнительное исследование структуры и свойств литого металла, получен-ного с использованием порошкового электрода и электрода из проката;

– анализ экономических затрат на получение отливок в обоих случаях.

Для выполнения поставленной цели необходимо решить ряд задач: провести электрошлаковую выплавку (ЭШВ) с использованием порошкового (ПЭ) и сплош-ного (СЭ) расходуемых электродов; выполнить сравнительный анализ химического состава, структуры, механических и специальных свойств выплавленного металла; рассчитать стоимость полученного металла по двум технологиям.

Материалы и методика исследований. Получение отливок ЭШВ с примене-нием ПЭ целесообразно выполнить с использованием шихтовых материалов, содержащих основные легирующие элементы, наличествующие в большинстве марок сталей и сплавов. Поэтому была выбрана система «железо-углерод-хром», в которой сочетание компонентов, как самих по себе, так и с введением дополнительных элементов (Ni, Mn, Mo, V, W и др.), позволяет получать весьма широкую гамму химических составов сталей и сплавов.

В данной работе выбрана сталь типа 20Х13, так как наличие в ее составе 13 % хрома требует введения достаточно большого количества шихтовых материалов, что является более наглядным с позиций отработки технологии и оценки результатов, чем, например, введение 1 % хрома в сталь типа 20Х.

Для проведения сравнительных исследований структуры и механических свойств стали 20Х13 проведена ЭШВ с использованием в качестве расходуемых электродов порошкового электрода сечением 3028 мм (рис. 1) и сплошного электрода диаметром 30 мм из стали 20Х13 по ГОСТ 5632-72 (на рис. 1 в сечении А-А металлическая вставка 4 условно не показана).

–  –  –

ЭШВ выполняли на установке А-550 в стационарный водоохлаждаемый кристаллизатор диаметром 55 мм. На плавках применяли флюс АНФ-6 в количестве 0,25 кг на одну плавку. Плавки проводили с весовой скоростью наплавления 15,0…15,2 кг/ч. Расход электроэнергии при получении стали с использованием ПЭ составляет 1,9…2,0 (кВ·ч)/кг, что соответствует уровню аналогичных затрат при выплавке стали 20Х13 сплошным электродом. Масса отливок – 2,85 кг.

Основная часть исследований. Полученные отливки диаметром 55 мм (рис. 2) имеют гладкую поверхность, что свидетельствует о правильном выборе и стабиль-ности тепловых режимов процесса выплавки.

–  –  –

Макроструктуру (рис. 3) исследовали на продольных темплетах после шлифования и травления в растворе: 20 мг HNO 3, 30 мг HCl, 30 мг Н 2 О. Структура полученных отливок плотная, однородная. Дефекты ликвационного и усадочного характера отсутствуют. Направленность роста столбчатых кристаллов – радиально-осевая. Угол наклона столбчатых кристаллов к оси слитка составляет 45…50 и 15…20 для электрошлаковой стали, полученной сплошным и порошковым электродом соответственно. Коэффициент кристаллизации К кр равен 0,50…0,52 и 0,70…0,85. Для обеспечения высокого качества электрошлакового металла при сохранении высокой производительности процесса оптимальным является К кр = 0,70…0,72.

Рисунок 3 – Макроструктура стали 20Х13, полученной ЭШВ сплошным (а) и порошковым (б) электродом Сталь 20Х13 используется, в основном, в состоянии после отжига либо после закалки и отпуска.

Поэтому исследование микроструктуры отливок проводили на образцах, вырезанных на половине радиуса слитка после следующей термообработки:

отжиг при температуре 850 С (О), охлаждение на воздухе; закалка при температуре 1050 С и отпуск при температуре 700 С (З+От), охлаждение на воздухе. Микроструктуры стали 20Х13 после каждого вида термообработки показана на рис. 4.

–  –  –

Сталь 20Х13 относится к классу коррозионностойких. Поэтому для завершения оценки комплекса свойств стали 20Х13 в литом состоянии проведены коррозионные испытания. В качестве коррозионных сред выбраны: 65 % серная кислота; смесь 64,7 % серной и 0,3 % азотной кислот; почвенная вода [10]. Результаты проведенных испытаний (табл. 5) показывают, что коррозионная стойкость электрошлаковой литой стали в обоих случаях практически одинакова и соответствует стойкости эталонного образца.

Одним из составляющих стоимости электрошлакового металла, согласно стандартной методике расчета экономической эффективности [6,11], являются затраты на металлургические переделы по получению расходуемого электрода и непосредственно на ЭШВ. Получение расходуемых электродов в стационарных условиях производства путем прокатки, ковки, литья в специальные изложницы и на машинах полунепрерывного и непрерывного литья существенно удорожает стоимость электрошлакового передела.

Поэтому для приведенных условий мелкосерийного производства целесообразно использовать стандартный сортовой прокат требуемого профиля и химического состава, либо изготавливать порошковый расходуемый электрод из дешевого полупродукта (низкоуглеродистая сталь типа 08кп, 3пс и т.п.).

–  –  –

Выводы

1. Установлено, что при ЭШВ отливок диаметром 55 мм с использованием порошкового электрода электрошлаковый процесс протекает стабильно, расход электроэнергии на плавление расходуемого электрода составляет 1,9…2,1 (кВт·ч)/кг.

2. Сравнительное исследование химического состава, макро- и микрострук-туры, механических и коррозионных свойств отливок стали 20Х13 показали полное соответствие по качеству в обоих случаях и требованиям соответствующих ГОСТов.

3. Стоимость электрошлаковой стали 20Х13, полученной с применением порошкового электрода в 1,6…1,8 раз ниже стоимости при ЭШВ сплошным электродом.

4. На примере стали 20Х13 установлено, что ЭШВ с использованием порош-кового электрода позволяет получать высококачественную сталь, обладающую специальными свойствами, и является экономически более целесообразной для мелкосерийного производства по сравнению с ЭШВ сплошным расходуемым электродом в виде сортового проката.





СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Электрошлаковая технология в машиностроении / Б. И. Медовар, В. Я. Саенко, И. Д.

Нагаевский, А. Д. Чепурной [под общ. ред. Б. Е. Патона]. – Киев: Техніка, 1984. – 215 с.

2. Специальные способы литья: [справочник / ред. В. А. Ефимов]. – М.: Машиностроение, 1991. – 736 с.

3. Кусков Ю. М. Электрошлаковая наплавка: достижения и перспективы (обзор) / Ю. М. Кусков // Сварочное производство. – 1999. – № 10. – С. 32-36.

4. Патон Б. Е. Новые электрошлаковые технологии и материалы / Б. Е. Патон, Л. Б. Ме-довар // Автоматическая сварка. – 2003. – № 10-11. – С. 188-193.

5. Цыкуленко К. А. Развитие электрошлаковых технологий и совершенствование конструкций кристаллизаторов ЭШП (обзор) / К. А. Цыкуленко // Современная электрометаллургия. – 2007.

– № 4. – С. 8-18.

6. Электрошлаковый металл [под ред. Б. Е. Патона, Б. И. Медовара]. – Киев: Наукова думка, 1981. – 680 с.

7. Технологическая инструкция по дроблению материалов. ТИ 283.25100.11037. ТИ ПП 3-77. – Днепропетровск: Днепропетровский метизный завод, 1977. – 4 с.

8. Технологическая инструкция по размолу материалов. ТИ 283.25100.11037. ТИ ПП 4-77. – Днепропетровск: Днепропетровский метизный завод, 1980. – 8 с.

9. Технологическая инструкция. Производство порошковой проволоки. ТИ 283.25000.-11127. – Днепропетровск: Днепропетровский метизный завод, 1980. – 16 с.

10. Дятлова В. Н. Коррозионная стойкость металлов и сплавов. Справочник / В. Н. Дятлова. – М.:

Машиностроение, 1964. – 352 с.

11. Временная методика определения экономической эффективности применения электрошлаковой технологии на предприятиях Минтяжмаш. – Свердловск, 1982. – 36 с.

Стаття надійшла до редакції 31.05.2011 р.

Похожие работы:

«МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР mm московский ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ ТРЕТЬЯ ВСЕСОЮЗНАЯ НАУЧНОТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫМ МЕТОД' ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕСГ ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ 28—30 января 1975 г. Москве, 1976 ^^^ V I. 1. Т...»

«ГК "ЛЕННИИХИММАШ" Санкт-Петербург Офис ГК "ЛЕННИИХИММАШ" располагается в собственном 10-этажном здании на Васильевском острове в г. Санкт-Петербург Специализация ГК "ЛЕННИИХИММАШ" ХимикоГазохимические Газоперерабатывающие металлургические производства производства производ...»

«Инженерно-строительный журнал, №1, 2010 РАСЧЕТЫ Три метода определения необходимой звукоизоляции окон: плюсы и минусы Памяти д.т.н. профессора Георгия Львовича Осипова, знаменитого акустика России Д.т.н. профессор И.И. Боголепов*, ГОУ Санкт-Петербургски...»

«Министерство образования Российской Федерации Ухтинский государственный технический университет М. А. Павлишина РУССКИЙ ЯЗЫК СПРАВОЧНО-ТРЕНИРОВОЧНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ Ухта ББК 81.2 Рус 9 П 12 Павлишина М....»

«УДК 347 ПРОБЛЕМЫ ВЗЫСКАНИЯ ЗАДОЛЖЕННОСТИ ПО КРЕДИТНЫМ ДОГОВОРАМ В СЛУЧАЕ СМЕРТИ ДОЛЖНИКА © 2010 М. В. Евдокимова, А. Н. Бутов магистранты каф. гражданского и арбитражного процесса e-mail: marushiy@mail.ru, sasha_butov@mail.ru Курский государственный университет...»

«2 –ой ПРОЕКТ МАКЕТА РПД (замечания, предложения принимаются) МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Утверждаю Проректор по учебной работе _ И.Э.Вильданов “ ” _ 201г....»

«3 МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВОЕННОЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ПОДВИЖНЫЕ СРЕДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ВОЕННОЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Учебное пособие Рязань ББК 39.33-08 П44 Рецензенты: профессо...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Кафедра физики ФИЗИКА Методические указания и контрольные задания по физике для студентов заочного отделения всех специальностей. Механика. Мо...»

«КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬ И ИННОВАЦИОННАЯ АКТИВНОСТЬ ГОСУДАРСТВ: АНАЛИЗ МЕЖДУНАРОДНЫХ РЕЙТИНГОВ И ИНДИКАТОРОВ Денисюк В.А. Центр исследований научно-технического потенциала и истории науки им. Г.М. Доброва НАН Украины Мировой опыт свидетельствует, что при решении задач коренного улучшения социально-экономической ситуации в стране,...»

«"Ученые заметки ТОГУ" Том 4, № 4, 2013 ISSN 2079-8490 Электронное научное издание "Ученые заметки ТОГУ" 2013, Том 4, № 4, С. 1008 – 1018 Свидетельство Эл № ФС 77-39676 от 05.05.2010 http://ejournal.khstu.ru/ ejournal@khstu.ru...»










 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.