.3.2 Подготовка шихты и ферросплавов для открытых индукционных печей
Все шихтовые материалы должны быть с известным химическим составом и хранится по группам в соответствующих закромах. Применение отходов с неизвестным химическим составом для индукционной плавки не допускается. Такие отходы рекомендуется переделывать (переплавлять) на ПШБ для последующей маркировки и использования. Стружка должна храниться в закромах или коробках помарочно. Шихтовые материалы и ферросплавы, употребляемые на плаву должны соответствовать требованиям государственных стандартов и стандартов предприятия технических условий, технологических инструкций. Для плавки в индукционных печах могут применяться только никель марок Н0, Н1, Н2. Ферросплавы и легирующие поступающие в цех мелкими партиями должны храниться в упаковке. Смешение материалов разных партий не допускается. По массе и габаритам шихтовые материалы должны быть такими, чтобы обеспечивалась плотная завалка в тигель.
Шихтовые материалы, употребляемые на плавку должны иметь минимальное (не более 1/4 части поверхности) количество окалины ржавчины. Материалы с повышенным содержанием поверхностных загрязнений должны обрабатываться в барабане для «светления» шихты. Шихта, загрязненная маслом, влагой, эмульсией прокаливается в печи для удаления этих примесей. Ферросплавы, присаживаемые в жидкий металл, должны быть прокалены в нагревательной печи не менее 30 минут. Шихтовые материалы и ферросплавы, идущие на плавку, должны взвешиваться в присутствии мастера.
Подготовленная и принятая мастером шихта
транспортируется на печь в коробах, на которых указывается, номер печи и марка
стали или сплава, для которых подготовлена данная шихта.
.3.3 Завалка печи
Перед завалкой шихты в печь мастер по плавке обязан произвести расчет в плавильной карте. Расчет шихты производится на содержание углерода, хрома, никеля, кремния и других элементов в зависимости от химического состава заданной марки стали с целью принятия необходимых мер, обеспечивающих нормальное содержание элементов в металле после расплавления шихты и присадок, проведение (следующего периода плавки рафинировки) и попадания в заданный химического состава.
Масса отходов выплавляемой марки стали и близких ей по составу отходов должна быть не более 50%, в том числе масса стружки - не более 20% от массы завалки. Масса отходов углеродистых и низколегированных сталей и стали ШХ15, не ограничивается. По массе и габаритам шихтовые материалы должны быть такими, чтобы обеспечивать плотную завалку в тигель. Длина крупных кусков должна быть не более 1500мм. Загружать материалы в тигель следует, возможно, плотнее. На дно укладывается часть мелкой шихты. Наиболее тугоплавкие ферросплавы и легирующие размещаются по стенкам в нижней трети высоты тигля. Крупные куски шихты укладываются в вертикальном положении. Масса садки печи должна обеспечивать уровень жидкого металла и шлака при нормальном положении печи не выше места стыка тигля с «воротником». Перед включением печи сталевар совместно с дежурным персоналом службы механика и электрика обязан осмотреть и проверить действие систем водяного охлаждения отвода газов из печи, механического и электрического оборудования, о чем делается соответствующая отметка в плавильной карте. По окончании завалки печь включается на максимальную мощность.
сталь индукционный печь заготовка
1.3.4 Плавление
Плавление шихтовых материалов следует проводить на максимальной мощности генератора. В период плавления производится периодическое осаживание шихты ломиком для предупреждения заклинивания кусков шихты и образования «мостов» из металла.
По мере подплавления шихты производится подвалка оставшейся части шихтовых материалов. Через 20-30 минут от начала плавления дается шлаковая смесь массой 25-40кг состоящая из извести, плавикового шпата и магнезитового порошка в соотношении 3:1:1.
Жидкий металл должен быть покрыт шлаком. После расплавления шихты отбирается проба для определения химического состава. Перед взятием пробы металл перемешивается гребком. Перед началом рафинировки плавильный шлак снимается. При выплавке высоколегированных сталей и сплавов плавильный шлак разрешается не снимать, что оговаривается в специальных технологических инструкциях и документах.
Разрешается на быстрорежущие марки стали для снижения
содержания марганца давать в плавление шамот из расчета 0,5÷1,0% от массы садки.
Продолжительность плавления для тиглей вместимостью 1.0т должна быть не более
2.5 часов; для тиглей вместимостью 1,5т - не более 4,0 часов. Для сталей, при
выплавке которых отбирается проба на определение химического состава по ходу
плавки, продолжительность плавления - не более 3,0 и 4,5 часов соответственно.
.3.5 Рафинировка
После снятия плавильного шлака дается шлаковая смесь из расчета 1,0÷1,5% от массы садки. Момент присадки шлаковой смеси является началом рафинировки. После наведения шлака производится его раскисление порошкообразными раскислителями (ферросилиций 65÷75%, алюминиевый порошок и SiCa), которое должно заканчиваться не позднее, чем за 5 минут до выпуска. Не ранее чем через 3 минуты после дачи раскислителей и легирующих их присадку следует производить после выдержки металла под раскисленным шлаком не менее 5 минут. После присадки раскислителей и легирующих производится перемешивание металла гребком.
Общая продолжительность рафинировки должна быть в
пределах 15 - 40 минут. Раскисление алюминия - 0,3кг/т. Температура металла в
рафинировку должна быть 1540÷15800С; перед выпуском 1600÷16300С; в ковше 1550÷15900С.
.3.6 Разливка
Нормально подготовленным к выпуску считается металл при соблюдении следующих требований:
все добавки, необходимые для доводки химического состава, должны быть присажены в металл своевременно и в полном объеме;
на всех марках стали, кроме содержащих кремний более 0,4%, алюминия более 0,1%, титана более 0,1%, контролируется степень раскисленности металла. Она определяется визуально по пленке кремния на поверхности металла в ложке или спектральным анализом.
Металл, взятый из печи перед выпуском и налитым в
стаканчик при застаивании, должен иметь усадку. Перед выпуском металла, мастер
обязан пригласить начальника смены (старшего мастера), который проверяет
правильность расчета добавок, температуру металла и наличие усадки металла в
стаканчике, после чего дает разрешение на выпуск металла в ковш. Металл
выпускается в предварительно подогретый ковш. Выпуск металла из печи
производится со шлаком. Шлак должен покрывать всю поверхность металла в ковше.
Температура металла в ковше должен быть 1550÷15900С.
.3.7 Отбор проб металла
Для отбора проб жидкого металла на химический анализ необходимо подготовить ложку, пробницу и ванну с чистой водой. Литая проба должна плотной без трещин и глубокой усадочной раковиной, без шлаковых включений на поверхности и заливин. Отбор пробы металла из печи необходимо производить с соблюдением следующих требований:
перед взятием перемешивать металл в печи;
ошлаковать черпак ложки и погружаемую часть рукоятки;
по центру ванны погрузить черпак сферической частью вверх в металл на глубину 200 - 250мм, перевернуть ложку и вытянуть из печи.
Получение литой пробы и направление ее в экспресс - лабораторию необходимо производить с соблюдением следующих требований:
из ложки непрерывной струей металл заливают в сухую чистую от посторонних предметов (песка, шлака и т.д.) пробу, не доливая примерно 10мм до ее верхнего края;
после застывания проба металла извлекается из пробницы и помещается в ванну с водой;
после охлаждения пробу сушат, осматривают и с сопроводительной запиской направляют в экспресс - лабораторию.
В сопроводительной записке к пробе, направляемой в
экспресс - лабораторию, мастер обязан указать, номер печи и пробы, элементы
которые следует определить и время отбора пробы. Отбор проб жидкого металла по
ходу плавки и их количества производится по указанию мастера по плавке или старшего
мастера.
.3.8 Измерение температуры металла
Для измерения температуры жидкого металла следует применять термоэлектрические преобразователи (термопары) погружения типа ТПР-1418, ТПР-2085, ТВР-2085 и т.д. Измерение температуры металла в печи или в ковше термопарами погружения должно производиться сталеваром или его подручным. Знающими правилами обращения и применения термопар. Подготовка термопар к применению должна производиться работниками ЦЛАП на специально выделенных участках. Для измерения температуры металла в печи или в ковше должны быть подготовлены две термопары (запасная на случай отказа основной). Термопары готовятся к определенному времени по указанию мастера по плавке или сталевара печи. Измерение температуры металла необходимо производить при выключенной печи после перемешивания металла. Термопара погружается на глубину 100 - 200мм и в момент измерения должна находится в неподвижном состоянии. После выдержки (не более 5 секунд) термопару вынимают из печи. Измерение температуры металла в ковше необходимо производить с соблюдением следующих требований:
на расстоянии, равном примерно половине внутреннего радиуса ковша, гребком (рукояткой) пробить корочку шлака;
после небольшой выдержки над шлаком (2 - 3 секунды) погрузить наконечник термопары через разрушенную корочку шлака в металл на глубину 200 - 250мм;
в дальнейшем - аналогично измерению в печи.
Снятие показания на потенциометре при измерении
температуры жидкого металла должно производиться в период выдержки термопары в
неподвижном состоянии. Результаты измерения заносятся в плавильную карту и
фиксируются на диаграмме потенциометра. Присутствие мастера при измерении
температуры металла перед выпуском в печи и после выпуска в ковше обязательно.
.3.9 Порядок присадки легирующих и раскислителей
Для легирования, раскисления и модифицирования металла применяются ферросплавы, лигатуры, технически чистые элементы и их, химические соединения (оксиды, карбиды и др). В виде крупных (размером 30 - 300мм) и мелких (размером 2 - 30мм), кусков, порошков (фракций 1 - 2мм), а также компактированных порошков и штабиков. Мастер, ведущий плавку, должен располагать точным химическим составом используемых материалов. Науглероживание производится сухой электродной стружкой или электродным боем, даваемым на поверхность металла без шлака.
Ферромолибден и молибден металлический даются в конце плавления в жидкий металл.
Ферровольфрам и вольфрам металлургический даются в начале периода плавления.
Легирование металла азотом производится в период рафинировки не позднее, чем за 20 минут до выпуска.
Марганец при выплавке сталей с содержанием марганца более 2% дают в завалку или в период плавления в жидкий металл. Корректировка содержания марганца должна быть закончена не позднее, чем за 10 минут до выпуска.
Феррованадий дается в металл не позднее, чем за 10 минут до выпуска.
Легирование металла фосфором производится дачей феррофосфора в завалку или в рафинировку, но не позднее, чем за 10 минут до выпуска плавки.
Легирование серой производится дачей серы на поверхность металла после снятия шлака перед выпуском. Сразу после легирования серой наводится полукислый шамотовый шлак, и металл выпускают в ковш. Допускается серу присаживать в ковш.
Феррониобий для легирования дается только в завалку в кусках величиной от 1 до 50мм.
Допускается корректировка металла в рафинировку по содержанию легирующих элементов:
по хрому - до 0,1%;
никелю, меди, кобальту - до 0,2% не позднее, чем за 10 минут до выпуска, а при больших добавках за 20 минут до выпуска;
по вольфраму и молибдену - до 0,2% не позднее, чем за 10 минут до выпуска, до 1,0% за 20 минут до выпуска, при больших добавках за 40 минут до выпуска.
При высоком содержании, какого-либо элемента по расплавлении, для его уменьшения допускается присадка в печь железа марки АЖО или стали марки «03» до 5кг/т кусками массой до 10кг.
Ферротитан, титановая губка, металлический титан или его отходы присаживаются в жидкий металл за 5 - 15 минут до выпуска. Для полного усвоения титана производится перемешивание металла гребком. Титановую губку и 70% ферротитана допускается давать в ковш.
Кусковой ферросилиций присаживается после раскисления шлака, но не позднее чем за 10 минут до выпуска. Для сталей имеющих решений предел по содержанию кремния ферросилиций присаживаются в период плавления.
Алюминий для раскисления дается за 1-3 минуты до выпуска, для легирования - в средине периода рафинировки на штанге.
Ферробор (ферробарал) присаживается на штанге завернутым в декапированное железо в жидкий металл за 3-5 минут до выпуска после посадки алюминия из расчета 0,5 кг/т и титана на 0,06%.
Магний в виде никель-магниевой лигатуры вводится в жидкий металл за 3-5 минут до выпуска. В один прием присаживается не более 1,05 кг.
Кальций металлический дается за 3-5 минут до выпуска на штанге или на поверхность металла без шлака. Шлак сдвигается специальным скребком. Кальций в период рафинировки дается для получения ковкой пробы.
В один прием присаживается не более 0,25 кг. Силикокальций вводится в печь на штанге или на поверхность металла без шлака (шлак сдвигается) перед выпуском. В один прием дается не более 3,0 кг. Мелкие куски (до 30мм) заворачиваются в железный лист. Допускается силикокальций давать в ковш.
Цирконий в виде металлического циркония, силикоциркония, железосиликоциркониевой или железоалюмоциркониевой лигатуры вводится в металл в рафинировку после раскисления шлака.
Ферросилиций вводится в металл на штанге за 3-5 минут
до выпуска.
1.4 Требования, предъявляемые к стали марки Р6М5
.4.1 Назначения марки стали Р6М5
Сталь марки Р6М5 применяют для изготовления всех видов режущего инструмента при обработке на обычных скоростях резанья углеродистых и среднелегированных конструкционных сталей, а также зуборезных и резьборезных инструментов при обработке нержавеющих сталей.
Инструменты из стали Р6М5 имеют стойкость равную или
несколько выше (20%) стойкости стали Р18. сталь марки Р6М5 поставляется по ГОСТ
19265-73.
.4.2 Влияние легирующих элементов на свойства стали
Влияние вольфрама. Основной элемент, который делает сталь красностойкой - это сохранение высокой стойкости и режущей способности инструмента при нагреве до высоких температур. Повышает, прокаливаемость стали, является сильным карбидообразующим элементом. Делает сталь устойчивой против отпуска. При таком содержании и сталь имеет меньшую склонность к карбидной неоднородности и лучшую теплопроводимость.
Влияние молибдена. Это аналог вольфрама и по этому также способствует повышению красностойкости инструмента. Делает сталь устойчивой против отпуска. Повышает, прокаливаемость стали, является карбидообразующим элементом. Но недостатком введения молибдена является, склонность стали к обезуглероживанию. Замену молибденом части вольфрама правильно рассчитывать из соотношения Mo : W = 1 : 1,5.
Стали с Mo менее склонны к карбидной неоднородности (неравномерное распределение - скопление карбидов).
Влияние хрома. Хром способствует, повышению прокаливаемости стали, является карбидообразующим элементом. Повышает красностойкость и теплостойкость. Повышает, критические точки стали.
Влияние ванадия. Ванадий способствует повышению
красностойкости, теплостойкости, прокаливаемости стали. Повышает
износостойкость стали. При повышенном содержании ванадия сталь имеет плохую
шлифуемость. Этот элемент является карбидообразующим, и карбиды ванадия
препятствуют росту зерна и тем самым делает сталь нечувствительной к перегреву
при термообработке.
.4.3 Влияние углерода на свойства стали
При таком содержании углерода 0,80-0,88 обеспечивается
высокая твердость, износостойкость стали, что видно из графика «Влияние
углерода на свойства стали».