Характеристика марки стали 18Г2С

Содержание

Введение. 3

1 Общая часть. 5

1.1 Характеристика марки стали 18Г2С.. 5

2 Специальная часть. 8

2.1 Технология производства стали. 8

2.2 Проведение элементов при электроплавки. 12

2.3 Поведение газов в стали. 14

3 Расчет шихты для выплавки стали марки 18Г2С.. 19

3.1 Исходные данные. 19

3.2 Расчет составляющих завалки. 20

3.3 Период расплавления и окислительный период. 22

3.3 Период внепечной обработки. 27

Заключение. 35

Список использованных источников. 36

Введение

Электросталеплавильному способу производства стали принадлежит ведущая роль в производстве качественного металла, с низким содержанием серы, фосфора, кислорода и других вредных или нежелательных примесей, а также высоколегированной стали, с высоким содержанием легирующих элементов – хрома, никеля, марганца, кремния, молибдена, вольфрама, ванадия, титана, циркония и других элементов, придающих стали особые свойства.

Преимущества электроплавки по сравнению с другими способами сталеплавильного производства связаны с использованием для нагрева металла электрической энергии. Электрометаллургия охватывает все промышленные способы получения металлов и сплавов с помощью электрического тока (в сталеплавильных электропечах, в рудотермических печах, в агрегатах электрохимических производств и др.).

Основой для создания одного из типов электрических печей (дуговых) послужили работы В.В. Петрова (1802 – 1803гг.), впервые открывшего явление электрической дуги и исследовавшего ее применение для плавки металлов. Первые электрические дуговые печи появились спустя 50 лет после открытия В.В. Петрова. Однако только в конце 19 века электротехника достигла уровня, достаточного для создания первых промышленных печей с косвенным и прямым нагревом с помощью дуг, горящих между вертикальными электродами и поверхностью металла и шлака.

На начальном этапе развития ДСП были однофазные. Дальнейшее их совершенствование показало преимущество печей трехфаз­ных, питаемых переменным током. В конце 20-х годов уже около 1 % всей выплавляемой стали в мире производилось в дуговых печах.

Для электроплавки ферросплавов и чугуна получили применение печи, в которых осуществляется смешанный нагрев – частично дуговой, частично теплом, выделяющимся в результате сопротивления шихты, находящейся между вертикальными или наклонными электродами. Мощность ферросплавных печей в настоящее время достигает 63 тыс. кВА.

В России 1909 г. можно считать началом промышленного производства электростали. В этом году на дуговой печи П. Эру, пущенной на Обуховском заводе в Петербурге, было выплавлено 192 т высококачественной стали. В 1911 г. эта печь дала уже 1122 т металла.

В 1915 г. на Мотовилихинском заводе в Перми была пущена первая сталеплавильная однофазная печь сопротивления с нагревом ванны от расположенных над ней угольных стержней, накалявшихся электрическим током. Эта печь была сконструирована русскими инженерами С. С. Штейн-бергом и А. Ф. Грамолиным. В дальнейшем аналогичные печи емкостью 0,75—1 т были установлены на Златоустовском, Надеждинском и других уральских заводах и успешно выполняли военные заказы во время первой мировой войны.

Основоположником создания электрометаллургии качественных сталей в нашей стране следует считать металлурга Н. И. Беляева. В 1916 г. он получил первую легированную электросталь. Под руководством Н. И. Беляева началось строительство крупного завода качественных сталей с четырьмя дуговыми печами прямого действия. В ноябре 1917 г. первая электропечь емкостью 1,5 т вступила в строй. Завод «Электросталь» стал первым крупным предприятием, пущенным при Советской власти.

В современном мире черной металлургии преимущества использования электропечей в промышленности не вызывают сомнений. В электропечах достигается более высокая температура, чем в других сталеплавильных агрегатах, легко переплавлялся скрап легированных сталей, можно производить специальные высококачественные сплавы с тугоплавкими легирующими элементами при минимальном количестве вредных примесей. Определяющей тенденцией в области совершенствования технологии плавки и конструкции электродуговой печи, является стремление к построению режима работы мини-завода по «конвейерной» схеме. Согласно такой схеме, жидкая сталь передается от одного технологического агрегата к другому, а роль ДСП заключается в том, чтобы в полной мере обеспечить максимальную эффективность плавления стального лома и ритмичную подачу расплавленного полупродукта заданной кондиции.

Общая часть

Характеристика марки стали 18Г2С

Сталь марки 18Г2С относится к конструкционным низколегированным сталям для сварных конструкций.

Общими потребительскими требованиями к конструкционным сталям являются наличие у них определенного комплекса механических свойств, обеспечивающего длительную и надежную работу материала в условиях эксплуатации, и хороших технологических свойств (обрабатываемости давлением, резанием, закаливаемости, свариваемости и др.).

Необходимые технологические и потребительские свойства конструкционных сталей и сплавов, в основном, обеспечиваются рациональным выбором химического состава, улучшением металлургического качества, соответствующей термической обработкой и поверхностным упрочнением.

Конструкционные стали и сплавы классифицируются по назначению на строительные (арматурные) и машиностроительные, которые, в свою очередь, подразделяются на группы общего и специального назначения.

Свойства конструкционных строительных сталей и сплавов определяются в основном механическими и технологическими характеристиками. К механическим характеристикам относятся предел прочности, относительное удлинение, твердость, ударная вязкость; к технологическим – жидкотекучесть, свариваемость, ковкость и др.

Для конструкционных строительных сталей и сплавов используются углеродистые (0,10...0,20 % С) и низколегированные (Si, Mn, Сг и др.) стали (ГОСТ 19281-73 и ГОСТ 19282-72). Эти стали, как правило, обыкновенного качества и поставляются по механическим свойствам.

Целью легирования этих сталей является повышение закаливаемости и вследствие этого обеспечение более высоких механических свойств (главным образом, предела текучести) в процессе охлаждения при прокатке. Применение низколегированных сталей взамен углеродистых позволяет сэкономить 15...30 % металла. Для того чтобы упрочнение не сопровождалось излишним снижением вязкости, пластичности и свариваемости, содержание углерода и легирующих элементов в строительных сталях ограничивается. Достоинством низколегированных малоуглеродистых сталей является также их хорошая свариваемость.

Конструкционные строительные стали в виде листов, сортового фасонного проката применяют в строительстве и машиностроении для сварных конструкций, в основном, без дополнительной термической обработки. Так стали 14Г2, 18Г2, 16ГС, 10Г2С1, 14ХГС и 15ХСНД используются для изготовления металлических конструкций, а стали 18Г2С, 25Г2С и 35ГС – для армирования железобетонных конструкций. Конструкционные строительные стали поставляют в виде прутков, профилей, листов и широких полос. Кроме того, применяют следующие изделия из этой стали: заклепки, болты, гайки, шайбы, винты, гвозди, поковки, а также стальные канаты.

Марка стали 18Г2С применяется для изготовления арматуры периодического профиля класса A-III диаметром от 6 до 40 мм., поставляется в виде проката, в том числе фасонного (ГОСТ 5781-82, ГОСТ 2590-71). Заменителем данной марки стали являются стали: ВСт5сп, Ст6, Ст5пс.

Арматурная сталь должна обладать достаточной пластичностью, характеризуемой величиной относительного удлинения при растяжении, а также проверкой на загиб или перегиб в холодном состоянии. Чем хуже пластичные свойства арматурной стали, тем больше ограничиваются возможности ее рационального использования в железобетонных конструкциях. Для оценки арматурных сталей важное значение имеет характер деформации при растяжении до разрыва. Горячекатаные мягкие стали имеют довольно значительный начальный участок с линейной зависимостью между напряжениями и деформациями и четкую площадку текучести. Холоднообработанные и термически упрочненные стали переходят в пластическую область постепенно и не имеют явно выраженной площадки текучести; для таких сталей вводят понятие условного предела текучести, которому соответствует остаточное удлинение стали, равное 0,2 % первоначальной длины.

Основной составляющей шихты (75 – 100 %) электроплавки является стальной лом, отходы углеродистых и низколегированных сталей. Отходы, содержащие вольфрам, ванадий и хром не применяют во избежание потерь этих элементов в окислительный период плавки. Лом не должен содержать цветных металлов и должен иметь минимальное количество никеля и меди, а также, желательно чтобы содержание фосфора в ломе не превышало 0,05 %, так как фосфор в ломе повышает продолжительность плавки. Лом не должен быть сильно окисленным (ржавым); ржавчина вносит в металл много водорода. Лом должен быть тяжеловесным, это обеспечивает загрузку печи одной корзиной (в один прием); при легковесном ломе увеличивается продолжительность плавки за счет добавления лома в проплавленную печь второй порцией шихты.

Для повышения содержания углерода в шихте используют чугун, кокс и электродный бой.

Основное требование к чугуну – минимальное содержание фосфора; с тем чтобы не вносить много фосфора в шихту малых (менее 40 т) печей вводят не более 10 % чугуна, а в большегрузных не более 25 %.

В качестве шлакообразующих в основных печах применяют известь, известняк, плавиковый шпат, боксит, шамотный бой; в кислых печах – кварцитовый песок, шамотный бой, известь.

В качестве окислителей используют железную руду, прокатную окалину, агломерат, железорудные окатыши, газообразный кислород.

К шлакообразующим и окислителям применяются следующие требования: известь должна содержать более 90 % СаО, менее 2 % SiO₂, менее 0,1 % S и быть свежеобожженной, чтобы не вносить в металл водород. Железная руда должна содержать менее 8 % SiO₂, поскольку он понижает основность шлака, менее 0,5 % S и менее 0,2 % Р. В плавиковом шпате, применяемом для разжижения шлака, содержание СаF₂ должно превышать 85 %.

Специальная часть

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: