Сталь 110Г13Л можно выплавлять в дуговых и мартеновских печах

Сталь 110Г13Л можно выплавлять в дуговых и мартеновских печах. В зависимости от конкретных условий производства (наличия плавильных агрегатов, шихтовых материалов) и требований, предъявляемых к качеству отливок, высокомарганцовистую сталь можно получать из свежих материалов в основных дуговых или мартеновских печах, переплавом отходов производства и лома этой стали в тех же печах, заливкой низкоуглеродистой перегретой стали в ковш с разогретым кусковым ферромарганцем, смешением в ковше низкоуглеродистой стали с расплавленным ферромарганцем.

В СССР сталь 110Г13Л выплавляли преимущественно в дуговых печах с основной футеровкой. При выплавке стали из свежих материалов шихту составляют из отходов углеродистой стали и передельного чугуна в соотношении, обеспечивающем получение ~0,4 % С после расплавления. В качестве шлакообразующего материала в завалку вводят известь.

Процесс плавки состоит как бы из двух этапов: получения низкоуглеродистой стали с 0,1—0,15 % С и легирования этой стали марганцем. После расплавления при нормальном содержании углерода (~ 0,4 %) проводят кипение металла с помощью железной руды или газообразного кислорода.

В случае использования низкоуглеродистой шихты, когда в ванне после расплавления содержание углерода не превышает 0,15 %, а фосфора 0,03 %, передельный чугун не добавляют, кипение не проводят. После разогрева ванны удаляют окислительный шлак и осуществляют раскисление. Однако сталь, полученная без окисления, менее качественна.

После удаления окислительного шлака проводят предварительное раскисление силикомарганцем или ферромарганцем и ферросилицием. Затем загружают флюсы (известь, плавиковый шпат, молотый кокс и дробленый ферросилиций) для образования белого шлака и перемешивают ванну. Ферромарганец для легирования вводят в три-четыре приема. В печи под белым шлаком Протекает диффузионное раскисление; сталь очищается от оксида марганца, отрицательно влияющего на ее эксплуатационные и технологические свойства. Содержание оксида железа в шлаке перед выпуском не должно превышать 1 %. Окончательное раскисление стали проводят на желобе печи алюминием (0,5—0,8 кг алюминия на 1 т металла).

В крупных сталелитейных цехах, специализирующихся на выпуске отливок из стали 110Г13Л, а также получающих стальной лом этой марки, часто применяют метод переплава. В этом случае шихту составляют на 90 % из отходов производства и лома и не более чем на 10 % из низкоуглеродистой стали или же на 100 % из отходов производства. В качестве шлакообразующего материала используют известь, вводя ее при завалке и в период расплавления. После расплавления проводят предварительное раскисление ванны кусковым ферросилицием. Затем в печь подают смесь извести, плавикового шпата, дробленого ферросилиция; в дальнейшем вместо ферросилиция используют молотый кокс. Сталь до заданного состава по марганцу доводят за 10—15 мин до ее выпуска. Продолжительность выдержки под белым шлаком и требования к шлаку остаются теми же, что и при выплавке стали из свежих материалов.

В случае отсутствия основных печей сталь 110Г13Л можно получить методом смешения электростали (<0,15 % С; <:0,06 % Р), выпускаемой при 1600 °С в ковш с разогретым кусковым ферромарганцем. Ковш с ферромарганцем нагревают до 800 ºС форсункой. При смешении достигается достаточно полное и быстрое выравнивание концентрации марганца по всему объему стали.

Сталь 110Г13Л может быть также получена смешением в ковше низкоуглеродистой стали, полученной в любом плавильном агрегате, с расплавленным (например, в вагранке) ферромарганцем. Качество стали, полученной этими методами, значительно ниже, чем выплавленной из свежих материалов или переплавом.

Особенности технологического процесса получения отливок из стали 110Г13Л определяются специфическими свойствами этого сплава. Интервал его затвердевания 1400—1340 °С, поверхностное натяжение ниже, чем углеродистой стали, в 1,5 раза. Высокомарганцовистая сталь по сравнению с углеродистой характеризуется большим коэффициентом термического сжатия (в 2 раза) и меньшей (в 2 раза) теплопроводностью. Низкая теплопроводность стали делает невозможной сквозную закалку стенок отливок толще 120 мм. Кроме этого, в толстом сечении металл имеет пониженные свойства вследствие сильной транскристаллизации и ликвации углерода, фосфора и серы, поэтому толщина стенок отливки должна быть не более 120 мм.

Высокомарганцовистая сталь из-за присутствия оксида марганца агрессивна по отношению к шамотной футеровке ковша и песчаной форме, поэтому целесообразно применять магнезитовые или графитовые пробки и стаканы сифонного припаса. Во избежание формирования трудноотделимого пригара песчаные формы без покрытий можно применять только при изготовлении тонкостенных отливок. Полость форм средних и крупных отливок целесообразно облицовывать составами из основных огнеупорных материалов (магнезит, хромомагнезит) или наносить на поверхность полости покрытия.

Несмотря на высокую жидкотекучесть стали 110Г13Л, разливку ее по формам необходимо проводить с большой скоростью, чтобы исключить значительное окисление. Получение однородных свойств стали во всех отливках предопределяет необходимость разливки всей плавки за короткое время в узком интервале температур и при невысоком перегреве (1420—1500 °С). По данным Ю. А. Шульте, повышение температуры заливаемой в форму стали от 1414 до 1530 °С приводит к снижению σв, δ и KCU соответственно от 800 до 570 МПа, от 32,5 до 17,4 % и от 2400 до 1230 кДж/м2. Такое изменение связано, прежде всего с укрупнением аустенитных зерен, т. е. с огрублением структуры.

Принимая во внимание повышенную литейную усадку стали, в состав формовочных смесей часто вводят опилки, применяют оболочковые стержни, т. е. делают все возможное для увеличения податливости формы. Значительная усадка, интенсивное развитие ее в интервале, близком к температуре кристаллизации, низкая прочность и пластичность при высоких температурах обусловливают большую склонность стали 110Г13Л к трещинообразованию. Для борьбы с горячими трещинами, кроме увеличения податливости формы, целесообразно снижать до минимума содержание кремния, фосфора и серы, уменьшать окисленность металла, упрочнять слабые места холодильниками и усадочными ребрами. Из-за низкой теплопроводности и высокого коэффициента термического сжатия в отливках возникают большие термические напряжения, которые вместе с повышенной хрупкостью (в литом состоянии благодаря присутствию карбидов) часто являются причиной образования холодных трещин. Для борьбы с холодными трещинами используют различные способы выравнивания скоростей охлаждения отдельных узлов отливки.

Режим охлаждения отливки в области высоких температур (950—500 °С) обусловливает количество и размер карбидов, выпадающих из аустенита ввиду снижения растворимости в нем углерода. Ускорение охлаждения в интервале интенсивного выделения карбидов позволяет получить более благоприятную литую структуру (мельче карбиды и меньшее их количество). Такое изменение литой структуры в свою очередь дает возможность осуществлять форсированный нагрев отливок под закалку, сокращать продолжительность всего цикла (нагрев и выдержку), добиваться повышения плотности стали. Последнее обстоятельство связано с тем, что карбидная фаза (Fe, Мn)3С по сравнению с аустенитом характеризуется большим значением удельного объема, поэтому растворение карбидов в процессе термообработки приводит к возникновению пористости.

Реализация оптимального (ускоренного) охлаждения отливок сердечников стрелочных переводов позволила повысить пластичность стали, ее стабильность и долговечность отливки.

Для получения высоких пластических, прочностных свойств (обеспечения однофазной аустенитной структуры) все отливки подвергают закалке в холодной проточной воде. Исправление дефектов заваркой производят после закалки отливки, в нагретом состоянии. Заваренную отливку подвергают повторной закалке.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector