Контрольная работа по "Металлургия"

 

ВВЕДЕНИЕ

В промышленных странах прокатному производству — получению из стали  или других металлов путем прокатки различных изделий и полуфабрикатов, а также дополнительной обработке  их с целью повышения качества — подвергается 80% выплавляемой стали, как низкоуглеродной, так и легированной. Прокат металлов осуществляется на специальном  оборудовании, различающемся по назначению, технологическим процессам и  числу валков.

Основной продукцией листового  проката являются катаные листы  пяти видов: холоднокатаные, горячекатаные  листы, листы оцинкованные и профнастил, ПВЛ и рифленый лист, а также  нержавеющий лист.

К такому виду проката как  лист нержавеющий относится тонколистовая  и толстолистовая коррозионностойкая, жаростойкая и жаропрочная сталь. Тонколистовая сталь изготавливается  толщиной 1,5—3,9 мм (теплым способом) и 0,7—3,9 мм (холодным), а толстолистовая толщиной 4-50 мм теплым способом и 4-5 мм холодным.

Разливка нержавеющих  сталей имеет ряд существенных отличий, связанных с физико-химическими  свойствами металла, и во многом определяет качество проката, выход годного  и другие технико-экономические  показатели.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ПРИМЕНЕНИЕ ОПИСЫВАЕМОГО ТОВАРА В СФЕРЕ ПРОИЗВОДСТВА ИЛИ ПОТРЕБЛЕНИЯ 

Прокат из стали тонколистовой  коррозионностойкой, жаростойкой, жаропрочной  - это один из самых востребованных материалов, применяемых в автомобилестроении, строительстве и металлургической промышленности. Уровень цен на прокат определяется качеством металлического сплава. А качество в конечном итоге зависит от используемых методов обработки. Прокат используют в химическом производстве при работе с растворами серной, уксусной, фосфорной, азотной кислоты.

 

Таблица 1: Применение проката из стали коррозионностойкой, жаростойкой, жаропрочной;

 

Марка стали	Заменитель	Применение
40Х9С2		Клапаны впуска и выпуска  автомобильных, тракторных и дизельных  двигателей, трубки рекуператоров, теплообменники, колосники, крепежные детали.
40Х10С2М		Клапаны авиадвигателей, автомобильных  и тракторных дизельных двигателей, крепежные детали двигателей.
08Х13	12Х13, 12Х18Н9	Детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударным нагрузкам (клапаны гидравлических прессов, предметы домашнего обихода), а также изделия  подвергающиеся действию слабоагрессивных сред (атмосферные осадки, водные растворы солей органических кислот при комнатной  температуре и др.). Сталь коррозионностойкая и жаростойкая ферритного класса.
12Х13	20Х13	Детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударным нагрузкам (клапаны гидравлических прессов, предметы домашнего обихода), а также изделия  подвергающиеся действию слабоагрессивных сред при комн. Т=450-500 °С . Сталь коррозионностойкая, жаропрочная и жаростойкая мартенситно-ферритного класса
20Х13	12Х13, 14Х17Н2	Детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударным нагрузкам, а также изделия подвергающиеся действию слабоагрессивных сред при комн. Т=450-500 °С . Сталь коррозионностойкая, жаропрочная мартенситного класса.
30Х13	40Х13	Режущий, мерительный и  хирургический инструмент, пружины, карбюраторные иглы, предметы домашнего  обихода, клапанные пластины компрессоров.
40Х13	30Х13	Режущий, мерительный и  хирургический инструмент, пружины, карбюраторные иглы, предметы домашнего  обихода, клапанные пластины компрессоров и др., работающие при Т до 450-500 °С и в коррозионных средах. Сталь  коррозионностойкая мартенситного  класса.
10Х14АГ15	12Х18Н9, 08Х18Н10, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т	Для немагнитных деталей, работающих в слабоагрессивных средах. Сталь коррозионностойкая аустенитного класса.
12Х17	12Х18Н9Т	Крепежные детали, валики, втулки и другие детали аппаратов и сосудов, работающих в разбавленных растворах  азотной, уксусной, лимонной кислоты, в  растворах солей, обладающих окислительными свойствами. Сталь коррозионностойкая и жаропрочная до 850 °С, ферритного класса
08Х17Т	12Х17, 08Х17Т1	Изделия, работающие в окислительных  средах, атмосферных условиях, кроме  морской, в которой возможна точечная коррозия. Теплообменники и трубы. Сварные  конструкции, не подвергающиеся действию ударных нагрузок и работающие при  температуре не ниже - 20 °С. Сталь  коррозионностойкая, жаростойкая ферритного класса.
95Х18		Для деталей высокой твердости, работающих в условиях износа (втулки, оси, стержни, шариковые и роликовые  подшипники. Сталь коррозионностойкая мартенситного класса.
08Х181		Конструкции, не подвергающиеся воздействию ударных нагрузок и  работающие, в основном, в окислительных  средах, например растворах азотной  кислоты. Применение в сварных конструкциях ограничивается малыми сечениями деталей (до 3 мм). Не рекомендуется использовать для сварных конструкций, работающих в условиях ударных нагрузок. Предельная температура службы сварных конструкций не ниже -20°С. Сталь жаростойкая и коррозионностойкая ферритного класса.
15Х25Т		Для сварных конструкций, не подвергающихся действию ударных  нагрузок при температуре эксплуатации не ниже ? 20°С для работы в более  агрессивных средах по сравнению  со средами, для которых рекомендуется  сталь марки 08Х17Т. Трубы для теплообменной  аппаратуры, работающей в агрессивных  средах. Аппаратура, детали, чехлы термопар, электроды искровых зажигательных  свечей, теплообменники. Сталь жаростойкая  до 1100 °С, коррозионностойкая ферритного класса.
15Х28		Для сварных конструкций, не подвергающихся действию ударных  нагрузок при температуре эксплуатации не ниже ? 20°С; спаи со стеклом; аппаратура, детали, трубы пиролизных установок, теплообменники; трубы для теплообменной  аппаратуры, работающей в агрессивных  средах.Сталь жаростойкая коррозионностойкая ферритного класса.
25Х13Н2		Детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударным нагрузкам (клапаны гидравлических прессов, предметы домашнего обихода), а также изделия, подвергающиеся действию слабоагрессивных сред (атмосферные осадки, водные растворы солей органических кислот при комнатной  температуре и другие). Сталь коррозионностойкая мартенситного класса.
08Х22Н6Т		Сварные аппараты и сосуды, камеры горения и другие конструктивные элементы газовых турбин, корпусы  аппаратов, днища, фланцы, детали внутренних устройств аппаратов, трубные диски  и пучки, работающие при температуре  от -10 до 300°С под давлением и соприкасающиеся  с коррозионными средами. Сталь  коррозионностойкая аустенитно-ферритного класса.
ХН65ВМТЮ (ЭИ 893)		Рабочие и направляющие лопатки  и крепежные детали газовых турбин работающие длительный срок до температуры 800°С.

 

 

2. КЛАССИФИКАЦИОННЫЕ  ПРИЗНАКИ ТОВАРА

Тонколистовой коррозионно-стойкий, жаростойкий и жаропрочный прокат классифицируют:

 а) по состоянию  материала и качеству поверхности  на:

• холоднокатаный нагартованный - H 1,
• холоднокатаный полунагартованный - ПН1,
• холоднокатаный термически обработанный (мягкий), травленый или после светлого отжига - М2а, М3а, М4а,
• холоднокатаный термически обработанный (мягкий) - М4в,
• горячекатаный термически обработанный (мягкий), травленый или после светлого отжига - М2б, М3б, М4б,
• горячекатаный, термически обработанный (мягкий) - М4г;

 

 б) по точности  прокатки на:

• повышенной точности - AT (холоднокатаный), А (горячекатаный),
• нормальной точности - БТ (холоднокатаный), Б (горячекатаный);

 

 в) по виду  кромок на:

• необрезной - НО,
• обрезной - О;

 

 г) по неплоскостности проката с временным сопротивлением разрыву 690 Н/мм2 (70 кгс/мм2) и менее:

• нормальный - ПН,
• улучшенный - ПУ,
• высокий - ПВ,
• особовысокий - ПО.

 

2.1.Кодирование в соответствии с «Товарной номенклатурой внешнеэкономической деятельности»

РАЗДЕЛ XV. Недрагоценные  металлы и изделия из них;

Группа 72  Черные металлы;

Позиция 7219  Прокат плоский из коррозионностойкой стали, шириной 600 мм или более;

Позиция 7220  Прокат плоский из коррозионностойкой стали, шириной менее 600 мм.

 

2.2. Кодирование  в соответствии с «Общегосударственным  классификатором Республики Беларусь»

 

СЕКЦИЯ D - обрабатывающая промышленность.

ПОДСЕКЦИЯ DJ - металлургическое производство и производство готовых металлических изделий.

Раздел 27 – МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Класс 271 Производство чугуна, стали и ферросплавов

Подкласс 27100  Производство чугуна, стали и ферросплавов

 

 

3.ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ СВОЙСТВА ОПИСЫВАЕМОГО ТОВАРА

 

В качестве примера возьмем  наиболее распространенный и доступный  тонколистовой коррозионно-стойкий, жаростойкий и жаропрочный прокат на основе сплава 12Х18Н10Т. Он имеет следующий химический состав: железо (в основном), углерод (менее 0,12%), хром (17-19%), марганец (менее 2%), никель (от 9 до 11%), сера (менее 0,02%), кремний (не более 0,8%), а также титан (примерно 0,8%).

Таблица 2: Химический состав в % материала 12Х18Н10Т

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu	Прочее
до   0.12	до   0.8	до   2	9 - 11	до   0.02	до   0.035	17 - 19	до   0.3	5 С - 0.8) Ti, остальное Fe

 

Сталь данной марки находит  широкое применение в самых различных  областях. Так, из нее изготавливают  конструкции, работающие с агрессивными средами (азотной кислотой и другими  окислителями). Такую сталь применяют  при производстве теплообменного, емкостного и другого оборудования.

 

 

Таблица 3:Механические свойства при Т=20oС материала 12Х18Н10Т

 

Сортамент	Размер, мм	Напр	sв, МПа	sT, МПа	d5, %	y, %	KCU, кДж / м2	Термообработка
Поковки	до 1000		510	196	35	40		Закалка 1050 – 1100 C, вода
Лист тонкий			530	205	40			Закалка 1050 – 1080 C,Охлаждение вода,
Лист тонкий нагартованый			880-1080		10
Сортовой прокат	до 60		510	196	40	55		Закалка 1020 - 1100oC,Охлаждение воздух,
Лист толстый			530	235	38			Закалка 1000 – 1080 C,Охлаждение вода,
Трубы холоднодеформированные			549		35
Трубы горячедеформированные			529		40

 

Кроме того, сплав 12Х18Н10Т  применяют в криогенной технике  при очень низкой температуре - -269 градусах. Но сталь выдерживает и  сверхвысокие температуры дуговых печей.

Таблица 4: Физические свойства материала 12Х18Н10Т

T, Град	E 10- 5 МПа	a 10 6 1/Град	l Вт/(м·град)	r,  кг/м3	C, Дж/(кг·град)	R 10 9 Ом·м
20	1.98		15	7920		725
100	1.94	16.6	16		462	792
200	1.89	17	18		496	861
300	1.81	17.2	19		517	920
400	1.74	17.5	21		538	976
500	1.66	17.9	23		550	1028
600	1.57	18.2	25		563	1075
700	1.47	18.6	27		575	1115
800		18.9	26		596

 

Рассматриваемая нами сталь  стойко выдерживает влияние коррозии при температуре до 900 градусов. Сталь 12Х18Н10Т хорошо поддается горячей  обработке. Однако при деформации литого металла следует проявлять осторожность, во избежание проявления различных дефектов. Сталь 12Х18Н10Т хорошо сваривается как ручной, так и автоматической сваркой.

При ручной сварке используются электроды двух типов: ЦЛ-11 и ЦЛ-9. В качестве материала для стержня  используются Св-07Х25Н1 и Св-07Х19Н10Б. 

Таблица 5: Технологические свойства материала 12Х18Н10Т

Свариваемость:	без ограничений.
Флокеночувствительность:	не чувствительна.

 

 

 

 

4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА  И ЕЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

 

Прокатка металла –  один из основных способов металлургического  производства. Суть технологии состоит  в том, что металлическая отливка  постепенно раскатывается между  двумя разнонаправленными валиками, в конце концов, образуя требуемый  прокатный профиль: простой или  профилированный лист, балки и  швеллеры, уголки и рельсы и так далее.

Форма прокатных валиков  определяет вид проката, а от степени  пластичности заготовки зависит, будет  прокат холодным или горячим. Разновидности  проката зависят от конфигурации поперечного сечения и сортамента, то есть видов таких конфигураций. Прокат осуществляется в рамках четырех групп сортамента: лист, сорт, труба и спецпрофиль. Лист способом горячей прокатки бывает тонкий (4 мм) и толстый (более 4 мм). Листы холодного проката выпускаются тонкими или сверхтонкими, благодаря особой точности процесса раскатки.

Так называемый сорт может  быть простым (круглый, квадратный или  прямоугольный в сечении), фасонным (балка, уголок и другие формы в  сечении) и спецназначения (это форма  рельса). В свою очередь, трубы делают сварными либо бесшовными, профильными  либо переменного сечения. Спецпрокат выпускают в виде шаров и бандажей, изогнутых профилей и колес.

Нержавеющий прокат делают из сплава, который называют легированным, поскольку в него добавляют никель и хром, железо и вольфрам, а также некоторые другие компоненты. На примере стали 12Х18Н10Т рассмотрим особенности влияния легирующих элементов на структуру. После стандартной термической обработки, состоящей из закалки с 1050  С с охлаждением в воде, сталь имеет структуру - раствора. Сталь 12Х18Н10Т не претерпевает каких-либо превращений при нагреве под горячую пластическую деформацию и при охлаждении до -196* С. При длительных выдержках в интервале 450 - 650 С  наблюдается выделение карбидов хрома типа Cr23C6, что вызывает появление склонности стали к межкристаллитной коррозии с минимальным инкубационным периодом при 600 0С  и равным 810 часов (испытание в кипящей 65%-ной азотной кислоте, три цикла по 48 часов).

Хром, содержание которого в стали составляет 17-19%, представляет собой основной элемент, обеспечивающий способность металла к пассивации и обеспечивающий ее высокую коррозионную стойкость.