Выбор материала, технологии термообработки и оборудования для звездочек агломашин

 

Термообработка –  нормализация и последующий высокий  отпуск. График режима термообработки смотреть в приложении 3.

Термообработку стали 75ХФТЛ осуществляют в печах на газовом отоплении  с выдвижным подом. Для термообработки одной звездочки необходима одна термическая печь. Информацию о данном виде печи смотреть в разделе 4 “Основное, дополнительное и вспомогательное оборудование”.

После термообработки в  стали 75ХФТЛ получена мелкозернистая сорбитная структура (рисунок 1). Твердость при этом составляла 3000 – 3300. В стали 70ХЛ она не превышает 2400 HB. Более высока твердость стали 75ХФТЛ обеспечивает и более высокую абразивную износостойкость. Так, при испытании на износ, проводимом кафедрой материаловедения, относительная износостойкость стали 75ХФТЛ, как и ожидалась, была выше, чем у стали 70ХЛ на 30 % [2].

 

Рисунок 1 – Микроструктура стали 75ХФТЛ

 

 

4. основное, дополнительное и вспомогательное оборудование

 

В процессе термообработки деталей аглодробилки (звездочек) используются следующие виды оборудования:

— основное;

— дополнительное;

— вспомогательное.

К основному  оборудованию относятся термические (камерные) печи с выдвижным подом и закалочная ванна. Их габаритные размеры смотреть во втором подразделе раздела 2 “Фасонно-сталелитейный цех”.

Камерные печи с выдвижным  подом широко используются для отжига, отпуска и нагрева под закалку  тяжелых деталей. Под такой печи выполняется в виде выдвижной тележки, футерованной шамотным кирпичом. Это позволяет загружать и разгружать детали вне рабочего пространства печи с помощью мостового крана. Тележка выдвижного пода состоит из ряда продольных швеллеров, которые через поперечные швеллеры передают нагрузку на колеса, укрепленные в роликовых подшипниках. На лист железа толщиной 8 — 12 мм сначала укладывается плашкой два ряда изоляционных кирпичей, затем четыре-пять рядов шамота. Общая толщина пода 400 — 450 мм. В печах, предназначенных для тяжелых садок, выгоднее вместо колес использовать ролики, соединенные с обеих сторон планками. Подина на катках лежит свободно, опираясь на них через специальные направляющие. В малых печах под иногда выдвигается на чугунных шарах диаметром 100 —150 мм. Они малочувствительны к нагреву и позволяют исключить скольжение. На выдвижной подине и на поду печи делают направляющие желоба, в которых и размещаются опорные шары.

Наличие двух подов позволяет  свести к минимуму простои печи и  потери тепла выдвинутым подом. При операциях отжига садку можно охлаждать вне печи — на воздухе или в специальном охладителе, а печь использовать лишь для нагрева. В этом случае резко увеличивается ее производительность и уменьшается расход тепла на разогрев кладки. Большое внимание должно быть уделено созданию герметичности рабочего пространства. Боковые щели между тележкой и стенками печи уплотняются песочными затворами. Для удобства заполнения песком затвор лучше делать в виде несущего уголка на тележке и ножа, укрепленного в стенках печи. В больших печах заслонку часто заменяют футерованным экраном, находящимся на выдвижном поду,

Печь с выдвижным  подом может иметь любую теплотехническую конструкцию (за исключением нижней топки), работать на различных видах топлива. В ФСЛЦ используются печи на газовом отоплении. При газовом отоплении чаще всего применяют печи с непосредственным сжиганием топлива в рабочем пространстве, а при нефтяном — печи с небольшими боковыми топками.

В приложении 4 показана типовая конструкция печи с выдвижным подом. Печь имеет горелки, расположенные в два ряда по ее высоте. Продукты сгорания отводятся с пода по каналам в боковых стенках в два борова, которые под печью соединяются в один. Под выдвигают на роликах с помощью реечного механизма. Для герметизации пода на тележке устанавливают песочные затворы. Небольшие печи обычно имеют один ряд нижних горелок.

К дополнительному  оборудованию относятся приборы для замера температуры в процессе термообработки и приборы для замера твердости. Для замера температуры как при нагревании детали (в печи), так и при охлаждении используют:

— термометр (для определения температуры при охлаждении детали в жидкости);

— термокарандаши (для определения температуры при охлаждении детали на воздухе);

— пирометр (для определения температуры при нагреве детали в печи).

Для определения твердости, что позволяет также контролировать качество проведения термической обработки, используют:

— прибор Бринелля (для  мелкогабаритных изделий);

— переносной прибор ТЭМП-2 (наиболее часто используется и позволяет измерять твердость непосредственно на месте складирования готовой продукции).

Остановимся более подробно на приборе ТЭМП-2 (Твердомер электронный малогабаритный переносной программируемый). Общий вид прибора смотреть в приложении 5. Он предназначен для экспрессного измерения твердости сталей и сплавов по шкалам Бринелля (HB), Роквелла (HRC), Шора (HSD), Виккерса (HV), а также определения предела прочности на растяжение Rm (σ_В) (кгс/мм²) по ГОСТ 2276-77 для углеродистых сталей перлитного класса. Эти пять шкал изначально запрограммированы в твердомере.

Твердомером можно проводить  измерения при различных углах  положения датчика относительно поверхности изделия. В твердомер можно запрограммировать и другие шкалы для таких материалов как чугун, цветные металлы и их сплавы, резина и др.

Твердомер может быть применен в производственных и лабораторных условиях в машиностроении, металлургии, энергетике и других отраслях промышленности, а также в ремонтно-монтажных организациях. Объектами измерений могут быть крупногабаритные изделия, узлы и детали сложной формы, имеющие труднодоступные зоны измерений, в том числе сосуды давления различного назначения (корпуса атомных и химических реакторов, коллекторы и т.д.), трубопроводы, роторы турбин и генераторов, валки прокатных станов, коленчатые валы, шестерни, детали и узлы различных транспортных средств, рельсы, колеса вагонов, электро- и тепловозов, промышленные полуфабрикаты (отливки, листы, трубы, в том числе тонкостенные – менее 7 мм) и т.д.

Прибор может быть применен для оперативного контроля твердости деталей массового  производства в цеховых условиях, например, для оценки стабильности технологических процессов: термической, химико-термической, механической обработок, сварки, обработки давлением, поверхностного упрочнения и т.д. Твердомер может использоваться для диагностирования эксплуатируемого оборудования с целью оценки и проведения его остаточного безопасного ресурса.

Прибор позволяет проводить  измерения на плоских, выпуклых и вогнутых поверхностях изделий с различным радиусом кривизны и параметрами шероховатости не более Ra 2,5 по ГОСТ 2789-73, а также на изделиях различной массы и толщины.

К вспомогательному оборудованию относятся: тележки и краны. Непосредственно на термическом участке работают две тележки – основная и вспомогательная. Основная тележка работает в зоне термических печей № 3, № 4, № 5 и № 6 и служит для доставки деталей, которые будут проходить термическую обработку, непосредственно к подам печей. Вспомогательная тележка служит для тех же целей, но работает непосредственно около печи № 2.

Краны служат для переноса деталей с тележек на поды печей, а также для переноса деталей, прошедших термическую обработку, с подов печей на участки складирования готовой продукции.

 

 

5. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА И ВИДЫ БРАКА

 

Контролю подлежит качество обрубки, очистки, обрезки прибылей, заливов, элементов литниковой системы. Контроль осуществляет мастер термообрубного участка и СТК.

Отливки из углеродистых и легированных марок сталей должны соответствовать техническим требованиям ГОСТ 977.

Термическая обработка  производится под наблюдением и  контролем производственного мастера. При этом контролируется:

• наличие и правильность маркировки на отливках и пробах;

• правильность комплектации садок, наличие проб и правильность посадки отливок в печь;

• соответствие фактического режима заданному, при этом контролер  СТК указывает на диаграмме время  достижения заданной температуры и  окончание режима термообработки;

• температуры закалочной среды;

• твердость.

Измерение твердости  отливок производится переносным прибором ТЭМП-2.

В процессе изготовления деталей аглодробилок (звездочек) возможны следующие виды брака:

Флокены - извилистые дискообразные трещины (червяки) от долей мм до 100 мм длиной. Образуются при быстром охлаждении стали, содержащей водород в диапазоне температур повышенной пластичности: от 200 до 20 С. При этом водород, выделяясь из твердого раствора с железом и, переходя из атомарной формы в молекулярную, создает большие внутренние напряжения, приводящие к образованию трещин.

Зональная ликвация - неоднородное распределение элементов по зонам слитка, поковки или прутка, как, например, дефект в стали типа ковочный квадрат; отжигом не устраняется.

Закалочные  трещины - разрывы металла, возникающие при охлаждении деталей преимущественно сложной формы в процессе закалки из-за высоких внутренних напряжений. Они могут появиться и после закалки на деталях, длительное время не подвергавшихся отпуску, уменьшающему внутренние напряжения.

Внутренние напряжения в закаленной детали слагаются из термических напряжений, появляющихся вследствие термических объемных изменений  при быстром и неравномерном  охлаждении детали, и напряжений, возникающих  вследствие объемных изменений при  структурных превращениях. Внутренние напряжения в значительной степени зависят от исходной структуры детали, в частности от наличия карбидов в стали, от степени неоднородности состава (наличия зональной и дендритной ликвации) и неодинаковой величины зерна стали в различных местах детали.

Высокие и неравномерные  внутренние напряжения при недостаточной жесткости детали вызывают коробление ее. Если же в детали имеются ослабленные сечения, то могут возникнуть и трещины. Наиболее вероятные места зарождения закалочных трещин - места с резким изменением сечения, острые углы и подрезы.

Однако трещины при  закалке нередко могут появиться  и на деталях простой конфигурации (например, гладких, цилиндрической формы). В этом случае причиной образования  трещин могут быть дефекты материала (волосовины, шлаковые включения, флокены, ковочные трещины) или несоблюдение режимов термической обработки деталей.

Отличительным признаком  закалочных трещин является неопределенность их направления и извилистая форма.

 

 

6. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

 

1. Выполнение всех  технологических операций, предусмотренных  настоящей инструкцией, должно  производиться в строгом соответствии  с требованиями инструкций по  технике безопасности:

• Инструкция по общим  требованиям правил безопасности для работников комбината.

• Инструкция по технике  безопасности для термистов нагревательных печей ИОТ 624-28-03.

• Инструкция по технике  безопасности для стропальщиков  ИОТ 600-14-05.

• Инструкция по технике  безопасности для обрубщиков ИОТ624-13-03.

• Инструкция по технике  безопасности для чистильщиков ИОТ624-14-03.

2. Необходимо соблюдать:

• Закон Украины «Об  охране труда».

• Правила внутреннего  трудового распорядка на комбинате.

• Общие правила безопасности для предприятий и организаций  металлургической промышленности.

• Правила безопасности в газовом хозяйстве предприятий  черной металлургии.

• ДНАОП 0.00-1.03-02 «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов».

• ППБ 05-95 «Правила пожарной безопасности в Украине».

3. При работе у газовых печей для защиты от действия тепловой радиации и лучистой энергии слепящей яркости применять индивидуальные средства защиты: очки закрытого типа, козырьковые очки, а также щитки со стеклами – светофильтрами.

4. При внезапном прекращении  подачи газа необходимо: перекрыть вентиль на горелке, на газопроводе, открыть кран продувной свечи.

5. Аварийная остановка  печи производится при появлении  опасной утечки газа, возникновении  пожара, прекращении подачи газа  или воздуха, падении давления  газа или воздуха ниже 500 Па, аварии печи.

6. При остановке печи  необходимо перекрыть подачу  газа к горелкам, затем — подачу  воздуха.

7. Необходимо проверить  исправность чалочных приспособлений — крюков. Трещины, сколы и другие дефекты крюков не допускаются.

8. Организация технологического процесса должна соответствовать требованиям СН 1042-73 «Организация технологических процессов и гигиенические требования к производственному оборудованию» и ДСП.3.3.1.038-99 «Предприятия черной металлургии».

9. Уровни производственного шума на рабочих местах должны соответствовать требованиям ДСН 3.3.6.037-99 «Санитарные нормы производственного шума, ультразвука и инфразвука», вибрации ДСН 3.3.6-039-99 «Государственные санитарные нормы производственной общей и локальной вибрации, микроклимата - ДСН 3.3.6.042-99 «Санитарные нормы микроклимата производственных помещений».

10. Содержание вредных  веществ в воздухе рабочей  зоны должно соответствовать  требованиям ГОСТ 12.1.005 «Общие санитарно–гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

11. Уровни защищенности  рабочих мест должны соответствовать  требованиям СНиП 2-4-79 «Естественное  искусственное освещение».

12. При выполнении производственных  операций технологического процесса  необходимо использовать индивидуальные  средства защиты органов дыхания, глаз и кожных покровов в соответствии с ГОСТ 12.4.011, ДСТУ 3273-95.

13. Лица, занятые в производстве  должны проходить предварительные  при поступлении на работу  и периодические медицинские  осмотры в соответствии с требованиями  приказа № 45 МЗ Украины.

14. Обеспеченность санитарно-бытовыми помещениями трудящихся осуществляется в соответствии с СНиП 2.09.04-87.

15. В производственных  помещениях вблизи рабочего места  должна быть аптечка, укомплектованная  медицинскими и другими средствами  для оказания доврачебной помощи. Обеспечен питьевой режим. Прием пищи разрешен в столовой или в специально оборудованных комнатах приема пищи. Прием пищи на рабочем месте запрещен.