Графитные включения

веществ) до 950—1050 "С без доступа воздуха, В чёрной металлургии наиболее распространён каменноугольный К., применяемый в качестве топлива в доменных печах и вагранках. Содержание углерода в К. 96—98%, низшая теплота сгорания— ок. 29 МДж/кг (7000 ккал/кг). Нефтяной и электродный пековый К. применяют для изготовления угольных и графитированных электродов, реже — как топливо.

стоимость графитированных электродов примерно в 2 раза выше стоимости угольных электродов;

б. Технические характеристики угольных и графитированных электродов

Применение графитированных электродов, разработанных для этого вида обработки, позволяют получать весьма большие съемы

При необходимости удаления большого количества металла лучшие результаты дает применение графитовых (или графитированных) электродов, обладающих лучшей электропроводностью и стойкостью, чем угольные (примерно на 30—50%: выше).

Специальные пластинчатые электроды для поверхностей воздушно-дуговой строжки промышленностью не выпускаются. Однако они могут быть изготовлены в мастерских гидроэлектростанции. В качестве материала для изготовления пластинчатых электродов могут быть использованы огарки графитовых электродов, применяемых в электродуговых печах сталеплавильного производства, или отходы графитированных анодов, применяемых в химической промышленности. Для изготовления электродов огарки или аноды разрезаются на фрезерном станке тонкой фрезой на полосы. Наиболее оптимальными, применительно к условиям строжки деталей проточного тракта при ремонте, следует считать следующие сечения электродов: 5x15; 5x20; 6X25; 6Х ХЗО мм. Длина электродов для удобства выполнения работ должна составлять 250—350 мм.

Расход материалов, кг: хромовой руды (50 % Сг2О3) ферросиликохрома (48 %) . . извести . . ........ графитированных электродов (электродной масс1^ . . . Расход электроэнергии, МДж (кВт -ч) 1782/ 1940 615/660 1500/1300 12,0/15,0 10105(2807)/ 11520(3200) 75,64/70,0 1710 570 1370 18,9 9900(2750) 80,0

Рафинировочный шлак (40—45 % СаО, 20—25 % SiO2, 10—15 % MgO, 10—15 % V2O5), возвращают в печь в восстановительный период следующей плавки. Полученный сплав содержит, %: V 40—45; Si 1,5; А1 0,90; Мп 1,2—1,4; Сг 0,7—0,95; Р 0,08; S 0,05; Си 0,08—0,5; Sn 0,005—0,02; As 0,01; Pb, Zn 0,005. На 1 баз. т (40% V) феррованадия расходуется 710 кг плавленого пентоксида ванадия (100 % V2Os), 425 кг ферросилиция ФС75, 75 кг вторичного алюминия, 1350 кг извести, 300 кг железной обрези и метал-лоотсевов, 25 кг графитированных электродов; расход электроэнергии составляет 4860 МДж (1350 кВт-ч). Извлечение ванадия при плавке феррованадия 99,5%, а сквозное извлечение ванадия из руды до феррованадия составляет ~60 %.

графитированных электродов (электродной массив . . .

Рафинировочный шлак (40—45 % СаО, 20—25 % SiO2, 10—15 % MgO, 10—15 % V2O5), возвращают в печь в восстановительный период следующей плавки. Полученный сплав содержит, %: V 40—45; Si 1,5; А1 0,90; Мп 1,2—1,4; Сг 0,7—0,95; Р 0,08; S 0,05; Си 0,08—0,5; Sn 0,005—0,02; As 0,01; Pb, Zn 0,005. На 1 баз. т (40% V) феррованадия расходуется 710 кг плавленого пентоксида ванадия (100 % V2O5), 425 кг ферросилиция ФС75, 75 кг вторичного алюминия, 1350 кг извести, 300 кг железной обрези и метал-лоотсевов, 25 кг графитированных электродов; расход электроэнергии составляет 4860 МДж (1350 кВт-ч). Извлечение ванадия при плавке феррованадия 99,5%, а сквозное извлечение ванадия из руды до феррованадия составляет ~60 %.

Возможности организации выпуска металла и шлака значительно расширяются при проведении плавки с предварительным расплавлением флюсов и части окислов в электропечи. Полупромышленные плавки металлического хрома с частичным расплавлением окислов и выпуском металла и шлака проводились [163] в дуговой сталеплавильной печи со сводом типа ДСН-0,5 с мощностью трансформатора 400 кет при диаметре графитированных электродов 150 мм и линейном напряжении 110 в. Футеровка подины проводилась из слоя листового асбеста (5 мм), засыпки из молотого шлака внепечной плавки металлического хрома (5 мм), шамотного кирпича (113 мм), магнезитового кирпича (230 мм) и набойки из магнезитового порошка с жидким стеклом (50—75 мм). Общая высота футеровки подины составляла 403—428 мм. Стены электропечи выкладывали слоем асбеста толщиной 5 мм, затем шел слой магнезитовой засыпки (10 мм), шамотный кирпич (65 мм) и магнезитовый кирпич (230 мм). Общая толщина футеровки стен составляла 310 мм.

В микроструктуре чугуна следует различать металлическую основу и графитные включения.

Следовательно, по структуре чугуны отличаются от стали только гсм, что в чугунах имеются графитные включения, предопределяющие специфические свойства чугунов.

Графит по сравнению со сталью обладает низкими механическими свойствами, и поэтому графитные включения можно считать в первом приближении просто пустотами, трещинами. Отсюда следует, что чугун можно рассматривать как сталь, испещренную большим количеством пустот и трещин.

Естественно, что чем больший объем занимают пустоты, тем ниже свойства чугуна. При одинаковом объеме пустот (т. е. количестве графита) свойства чугуна будут зависеть от их формы и расположения. Следовательно, чем больше в чугуне графита, тем ниже его механические свойства, чем грубее включения графита, тем больше они разобщают металлическую основу, тем хуже свойства чугуна. Самые низкие механические свойства получаются тогда, когда графитные включения образуют замкнутый скелет.

На какие же свойства особенно сильно влияют графитные включения пластинчатой формы, играющие роль трещин, острых надрезов внутри металла?

Мы заметили, что графитные включения — вредное явление. Однако такое рассмотрение односторонне и не всегда правильно. В некоторых условиях образование графитных включений может быть полезным.

Однако включения графита, ухудшающие механические свойства стали, повышают износостойкость при трении, так как в-процессе изнашивания графитные включения выходят на поверхность трения, разрушаются по плоскостям спайности, образуя тончайшие пластинки и заполняют неровности трущихся поверхностей, тем самым предотвращая сухое трение металл о металл и схватывание. Другими словами, графитные включения выполняют роль смазки.

К износоустойчивым относятся также графитизированные стали— углеродистые или легированные заэвтектоидные стали, в которых часть С находится в свободном состоянии в виде включений графита (рис. 15.11). При изнашивании графитные включения расщепляются по плоскостям спайности и образуют тончайшие частицы, заполняющие

№ образна ность гектики. Графитные включения Металлическая основа s даН/мм2 эйкость, гльное за гразвука

В конце сороковых годов был изобретен метод модифицирования чугуна магнием, церием (а в настоящее время также иттрием и рядом других элементов), при котором графитные включения приобретают шаровидную или близкую к ней форму. Такой сплав фактически является разновидностью серого чугуна, однако ввиду приобретения им ряда специфических свойств (сочетания высокой прочности и пластичности, повышенной ударной вязкости) его классифицируют отдельно под названием «высокопрочный» чугун (ВЧ) или чугун с шаровидным графитом (ЧШГ). В зависимости от использованного модификатора его также называют магниевым, либо цериевым чугуном. В зарубежной литературе его часто называют «пластичным» чугуном (ductile iron). Высокопрочный чугун так же подразделяется на перлитный, перлито-ферритный и ферритный. В промышленности используют также отбеленный чугун с шаровидным графитом.

Углерод, образуя графитные включения, является основным регулятором механических свойств ковкого чугуна. Наиболее высокими свойствами обладает чугун с пониженным содержанием углерода (табл. 6). Однако этот чугун имеет низкую жидкотекучесть и требует длительного отжига. Для хорошего заполнения литейной формы низкоуглеродистый ковкий чугун необходимо сильно перегревать.