Популярные способы литья стали

Литье стали — это процесс, в результате которого образуются сплавы с разным химическим составом. Разработаны технологии, где в качестве сырья используется шихта, бывшие в употреблении металлические изделия и чугун. Получаемые заготовки соответствуют параметрам ГОСТа.

В процессе литья получаются изделия разного качества. Зависит это от способа изготовления. Важно, чтобы вредные примеси, которые дают сплаву хрупкость, уходили в отход. Происходит это за счет их окисления, при взаимодействии железа с кислородом.

Литье стали
Литье стали

История и суть технологии

В древние времена сталь получали в шахтных печах сыродутным способом. Для этого использовался древесный уголь. Железо добывалось из руды. Одновременно в качестве сырья использовались мелкие кусочки чугуна. Плавка проводилась в тиглях. Качество получаемого материала было высоким, но малопроизводительным. Однако именно таким способом получали дамасскую сталь.

Позже чугун перерабатывался при помощи кричного передела. Шло его рафинирование в кричном горле.

В 18 веке начала внедряться технология пудлингования. Исходным материалом так же выступал чугун. Недостатком технологии являлась низкая производительность.

Мартеновский способ производства был разработан в 19 веке. Он оказался настолько удачным, что применялся в течение 100 лет. И только затем в 50 годах его сменил кислородно-конвертерный процесс.

Значение стали в мировой индустрии

Сталь — это материал, который имеет первостепенное значение. Редкая конструкция может обойтись без него. Если сопоставить выплавку стали со всеми цветными металлами, то в общем объеме ее выпуск составляет 90 %. Индустриализация формирует постоянный спрос на такой материал. Он востребован в любой отрасли промышленности.

Без болтов, гаек, шайб или гвоздей не обойдется ни одно производство. Сталь используется в масштабных проектах. В первую очередь, это мосты, где базовую основу составляет металлический каркас. Без нее не обходится и авиация. Большое количество материала идет на прокладку рельс. Даже если изделие сделано из пластмассы или другого неметаллического материала, оно может иметь стальной скелет.

Определенные марки стали используют для производства воздуховодов, необходимые для вентиляционных систем. В качестве исходного материала используется листовая сталь.

Характеристика стали

Основой любой марки стали является железо и углерод. Количество последнего изменяется в пределах 0,1–2,14 %. Чем его содержание выше, тем качественнее сталь. Если количество углерода превышает 0,6 %, сплав называется высокоуглеродистым. Когда процент углерода превышает величину 2,14, материал называют чугуном.

При расплавлении стали в нее добавляются легирующие добавки, что изменяет механические свойства сплава. К ним относятся:

  • хром;
  • вольфрам;
  • кобальт;
  • титан;
  • ванадий.

Важным элементом в легированном сплаве является хром. При его содержании свыше 12 %, материал приобретает антикоррозионные характеристики. Он носит название нержавейка.

При производстве стали избавиться от всех примесей невозможно, часть из них остается. К ним относятся:

  • марганец;
  • сера;
  • кремний;
  • фосфор.

Они ухудшают качество сплава. Их процентное содержание должно быть меньше.

Важной характеристикой сплава является его температура плавления. Находится она в диапазоне 1350–1521 градусов. Углерод и легирующие добавки влияют на увеличение этой величины. Необходимо точно знать показатели температуры, поскольку нагрев следует вести на 100–150 градусов выше допустимой.

Марганец
Марганец

Разновидность сталей

В зависимости от процентного содержания примесей, стали разделяются на такие виды:

  • обыкновенного качества;
  • качественные;
  • повышенного качества;
  • высококачественные.

Важной характеристикой является способность материала к свариванию. Зависит это от степени раскисления содержащихся примесей.

Классификация выглядит следующим образом:

  1. Спокойные. Примеси полностью раскисляются.
  2. Полуспокойные. Имеют схожие характеристики.
  3. Кипящие. Плохая способность к раскислению неметаллических элементов.

Кроме того, сталь классифицируется и по сфере использования:

Название категории

ПрименяемостьМарки
СтроительнаяИзготавливаются строительные конструкции, арматура.

С235, С245

Конструкционная

Применяется для изготовления неответственных элементов конструкций.Сталь 45
ИнструментальнаяБлагодаря высокому содержанию углерода хорошо калится. Применяется для изготовления инструмента.

У8А, У10А,

Легированная

Используется в конструкциях для ответственных деталей40ХС, 40ХФА.
Особого назначенияПрименяется в электротехнике и судостроении

М74, М74Т, М76В

Основные процессы и технологии литья стали

Литье из стали ведется по нескольким технологиям. Такой способ обработки металла включает в себя следующие процессы:

  1. Расплавление шихты.
  2. Кипение.
  3. Последующее раскисление неметаллических составляющих.

Плавка

Плавку стали можно проводить в домашних условиях. Для этого необходимо иметь графитовый тигель. В качестве основания выбирается огнеупорный кирпич.

Порядок изготовления печи следующий:

  1. На небольшом расстоянии друг от другом устанавливаются 2 медные шины, которые крепятся болтами к кирпичу. Предварительно под ними прокладывается металлическая пластинка, один конец которой загибается.
  2. К шинам подключается трансформатор.
  3. На металлическую пластинку ставится тигель, в котором будет плавиться металл.
  4. Загнутая часть пластины касается тигля.

Суть процесса заключается в том, что графит плохо проводит электроэнергию, поэтому при прохождении тока сильно разогревается. За счет этого и происходит плавление металла.

Плавка стали
Плавка стали в домашних условиях

Дополнительные методы

Существуют следующие методы литья деталей:

  1. Кислородно-конвертерный. Основан на получении отливок из чугуна. Идет процесс окисление примесей за счет подачи кислорода. В камере обеспечивается температура 1600 градусов.
  2. Мартеновский. Отличается простотой и удобством.

В конце процесса ведется заливка расплавленного металла в формы. Для этого существует литниковая система, которая представляет собой каналы, ведущие к формам для отливки.

Стальные слитки получаются при непрерывном способе производства. Расплавленный металл поступает в кристаллизатор. Там он затвердевает, а затем вынимается и протягивается роликами. В целях быстрого остывания ведется его поливка водой. На последнем этапе он режется на мерные куски.

Галилео. Металлургия (часть 1)

Несмотря на то, что технология литья известна с древних времен, она постоянно совершенствуется. Появляются новые методы. Это связано с большой потребностью в стали. Без такого материала не может обойтись ни одна отрасль промышленности.

Галилео. Металлургия (часть 2)

Ссылка на основную публикацию