Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Обработка металлов -> Термообработка -> Термообработка в кипящем слое -> Термообработка изделий из быстрорежущих марок

Термообработка изделий из быстрорежущих марок

В лабораторных условиях была исследована возможность осуществления полного комплекса термообработки инструмента из быстрорежущей стали Р18 с нагревом и охлаждением в процессе закалки в кипящем слое. Образцы диаметром 13 и длиной 140 мм ступенчато нагревали в двух однотипных печах с кипящим слоем частиц корунда диаметром 0,32 мм. Для охлаждения образцов использовали установку диаметром 200 мм со слоем частиц электрокорунда диаметром 0,12 мм, псевдоожижаемых холодным воздухом (20-30° С).

Образцы отпускали в низкотемпературной печи с кипящим слоем частиц корунда диаметром 0,12 мм. Площадь пода 300хбОО мм, высота насыпного слоя 250 мм. Необходимую для отпуска температуру (500-700° С) получали сжиганием природного газа в погружной горелке с диаметром выходного отверстия 100 мм, опущенной в кипящий слой.

Исследования показали, что образец нагревается до температуры кипящего слоя за 90-100 с; скорость охлаждения образцов в слое почти такая же, как в масле.

Образцы из стали Р18 помещали в печь с кипящим слоем при 850° С на 2,5 мин, а затем быстро переносили в печь с кипящим слоем при 1280° С, выдерживали 1,5-3,5 мин и охлаждали в ванне с кипящим слоем или маслом при 20-30° С в течение 4- 5 мин. После закалки образцы отпускали три раза в печи с кипящим слоем при 560° С (при каждом отпуске выдержка составляла 62 мин) с последующим охлаждением на воздухе. Твердость образцов после закалки в кипящем слое составляла HRC 62,0-63,5 (после закалки в масле твердость равна HRC 62,5-63,5). После отпуска образцов, закаленных в кипящем слое, она составляла HRC 63,0-63,5 (у образцов, закаленных в масле, после отпуска HRC 63,5-64).

Исследование показали, что образцы, закаленные в кипящем слое, характеризуются такой же микроструктурой, твердостью и красностойкостью, как и образцы, закаленные в масле. Изменение длительности выдержки при окончательном нагреве в кипящем слое в пределах 1,5-3,5 мин практически не влияет на твердость и красностойкость стали, закаленной в кипящем слое или масле, поэтому выше приведены цифры, полученные при выдержке 1,5 мин.

Количество остаточного аустенита определяли магнитометрическим способом на образцах диаметром 5 мм, нагреваемых в печи с кипящим слоем при 850° С в течение 1 мин, затем при 1280° С в течение 40 с, после чего их закаливали в кипящем слое и масле. После закалки в масле и кипящем слое количество остаточного аустенита составляло соответственно 22,0-22,8 и 22,5- 23,4%, т. е. в обоих случаях было практически одинаковым.

Взаимодействие греющей среды с углеродом стали при 1280° С отсутствует при ав = 0,4, угар стали при значениях ав, равных 0,23; 0,4; 0,6 и 1,0, и выдержке при 1280° С в течение 5 мин составляет соответственно 0; 0,002; 0,015 и 0,043 г/см2. Иначе говоря, при ав = 0,4 угар также практически отсутствует. Таким образом, весь цикл термической обработки инструмента из стали Р18 (двухступенчатый нагрев под закалку, закалку и отпуск) можно проводить в агрегатах с кипящим слоем. При этом нагрев стали в слое температурой 1280° С при сжигании природного газа, в смеси с воздухом при ав = 0,4 не приводит к окислению и обезуглероживанию. Один из элементов этого цикла - отпуск- успешно применяют в промышленности, весь цикл еще не осуществлен.

Эксперименты на образцах диаметром 8 и длиной 150 мм из сталей Р18 и Х12М, также подтвердили, что после закалки в кипящем слое частиц корунда диаметром 0,12 мм сталь характеризуется такой же твердостью, как и после закалки в масле. Образцы из этих сталей сечением 25x25 длиной 150 мм, так же как и в масле, прокаливаются на всю глубину.

Важно подчеркнуть, что максимальный перепад температур между центром и поверхностью деталей, наблюдаемый в процессе закалки в кипящем слое (130° С), оказывается значительно меньше, чем при закалке в масле (250° С), а тем более - в воде (700° С). Это снижает напряжения в детали в процессе ее охлаждения, что является одной из причин снижения коробления. Вторая причина - отсутствие неустойчивой паровой пленки, неизбежной при охлаждении в воде и масле. Эксперименты по закалке различных инструментов в кипящем слое показали, что они деформируются при этом значительно меньше, чем при закалке в масле. Работоспособность инструмента после закалки в кипящем слое та же, что и после закалки в масле. После нагрева в хлор-бариевой ванне на поверхности налипает слой корунда толщиной 0,2-0,3 мм, который по утверждению авторов существенно не влияет на процесс охлаждения и легко удаляется последующей протиркой или обработкой при помощи пескоструйной машины. Закалка инструмента в кипящем слое внедряется на одном из машиностроительных заводов.

В работе сообщается о применении кипящего слоя для изотермической закалки магнитов из сплава ЮНДК35Т5, заключающейся в быстром охлаждении магнита до температуры изотермической выдержки (-800° С) в среде, пронизываемой магнитным полем. Кипящий слой кварцевых частиц диаметром 0,2, высотой 250 мм в ванне 150x170 мм продувался воздухом и обогревался силитовыми нагревателями, размещенными в самом слое в трубках диаметром 25x2 мм из стали Х18Н10Т. Тонкое регулирование температуры слоя (±3°С) осуществлялось автоматической подачей в него небольшого количества воды, на испарение которой затрачивалось тепло, вносимое в слой с образцом 20X Х25Х30 мм, предварительно нагретым при 1260° С (в конвективной печи). Максимальная коэрцитивная сила образцов, выдержанных в кипящем слое в течение 11 мин с одновременным наложением магнитного поля 2000 Э, получена при температуре слоя, равной 790° С. Такая же коэрцитивная сила получается и при закалке магнитов в расплаве олова, однако закалка в кипящем слое позволила получить более высокую стабильность свойств (меньший разброс значений в партии образцов) вследствие более точного поддержания температуры среды.

Исследована закалка шпинделей максимальным диаметром -40, длиной ~400 мм из стали типа 35Х2НМ. По существующей технологии шпиндели нагревают в проходной пламенной печи или электропечи с роликовым подом в течение 3 ч, закаливают в масляной ванне (температура которой < 70° С), а затем подвергают отпуску при 170-190° С в течение 6 ч с последующим охлаждением на воздухе. Длительный нагрев шпинделей приводит к интенсивному их обезуглероживанию и окислению. После термообработки твердость шпинделя должна составлять HRC 49- HRC 56.

Термограммы нагрева шпинделей в кипящем слое частиц корунда диаметром 0,32 мм, отапливаемом природным газом, показали, что температура на поверхности и на оси их в разных точках по длине меняется с различной скоростью (шпиндели характеризуются переменным по длине диаметром), но за 8-9 мин все изделие равномерно прогревается практически до температуры кипящего слоя (900, 1000 и 1100° С в наших опытах). Скорость охлаждения различных сечений в холодном кипящем слое частиц корунда диаметром 0,12 мм также заметно различается, причем в среднем сечении она несколько меньше, чем при охлаждении в масле. До температуры 200° С различные сечения шпинделя охлаждаются за 2,5-5,5 мин на оси и за 0,5-2,5 мин на поверхности.

Образцы диаметром 40,5 и длиной 150 мм выдерживали в кипящем слое корунда (частицы диаметром 0,32 мм температурой 900° С) в течение различного времени (5-210 мин), а затем часть их охлаждали в масле, а часть - в кипящем слое частиц корунда диаметром 0,12 мм (в обоих случаях в течение 4 мин) и после 6-ч отпуска при 170-190° С измеряли полученную твердость. Исследования показали, что необходимой твердостью характеризовались лишь те образцы, которые выдержаны в кипящем слое при нагреве в течение 25 мин и более (для охлаждения в кипящем слое) и в течение 20 мин и более (для охлаждения в масле). Распределение твердости по сечению образцов было равномерным.

Обработка партии шпинделей с нагревом в кипящем слое частиц корунда диаметром 0,32 мм в течение 30-35 и 60 мин и охлаждением в кипящем слое частиц корунда диаметром 0,12 мм в течение 4 мин подтвердила обоснованность выбранных режимов: все обработанные шпиндели характеризовались удовлетворительной твердостью по сечению. Один из них был разрезан на несколько частей по длине и на каждой части была замерена твердость по сечению, которая также оказалась достаточно равномерной. Свойства шпинделей, обрабатываемых в горизонтальном и вертикальном положениях, практически не различались. Коробление, как правило, было назначительным (во всех случаях биение составляло 0,3-0,5 мм и лишь в двух 0,1 и 0,8 мм).

Исследования показали, что применение кипящего слоя позволяет в шесть раз сократить время выдержки при нагреве, полностью исключив образование окалины и обезуглероженного слоя, что позволяет термически обрабатывать изделия после механической обработки на готовые размеры, и устранить таким образом трудности механической обработки уже закаленных изделий.

На основании результатов исследований предприятием «Уралэнергоцветмет» был выполнен проект агрегата садочного типа непрерывного действия производительностью 700 кг/ч. Шпиндели, закрепленные вертикально в виде пакетов («садок») на специальном приспособлении, подаются в агрегат загрузочной тележкой, движущейся по рельсам над агрегатом. Каждая садка комплектуется из 52 шпинделей с шагом 100 мм. Одновременно в камере нагрева находится две садки, а в камере охлаждения одна. Садка подается в камеру нагрева сверху так, что несущая поперечная ось приспособления устанавливается в специальном гнезде. Через 15 мин все садки поочередно поднимаются, перемещаются на один шаг, и переставляются в соседние гнезда, так что на место, освободившееся от первой садки, помещается свежая, а садка из камеры охлаждения выдается наружу на стол загрузки и выгрузки. Время пребывания садки в камере нагрева 30 мин, в камере охлаждения 10 мин.

Поскольку возможен небольшой перенос корунда из камеры нагрева в камеру охлаждения, размер его частиц в обеих камерах принят равным 0,12 мм. Нагрев кипящего слоя в печи, у которой площадь газораспределительной решетки составляет 1,5X2,0 м, осуществляется сжиганием природного газа по двухступенчатой схеме с применением насадки из катализатора ГИАП-3. Температура слоя в ней меняется от 890° С (после погружения очередной садки) до 910°С (к концу периода прогрева садки). Скорость псевдоожижения при 900° С составляет 0,1 м/с.

Тепло из камеры охлаждения отводится с псевдоожижающим агентом, подаваемым со скоростью 0,25 м/с, и на испарение впрыскиваемой в слой воды (260 кг/ч). Температура кипящего слоя в камере охлаждения поддерживается равной 40° С. Чтобы уменьшить ее колебания при погружении нагретой садки, площадь камеры принята равной площади печи.

Габаритные размеры агрегата в плане (по обшивке) составляют 2,75x5,5 м; высота (без тележки) 3,5 м. Высота слоя корунда в неожиженном состоянии от уровня отверстий в газораспределительных колпачках равна 0,7 м. Аэродинамическое сопротивление колпачковой газораспределительной решетки и кипящего слоя 18 кН/м2. При этом расход природного газа равен 53 м2/ч против 250 м3/ч на печи с пламенным обогревом. Себестоимость 1 т изделий составляет по расчету 2,34 руб/т против 8,08 руб/т по существующей технологии. Расчетный годовой экономический эффект равен 113 тыс. руб. на один агрегат. В настоящее время агрегат находится в стадии монтажа.

На основании выполненных исследований УПИ и НИИМетизом разработан проект промышленной печи с кипящим слоем для нагрева болтов до 910° С под закалку производительностью 400 кг/ч (тепловая мощность 176 кВт). Печь представляет собой камеру длиной 2,0 м, оборудованную системой двухступенчатого сжигания газа с катализатором ГИАП-3 (расход природного газа 19,8 м3/ч). Высота засыпки слоя корунда от уровня колпачков 360 мм. Болты с помощью специального механизма подачи в корзине на штанге попадают сначала в расширенную часть печи площадью 0,3x0,86 м с одноступенчатым сжиганием (без катализатора), где за 50 с нагреваются до 500° С. Двигаясь с помощью цепного транспортера вдоль печи, они поступают затем в узкую часть печи (1,7 Х0,32 м) с защитной атмосферой, получаемой при сжигании газовоздушной смеси в затопленной насадке из катализатора ГИАП-3 с ав = 0,4. В узкой части печи подается вторичный воздух. Общее время пребывания болтов в печи 8 мин. Габариты печи по каркасу 2,8X2,4X3 м.

Описана закалка в промышленной ванне с кипящим слоем листов ЗХ 1,2 м толщиной от 0,5 до 3,2 мм из хромо-никелевых сплавов (нимоник) на аустенит с целью снижения их твердости перед холодной обработкой. Кипящий слой оказался единственной охлаждающей средой, обеспечивающей отсутствие коробления листа при получении заданных механических свойств (нагрев листов осуществляли в обычной конвективной печи). Устройство ванны описано, поэтому здесь не рассматривается.

Достаточно подробный анализ основных свойств кипящего слоя и обзор литературы по его применению для термообработки приведены. Изложена методика применения охлаждающих ванн с кипящим слоем для моделирования закалки изделий в воде или других средах. Определяя расчетом скорость охлаждения в воде интересующей их точки массивного изделия, авторы подбирают затем кипящий слой, обеспечивающий такую же скорость охлаждения небольшого образца и в ходе эксперимента устанавливают, достаточна ли эта скорость для получения требуемых механических свойств у закаленной стали.

В заключение следует остановиться на статье. Ее авторы весьма скептически оценивают возможность применения кипящего слоя для термообработки стали, поскольку в кипящем слое неэкономично применение защитных атмосфер (вследствие большого их расхода на псевдоожижение), а нагрев в окислительной среде, получаемой при сжигании топлива в слое, во-первых, приводит к налипанию частиц, а, во-вторых, не удовлетворяет требованиям получения светлой поверхности. Получение температур ниже 600° С сжиганием топлива в слое авторы работы считают вообще невозможным. Эта статья, по-видимому, оказала определенное влияние на оценку возможностей применения кипящего слоя в США и Англии. Во всяком случае, число публикаций в этих странах после 1965 г. резко уменьшилось. Между тем, работа является просто продуктом поверхностного знакомства ее авторов с предметом и, в частности, полным незнанием ими работ, выполненных в этом направлении в СССР. Двухступенчатая или двухзонная схемы сжигания позволяют не только получить защитную атмосферу в самой нагревательной печи, но и использовать тепло ее дожигания для нагрева металла. Применение погружных горелок или инертной насадки, описанных выше, дает возможность отапливать природным газом печи с кипящим слоем практически при любой его температуре, в том числе и меньшей, чем 600° С.

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2012.05.23   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

12:13 Круг 80, сталь 20

12:13 Труба 108, склад Ярославль

12:12 Лист 12 мм, склад Ярославль

12:12 Круг 95, сталь 20

12:12 Круг 16, сталь 20

12:12 Арматура 12мм, со склада Ярославль

12:04 Отливки чугунные круглые

12:04 Круг чугунный СЧ20 из наличия

12:02 Песок стальной технический 0.63 в МКР

12:02 Дробь стальная литая. Дробь ДСЛ. ГОСТ 11964-81

НОВОСТИ

26 Февраля 2017 17:09
Самодельный мини-холодильник из компьютерного кулера с элементом Пельтье

22 Февраля 2017 17:42
Самодельный гидравлический дровокол (14 фото)

27 Февраля 2017 09:27
Южноамериканский выпуск стали в январе вырос на 11,6%

27 Февраля 2017 08:07
Японский выпуск стальной заготовки в январе вырос на 4,4%

27 Февраля 2017 07:58
”Vale” сообщила о чистой прибыли за 2016 год в размере почти $4 млрд.

26 Февраля 2017 17:42
Выпуск чугуна в странах СНГ в январе вырос на 5,6%

26 Февраля 2017 16:42
На ”ЧСЗ” построят барабанный смеситель для мариупольского металлургического комбината

НОВЫЕ СТАТЬИ

Лазерная резка металлических листовых материалов

Изготовление деталей из проволоки

Некоторые особенности участия в современных тендерах

Советы по выбору металлической двери

Оборудование для обработки листового металла

Аппараты точечной контактной сварки (споттеры)

Боксы биологической безопасности для лабораторий

Блоки управления для двигателей и электротехнического оборудования

Выбор стеллажей для склада

Основные классы лома черных металлов

Дроссели для регулировки гидравлических систем

Характерные особенности оцинкованных воздуховодов

Бурение скважины на воду с использованием интернет-сервиса

Особенности и виды современных лотерей

Медный прокат и его поставщики

Котлы для промышленных целей

Сорбенты для очистки и фильтрации

Автоматика для ворот - приводы и другое оборудование

Как правильно выбрать качественный электродвигатель серии ДАЗО, А4, А4F

Отличные окна из дерева по честной цене

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "РДМ" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.