Лекція №2. Структуроутворення чавуну.

Основні питання:

• Властивості графітної фази. Класифікація графітних включень. Вплив форми та характеру розподілу графіту на механічні властивості чавуну.
• Структурні складові металічної  матриці та їх властивості. Вплив структурних складових на механічні та експлуатаційні властивості.

Завдання на СРС за темою:

Засвоїти

• Вплив хімічного складу на процеси графітизації чавунів.
• Структурні складові металічної матриці та їх властивості
• Вплив структурних складових на механічні та експлуатаційні властивості.

Проаналізувати

• Стан та перспективи розвитку чавуноливарного виробництва на Україні та за кордоном;
• Механічні властивості чавунів та методи їх визначення;
• Вплив форми та характеру розподілу графіту на механічні властивості чавуну.

Розглянути

• Діаграму стану Fe-C сплавів;
• Класифікацію чавунів;
• Кристалізацію заевтектичного, евтектичного та доевтектичного чавуну.

Лабораторні роботи:

Лабораторна робота 1. Термографічний контроль вуглецевого еквіваленту чавуну. Вплив вуглецевого еквівалента на властивості сірого чавуну (4 год).

Тема 1.2. Виливки із сірого чавуну з пластинчастим графітом

Лекція №3. Класифікація чавунних виливків з пластинчастим графітом. 

Основні питання:

• Технічні умови на виливки із сірого чавуну та області його застосування. Механічна властивості сірого чавуну та методи їх визначення.

Практичні заняття:

Практична робота №2 Аналіз властивостей чавуну в залежності від структури металевої матриці.

Лекція №4. Технологічні властивості сірого чавуну.

Основні питання:

• Рідкотекучість, методи визначення. Вплив технологічних факторів на рідкотекучість чавуну.
• Усадка сірого чавуну в рідкому стані, при кристалізації та твердому стані.

Лабораторні роботи:

Лабораторна робота 1 (продовження). Термографічний контроль вуглецевого еквіваленту чавуну. Вплив вуглецевого еквівалента на властивості сірого чавуну (4 год).

Лекція №5. Вплив хімічного складу на властивості чавуну.

Основні питання:

• Вплив хімічного складу на структуроутворення, механічні  та технологічні властивості сірого чавуну.
• Структурні діаграми для визначення хімічного складу сірого чавуну. Особливості вибору хімічного складу чавунів.

Завдання на СРС:

Засвоїти:

• Технічні умови на виливки із сірого чавуну;
• Механічна властивості сірого чавуну;
• Вплив хімічного складу на структуру та властивості сірого чавуну у виливках.

Проаналізувати:

• Структурні номограми для визначення хімічного складу чавуну;
• Застосування виливків із сірого чавуну;
• Модифікатори, які застосовуються для сірого чавуну;
• Відмінність мікролегування від модифікування.

Розглянути:

• Стабілізуючи елементи та їх вплив на форму і розміри включень графіту;
• Усадка сірого чавуну в рідкому стані та при кристалізації:
• Службові властивості чавунів с пластинчастим графітом.

Практичні заняття:

Практична робота № 3. Аналіз структуроутворення в чавунах  при термічної обробці

Тема 1.3. Виливки з чавуну з кулястим та вермікулярним графітом

Лекція №6. Чавун з кулястим графітом.

Основні питання:

• Галузі використання виливків з чавуну з кулястим графітом. Класифікація виливків відповідно до нормативних документів. Хімічний склад чавуну з кулястим графітом.
• Сфероїдизуючи та демодифікуючи елементи.
• Структурні номограми для визначення хімічного складу.

Лабораторні роботи:

Лабораторна робота 2. Металографічний аналіз мікроструктури чавунів.

Лекція №7. Ливарні властивості та особливості виробництва виливків з ЧКГ.

Основні питання:

• Класифікація сфероідизуючих модифікаторів. Методи сфероідизуючого модифікування.
• Ливарні властивості чавуну з кулястим графітом. Особливості плавлення при виробництві виливків з чавуну з кулястим графітом.
• Термічне оброблення виливків з чавуну з кулястим графітом.

Практичні заняття:

Практична робота №4 Розрахунок металевої частини шихти аналітичним методом.

Лекція 8. Виливки з чавуну з вермикулярним графітом.

Основні питання:

• Класифікація виливків відповідно до нормативних документів. Механічні та ливарні властивості ЧВГ. Галузі використання. Особливості кристалізації графіту.
• Технологічні особливості виробництва виливків із чавуну з вермикулярним графітом.

Завдання на СРС:

Засвоїти:

• Класифікацію виливків відповідно до нормативних документів
• Хімічний склад чавунів з кулястим та вермікулярним графітом
• Ливарні властивості чавуну з кулястим графітом
• Термічне оброблення виливків з чавуну з кулястим графітом
• Механізм сфероїдизації графіту

Проаналізувати:

• Технологічні особливості виробництва виливків із чавуну з вермикулярним графітом
• Номограми для визначення хімічного складу чавуну з кулястим графітом

Розглянути:

• Методи сфероідизуючого модифікування
• Відмінність режимів нізкотемпературного та високотемпературного відпалу високоміцного чавуну
• Особливості плавлення при виробництві виливків з чавуну з кулястим графітом
• Принцип вибору хімічного складу чавунів

Лабораторні роботи:

Лабораторна робота 3. Сфероїдизуюче модифікування чавуну (4 год).

Тема 1.4. Виливки із ковкого чавуну

Лекція 9. Класифікація виливків з ковкого чавуну.

Основні питання:

• Особливості графітизації при виробництві ковкого чавуну. Галузі використання ковкого чавуну. Класифікація виливків. Хімічний склад та властивості ковкого чавуну.
• Термічна обробка при виробництві ковкого чавуну. Відпал на світлосердечний  та чорносердечний ковкий чавун.

Практичні заняття:

Практична робота №5 Конструктивні особливості коксогазової вагранки

Лекція 10. Термічна обробка при виробництві ковкого чавуну.

Основні питання:

• Особливості графітизуючого відпалу. Високотемпературний та низькотемпературний відпал, особливості застосування. Технологічний процес відпалу на світлосердечний  та чорносердечний ковкий чавун.
• Особливості структуроутворення на різних етапах графітизуючого відпалу.

Завдання на СРС:

Засвоїти:

• Класифікацію виливків
• Хімічний склад та властивості ковкого чавуну
• Технологічний процес відпалу на світлосердечний та чорносердечний ковкий чавун

Проаналізувати:

• Марки чавуну та основні механічні властивості

Розглянути:

• Фізичні та службові властивості ковкого чавуну
• Принцип вибору хімічного складу

Лабораторні роботи:

• Лабораторна робота 3 (продовження). Сфероїдизуюче модифікування чавуну (4 год).

Розділ 2. Плавлення чавунів

Тема 2.1. Шихтові матеріали для плавлення чавунів

Лекція 11. Чушковий чавун. 

Основні питання:

• Класифікація шихтових матеріалів. Металева частина шихти та її класифікація. Технічні умови на чушкові чавуні ливарні, переробні. рафіновані, пріродньолеговані.
• Спадкові властивості чавуну.

Завдання на СРС:

Практичні заняття:

• Практична робота №6. Конструктивні особливості газової вагранки

Лекція 12. Металеві присадки.

Основні питання:

• Металевий лом та його класифікація. Зворот власного виробництва.
• Феросплави та лігатури, що використовуються у чавуноливарному виробництві.

Лабораторні роботи:

• Лабораторна робота 4. Графітизуюче модифікування чавуну (4 год).

Лекція 13. Металургійні присадки та паливо.

Основні питання:

• Флюси.  Призначення флюсів. Технічні умови на металургійний вапняк, доломіт, плавіковий шпат, карбюризатори.
• Паливо для плавлення чавуну. Вимоги до палива. Технічні умови на ливарний кокс, рідке та газоподібне паливо.

Завдання на СРС:

Засвоїти:

• Технічні умови на чавуні ливарні, переробні. рафіновані, пріродньолеговані
• Спадкові властивості чавуну

Проаналізувати:

• Вимоги до палива

Розглянути:

• Технічна характеристика феросплавів та лігатур, що застосовуються у чавуноливарному виробництві
• Технічні умови на металургійний вапняк, доломіт, плавіковий шпат, ливарний карбід кальцію
• Підготовка шихтових матеріалів до плавки. Методика приймання та збереження шихтових матеріалів

Практичні заняття:

• Практична робота №7. Технологічні особливості плавки чавуну в індукційних печах

Тема 2.2. Плавильні агрегати для плавлення чавуну

Лекція 14. Характеристика плавильних печей.  

Основні питання:

• Вимоги до плавильних печей у чавуноливарним виробництві Порівняльна характеристика плавильних печей.  Шахтні печі. Класифікація вагранок. Конструктивні особливості.
• Електричні плавильні агрегати. Індукційні печі. Електродугові печі. Переваги та недоліки електропічної плавки. Дуплекс-процес.

Завдання на СРС:

Засвоїти:

• Термодинаміка процесів плавлення високовуглецевих сплавів
• Вимоги до плавильних печей у чавуноливарним виробництві

Проаналізувати:

• Переваги та недоліки електропічної плавки

Розглянути:

• Основи розрахунку шихти у чавуноливарному виробництві

Лабораторні роботи:

• Лабораторна робота 4 (продовження). Графітизуюче модифікування чавуну (4 год).

Тема 2.3. Технологічний процес плавлення чавуну в вагранці.

Лекція 15. Особливості горіння палива й умови плавки в вагранці.

Основні питання:

• Особливості горіння палива й умови плавки. Термодинамічні зони вагранки. Характеристика фізико-хімічних процесів, що протікають в різноманітних зонах вагранки.
•  Зміна хімічного складу чавуну в процесі плавки в коксовій вагранці.

Практичні заняття:

• Практична робота №8. Розроблення технологічного процесу виробництва нелегованого чавуну для виливок. Визначення марки чавуну, хімічного складу шихтових матеріалів, плавильного агрегату.

Лекція 16. Перегрів чавуну та інтенсифікація процесу плавлення.

Основні питання:

• Механізм перегріву в коксовій вагранці. Інтенсифікація ваграночного процесу. Засоби підігріву дуття.
• Конструкційні, технологічні, експлуатаційні особливості підігрівників для вагранок.
• Застосування кисню у ваграночному процесі.

Завдання на СРС:

Засвоїти:

• Теплові процеси плавлення в вагранці
• Металургійні процеси плавлення в вагранці
• Особливості горіння палива в вагранках

Проаналізувати:

• Які зміни відбудуться в термодинамічних зонах вагранки: а) при збільшені кількості повітря при дутті; б) при наявності декількох рядів фурм; в) при надлишкової витрати коксу
• Методи інтенсифікації процесів ваграночного плавлення
• Фізико-хімічні процеси, що протікають при плавці в коксогазової вагранці

Розглянути:

• Основні типи вагранок, їх відмінності та основні конструктивні елементи
• Методі отримання маловуглецевого чавуну в вагранці
• Склад кислого та основного ваграночного шлаку

Лабораторні роботи:

• Лабораторна робота 5. Вплив технологічних факторів на ефективність графітизуючого модифікування (4 год).

Лекція 17. Металургійні основи плавки чавуну в електричних печах.

Основні питання:

• Низькотемпературний та високотемпературний процес індукційної плавки. Економічна ефективність. Окислюванні та відновленні процеси при плавленні в індукційній печі.
•  Вплив технології плавки на структуру та властивості чавуну.
• Плавка чавуну в дугових електропечах. Основні типи дугових електропечей. Металургійні та технологічні особливості плавки в кислих і основних печах.

Завдання на СРС:

Засвоїти:

• Металургійні основи плавлення чавуну в індукційних електропечах
• Фізико-хімічні процеси нізкотемпературного та високотемпературного режимів термочасової обробці рідкого чавуну
• Металургійні особливості плавлення в дугових печах

Проаналізувати:

• Методи інтенсифікації процесів плавлення в індукційних печах
• Фактори індукційного плавлення, що впливають
• Проаналізуйте реакцію утворення оксиду фосфору при відновлені оксиду заліза
• Вплив технології плавки на структуру властивості чавуну

Розглянути:

• Основні технологічні процеси плавлення в індукційних печах
• Принцип генерування теплоті в індукційних печах
• Умови плавлення в дугових печах, що забезпечують видалення хрому
• Умови десульфурації чавуну при плавленні в дугових печах

Тема 2.5. Позапічні методи обробки рідкого чавуну

Лекція 18. Позапічні методи оброблення.  

Основні питання:

• Десульфурація чавуну.
• Навуглецювання.
• Графітізуюче і стабілізуюче модифікування.
• Механізм графітізуючого модифікування.
• Вплив технологічних чинників на ефективність модифікування. 

Завдання на СРС:

Засвоїти:

• Фізико-хімічні процеси десульфурації чавуну
• Фізичні методи позапічної обробці
• Механізм графітизуючого модифікування

Проаналізувати:

• Вплив технологічних чинників на ефективність модифікування
• Методи модифікування при виробництві чавуну з кулястим графітом

Розглянути:

• Модифікатори, що застосовуються у чугуноливарному виробництві
• Підготовку модифікаторів до застосування
• Електрошлакове опрацювання чавуну

Лабораторні роботи:

• Лабораторна робота 5 (продовження). Вплив технологічних факторів на ефективність графітизуючого модифікування (4 год).

Перелік питань, що виносяться на МКР:

1. На яких ознаках ґрунтується класифікація ливарних чушкових чавунів. Назвіть основні групи і класи ливарних чавунів.
2. На яких ознаках ґрунтується класифікація рафінованих чушкових чавунів. Назвіть основні групи і класи рафінованих чавунів.
3. На яких ознаках ґрунтується класифікація переробних чушкових чавунів. Назвіть основні марки переробних чавунів.
4. Охарактеризуйте основні типи природно-легованих чавунів. З якою метою використовуються природно-леговані чавуни.
5. Дайте характеристику спадкоємним властивостям чавуну.
6. На яких ознаках ґрунтується класифікація сталевого і чавунного брухту.
7. Надайте характеристику звороту власного виробництва.
8. Охарактеризуйте феросплави, які найбільше  застосовуються  в чавуноливарному виробництві. Укажіть їхні основні марки.
9. Вкажіть основні добавки, що застосовуються як флюси для зменшення в’язкості шлаків.
10. Охарактеризуйте основні вимоги до твердого ваграночного палива.
11. Укажіть які відмінності має термоантрацит від коксу. Охарактеризуйте технологію виробництва термоантрациту.
12. Охарактеризуйте переваги, якими володіють рідке і газоподібне паливо.
13. У чому полягає підготовка шихтових матеріалів до плавки.
14. Дайте порівняльну характеристику плавильним печам чавуноливарного виробництва.
15. Назвіть основні типи вагранок, їхні відмінності і  основні конструктивні елементи.
16. Перелічите основні типи індукційних печей.
17. Поясните принципи генерування теплоти в індукційних печах.
18. Поясните принципи генерування теплоти в електродугових печах прямої дії; непрямої дії.
19. Приведіть класифікацію чавунних виливків.
20. Охарактеризуйте основні фактори, що впливають на процеси графітизації чавуну.
21. Перелічите основні марки й опишіть властивості й області застосування конструкційних сірих чавунів.
22. Охарактеризуйте технологічні властивості сірих чавунів.
23. Дайте характеристику процесам усадки сірого чавуну у твердому стані.
24. Назвіть графітизуючи елементи; якій їхній вплив на форму і розміри графітових включень.
25. Назвіть стабілізуючі елементи; якій їхній вплив на структуру металевої матриці, форму і розміри графітових включень.
26. Охарактеризуйте основні структурні складові металевої матриці чавуну.
27. Дайте характеристику вуглецевому еквівалентові чавуну.
28. Запропонуйте технологічні прийоми, що дозволяють зменшити вуглецевий еквівалент чавуну.
29. Поясните принцип використання номограми Мауэра для вибору змісту вуглецю та  кремнію в сірому чавуні.
30. У чому розходження номограми Мауэра від номограми Клингенштейна.
31. Охарактеризуйте лігатури і комплексні модифікатори, що використовуються для сфероідизуючого модифікування.
32. Укажіть, які елементи є сфероідизаторами графіту в чавуні. Які елементи перешкоджають сфероідизації. Назвіть добавки, що усувають вплив демодификаторів високоміцного чавуну.
33. Проаналізуйте хімічний склад чавуну з кулястим графітом. Яку необхідно зберегти в чавуні залишкову масову частку магнію, церію, ітрію?
34. Зобразите схеми ливникових систем для здійснення  внутріформеного сфероідизуючого модифікування. Які модифікатори, і в яких кількостях застосовуються в цьому випадку?
35. Перелічите переваги й недоліки автоклавного методу модифікування. Чому необхідно збільшувати тиск при підвищенні температури рідкого чавуну?
36. Охарактеризуйте особливості ковшових методів сфероідизуючого модифікування з використанням лігатур і чистого магнію.
37. Опишіть конструкцію конверторного ковша для обробки чавуну магнієм.
38. Дайте характеристику ливарним властивостям чавуну з кулястим графітом. Як можна вплинути на величину предусадкового розширення?
39. Опишіть заходи для запобігання ливарних дефектів для високоміцного чавуну.
40. Охарактеризуйте особливості плавки при виробництві чавуну з кулястим графітом.
41. Укажіть особливості технології одержання чавуну з графітом вермікулярної форми.
42. Охарактеризуйте графіт вермікулярної форми. Чому у ЧВГ існує обмеження по кількості графіту кулястої форми?
43. У чому складається розходження режимів низькотемпературного й високотемпературного відпалу високоміцного чавуну?
44. На яких ознаках ґрунтується класифікація виливків із ковкого чавуна? Перелічите марки ковкого чавуну.
45. Дайте характеристику структурі металевої матриці різних марок ковкого чавуну.
46. У чому полягає відмінність світлосердечного й чорносердечного ковкого чавуну?
47. Дайте характеристику ливарним властивостям ковкого чавуну.
48. Охарактеризуйте  режими термічної обробки на  ковкий чавун.
49. Дайте характеристику вибіленому литтю. При яких технологічних умовах можливе одержання необхідного сполучення структури вибіленого лиття?
50. Опишіть термодинамічні зони в коксових вагранках. Які зміни відбудуться в термодинамічних зонах: а) при наявності декількох рядів фурм; б) при надлишковій витраті коксу?
51. Які зміни відбудуться в термодинамічних зонах при збільшенні кількості повітря для дуття?
52. Напишіть рівняння основних процесів, що протікають при горінні коксу у вагранці. При спалювані 187,5 кг коксу утвориться оксид вуглецю. Визначите обсяг оксиду вуглецю, що утворився, якщо масова частка вуглецю в коксі складає 96%.
53. Надайте характеристику ваграночним газам коксової, коксо-газової і газової вагранки. Що визначає поява кисню в ваграночних газах?
54. Як змінюється склад ваграночних газів в шахті  коксової та коксо-газової вагранки?
55. Назвіть умови мінімального окислювання елементів при ваграночному плавлені.
56. Які методи одержання у вагранках маловуглецевого чавуну?
57. Дайте характеристику умовам інтенсифікації процесу навуглецюванню чавуну при плавці в вагранці.
58. Визначите умови мінімального переходу сірки з карбюрізтору в розплав.
59. Надайте характеристику методам інтенсифікації процесів ваграночного плавлення. Чи зміниться масова частка сірки в рідкому чавуні при підігріві дуття?
60. Як зміниться коефіцієнт розподілу сірки при збільшенні окисленності металу і шлаку?
61. Які особливості роботи вагранок тривалої дії; безкоксових вагранок?
62. Перерахуєте переваги і недоліки індукційної плавки чавуну.
63. Надайте характеристику канальним індукційним печам. Визначить особливості конструкції та методи використання в чавуноливарному виробництві. Індукційні печі безупинної дії.
64. Поясните принцип генеріровання теплоти в індукційних електропічах. Як зміниться глибина проникнення току в шихту при збільшенні частоти току від 50 до 2500 Гц?
65. Від яких чинників залежить інтенсивність електромагнітного перемішування в індукційних електропічах промислової частоти? Як впливає перемішування на процеси плавлення?
66. Назвіть засоби і матеріали для одержання декількох марок сірого чавуну при плавці на єдиної шихті.
67. Який угар металу при плавленні різноманітних шихтових матеріалів? Складити рівняння реакції відновлення оксиду заліза вуглецем і проаналізуйте його. Які умови сприяють протіканню цієї реакції і запобіганню угару заліза?
68. Чим відрізняються фізико-хімічні процеси нізькотемпературного і високотемпературного режимів термочасовій обробці рідкого чавуну?
69. Від яких чинників індукційної плавки залежить кількість азоту і водню в чавуні?
70. Надайте характеристику впливу технології плавки в індукційній печі на структуру властивості чавуну.
71. Який основний принцип класифікації вогнетривів? Перерахуєте вогнетриви, які найбільш часто застосовуються для футерівки: а) вагранки; б) індукційної тигельної печі; в) основної дугової печі.
72. Які шлаки ставляться до карбідних? Що необхідно зробити для перетворення карбідного шлаку в білий?
73. З якою ціллю наводиться в електродугових печах карбідний шлак? білий шлак?
74. Надайте характеристику електрообладнанню дугової печі.
75. Надайте класифікацію легованих чавунів зі спеціальними властивостями.
76. Назвіть та охарактеризуйте основні схеми абразивного зносу.
77. Як впливає структура чавуну на його зносостійкість,
78. Надайте класифікацію зносостійких чавунів по типу карбідів.
79. Надайте класифікацію та області застосування зносостійких чавунів з різноманітним типом карбідів.
80. Надайте характеристику властивостям антифрикційним чавунам.
81. Як визначається вплив твердих складових і властивостей металевої основи на експлуатаційні характеристики антифрикційного чавуну?
82. Надайте характеристику впливу хімічного складу на експлуатаційні властивості антифрикційного чавуну.
83. Назвіть марки антифрикційного чавуну та наведіть металургійні особливості виробництва з них виливків.
84. Яки фактори впливають на корозійну стійкість чавунів?
85. Надайте характеристику хімічної та електрохімічної корозії чавунів.
86. Назвіть марки хромистих корозійностійких чавунів і надайте характеристику впливу хімічного складу.
87.  Назвіть марки легованого кремнієм корозійностійких чавунів і надайте характеристику впливу хімічного складу.
88. У чому сутність жаростійкості чавунів? Надайте характеристику методам оцінки жаростійкості чавунів.
89. Як формується структура чавуну, легованого алюмінієм?
90. Надайте характеристику та визначити області застосування жаростійких чавунів, легованих алюмінієм.
91.  Надайте характеристику металургійним особливостям виробництва жаростійких чавунів, легованих алюмінієм.
92. Надайте характеристику жаростійких чавунів, легованих хромом.
93. Надайте характеристику жаростійких чавунів, легованих кремнієм.
94. Як змінюються властивості  чавунів при високих та низьких температурах?
95. Надайте характеристику жароміцним чавунам.

Іспит

• Рейтингова оцінка рівня підготовки студентів визначається відповідно до «Положення про рейтингову систему оцінювання успішності студентів з дисципліни «Виробництво виливків з чавуну»
• Письмовий.

Рекомендована література