Передельный чугун: технические условия. Чугун как получают

Производство чугуна. Марки чугуна. Технология производства :: SYL.ru

В настоящее время основной способ получения чугуна - плавка железных руд в доменных печах. Для плавки необходим ряд сырых материалов, таких как флюсы, железные или марганцовые руды, а также топливо. В качестве топлива используется кокс, который, по сути, является каменным углем. Роль кокса – обеспечить процесс восстановительной энергией и определенным количеством тепла. Давайте рассмотрим производство чугуна более подробно. Так как это сложный и длительный процесс, то его описание займет много времени.

Топливо для плавки

Как было отмечено выше, в качестве топлива используют кокс. Но, помимо этого, допустимо использование мазута, угольной пыли и природного, а также коксового газов. Тем не менее практически всегда в качестве основного горючего применяют именно кокс. Это вещество, которое образуется при удалении летучих газов из угля при температуре от 900 до 1 200 градусов. Сегодня это единственный вид твердого топлива, который сохраняет свою исходную форму во время движения от колошника к горну. В принципе, к этому материалу выдвигаются жесткие требования, которые касаются механической прочности и жесткости, что нужно для восприятия больших нагрузок в нижней части доменной печи. Крайне важно выдерживать фракцию кокса. Слишком мелкие частицы способствуют газопроницаемости шихты, а слишком большие разрушаются и образуют мелкую фракцию. Помимо этого, необходимо соблюдать определенный процент влажности, что нужно для поддержания теплового режима.

Руды для плавки

В земной коре довольно много железа, однако в чистом виде оно не встречается, его всегда добывают с горными породами в виде различных соединений. Железной рудой можно называть только те породы, из которых с экономической точки зрения выгодно добывать железо посредством плавления в печи. В природе существуют богатые и бедные железные руды. Если говорить с точки зрения металлургической промышленности, то в руде есть ряд полезных добавок, которые необходимы при получении чугуна, – это хром, никель, марганец и другие. Есть и вредные включения: сера, фосфор, медь и т.п. Кроме того, железная руда может делиться на несколько групп в зависимости от минерала:

• красный железняк – 70% железа, 30% кислорода;
• магнитный железняк – 72,4% железа, 27,6% кислорода;
• бурый железняк – до 60% железа;
• шпатовый железняк – до 48,3 % железа.

Логично было бы сделать вывод, что доменное производство чугуна должно предусматривать использование руды из второй группы. Но самой распространенной является первая, поэтому ее чаще и применяют.

Подготовка руды к плавке

Нельзя добыть железную руду из земли и тут же забросить ее в загрузочное устройство доменной печи. Сначала необходимо несколько улучшить технико-экономические показатели, что позволит использовать для получения чугуна относительно бедные руды, которых в земной коре значительно больше. К примеру, увеличение железа в руде всего на 1% приводит к экономии кокса на 2% и к увеличению производительности ДП на 2,5%. На первом этапе руда дробится на фракции, а дальше проходит грохочение. Последнее мероприятие необходимо для разделения железной руды по крупности. Дальше идет усреднение, где выравнивается химический состав. Один из самых важных и сложных этапов – обогащение. Суть процесса заключается в удалении пустых пород с целью увеличения содержания в руде железа. Обычно обогащение проходит в два этапа. Заключительным этапом является окускование, которое нужно для улучшения протекания плавки в доменной печи.

Технология производства

Доменный процесс – это совокупность механических, физических и химико-физических процессов, которые протекают в функционирующей ДП. Загружаемые флюсы, руды и кокс в процессе плавки превращаются в чугун. С точки зрения химии, это окислительно-восстановительный процесс. По сути, из оксидов восстанавливается железо, а восстановители окисляются. Но процесс принято называть восстановительным, так как конечная цель – получить металл.

Основным агрегатом для реализации процесса плавки служит печь (шахтная). Крайне важно обеспечить встречное движение шихтовых материалов, а также их взаимодействие с газами, которые образуются во время плавки. Для улучшения процесса горения используется дополнительная подача кислорода, природного газа и водяного пара, что в совокупности называется дутьем.

Еще о доменном процессе

Кокс, поступающий непосредственно в горн, имеет температуру порядка 1 500 градусов. В результате в зоне горения образуется смесь газов температурой 2 000 градусов. Он поднимается в верх доменной печи и нагревает опускающиеся к горну материалы. При этом температура газа несколько понижается, примерно до 1700-1600 градусов.

Шихта грузится в колошник порционно. Распространение в ДП происходит слоями. Обычно загружают одну порцию в 5 минут. Перерыв нужен для освобождения места в колошнике. Науглероживание проходит еще в твердом состоянии железа, после температура падает до 1 100 градусов. В этот период заканчивается восстановление железа и начинается окисление кремния, марганца и фосфора. В результате мы имеем науглероженное железо, которое содержит не более 4% углерода. Оно плавится и стекает в горн. Туда же попадает и шлак, но так как удельные массы материалов различные, то они не соединяются. Через чугунную летку выпускают чугун, а через шлаковые летки – шлак. В принципе, это и вся технология производства, описанная вкратце. Сейчас рассмотрим еще один интересный вопрос.

Основные марки чугуна

Чугун – сплав железа с углеродом. Содержание последнего элемента не должно быть меньше 2,14%. Помимо этого, присутствуют и другие элементы, такие как кремний, фосфор, сера и др. Углерод обычно находится или в связанном состоянии (цементит), или же в свободном (графит). Чугун можно поделить на следующие виды:

• Литейный – имеет маркировку Л1-Л6 и ЛР1-ЛР7.
• Передельный чугун – маркируется как П1 и П2. Если материал предназначается для отливок, то это ПЛ1 и ПЛ2. Металл с большим содержанием фосфора обозначается как ПФ1,ПФ2, ПФ3. Помимо этого, есть и высококачественный передельный чугун – ПВК1, ПВК2 и ПВК3.
• Серый – СЧ10, СЧ15, СЧ20,СЧ25, СЧ30 и СЧ35.
• Ковкий чугун – КЧ30-6, ЧК45-7,КЧ65-3 и др. Если после букв стоят цифры, то они обозначают временное усилие на разрыв.
• Легированный чугун, имеющий специальные свойства, обозначается буквой «Ч»;
• Антифрикционный (серый) – АЧС.

Можно говорить о том, что любой вид чугуна имеет свое дальнейшее назначение. К примеру, передельный используется для переделки в сталь и для производства отливок. В это же время марки ПЛ1 и ПЛ2 отправятся в литейный цех, а П1 и П2 будут использованы в сталеплавильном производстве.

Влияние различных соединений на свойства

Независимо от вида и марки чугуна есть ряд элементов, которые значительно влияют на его свойства и технические характеристики. В качестве примера возьмем серый чугун. Повышенное содержание кремния способствует понижению температуры плавления и значительно улучшает его технологические и литейные свойства. По этой простой причине в литейный цех обычно отправляют чугун с большим содержанием этого элемента. А вот марганец – это своего рода противоположность кремнию. Однако он является полезным химическим элементом, так как увеличивает прочность и твердость изделия.

Сера – одно из самых вредных включений, которое существенно снижает жидкотекучесть и тугоплавкость чугуна. Фосфор может оказывать как вредное влияние, так и полезное. В первом случае изготавливают изделия сложной формы, тонкостенные и не требующие большой прочности. А вот марки чугуна с большим содержанием фосфора недопустимо использовать в машиностроении, где нужно добиться большой прочности изделия.

Про науглероживание железа

Восстановленное в ДП железо поглощает в себя самые различные химические элементы и углерод в том числе. Как результат, образуется полноценный чугун. Как только он появляется в твердой форме, сразу же начинается его науглероживание. Сам процесс заметен при относительно невысоких температурах в 400-500 градусов. Кроме того, стоит отметить, что чем больше углерода в составе железа, тем ниже температура плавления. Однако когда металл находится уже в жидком состоянии, процесс протекает несколько интенсивней. Нужно понимать, что после того, как в чугуне будет окончательное количество углерода, изменить это уже будет невозможно. Такие элементы, как марганец и хром, способствуют увеличению содержания углерода, а кремний и фосфор уменьшают его количество.

Немного о литейном производстве

Литье известно человеку уже довольно давно, примерно несколько тысяч лет. Это технологический процесс, позволяющий получить заготовку необходимой формы. Обычно таким способом изготавливают только фасонные детали и заготовки. Суть метода заключается в том, что расплавленный металл или другой материал (пластмасса) выливается в форму, полость которой имеет необходимую конфигурацию будущей детали. Через некоторое время металл застывает и получается заготовка. Она проходит механическую обработку, которая заключается в улучшении качества посадочных поверхностей, получении необходимой шероховатости и т.п. Интересно то, что литейное производство чугуна для промышленного оборудования осуществляется в земле. Для этого изготавливается разовая песчаная форма и подбирается соответствующее оборудование.

Еще кое-что интересное

Стоит обратить ваше внимание на то, что литейное производство использует металл, который был получен в доменной печи. По сути, при вторичной плавке получают изделия с требуемыми свойствами, которые изменяются в плавильной печи. В это же время отливки, химический состав которых оставляют неизменным в литейном производстве, изготавливают крайне редко. В частности это касается чугуна. Когда нужно получить деталь из черного металла, помимо чугуна, в печь загружают ряд модификаторов, флюсов, раскислителей, а также стальной лом и штыковой чугун. Последний нужен для получения стальных и чугунных отливок. Сам же процесс производства чугуна мало чем отличается от доменного производства.

Заключение

Помимо рассмотренных нами, существуют и другие способы производства чугуна. К примеру, плавка в мартеновских печах. Но этот метод морально устарел, так как он слишком энергозатратный, хотя качество металла находится на хорошем уровне. Совсем другое дело – конвертерный способ, который, наоборот, только набирает популярность с каждым годом. К примеру, производство чугуна в России в конвертерах занимает около 30-45% от всего производства. Конвертерный метод обладает рядом существенных преимуществ, одно из них – высокая скорость плавки. Кроме того, из конвертера чугун переливается непосредственно в формы и используется по назначению. Стоит отметить, что остановить ДП невозможно, так как производство непрерывно. В крайнем случае имеет место консервация, при которой кокс тлеет в горне. Если же доменная печь останавливается, то проще построить новую, нежели запустить старую.

www.syl.ru

Откуда берется чугун и как получается сталь

Откуда берется чугун. Чаще всего отливки изготовляют из чугуна и стали. В природе, однако, нет ни чугуна, ни стали. Оба эти металла представляют собой сплав железа с углеродом и рядом других элементов. В чугуне углерода больше, в стали — меньше. Чугун тверд, но хрупок. Сталь мягка, хорошо куется, легко обрабатывается резцами. Откуда же они берутся, если в природе их нет?

Чистого железа в земной коре тоже нет. Железа в ней много, но все оно окислено, соединено с кислородом, да еще загрязнено другими примесями. Горные породы, содержащие значительное количество железа, называются железными рудами. Горняки в железорудных копях и занимаются добычей железной руды. Большую часть руды отправляют в горно-обогатительные комбинаты, где стремятся удалить из руды часть пустой породы.

Затем железнодорожники доставляют руду на металлургические заводы. Тут ее доменщики и загружают в доменные печи. В них руда переплавляется вместе с коксом и известняком. Однако из доменной печи получить чистое железо не удается. Находясь в печи бок о бок с кусками кокса, железо растворяет в себе углерод. Три-четыре процента углерода совершенно меняют свойства железа. Затвердев, такое железо оказывается очень твердым, хрупким, не поддающимся ковке, но в жидком состоянии хорошо заливающимся в формы. Его и называют чугуном.

А как получается сталь? Большую часть получаемого в доменных печах чугуна металлурги переплавляют в сталеплавильных печах с тем, чтобы выжечь из него излишек углерода. И получают совсем иной продукт — сталь. Крепкую, упругую, податливую. Сталь, которую можно не только резать, ковать, штамповать, прокатывать, но и отливать из нее любые изделия.

Что же делает литейщик? Итак, дело доменщика выплавить чугун. Дело сталеплавильщика — получить добротную сталь. А дело литейщика — придать чугуну или стали нужную форму, изготовить из них изделие, обладающее необходимыми качествами. При этом литейщик вновь расплавляет эти металлы, доводит их до нужной температуры, вводит в металл необходимые добавки и заливает расплав в заранее приготовленные формы. Умение приготовить нужную форму — это не только сложное мастерство, но и большое искусство. О нем — впереди.

Итак, литейное производство — это та отрасль промышленности, которая занимается изготовлением изделий или заготовок путем заливки расплавленного металла в специально изготовленные формы.

www.stroitelstvo-new.ru

Как получают чугун | Справочник конструктора-машиностроителя

Чугу́н — сплав железа с углеродом с содержанием более 2, 14 % ( точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний ).Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита.В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют : бледный, бесцветный, ковкий и высокопрочные чугуны.Чугуны держат постоянные примеси ( Si, Mn, S, P ), а в отдельных событиях также легирующие элементы ( Cr, Ni, V, Al и др. ).Обыкновенно, чугун хрупок.

Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна, в итоге которого образуется графит хлопьевидной формы.Металлическая основа такого чугуна : феррит и реже перлит.Ковкий чугун получил свое название из - за повышенной пластичности и вязкости ( при всем при том, что обработке давлением не подвергается ).Ковкий чугун обладает повышенной крепостью при растяжении и рослым сопротивлением удару.Из ковкого чугуна изготовляют детали непростой фигуры : картеры заднего моста машин, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.

Включенная в действие доменная печь функционирует непрерыв­но в течение нескольких лет.Руду, кокс и флюсы периодически до­бавляют через верхнее отверстие ( колошник ) печи.Также периоди­чески производится выпуск из нее чугуна и шлака — через любые 4 — 6 ч.При этом 99 — 99, 8% железа переходит в чугун и только 0, 2 — 1, 0% — в шлак.Кроме углерода в составе чугуна присутствуют элементы кремния, марганца, серы, фосфора и пр.По назначению доменные чугуны разделяют на литейный и передельный.Литейный чугун переплавляют, и из него отливают чугунные изделия.Из пере­дельного чугуна получают сталь.Он составляет около 90% всей вы­плавки чугуна.В нем содержится повышенное количество углерода, 0, 3 — 1, 2% Si, 0, 2 — 1, 0% Mn, 0, 2 — 1, 0% Р, 0, 02 — 0, 07% 5.

Белый Ч. представляет собой сплав, в котором избыточный углерод, не присутствующий в твёрдом растворе железа, присутствует в объединенном состоянии в виде карбидов железа Fe 3 C ( цементит ) или т. н. специальных карбидов ( в легированном Ч.Кристаллизация белых Ч. происходит по метастабильной системе с образованием цементита и перлита.Белый Ч. вследствие коротких механических характеристик и хрупкости располагает ограниченное применение для деталей простой конфигурации, действующих в обстановках повышенного абразивного износа.Легирование белого Ч. карбидообразующими элементами ( Cr, W, Mo и др. ) повышает его износостойкость.

Белый чугун получают путем первичной кристаллизации из редкого сплава при быстрейшем охлаждении.Представляет собой сплав, в котором избыточный углерод, не присутствующий в твёрдом растворе железа, присутствует в объединенном состоянии в виде карбидов железа Fe3C ( цементит ), который придает чугуну бело - неяркий тон.Белый чугун обладает высокой твердостью, хрупкостью и дурно обрабатывается, поэтому для изготовления деталей он не используется и применяется как передельный, т.е. идет на производство стали и иных паспортов чугуна.Половинчатый чугун держит часть углерода в пустом состоянии в виде графита, а часть — в объединенном в виде карбидов.Применяется в качестве фрикционного материала, действующего в условиях сухого трения ( тормозные колодки ), а также для изготовления деталей повышенной износостойкости ( прокатные, бумагоделательные, мукомольные валки ).

Механические свойства и рекомендуемый химический состав ковкого чугуна регламентирует ГОСТ 1215 - 79.Ковкие чугуны маркируют буквами « К » - - ковкий, « Ч » _ 效 угун и циферками.Главная группа цифр показывает предел прочности чугуна при растяжении, другая - - сравнительное его удлинение при разрыве.Например, КЧ 33 - 8 обозначает : ковкий чугун с лимитом крепости при растяжении 33 кг/мм 2 ( 330 МПа ) и относительным удлинением при разрыве 8 %.

В итоге длительной продувки воздухом из кусков руды получались почти без примесей кусочки настоящего железа, которые сваривались между собой кузнечным способом в зону, которые далее использовались для производства необходимых человеку изделий.Это технически чистое железо держало весьма немного углерода и немного примесей ( настоящий древесный уголек и хорошая руда ), поэтому оно хорошо ковалось и сваривалось и практически не корродировало.Процесс выступал при относительно низкой температуре ( до 1100…1350 ° С ), м еталл не плавился, т. е. восстановление металла выступало в решительной фазе.В итоге получалось ковкое ( рев ) железо.Просуществовал этот способ до XIV века, а в несколько усовершенствованном облике до начала XX века, но был помалу вытеснен кричным переделом.

Серый чугун — наиболее широко применяемый вид чугуна ( машиностроение, сантехника, строительные конструкции ) — имеет включения графита пластинчатой формы.Для подробностей из серого чугуна характерны небольшая чувствительность к действию внешних концентраторов напряжений при циклических нагружениях и более высокий коэффициент поглощения колебаний при вибрациях подробностей ( в 2 - 4 раза выше, чем у стали ).Важная конструкционная особенность серого чугуна — выше, чем у стали, отношение предела текучести к пределу прочности на растяжение.Наличие графита улучшает условия смазки при трении, что повышает антифрикционные свойства чугуна.Свойства серого чугуна зависят от структуры металлической основы, фигуры, величины, числа и характера распределения включений графита.Перлитный серый чугун имеет высокие прочностные свойства и применяется для цилиндров, втулок и др. нагруженных деталей двигателей, лафетов и т.д.Для менее ответственных деталей используют серый чугун с ферритно - перлитной металлической основой.

Структура отливок определяется химическим составом чугуна и технологическими особенностями его термообработки.Механические свойства серого чугуна зависят от свойств металлической матрицы, фигуры и размеров графитовых включений.Свойства металлической матрицы чугунов близки к свойствам стали., который нельзя отменить невысокую прочность, снижает прочность чугуна.Чем меньше графитовых включений и выше их дисперсность, тем больше прочность чугуна.Графитовые включения вызывают сокращение предела прочности чугуна при растяжении.На крепость при сжатии и твердость чугуна частицы графита почти не оказывают воздействия.Свойство графита образовывать смазочные пленки обусловливает падение коэффициента трения и увеличение износостойкости изделий из серого чугуна.Графит улучшает обрабатываемость резанием.

Великое значение для практики имеет свойство модификации γ - Fе растворять до 2, 14% углерода при температуре 1147°С с образо­ванием твердого раствора и с внедрением атомов углерода в крис­таллическую решетку.При повышении и снижении температуры растворимость углерода в модификации γ - Fе уменьшается.Крепкий раствор углерода и прочих элементов ( азот, водород ) в модифика­ции γ - Fе называется аустенитом ( по имени ученого Р. Аустена ), почти в 100 раз меньше углерода может открыться в модифика­ции α - Fе, причем крепкие растворы углерода и прочих элементов в модификации α - Fе называют ферритом.

Химический состав и свойства высокопрочных чугунов регламентируются ГОСТ 7293 - 85 и маркируются буквами « В » - - высокопрочный, « Ч » - - чугун и количеством, означающим обыкновенное значение предела прочности чугуна при растяжении.Например, ВЧ 100 - - высокопрочный чугун, лимит крепости при растяжении 1000 МПа ( или 100 кг/мм 2 ).

spravconstr.ru

Как получают чугун? -

Сегодня по просьбе нашего читателя Матвея мы отвечаем на вопрос — как получают чугун? Чугун получают после прохождения им сложного технологического процесса, который происходит в огромной доменной печи.

Эти печи отличаются от обычных в первую очередь размерами, они огромны и их объём достигает 5000 м3, а порой и больше. Во вторых, это огромные температуры! И это не мудрено, ведь необходимо плавить железную руду, а не дрова.

А вот саму железную руду добывают простым методом. К месторождению руды доставляют всю технику и строят карьер. В среднем карьер имеет около 500 метров в глубину, а его диаметр напрямую зависит от особенностей месторождения. Затем с помощью специального оборудования железную руду добывают, складывают на приспособленные для транспортировки очень тяжелых грузов машины и вывозят.

Но вернемся к тому как получают чугун.

Загрузка материала в печь происходит в несколько этапов, образуя чередующейся слои руд, кокса и флюса. Кокс – это прошедшие ваакумную обработку каменный уголь. Флюсы— это песок, известь и прочие материалы, которые добавляются для стабилизации температуры внутри печи.

Таким образом слоёная масса опускается в печь постепенно под собственным весом, попадая в нижнюю часть печи называемую горн. Туда нагнетается воздух, для поддержания горения и увеличения температуры. Далее происходит сложная химическая реакция восстановления оксидов железа, до чистого железа. Затем оно оседает в нижнюю часть печи, где смешивается с углеродом, и продолжает течь в горн, продолжая насыщение железа углеродом.

В итоге получаем чугун, и отходы производства в виде шлака. Чугуны бывают разные, они различаются по процентному соотношению углерода в химическом составе. Передельные – идут в производство стали. Литейные – идут в литейное производство. И ферросплавы, которые используются как минеральные добавки при выплавке стали.

sexypediya.ru

Передельный чугун: технические условия

Для того чтобы перейти к рассмотрению передельного чугуна, необходимо разобраться в общем составе этого продукта и его качествах. Итак, чугуном называют сплав, который состоит из такого материала, как железо, углерод и несколько других примесей.

Общее описание чугуна

В зависимости от примесей, использующихся для плавки чугуна, меняются и его свойства. Однако есть и те особенности, которые должны поддерживаться в любом случае. Одна из них - это массовая доля углерода в составе. Этот параметр должен быть не менее чем 2,14 %. Если показатель содержания углерода будет ниже, то это уже не чугун, а сталь. Здесь важно понимать, что как такового обычного чугуна не производится. В процессе получения этого материала в конце операции всегда добавляются присадки двух видов, по которым и происходит разделение на литейный или передельный чугун. Одна из особенностей этого сырья также заключается и в том, что температура, необходимая для его плавки, на 250-300 градусов выше, чем для стали. Чтобы расплавить это вещество, требуется температура в 1200 °С.

Как получают чугун?

Здесь сразу стоит отметить, что производство передельного чугуна или обычного - это практически идентичные процессы, а потому описывать оба не имеет смысла. Рассмотрим лишь общую технологию плавки.

Итак, чтобы получить данное вещество, необходимо потратить большое количество ресурсов. Основным рабочим сырьем является кокс и вода. Для того чтобы удалось выплавить тонну передельного чугуна, нужно взять примерно 550 кг кокса или около 900 л воды. Количество руды, которую потратят на переработку, определить точно для каждой партии невозможно, так как ее расход полностью зависит от процентного содержания железа. Однако абсолютно любую руду использовать невыгодно, если смотреть с точки зрения экономики. По этой причине применяется сырье, которое содержит от 70 % железа в своем составе и более. Также важно отметить, что перед плавкой руда обогащается, а только после поступает в доменную печь, именно в них происходит процесс получения чугуна. Электрические печи выплавляют лишь 2 % от общего количества материала.

Первый этап

Весь процесс плавки разделяется на несколько этапов, связанных между собой.

Процедура начинается с того, что в топку печи загружают руду, в составе которой есть магнитный железняк. Кроме того, можно использовать руду, в составе которой имеется водная окись железа или его соль. Вместе с загрузкой рабочего минерала в печь загружаются и коксующиеся угли. Их основная задача - это поддержание высоких показателей температуры. Для того чтобы быстрее расплавить руду и получить доступ к железу, в топку отправляется флюс. Вещество, являющееся катализатором, способствует более быстрому распаду руды.

Здесь важно отметить, что перед загрузкой в печь руда обычно проходит процесс дробления, промывки, сушки. Все эти этапы способствуют удалению лишних примесей, а также увеличению скорости плавки.

Второй этап

Ко второму этапу плавки передельного чугуна приступают тогда, когда в доменную печь были загружены все необходимые материалы. Запускаются горелки, которые подогревают кокс, а тот разогревает руду. Важно знать, что при разогреве кокс начинает выбрасывать в воздух углерод, который проходит по нему, вступает в реакцию с кислородом и образует оксид. Данное летучее вещество принимает активное участие в восстановительных процессах. Однако этот процесс протекает лишь до тех пор, пока в печи остается воздух. Чем больше газа внутри домны, тем слабее этот эффект, а с течением времени он и вовсе прекращается. Когда этот момент наступает, то весь газ, имеющийся внутри печи, уходит, чтобы поддерживать высокую температуру внутри агрегата.

Весь избыток углерода смешивается с расплавленным веществом, поглощается железом, что и образует чугун. Все элементы, которые не расплавились в процессе плавки, всплывают на поверхность, откуда они удаляются. После завершения этого процесса очистки наступает момент, когда в расплавленное сырье добавляют различные присадки. Какой именно в итоге получится чугун зависит от того, какой вид присадок будет применяться.

Какие чугуны передельные?

Если более подробно рассматривать именно передельное вещество, то можно отметить несколько отличительных качеств. Во-первых, содержание марганца и кремния в составе гораздо ниже, а во-вторых, оно используется для получения стали кислородно-конверторным способом. Если говорить о литейном чугуне, то он используется для производства самой разной продукции. Здесь также важно отметить, что весь материал, относящийся к этой группе, делится на несколько типов.

Далее следует знать, что в зависимости от своего состава передельный чугун разделяется на классы:

• П1 и П2 - это маркировка обычного переделочного вещества;
• ПФ1, ПФ2 и ПФ3 - это фосфористое сырье;
• ПВК1, ПВК2 и ПВК3 - это группа высококачественного чугуна;
• чугун передельный ПЛ 1 и ПЛ2 - это категория материалов, относящихся к литейному производству.

Для примера можно рассмотреть содержание этих веществ в сырье, имеющем средний показатель качества. Содержание Si от 0,2 до 0,9 %, Mn от 0,5 до 1,5 %, Р не более 0,3 %, S не более 0,06 %.

Особенности химического состава

Если рассматривать химический состав, требуемый техническими условиями, то нужно отметить важную особенность. Основное предназначение передельного чугуна - это переплавка в сталь, а потому требования к его качеству и составу определяются сталеплавильными процессами.

Одной из слабых сторон такого технологического процесса стало то, что он не в состоянии справится с такой примесью, как сера. А так как основная разница между чугуном и сталью в содержании углерода, то становится ясно, что основная задача, которая должна быть выполнена, это удаление углерода из состава. Для того чтобы достичь этой цели, необходимо чтобы химический состав позволял провести процесс окисления. Именно при помощи окисления углерода он удаляется из передельного чугуна.

Однако здесь необходимо понимать, что при окислении углерода под воздействие попадут и другие примеси - кремний, марганец, в меньшей степени - железо. Полученные вещества в ходе этого процесса называют оксидами, после чего их переносят в разряд шлака. Конечным продуктом такой индустрии становится железистый шлак - это отходы с повышенным содержанием железа, которые существенно затрудняют удаление серы из состава. По этой причине массовая доля элемента S должна быть минимальна в составе передельного чугуна.

Переработка в других устройствах

В зависимости от того, каким именно методом чугун перерабатывался в сталь, будут предъявляться и разные технические условия к составу.

Использовав кислородно-конверторное устройство, можно избавиться от такой примеси как фосфор. Чем выше массовая доля этого элемента, тем выше хладноломкость сырья (растрескивание при низких температурах).

Если взять, к примеру, мартеновские печи, то в них можно переплавить чугун в сталь практически любого вида. Однако здесь важно следить за количественным содержанием фосфора и кремния. Чем выше массовая доля этих элементов, тем дороже будет процесс переделки. К тому же сильно увеличивается и время, необходимое на завершение работы. По этой причине в составе материала их содержание не должно превышать средних значений по технической документации. Стоит отметить, что содержание марганца в передельном чугуне не лимитируется. Это объясняется тем, что он способствует процессам, связанным с удалением серы.

Передельный литейный чугун характеризуется тем, что содержание кремния в нем выше - до 1,2 %.

Государственный стандарт

Как и в случае с другими промышленными материалами, чугун должен изготавливаться по строгим правилам, описанным в государственном стандарте. Для передельного чугуна - ГОСТом 805-95 устанавливаются все технические условия, по которым он должен создаваться. Регламентируется количественное содержание всех химических элементов в каждой из групп.

Технические требования по ГОСТу

В документации указаны пункты, которые должны соблюдаться в любом случае, а есть те, которые устанавливаются потребителем при договоре с производителем.

К первой категории относятся следующие правила:

1. Марки чугуна, относящиеся к ПЛ1 и ПЛ2, должны поставляться на места переработки с обязательным указанием массовой доли углерода в составе.
2. Если передельный чугун выплавляется из руд, принадлежащим к медесодержащим, то массовая доля этого элемента в конечном итоге не должна превышать 0,3 %.
3. Производство этого материала осуществляется в чушках, без пережимов, с одним пережимом или двумя пережимами максимум. В местах пережима толщина чушки (слитка) не должна превышать 50 мм.
4. Масса чушки не должна превышать такие значения, как: 18, 30, 45, 55 килограммов.
5. На поверхности этих агрегатов не должно быть каких-либо остатков шлака.

Требования потребителя

ГОСТ 805 для передельного чугуна также регламентирует несколько технических требований, которые потребитель вправе установить при заказе у производителя. К ним относятся следующие пункты:

1. Марки передельного чугуна, относящиеся к ПЛ1 и ПЛ2, должны изготавливаться с массовой долей углерода в составе от 4 до 4,5 % включительно.
2. Если рассматривать эти же марки ПЛ1 и ПЛ2, которые впоследствии будут использоваться для изготовления отливок из чугуна с шаровидным графитом, то массовая доля хрома в таком веществе не должна превышать 0,04 %. Также при изготовлении высококачественного передельного чугуна по ГОСТ, для дальнейшего производства поршневых колец, следует ограничить содержание марганца до 0,3 %, а хрома до 0,2 %.
3. Если нет специальных заявок, то обычный передельный и высококачественный материал должен изготавливаться с содержанием марганца более 1,5 %. Если производится передельный чугун фосфористой группы, то содержание фосфора более 2 %.
4. Массовая доля кремния в таких марках, как ПЛ1, ПФ1 и ПВК1, должна быть более 1,2 %.
5. Очень важный пункт - это содержание серы, которое допускается не более 0,06 % в типах чугуна П1, П2 и ПЛ1, ПЛ2.

Приемка и контроль качества

В документе также установлены правила приемки товара и операции по контролю качества.

Прием этого материала разрешается осуществлять только партиями. Партией считается чугун, принадлежащий к одной марке, группе, типу и виду, а также имеющий документ, который подтверждает качество продукции. Чаще всего в таких бумагах указывают: товарный знак предприятия, которое изготавливало продукт; наименование предприятия, выступающего в роли потребителя; марку, группу, класс и категорию чугуна, штамп контроля и еще несколько пунктов.

Если говорить о методах контроля, то здесь необходимо проверять качество чешуек. Для этого использовать увеличительные приборы необязательно. Для того чтобы провести контроль качества, касающийся чешуек, используется тот метод, который был оговорен между потребителем изделия и производителем. Если масса партии до 20 тонн, то отбирают 10 проб чешуек с разных мест. Если масса превышает 20 тонн, то необходимо отобрать 20 проб с поверхности чугуна.

Структурное качество

Стоит добавить, что существует особое разделение чугуна на такие виды, как: белый, серый, ковкий, высокопрочный. Деление на типы осуществляется в зависимости от структуры материала.

К примеру, к категории белого чугуна относится та партия материала, в которой весь углерод пребывает в химически связанном состоянии, а также имеет вид цементита. Из-за наличия этого вещества окраска чугуна становится белой, откуда и название.

Если говорить о сером чугуне, то здесь основное отличительное качество - это углерод, который представлен в виде графита с формой изогнутых пластин или же чешуек. Из-за большого количества этих элементов, излом чугуна обладает серым цветом. Сплав железа с углеродом производят в больших количествах в Китае, Японии, России, Индии, Южной Корее, Украине.

fb.ru

Способы получения чугуна и стали

Область технологии металлов, которая занимается изучением способовпроизводства металлов и сплавов, называется металлургией. В соответствии с общей классификацией металлов ее можно разделить на металлургию черных металлов и металлургию цветных металлов.

Для получения чугуна необходимоприготовить шихту - смесь сырых материалов, подлежащую переработке в металлургических печах. Шихта для производства чугуна состоит из железной руды, топлива и флюсов, взятых в определенных соотношениях.

В качестве сырья в черной металлургии используются различные природные железные руды (окиси, гидроокиси, карбонаты), а также металлические отходы и лом. Топливо обеспечивает необходимую температуру для расплавления исходных материалов, углерод топлива входит также в состав железоуглеродистых сплавов. Флюсы служат для понижения температуры плавления пустой породы — соединений, не содержащих элементов, необходимых для получения чугуна.

Железная руда путем восстановления превращается либо в передельный чугун в доменных печах или электропечах, либо в губчатый металл (губчатое железо), или в кусковое железо при помощи различных процессов восстановления; если требуется железо исключительной чистоты для специальных целей (например, в химической промышленности), то оно получается путем электролиза или при помощи других химических процессов.

Большая часть чугуна, полученного из железной руды, все еще вырабатывается при помощи доменного процесса. Восстановители в доменных печах состоят преимущественно из твердого кокса, иногда в сочетании с небольшими количествами угля или жидкими или газообразными углеводородами.

Чугун, получаемый таким образом, является жидким передельным чугуном. Побочными продуктами являются шлак, доменный газ и колошниковая пыль.

Большая часть получаемого таким образом жидкого передельного чугуна перерабатывается непосредственно в сталь на металлургических заводах.

Некоторая часть чугуна может быть использована на литейных заводах (чугунолитейные заводы) для производства изложниц, чугунных труб и т.п. Оставшаяся часть может быть отлита в форме чушек или брусков.

Переработка железной руды в установках прямого восстановления

В отличие от описанного выше процесса, в данном случаевосстановителями обычно являются газообразные или жидкие углеводороды или уголь, так что не возникает потребности в твердом коксе.

В данных процессах температура восстановления ниже, поэтому конечные продукты (обычно известные как губчатое железо) получаются, не проходя через расплавленное состояние, в форме губчатого металла, металлизованных окатышей или кусков. По этой причине содержание в них углерода бывает обычно ниже, чем в доменном чугуне (где расплавленный металл находится в тесном контакте с углеродом). Большинство этих черновых продуктов переплавляется на сталелитейных заводах и перерабатывается в сталь.

Производство стали

Передельный или литейный чугун в расплавленном или твердом виде и продукты из черных металлов, полученных путем прямого восстановления (губчатое железо), составляют вместе с металлическими отходами и ломом исходные материалы для производства стали. К этим материалам добавляются некоторые шлакообразующие добавки, такие как негашеная известь, флюорит, раскислители (например, ферромарганец, ферросилиций, алюминий) иразличные легирующие элементы.

Процессы производства стали разделяются на две основные категории, а именно: конвертерные процессы, в которых расплавленный передельный чугун в конвертере проходит очистку от примесей продуваемым воздухом; и нагревательные процессы, для осуществления которых используютсямартеновские и электрические печи.

Конвертерные процессы не требуют внешнего источника тепла. Они применяются в том случае, когда завалка состоит главным образом из расплавленного передельного чугуна. Окисление некоторых элементов, присутствующих в чугуне (например, углерода, фосфора, кремния имарганца), обеспечивает достаточно тепла, чтобы удерживать сталь в жидком состоянии.  Мартеновские процессы, однако, требуют внешнего источника тепла. Они применяются, когда исходным материалом служит твердая завалка (например, металлолом или скрап, губчатое железо и твердый передельный чугун).

Двумя основными процессами в этой категории являются мартеновский процесс, при котором нагревание осуществляется при помощи сжигания мазута или газа, и электросталеплавильные процессы в дуговых или индукционных печах, где нагревание осуществляется электричеством.

Возникло много новых процессов для производства сталей специального состава или со специальными свойствами. Эти новые процессы включают электродуговую плавку в вакууме, электронно-лучевую плавку илиэлектрошлаковый процесс. Во всех этих процессах сталь получается из плавящегося электрода. 

Стали, полученные в этих процессах, подразделяются согласно содержанию в них легирующих элементов на нелегированные стали и легированные стали (нержавеющая сталь или другие виды). Далее они классифицируются в соответствии с их особыми свойствами на автоматную сталь, кремнистую электросталь, быстрорежущую сталь или, например, марганцевокремнистую сталь.

Классификация сталей

По химическому составу :

- углеродистые:

• малоуглеродистые - менее 0,3% С;

• среднеуглеродистые - 0,3...0,7% С;

• высокоуглеродистые - более 0,7 %С.

- легированные (В легированных сталях их классификация по химическому составу определяется суммарным процентом содержания легирующих элементов):

• низколегированные - менее 2,5%;

• среднелегированные - 2,5... 10%;

• высоколегированные - более 10%.

По прочности :

- обычной прочности;

- повышенной прочности;

- высокой прочности.

По способу производства :

- мартеновские;

- конверторные;

- электростали.

По качеству (Количественным показателем качества является содержания вредных примесей: серы и фосфора):

- углеродистые обыкновенного качества;

являясь наиболее дешевыми, уступают по механическим свойствам сталям других классов, так как отличаются повышенными ликвацией (химической и структурной неоднородностью) и количеством неметаллических включений.

- качественные;

по химическому составу - углеродистые стали, содержащие до 0,6% С. Эти стали выплавляются в конвертерах с применением кислорода или в больших мартеновских печах.

– высококачественные;

по химическому составу бывают углеродистые или легированные; также выплавляются в конвертерах или в основных мартеновских печах, но с соблюдением более строгих требований к составу шихты, процессам плавки и разливки.

- особо высококачественные.

выплавляются преимущественно в электропечах, а особо высококачественные - в электропечах с электрошлаковым переплавом (ЭШП) или другими совершенными методами, что гарантирует повышенную чистоту по неметаллическим включениям и содержанию газов, а следовательно, улучшение механических свойств.

По назначению :

- конструкционные – применяются для изготовления деталей машин и механизмов;

- инструментальные – применяются для изготовления различных инструментов;

- специальные – стали с особыми свойствами: электротехнические, с особыми магнитными свойствами и др.

Углеродистые стали

Углеродистая сталь – сплав в который кроме железа и углерода (до 2%) входят также кремний, марганец, сера и фосфор.

Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества предназначены для изготовления:горячекатаного проката, холоднокатаного тонколистового проката, слитков, труб, штамповок, метизов и др.

Стали углеродистые конструкционные качественные характеризуются высокими пластичностью и свариваемостью. Они могут использоваться без упрочняющей термической обработки или после нее.

В углеродистых инструментальных сталях буква У в обозначении марки означает "углеродистая сталь", а цифра показывает содержание углерода в десятых долях процента.

Стали У7 и У8, У8А наиболее пластичные из углеродистых инструментальных сталей. Они идут на производство молотков, стамесок, долот, зубил.

Из сталей У 10, У11, У11А изготавливают резцы, сверла, метчики, фрезы, плитки и прочий мерительный и режущий инструмент для резания мягких материалов. Стали У12, У13, У13А используются для изготовления инструмента, работающего без ударных нагрузок (напильники, рашпили, бритвы).

Легированные стали, их назначение и применение.

Легированной называется сталь, в которой, кроме обычных примесей, содержатся специально вводимые в определенных сочетаниях легирующие элементы (Cr, Ni, Mo, Wo, V, А1, В, Ti и др.), а также Мn и Si в количествах, превышающих их обычное содержание как технологических примесей (1% и выше). Как правило, лучшие свойства обеспечивает комплексное легирование.

Легирование сталей и сплавов используют для улучшения их технологических свойств. Легированием можно повысить предел текучести, ударную вязкость, относительное сужение и прокаливаемость, а также существенно снизить скорость закалки, порог хладноломкости, деформируемость изделий и возможность образования трещин. В изделиях крупных сечений (диаметром свыше 15...20 мм) механические свойства легированных сталей значительно выше, чем механические свойства углеродистых.

Хромоникелевые стали, обладают наилучшим комплексом свойств. Однако никель является дефицитным, и применение таких сталей ограничено.

Маркировка сталей

Принято буквенно-цифровое обозначение сталей

Углеродистые стали обыкновенного качества маркируются:Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.

Ст – индекс данной группы стали. Цифры от 0 до 6 - это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочность и снижается пластичность стали. По гарантиям при поставке существует три группы сталей: А, Б и В. Для сталей группы А при поставке гарантируются механические свойства, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется химический состав. Для сталей группы В при поставке гарантируются и механические свойства, и химический состав.Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная.

Качественные стали поставляют с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В).

Конструкционные качественные углеродистые стали маркируются двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, если она отличается от спокойной:сталь 08 кп, сталь 10 пс, сталь 45.

Содержание углерода, соответственно, 0,08 %, 0,10 %, 0.45 %.

Инструментальные качественные углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента:сталь У8, сталь У13. Содержание углерода, соответственно, 0,8 % и 1,3 %

Инструментальные высококачественные углеродистые стали маркируются аналогично качественным инструментальным углеродистым сталям, только в конце марки ставят букву А, для обозначения высокого качества стали - Сталь У10А.

Качественные и высококачественные легированные стали

Легирующие элементы обозначаются буквами русского алфавита:

Х – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам,К – кобальт, Т – титан, А – азот (указывается в середине марки),Г – марганец, Д – медь, Ф – ванадий, С – кремний,П – фосфор, Р – бор, Б – ниобий, Ц – цирконий,Ю – алюминий

Легированные конструкционные стали Сталь 15Х25Н19ВС2

В начале марки указывается двухзначное число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы. Число, следующее за условным обозначение элемента, показывает его содержание в процентах, если число не стоит, то содержание элемента не превышает 1,5 %.В указанной марке стали содержится 0,15 % углерода, 25% хрома, 19 % никеля, до 1,5% вольфрама, до 2 % кремния.

Для обозначения высококачественных легированных сталей в конце марки указывается символ А.

Легированные инструментальные стали Сталь 9ХС, сталь ХВГ.

В начале марки указывается однозначное число, показывающее содержание углерода в десятых долях процента. При содержании углерода более 1 %, число не указывается,

Далее перечисляются легирующие элементы, с указанием их содержания.

Некоторые стали имеют нестандартные обозначения.

biofile.ru

Получение - белый чугун - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Получение - белый чугун

Cтраница 1

Получение белого чугуна зависит от наличия в составе чугуна карбидо-образующих элементов и скорости охлаждения. Наличие марганца, хрома, ванадия, вольфрама, молибдена и ряда других элементов способствует образованию белого чугуна. Повышенные скорости охлаждения также способствуют образованию белого чугуна.  [1]

С затрудняется получение белого чугуна, особенно в толстостенных отливках, и снижаются механические свойства ковкого чугуна. Прочность и твердость ковкого чугуна повышаются с увеличением содержания связанного углерода, а пластичность снижается.  [2]

Марганец способствует получению белого чугуна, так как образует с углеродом карбиды МпзС и этим препятствует графитизации.  [3]

Марганец способствует получению белого чугуна, так как образует с углеродом карбиды Мп3С и этим препятствует графити-зации.  [4]

Марганец способствует получению белого чугуна, так как образует с углеродом карбиды Мп3С и этим препятствует графитизации. При содержании до 1 %, повышает прочность чугуна.  [5]

Марганец способствует получению белого чугуна, так как образует с углеродом карбиды Мп3С и этигЛ препятствует графитизации.  [6]

Марганец способствует получению белого чугуна, так как образует с углеродом карбиды Мп3С и этим препятствует графити-зации.  [7]

Управление первичной кристаллизацией может способствовать получению белого чугуна с высокой износостойкостью и удароус-гойчивостью. Малая степень переохлаждения приводит к образованию коротких и широких дендритов аустенита, а также грубых пластинок цементита.  [8]

Известно, что быстрое охлаждение способствует получению белого чугуна, замедленное - серого чугуна. На рис. 94 приведена диаграмма, пользуясь которой можно получить в отливке нужную структуру, регулируя химический состав и скорость охлаждения.  [10]

Известно, что быстрое охлаждение способствует получению белого чугуна, замедленное - серого чугуна.  [12]

Для получения максимальной износостойкости следует стремиться к получению белых чугунов с мартенситной основой, однако следует иметь в виду, что последняя содержит значительное количество остаточного аустенита. В условиях абразивного изнашивания при значительных ударных нагрузках и повторяющихся высоких напряжениях, испытываемых одним и тем же объемом изнашиваемого металла, лучшей может быть аустенитная металлическая основа.  [13]

Увеличение содержания кремния до 10 - 11 % затрудняет получение чисто белого чугуна даже при скоростях охлаждения более 50 град / сек. Образуются графитные включения шаровидной формы, окруженные ферритны-ми оторочками. В основном же структура состоит из дендритов феррита и силикокарбида в междуветвиях. Этот тип структуры высококремнистых чугунов связан, по-видимому, с переходом к новой двойной эвтектике - силикокарбидо-ферритной.  [14]

Одни элементы, как кремний, углерод, алюминий, титан, способствуют графитизации, другие, например, марганец, сера, хром, затрудняют ее и способствуют отбеливанию, т, е, получению белого чугуна.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

• 
  Можно в эмаль добавлять колер в
• 
  Электроды для наплавки стойкие к абразивному износу
• 
  Как управлять экскаватором
• 
  Дорога и ее составные части
• 
  Хендай hd 78 технические характеристики расход топлива отзывы
• 
  Кабельный кран
• 
  Подъемник грузопассажирский
• 
  Двигатель схема
• 
  Проверка генератора на стенде
• 
  Транспортная шина какой должна быть
• 
  Особенности эксплуатации транспортных средств в различных условиях