Методы плавки чугуна. Их достоинства и недостатки.
К методам относятся:
- монопроцессы (плавильные агрегаты)
- дуплекс-процессы (плавильные агрегаты + вторичные агрегаты)
- триплекс – процессы(плавильные агрегаты вторичные агрегаты + автоматические заливочные устройства)
Плавильные агрегаты делятся на:
- непрервного действия: вагранки, доменные печи
Для них используется шихта: металлическая колоша(возврат, чугунный лом, стальной лом), топливо (кокс, мазут, природный газ), флюс (известняк, известь).
- периодического: дуговые и индукционные печи.
Вторичные агрегаты:
- индукционные печи (тигельные и канальные)
- дуговые печи (переменного и постоянного тока)
Индукционные печи
Индукционный нагрев — нагрев тел в электромагнитн. поле за счёт теплового действия вихревого электрич. тока, протекающего по нагреваемому телу и возбуждаемого в нём благодаря явлению электромагнитной индукции.
Работа индукционной канальной печи построена на принципе трансформатора, где первичной обмоткой являются витки катушки индуктора, а вторичной – короткозамкнутый виток расплавленного Ме в канале. Токи, индуктируемые в витке металла, нагревают его и создают условия для перемешивания жидкого металла в канале и в ванне печи (перемешивание слабое). Основные недостатки: необходимость постоянного наличия в печи порции расплава (болота) а отсюда трудности при переходе с одной марки чугуна на другую, громоздкость печи и плохое перемешивание расплава.
В индукц. тигельной печи плавильным пространством явл. тигель из огнеупорной массы (кислой, основной или нейтрал.). Токоподвод к печи осуществл. гибкими вобоохл. кабелями.
Технологич. процесс плавки:
- Загрузка, нагрев и расплавление шихты;
- Перегрев, науглероживание и доведение химсостава до заданного;
- Термовременная обработка расплава.
Наиболее важным металлургич. процессом явл. науглероживание расплава.
Дуговая печь — электрич. печь, в которой используется тепл. эффект электрич. дуги.
По сравнению с индукционными печами ДСП обладает след. преимуществами:
- наличие активных горячих шлаков;
- высокий КПД при плавлении (80-85 %), возможность использовать без предварительной подготовки загрязненную, плохо разделанную, т.е. наиболее дешевую шихту;
- быстрый подъем температуры, повышенная (на 20-30 %) производительность;
- меньшая стоимость при одинаковой емкости.
К недостаткам ДСП относятся: неравномерность температуры расплава; неравномерный и повышенный угар элементов; высокий расход огнеупоров и электродов; отсутствие принудительного перемешивания металла; низкий КПД при перегреве (не более 20 %); неудовлетворительные санитарно-гигиенические условия в рабочей зоне.
Вагранка представляет собой шахтную печь непрерывного действия, работающую по принципу противотока шихты и газов. Поток горячих газов, образующихся от сгорания кокса в горне печи поднимается вверх навстречу опускающимся шихтовым материалам. В результате теплообмена между этими потоками происходит плавление металлической шихты и образование шлака. Жидкие продукты плавки стекают в горн вагранки, где накапливаются до выпуска или перетекают в копильник в зависимости от конструкции вагранки.
Устройство вагранки:
1-подина, 2-фурмы, 3-воздушная коробка, 4-футеровка. 5-цилиндрический кожух, 6-загрузочное окно, 7-дымовая труба, 8-горн, 9-копильник, 10-переходный канал, 11-шлаковая летка, 12-чугунная летка, 13-желоб, 14-стальная подовая плита, 15-откидное металлическое днище.
В вагранках с основной футеровк. сод. Фосфора можно снизить на 40% и серы до 50%. Простые коксовые вагранки выбрасывают в атмосферу большое кол-во пыли и вредных газов, а также не удовлетворяют современным требованиям по температуре и качеству чугуна при производстве сложных отливок. После каждой плавки необходимо производить ремонт продолжительностью 8-20 часов. При плавке в кислой вагранке невозможно удалить фосфор. При использовании коксогазовых вагранок уменьшается расход кокса что приводит к уменьшению серы.
Как классифицируются легированные чугуны по назначению, химическому составу и свойствам? Каковы основные требования к чугунам в зависимости от их назначения? (как я понимаю классиф. по св-вам это и есть классиф. по назначению)
Легированный чугун, чугун, в состав которого входят специально вводимые легирующие элементы, придающие ему определённые свойства (например, повышенную прочность, износостойкость, жароупорность).
Легированные чугуны классифицируются по назначению: антифрикционные, износостойкие, жаростойкие, коррозионностойкие, жаропрочные.
По химическому составу: алюминиевые, хромистые, никелевые и др.
Жаростойкие должны быть жаростойки в воздушной среде до температуры 500-600 С.
Коррозионностойкие чугуны должны обладать повышенной коррозионной стойкостью в газовой, щелочной среде, в в расплавах солей
Износостойкие чугуны не должны разрушаться в условиях трения и износа.
Жаропрочные должны обладать высокой прочностью при высоких температурах.
Антифрикционные чугуны должны обладать высокой износостойкостью в условиях работы трения со смазкой, высокими прочностными свойствами при повышенных температурных режимах работы и хорошими антифрикционными свойствами.