31.Производство черных металлов, свойства и применение сталей и чугунов.

Черные и цветные металлы перерабатываются в металлургическом комплексе, который делится на черную и цветную. Металлургический комплекс – сочетание технологических процессов: добыча и подготовка сырья к переработке (обогащение, агломерирование, получение концентратов); металлургический передел (получение чугуна, стали, проката черных и цветных металлов, труб, заготовок); утилизация отходов основного производства и получение из них вторичных видов продукции.

Производство чугуна.

Основной схемой производства черных металлов является получение чугуна в доменной печи и передел чугуна на сталь. Исходным сырьем для производства чугуна являются железные руды, топливо и флюсы. Агрегатом для выплав­ки чугуна служит доменная печь. Рассчитанное в определенном соотношении количество загружаемых в доменную печь исходных материалов - шихтой. В качестве топлива используют каменноугольный кокс и природный газ. В доменном производстве выплавляют три вида чугуна: передельный, литейный и специальный.

Производство стали.

Сталь по сравнению с чугуном имеет высокие физико-механические свойства. Задача передела чугуна в сталь состоит в том, чтобы из чугуна удалить избыток углерода и примесей. Особенно важно при этом удалить вредные примеси серы (придает стали красноломкость) и фосфора (придает хладноломкость).

Процессы получения стали включают окисление углерода и других примесей, последующее раскисление окиси железа и доведение концентрации углерода до требуемого уровня.

Конечной операцией выплавки стали является ее раскисление для восстановления железа и удаления газов. В зависимости от степени раскисления различают сталь кипящую, спокойную и полуспокойную.

Степень раскисления влияет на структуру слитка и качество готового продукта и указывается в маркировке стали.

Кипящая сталь раскисляется не полностью только ферромарганцем. Преимуществом кипящей стали является высокий выход годного продукта – до 95 %.

Спокойная сталь раскислена полностью в печи и в изложнице застывает спокойно (раскисляется марганцем, кремнием и алюминием), но при этом в верхней части слитка формируется усадочная раковина.

Полуспокойная сталь по свойствам и качеству является промежуточной между спокойной и кипящей сталью.

В металлургии применяют три основных способа производства стали в зависимости от вида печей: кислородно-конверторный, мартеновский и элетросталеплавильный. С целью получения особо высококачественных сталей применяется специальная металлургия.

32. Классификация сталей, обработка давлением, термообработка

Стали классифицируют по следующим признакам: химическому составу, качеству и назначению.

По химическому составу стали условно подразделяют на углеродистые (без легирующих элементов), низколегированные, легированные, высоколегированные, стали и сплавы с особыми физико-химическими свойствами.

В зависимости от количества углерода углеродистые стали подразделяют на низкоуглеродистые (до 0,25 % углерода), среднеуглеродистые (0,25 – 0,7 %), высокоуглеродистые (более 0,7 %).

В зависимости от вида легирующих элементов стали называют марганцовистыми, кремнистыми, хромистыми и т.д.

По назначению выделяют следующие основные группы сталей: топочную и котельную, для железнодорожного транспорта (рельсовую, для бандажей железнодорожных колес и др.), конструкционную (для изготовления различных металлоконструкций, строительства зданий, мостов, различных машин), шарикоподшипниковую, инструментальную (для изготовления различных инструментов, резцов, валков прокатных станов, деталей кузнечно-штамповочного оборудования и др.), рессорно-пружинную, трансформаторную, орудийную, трубную и другие..

По структуре классификация в значительной степени условна.

В равновесном состоянии стали подразделяют на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные.

После охлаждения на воздухе образцов небольшого сечения с температуры приблизительно 900 ^оС стали подразделяют на перлитные, бейнитные, мартенситные, ледебуритные, ферритные и аустенитные.

По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные. Главными признаками по качеству стали являются более жесткие требования по химическому составу и, прежде всего, по содержанию вредных примесей, таких как фосфор и сера. Категория обыкновенного качества относится только к углеродистым сталям, все остальные категории качества могут относиться к любым по степени легирования сталям.