16. Технология производства чугуна. Классификация чугуна

Чугун — это сплав на основе железа с углеродом, причем в сталях углерода от 2% и выше (до 6,67%). Кроме углерода и в сталях, и в чугунах присутству­ют так называемые неизбежные примеси (марганец, крем­ний, сера, фосфор), по-разному влияющие на их свойства. Сера и фосфор ухудшают свойства этих сплавов, а потому называются вредными; марганец и кремний являются полезными примесями.

Традиционным процессом производства чу­гуна является доменный процесс, суть которого состоит в восстановлении железа из руд и его науглероживании.

Технологический процесс выплавки чугуна в доменной печи можно представить в виде системы, имеющей входы и выходы:

К технико-экономическим показателям данной технологической системы относятся:

коэффициент использования полезного объема доменной печи:

КИПО

где V_пол — полезный объем доменной печи,м³;

Q_Cyт— производительность печи, т.

Анализ технико-экономических показателей позволяет сделать вывод о том, что для повышения производительности технологического процесса и снижения себестоимости чугуна необходимо:

1) усовершенствовать процесс подготовки исходных мате­риалов к плавке (вместо руды применить агломерат и окаты­ши, содержащие повышенный процент железа, пониженное количество вредных примесей и обладающих хорошей восста­новительной способностью);

2) усовершенствовать технологический процесс плавки (произвести частичную замену кокса природным газом, повы­сить температуру и давление вдуваемого в печь воздуха);

3) увеличить полезный объем доменной печи.

Главным продуктом доменной плавки является чугун. До­менные чугуны подразделяются на:

- передельные чугуны, идущие на переработку в сталь;

- литейные чугуны — полуфабрикат для производства ма­шиностроительных чугунов;

- ферросплавы — двойные сплавы железа с кремнием и марганцем, используемые для раскисления стали и других нужд металлургии.

Машиностроительные чугуны — чугуны, содержащие уг­лерод в виде графита. В зависимости от формы графитовых включений меняются и прочностные свойства чугуна. Поэто­му чугуны классифицируются и маркируются не по химичес­кому составу, а по механическим свойствам на следующие группы:

1) Ковкий чугун, получаемый путем длительного сту­пенчатого отжига белого чугуна и содержащий углерод в виде графита хлопьевидной формы. Эти чугуны обладают более высокой пластичностью, чем серые, однако "ковкий" — название условное, обрабатывать чугун давлением нельзя. Маркируется ковкий чугун буквами КЧ (ковкий чугун). Пер­вое число в марке показывает предел прочности чугуна на растяжения, второе — относительное удлинение, например, КЧ40-10;

2) Серый чугун — широко распространенный деше­вый конструкционный материал, обладающий оптимальными свойствами, содержит графит в форме игл или пластин, на­пример СУ21-40. Первое число означает предел прочности чугуна на растяжение, второе — предел прочности чугуна на изгиб;

3) Высокопрочный чугун обладает повышенной проч­ностью и имеет графит округлой (глобулярной) формы. Мар­кировка: ВЧ 60-2. Первое число — предел прочности чугуна на растяжение, второе — относительное удлинение.

Чугуны применяются в различных областях промышленности: для изготовления деталей машин, приборов, агрегатов, труб, в строительстве промышленных и гражданских зданий, мостов, в машиностроении, приборостроении применяют конструкции, изготовленные из стали. При работе под большими нагрузками (подкрановые балки, каркасы нижних этажей, многоэтажных зданий) стальные конструкции прочнее желе­зобетонных.