Клавалификация чугуна

В зависимости от химического состава и назначения, чугуны делятся на :

1. Предельный чугун, предназначается для переработки на сталь в плавильных агрегатах, называемых конвекторами, , а также в мартеновских и электрических печах.

2. Специальные чугуны, выплавляются с высоким процентом кремния или марганца, применяют в качестве специальных добавок при выплавлении стали.

3. Литейный чугун, предназначается главным образом для производства литых заготовок, он поступает в цеха в виде не больших слитках с весом 25 кг.

В зависимости от того, в каком состоянии и в какой форме находится угдерод, чугуны разделяются на белые, серые, ковкие и высоко прочные.

1. Белый чугун, характеризуется тем, что у нео весь углерод находится в химически свяанном состоянии(цементит). Излом такого чугуна имеет матово-белый цвет и наличие большого количества цементита , что придает чугуны высокую твердость и одновременно хрупкость и плохую обрабатываемость.

2. Серый чугун, в нем содержится весь углерод в своболном состоянии , в виде отдельных включенний графита различной формы. Наличие углерода в свободном состояни придает излому чугуна серый цвет и крупное зернистое строение. Серый чугун маркируется буквенно-цифровой системой, например: СЧ 18-36 (серый чугун, первые 2 цифры указывают на предел прочности при растяжении, следующие 2 цифры предел прочности при изгибе.

3. Ковский чугун, название «ковкий» условный, так как чугуеы практически не куются. Ковкие чугуны получают из отливок белого чугуна путем длительного отжига. Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении, не высокой пластичностью и высоким сопротивлениям к ударам. Маркеровка КЧ 30-6 (ковкий чугун, первые 2 цифры указывают прочность при растяжении, а последняя указывает удлинение при растяжении)

4. Высоко-прочный чугун, обладает улучшенными свойствами. Его получают добавляя к серому небольшое количеств никеля, хрома и т.д.. Эти чугуны обладают повышенной механической прочностью, вязкостью и обрабатываемостью. Маркировка такая же, как и у серой

Основные сведения о получении стали

Сталью, называют железо-углеродистый сплав содержаний до 2% углерода, примесей марганца 0.3-0.9%, кремния 0.15-0.35%, серы до 0.06% и фосфора до 0.07%

Главной составляющей определяющий свойства стали, я вляется углерод.

Сталь в которой содержание кремния более 0.5% и марганца не более 0.7%, относятся к специальным сталям и в зависимости от того, какой из указанных элементов превышает, ее называют кремнистым или марганцовистым.

Практическая работа № 2

Получение стали

Состав, свойства и качетсво стали в значительной степени зависят от спосоа ее производства. Основными способами поулчения стали, являются конверторный, мартеновский и плавка в электропечах.

Конверторный способ заключается в том, что через жидкий чугун, заливаемый в конвертор, продувается воздухом в течении 15-20 мин. Кислород, находящийся в воздухе, вступает в реакцию с углеродом, кремнием, марганцем, фосфором и примесями окисляет их. В результате этого процесса получается сталь.

После окончания процесса конвертор наклоняют в горизонтальное положение, прекращают дутье, затем проверяют состав полученной стали и выливают сталь в ковш.

Существуют два вида конверторного процесса, бессемеровский и томасовский.

Бессемеровский процесс получения стали открытый английским изобретателем Г. Бессером в 1855-1656 гг, ведется в конверторах внутренняя кладка, которых сделана из кислого огнеупорного кирпича-динаса .

Сущность процесса заключается в том, что кислород воздуха, вдуваемого через жидкий чугун, окисляет примес и при интенсивном идущих реакциях образуется такое количества тепла, которое в течении 10-15 мин в полке достаточно для превращения чугуна в сталь.

Томасовский процесс – способ переработки фосфорных чугунов, открытый в 1878 г английским металлургом С.Д. Томасом. Особенностью этого способа является одновременноая закгрузка конвертора жидким чугуном и свеже-обоженной известью. Присутствие извести приводит к образованию шлаков и удалению чугуна, фосфора и серы.

Кислородно-конверторный процесс выплавки стали с продувкой технически чистым кислородом чистатой 98.5-99.5%, сверху позволяет перерабатывать чугун различного химического состава, включая даже высокофосфористый.

Конверторы для продувки жидкого чугуна кислородом сверху имеют глуходонное днище и летку для выпуска жидкого металла. В этих конверторах реакция окисления примесей происходит интенсивнее качества стали, значительно улучшая производительность.

Вращающиеся конверторы, были созданы в результате совершенствования конверторного способа. Наружное очертания этой печи напоминает бетономешалку. Печь имеет загрузочные, для отводов продуктов горения и для выпуска металла. Роторная печь вращается медленно- от 0.2 до 1 оборота в минуту. В разогретую печь загружают руду и извести, затем заливают жидкий чугун и в жидкую массу, заливают массу металла поверху, подаюткислород. От загрузки печи до выхода стали происходит 50-60 минут, следоватеьно роторная печь позволяет производить не менее 24 сплавов за сутки.

Благодаря вращению конвертора вокруг своей оси, жидкая сталь в ванне хорошо перемешивается, металл получается более однородным по химическому составу, кроме того, происходит максимальное удаление серы и фосфора.

Мартеновский процесс. Одним из недостатков конверторного способа является повышенное содеражание в стали кислорода, ухудшающее ее механические свойства, поэтому для изготовления многих отвественных изделий, инструменотов, деталей, пружин, конверторная сталь непригодна. Кроме этого существуещее ранее способы конверторного произодвства стали не решали задачи переработки отходов (стальной лом, стружка). В 1864 г. Металлургами П. и Э. Мартенами было предложано производство стали в пламенной регенераторной печи. К мартеновских печах окисления осуществляется воздухом проходимым через шлак, который изолирует расплавленный металл от непосредственного воздействия кислорода воздуха, что уменьшает угар металла и способствует улучшению качества стали. Для выплавки стали в мартеновских печах применяются белый чугун, железная руда, лом, флюсы, обожжённая известь.

Скрап-процесс, применяется на машиностроительных заводах, не имеющих доменных печей и располагающих большим количеством всевозможных отходов производства в виде стального лома, пакетированной стружки, пришедших в негодность чугуных и стальных деталей машин. В качестве добавки применяются чушковый чугун и известняки.

Скрап-рудный процесс. Применяется на заводах , оснащенных доменными печами, 50-75 % состовляет шихта составляет жидкий чугун, остальная часть –стальной лом. Для окисления примесей чугуна в шахту вводится значительное количество железной руды.

Наиболее широко применяются скрап-процесси скрап-рудный процесс, рудный не применяется, т.к. неэкономичен. Мартеновский способ производства стали является самым распространённым.

Мартеновские печи по конструкции делятся на стационарные и качающиеся. В качающихся печах рабочее пространство заключено в металлический кожух, рама которого опирается на определённый угол при помощи электрического или гидравлического механизма.