Температура плавления чугуна: особенности материала

Алан-э-Дейл       05.11.2022 г.

Особенности классификации материала

Материал более хрупкий по сравнению со сталью, может разрушаться даже в тех случаях, если отсутствуют значительные деформации. Углерод в составе представлен в виде графита или цементита, каждое вещество может быть представлено отдельно. Разделяют чугун на виды, ориентируясь на форму и количество данных веществ:

  • Белый. Углерод в полном объеме в виде цементита. Оттенок можно заметить именно на изломе материалов. Отличается хрупкостью и одновременной твердостью. Его поддают обработке преимущественно для того, чтобы обеспечить нормальную ковку.
  • Серый. Углерод пластичной формы в виде графита. Характеризуется мягкостью, отличается легкостью обработки при низких температурах.
  • Ковкий. Данное обозначение является условным, ведь материал не поддается ковке. Разновидность получают путем длительного обжига белого, в результате чего образовывается графит. На полезные свойства оказывает негативное воздействие нагрев, превышающий 900 градусов Цельсия, а также значительная скорость охлаждения самого графита, что ведет к затруднению процесса обработки и сваривания.
  • Высокопрочный. Характеризуется содержанием шаровидного графита, который получают путем кристаллизации.

Отличия от стали

Разница между двумя материалами состоит в следующем:

  1. Чугун обладает меньшей твердостью и прочностью по сравнению со сталью.
  2. Сталь больше весит, обладает более высокой температурой плавления.
  3. Незначительный процент углерода в стали делает ее податливой к различным видам обработки (ковка, резка, сварка, прокатка). По этой причине чугунные изделия делают методом литья.
  4. Декоративные стальные изделия имеют красивый блеск, а те, что сделаны из чугуна, — матовые с черным оттенком.
  5. Чугуном называют первичный продукт черной металлургии, сталью — конечный.
  6. Сталь подвергается закалке.
  7. Чугунные изделия получают посредством литья, стальные — в результате ковки и сварки.

Особенности чугунов

Чугун – железоуглеродистый сплав, выплавляемый с использованием топлива из магнитного, красного или бурого железняка, с добавлением специальных неорганических веществ – плавней (флюсов).

Очень многие не видят принципиальных отличий между сталью и чугуном, ошибочно предполагая, будто это одно и тоже. 

Оба продукта металлургии являются сплавами – состоят из нескольких компонентов, одним из которых является железо.

Технологические свойства:

  • у стали – деформационные (штамповка, вальцевание, ковка); 
  • у чугуна – литейные.

Присутствие углерода:

  • сталь – 0,02 — 2,14 %; 
  • чугун – 2,14 — 6,67 %.

Внешние отличия: 

  • чугун темный и матовый; 
  • сталь серебристая и блестящая.

Различные физические характеристики

У чугуна:

  • выше литейные качества; 
  • легко обрабатывается резанием;
  • имеет меньший вес;
  • ниже температура плавления.

К минусам чугуна можно отнести:

  • малая пластичность;
  • хрупкость;
  • слабо поддаётся ковке и сварке.

У чугуна низкая себестоимость, он дешевле стали.

Добавки и примеси

Весь поставляемый чугун регламентирован ГОСТами по своему химическому составу и содержанию примесей. Чугунное литьё, помимо железа, имеет в себе некоторые «ингредиенты», влияющие на конечный продукт и добавляющие определенные особенности:

  • углероды – увеличивают твердость сплава;
  • кремний – улучшает литейные качества;
  • марганец – придает крепость;
  • сера — «загущает», ограничивает жидкотекучесть чугуна.
  • фосфор вызывает образование трещин в холодном состоянии и снижает механические параметры.

С целью улучшения исходного материала чугун легируют, то есть вводят различные легирующие добавки, изменяющие физические и/или химические свойства. 

Легирующие добавки:

  • цирконий;
  • алюминий;
  • молибден;
  • титан;
  • ванадий;
  • медь;
  • хром.

Чугуны с большим содержанием кремния и марганца в составе относят к легированным.

3.2 Устройство доменной печи и ее работа

Чугун выплавляют в печах шахтного типа
– доменных печах. Сущность процесса
получения чугуна в доменных печах
заключается в восстановлении железа
из его оксидов, входящих в состав руды,
оксидом углерода, водородом и твердым
углеродом, выделяющимися при сгорании
топлива в печи.

Доменная печь (рисунок 1) имеет стальной
кожух, выложенный внутри огнеупорным
шамотным кирпичом. Рабочее пространство
печи включает колошник 6, шахту 5, распар
4, заплечики 3, горн 1, лещадь 15. В верхней
части колошника находится засыпной
аппарат 8, через который в печь загружают
шихту. Шихту взвешивают, подают в
вагонетки 9 подъемника, которые
передвигаются по мосту 12 к засыпному
аппарату 8 и, опрокидываясь, высыпают
шихту в приемную воронку 7 распределителя
шихты.

Рисунок1 — Устройство доменной печи

При опускании малого конуса 10 засыпного
аппарата шихта попадает в чашу 11, а при
опускании большого конуса 13 – в доменную
печь, что предотвращает выход газов из
доменной печи в атмосферу. Для равномерного
распределения шихты в доменной печи
малый конус и приемная воронка после
очередной загрузки поворачиваются на
угол, кратный 60.

При работе печи шихтовые материалы,
проплавляясь, опускаются, через
загрузочное устройство в печь подаются
новые порции шихты в таком количестве,
чтобы весь полезный объем печи был
заполнен. Полезный объемпечи
это объем, занимаемый шихтой от лещади
до нижней кромки большого конуса
засыпного аппарата при его опускании.
Современные доменные печи имеют полезный
объем 2000 – 5000 м3. Полезная высота
доменной печи достигает 35 м.

В верхней части горна находятся фурменные
устройства 14, через которые в печь
поступает нагретый воздух, необходимый
для горения топлива. Воздух нагревают
для уменьшения потерь теплоты и снижения
расхода кокса. Воздух поступает в
доменную печь из воздухонагревателя,
внутри которого имеется камера сгорания
и насадка. Насадка выложена из огнеупорных
кирпичей, так что между ними образуются
вертикальные каналы. В камеру сгорания
к горелке подается очищенный от пыли
доменный газ, который сгорает и образует
горячие газы.

Газы, проходя через насадку, нагревают
ее и удаляются через дымовую трубу.
Затем подача газа к горелке прекращается
и через насадку пропускается воздух,
подаваемый турбовоздуходувной машиной.
Воздух, проходя через насадку, нагревается
до температуры 1000 – 1200С и поступает
к фурменному устройству 14, а оттуда
через фурмы 2 – в рабочее пространство.
Доменная печь имеет несколько
воздухонагревателей: в то время как в
одних насадка нагревается, в других
насадка отдает теплоту холодному
воздуху, нагревая его. После охлаждения
насадки воздухом нагреватели переключаются.

Современные доменные печи имеют общую
высоту до 80 м при соотношении полезной
высоты к максимальному диаметру, равному
приблизительно 3 и полезным объемом до
5600 м3. Доменная печь является
агрегатом непрерывного действия и
поэтому все процессы в ней механизированы
и автоматизированы.

О каком количестве железа идёт речь?

Вернемся к нашим сковородкам.

Мужчинам необходимо и достаточно 8 мг железа в день, тогда как порция приготовленной в чугунной посуде томатной пасты будет нести целых 5 мг железа!

Содержание железа в продуктах питания, приготовленных в чугунной сковороде (левая колонка) и на обычной сковороде с защитным покрытием (правая колонка):

Да, приготовление пищи на чугуне давно используют для борьбы с анемией. Множество исследований показало (ссылка на одно из них – на картинке выше), что чугунные горшки и кастрюли способствуют увеличению железа в организме, а также повышают его содержание в определённых продуктах.

Однако железо из сковороды не является формой того же железа, что в небелковой части гемоглобина и не так хорошо усваивается, как железо из мяса. Однако, витамин C значительно увеличивает абсорбцию наряду с кислотностью. То есть продукты вроде лимона или томатной пасты увеличивают всасываемость этого элемента.

Если вы хотите предотвратить чрезмерное выделение железа из чугунных сковород, убедитесь в том, что чугун достаточно хорошо промаслен. Новая кастрюля или сковорода с предрасположенностью к прилипанию еды ведёт к его большему выделению железа в пищу, нежели старая кастрюля.

3 других фактора, способствующих чрезмерному выделению железа в пищу:

  • использование жидкости,
  • увеличенное время приготовления еды,
  • слишком частое помешивание во время приготовления.

Как производится «пластичное железо» (ВЧШГ)?

Выбор химической композиции базовых сплавов предпочтителен с целью получения свободной от углерода отлитой структуры. Другие факторы, которые также рассматриваются, это:

  1. Влияние различных элементов на форму.
  2. Распределение графита.
  3. Структура матрицы.

На все отмеченные факторы влияет скорость охлаждения.

Присутствие углерода

Содержание углерода в промышленном ковком чугуне составляет 3,0 — 4,0%, но желательны гораздо более узкие пределы диапазона. На количество клубеньков напрямую влияет содержание углерода. Отмечается большее количество сфероидов при более высоком содержании углерода.

Увеличение содержания углерода также увеличивает литейную способность за счёт улучшения текучести и подачи. Уровень содержания углерода должен быть связан с формулой эквивалента углерода:

CE = %C + 1/3 %Si + 1/3 %P

Углеродные эквиваленты значительно превышают параметр 4,3, способствуют развитию и росту графитовых сфероидов. Поскольку графит намного менее плотный, чем расплавленный чугун, эти сфероиды способны становиться плавучими и всплывают к поверхности литья. Такое развитие событий приводит к сильной сегрегации углерода.

Присутствие кремния

Очень сильным активатором, не содержащим карбидов, является кремний. Помимо активации графита и улучшения его распределения, кремний является наиболее мощным полезным элементом для повышения прочности, и до 4% увеличивает пластичность в литом состоянии.

Ассортимент изделий, которые изготовлены на базе пластичного чугуна. Каждая из этих деталей отмечается активным использованием и применением в самых разных конструкциях

Кремний, будучи стабилизатором феррита, увеличивает твёрдость, особенно в отожженном состоянии. Кремний также влияет на распределение графитовых сфероидов. Чем выше содержание кремния, тем больше количество узелков и тем больше содержание феррита.

Однако известно, что более высокое содержание кремния способствует образованию графита массивного типа, что приводит к ухудшению свойств отливок на основе тяжёлого ковкого чугуна. Другими потенциально нежелательными факторами, влияющими на увеличение содержания кремния, являются:

  • снижение энергии удара,
  • повышение температуры ударного перехода,
  • снижение теплопроводности.

Общий диапазон для коммерческого производства определен в пределах 1,8 — 2,8%.

Присутствие марганца

Единственная цель при выборе процентного содержания марганца – следует избегать в процессе литья образования карбида. Предпочтительно, чтобы такое образование не превышало 0,5%.

Дополнительным преимуществом пониженного содержания марганца является снижение тенденции поглощения водорода и минимизации опасности пробоин. Следует отметить: содержание марганца никогда не следует выбирать с целью контроля структуры матрицы.

Содержание серы

Контроль серы для производства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом видится очень важным моментом. Если базовый металл, используемый при производстве высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, содержит более 0,015% серы, потребуются увеличивать количества магния или других нодулирующих агентов. Кроме того, появляются проблемы контроля дефектов, возрастает объём окалины. Поэтому в процессе литья оптимальным видится содержание серы в пределах 0,01%.

Содержание фосфора

Фосфор снижает пластичность, ударную вязкость и свариваемость, и эти факторы отрицательно сказывается на прочности литья. По этим причинам большинство спецификаций допускают максимум содержания фосфора — 0,03%. Удачной практикой является сохранение содержания фосфора ниже 0,04%. В некоторых случаях, когда требуются:

  • пониженная скорость ползучести металла,
  • повышенная теплопроводность,
  • сопротивление истиранию,

содержание фосфора следует поддерживать на более высоком уровне.

Содержание магния

Магний добавляют для нодуляризации, как правило, в легированной форме. Технической литературой предусматривалось содержание остаточного магния в образованном высокопрочном чугуне с шаровидным графитом в пределах 0,02 — 0,06%.

Чугун с шаровидным графитом получают обработкой жидкого (расплавленного) чугуна подходящего состава чистым магнием, непосредственно перед началом процесса литья

Указанный выше диапазон обоснован расчётным количеством легированного магния с учётом факторов, таких как:

  • температура обработки,
  • эффективность процесса обработки,
  • процентное содержание магния в сплаве.

Тест на хрупкость

Бросьте тонкую пластинку каждого из металлов и бросьте его на землю с некоторым усилием. Чугун сломается на множество частей, в то время как сталь не сломается, или сломается на две части. Это потому, что чугун более хрупкий, сталь.

«Крепка как сталь». Сколько раз вы слышали такое? Но ни разу не слышали: «Крепок как чугун». Многовековая история чугуна привела металлургов, литейщиков и конструкторов к убеждению, что чугун хорошо воспринимает лишь сжимающие нагрузки. Он хорошо работает на сжатие. Там же, где нужна высокая прочность при растяжении, чугун непригоден. Причина малой прочности чугуна объясняется его природой. Ведь чугун отличается от стали более высоким содержанием углерода. В железе же растворяется лишь часть его. Остальное количество образуют графитовые включения. В структуре обычного серого чугуна эти включения выглядят как удлиненные пластинки, разрезающие железную основу (рис. 13,а). Они хорошо видны под микроскопом. Включения пластинчатого графита можно уподобить трещинам в металле, заполненным мягким материалом — графитом. Включения графита и являются концентраторами напряжений. Стоит появиться растягивающему усилию, как чугунные изделия легко разрываются. И причиной такой слабой прочности являются включения пластинчатого графита.

А нельзя ли эти включения графита уменьшить в размерах? Придать им не удлиненную (вытянутую) форму, а сделать эти включения более компактными? Приблизить их к сферической форме?

Ковкий чугун, который не куется

. Опыт показал, что если изделие отлить из белого чугуна (в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида железа) и затем эту отливку подвергнуть длительному отжигу при высокой температуре (выше 1000° С), то включения графита принимают совсем иную форму. Форма их становится хлопьевидной (рис. 13,6). Эти включения более компактны, они меньше надрезают металлическую основу, и такой чугун оказывается значительно более прочным. Он уже может работать на растяжение. Такой чугун называют «ковким», хотя в действительности он еще не настолько пластичен, чтобы его можно было ковать.

Теперь сделаем количественное сравнение. Прочность при растяжении измеряется в килограммах, отнесенных к одному квадратному миллиметру сечения. Представим себе проволоку сечением 1 мм 2 . Подвесим один конец ее к потолку, а к спущенному вниз концу будем подвешивать грузы. Какой максимальный груз выдержит проволока прежде чем разорвется? Проволока из чистого железа выдерживает примерно 25, а стальная до 70 кгс/мм 2 .

Серый чугун, как мы уже говорили, на растяжение работает плохо и выдерживает лишь 12-15 кгс/мм 2 . А вот ковкий чугун оказывается прочнее — он может выдержать от 30 до 60 кгс/мм 2 . Но ковкий чугун дорог. Дорог из-за того, что отлитые детали нужно еще запаковать в ящики, пересыпать их либо коксиком, либо рудой, погрузить в печь и выдержать их при температуре 950-1050° С в течение по крайней мере суток. Раньше цикл отжига длился 4-5 суток. Теперь его сумели сократить до 24-20 ч, но и это значительно удорожает чугун.

Чугун прочнее стали?

За счет чего выросла в 2- 3 раза прочность ковкого чугуна? Только за счет изменения формы графитовых включений. Вместо длинных пластинок углерод после отжига белого чугуна принял более компактную форму (в виде хлопьев), размеры их значительно уменьшились по сравнению с размерами пластинок углерода в сером чугуне.

А нельзя ли размеры включений углерода сделать еще меньшими, а форму их — еще более компактной?

Оказалось и это возможно. Достичь этого удалось модифицированием чугуна, т. е. введением в жидкий чугун небольших добавок таких веществ, которые обеспечивают выделение графита в чугуне в виде крошечных шариков (рис. 13, в). Чугун с Шаровидным графитом получается при вводе в него магния, церия, иттрия, бария. Способствуют этому кремний, кальций и некоторые другие элементы.

Развитие промышленности и создание синтетических материалов не способно умалить достоинства и преимущества традиционных материалов. К таким можно отнести чугун и сталь. Это одни из самых старых знакомых сплавов для человеческой цивилизации.

Технология ремонтных и конструкторских работ зачастую включает в себя различные виды обработки. Это может быть:

  • механическая
  • химическая
  • термическая
  • электролитическая
  • плазменная и другие виды обработки.

Несмотря на тот факт, что чугун и сталь отличаются друг от друга мизерной разницей содержания углерода, способы и методы воздействия факторов на эти сплавы разнятся и требуют разных способов одного и того же метода влияния на форму и структуру металла.

Разновидности чугуна

Передельный материал используется для производства стали кислородно-конвертерным способом. Этот вид характеризуется низким содержанием марганца и кремния в составе сплава. Литейный чугун идет на производство разнообразной продукции. Он делится на пять разновидностей, который стоит рассмотреть более детально. Белый чугун является сплавом, в котором избыточная часть углерода содержится в виде цементита или карбида. Свое название он получил за характерный белый цвет в районе излома. Массовая доля углерода в нем составляет более 3%. Этот материал характеризуется повышенной ломкостью и хрупкостью, поэтому его использование весьма ограничено.

Применяется данный вид при производстве простых деталей, которые работают в статических условиях и не несут дополнительной нагрузки. Добавление в сплав легирующих присадок позволяет повысить технические характеристики материала. Для этих целей используется никель или хром, реже алюминий и ванадий. Марка данной разновидности, которая носит название «сормайт» используется в качестве нагревательного элемента в различных устройствах. Она обладает хорошими показателями удельного сопротивления и без проблем работает при температурах до 900 градусов по Цельсию. Из белого чугуна изготавливают ванны для бытовых нужд.

Серый чугун — наиболее распространенная разновидность материала, которая применяется во многих отраслях народного хозяйства. В этом сплаве углерод присутствует в виде графита, перлита или феррито-перлита. Массовая доля углерода находится на уровне 2,5%. Материал обладает высокой для чугуна прочностью, поэтому используется для производства деталей, имеющих циклическую нагрузку определенного уровня. Из него изготавливают втулки, корпуса различного промышленного оборудования, кронштейны, зубчатые шестеренки.

Графит значительно улучшает действие смазки и снижает влияние трения, так что детали обладают повышенной стойкостью к этому виду износа. При необходимости эксплуатации в агрессивных средах в состав серого чугуна вводятся дополнительные элементы, которые позволят выдержать негативное воздействие. К ним можно отнести никель, хром, молибден, бор, сурьму, медь. Эти элементы позволяют защитить чугун от влияния коррозии. Также некоторые из них повышают уровень графитизации свободного углерода в сплаве, что позволяет создать защитный барьер, через который не могут пробиться какие-либо разрушающие элементы.

Половинчатый чугун является промежуточным материалом между первыми двумя разновидностями. В нем часть углерода содержится в виде графита, а часть — в виде карбида. Также в сплаве могут в незначительных долях присутствовать цементит (до 1%) и лидебурит (до 3%). Массовая доля углерода в материале составляет 3,5-4,2%. Эта разновидность используется для производства деталей, которые будут проходить эксплуатацию в условиях постоянного трения. К ним относятся тормозные колодки для автомобильной промышленности и разнообразные измельчительные валки для станков. Для повышения износостойкости в сплав по традиции вводятся легирующие присадки.

Ковкий чугун является разновидностью белого сплава, который был подвергнут специальному отжигу с целью графитизации свободного углерода в составе материала. Этот вид обладает улучшенными демпфированными свойствами по сравнению со сталью. К тому же он менее чувствителен к надрезам и хорошо проявляет себя в работе при низких температурах. Углерод, массовая доля которого составляет до 3,5%, находится в сплаве в виде феррита, феррито-перлита или зернистого перлита с вкраплениями графита. Используется данный материал в автомобильной промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях постоянного трения. Для повышения его эксплуатационных характеристик в сплав добавляют магний, бор и теллур.

Высокопрочный чугун получается в результате образования в сплаве шаровидной формы включения графита в металлическую решетку. Это ослабляет металлическую основу кристаллической решетки и приводит к появлению улучшенных механических свойств. Процесс образования шаровидного графита производится путем введения в сплав магния, церия, иттрия и кальция. По своим техническим характеристикам материал очень близок к высокоуглеродистой стали. Он хорошо поддается литью и способен заменять стальные литые элементы в механизмах. Высокий уровень теплопроводности позволяет использовать данный вид при изготовлении отопительных приборов и трубопроводов.

Нагревать и искрить

Как отличить чугун от стали? Нужно оперировать необходимым оборудованием и небольшим запасом терпения.

В первом случае можно прибегнуть к нагреванию, к примеру, с помощью паяльной лампы, облачившись изначально в специальную защитную одежду и соблюдая правила безопасности в работе. Температуру нужно повышать до начала плавления металла. Уже было сказано, что температура плавления чугуна выше, чем у стали. Однако это касается преимущественно белых и Относительно всех промышленных марок — они содержат углерод в количестве не более 4,3 % и плавятся уже при 1000-1200˚С. Таким образом, его расплавить можно значительно быстрее.

Познавательным методом получения информации о том, чугун от стали чем отличается, является использование экспериментального образца на шлифовальном станке или под острым кругом шлифовальной машинки. Анализ осуществляется по характеристикам искр. Для чугуна характерны неяркие искры красного цвета, а для стали — яркие слепящие короткие лучи с бело-желтым оттенком.

Процесс — плавка — чугун

Процесс плавки чугуна в вагранке состоит в следующем: в вагранку перед началом работы загружают дрова, разжигают их, а затем засыпают слой кокса на 700 — 800 мм выше уровня фурм ( холостая колоша) и включают дутье. После разогрева нижней части вагранки в нее загружают в определенных пропорциях твердую шихту, состоящую из чугунных чушек, чугунного и стального лома, ферросплавов, кокса и известняка. Шихтовые материалы загружают в вагранку с помощью бадьи отдельными порциями, называемыми колошами, до самого завалочного окна. За счет тепла от сгорания кокса происходит расплавление металлической части шихты. Образовавшийся жидкий чугун стекает в горн, а продукты горения топлива поднимаются вверх, нагревают вышележащие слои шихты и затем удаляются через трубу с искрогасителем из вагранки. Процесс плавки чугуна в вагранке происходит непрерывно, а загрузка шихты я выпуск жидкого чугуна производится периодически.

В процессе плавки чугуна его примеси частично выгорают. При плавке в вагранке выгорает 10 — — 15 % кремния, 15 — 20 % марганца от исходного содержания их в шихте; количество серы в чугуне увеличивается на 40 — 50 % за счет перехода ее из кокса. Для получения требуемого химического состава чугуна шихту рассчитывают с учетом угара.

В процессе плавки чугуна в вагранке происходит изменение его химического состава. Следствием этого является угар одних элементов чугуна и увеличение содержания других. Как правило, в процессе плавки в чугуне снижается содержание железа, кремния и марганца.

В процессе плавки чугуна в вагран происходит изменение его химическо состава. Следствием этого является уг одних элементов чугуна и увеличен содержания других. Как правило, процессе плавки в чугуне снижает содержание железа, кремния и ма ганца.

В процессе плавки чугуна в вагранке происходит изменение его химического состава. Следствием этого является угар одних элементов чугуна и увеличение содержания других. Как правило, в процессе плавки в чугуне снижается содержание железа, кремния и марганца.

Управляющая машина для автоматизации процессов плавки чугуна в вагранке предназначена для поддержания температуры расплавленного чугуна на заданном уровне и регулирования производительности вагранки. Стабилизация теплового режима и производительности вагранки осуществляется за счет автоматического управления дутьем и питания вагранки коксом.

В качестве флюсов в процессе плавки чугуна применяют известняк, доломит, плавиковый шпат, апатит, мартеновский шлак. Наиболее распространенными и дешевыми флюсами являются известняк и мартеновский шлак.

Высокое содержание углерода в чугуне с шаровидным графитом значительно облегчает процесс плавки чугуна в вагранках и улучшает литейные свойства чугуна.

Несмотря на это, полученные результаты дают основание заключить о полной управляемости процессом плавки чугуна и возможности получать чугун по заранее заданным составу и физико-механическим свойствам.

В доменных печах контролируют содержание углекислого газа и окиси углерода в колошниковых газах для правильного ведения процесса плавки чугуна.

Вагранки закрытого типа, как правило, работают на подогретом дутье и являются сложными агрегатами, обеспечивающими заданные параметры процесса плавки чугуна и механизацию операций по ее обслуживанию и управлению.

Состав отходящих газов при сжигании гальваношлама в вагранке литейного цеха при плавке чугуна, мг / м3.

Наиболее летучими компонентами гальваношлама являются цинк и железо, обладающие достаточно высокими давлениями насыщенных паров при температурах, достигаемых в процессе плавки чугуна.

Близкую по порядку этих величин ( 1150 кг у.т. / т продукции) дает процесс Коррекс — производство губчатого железа из металлизованных окатышей, но с получением восстановительного газа в процессе плавки чугуна в жидкой ванне.

Должен знать: устройство обслуживаемых вагранок; порядок завалки вагранок; технические условия, предъявляемые к шихтовым материалам и топливу; величины топливных и металлических колош; влияние кислорода на ход плавки; правила подключения подачи кислорода; основы физико-химических процессов, происходящих в процессе плавки, в пределах выполняемой работы; способы определения готовности жидкого металла; способы модифицирования и легирования чугуна; правила набивки подины вагранки; сведения по технологии металлов в пределах выполняемой работы; причины неполадок вагранок, выявленных в процессе плавки чугуна, и методы их устранения.

Руда

Основные виды сырья для производства чугуна – железные руды, кремнезем, глинозем, пустые породы с содержанием оксидов кальция и магния.

Руда, кроме основного материала, содержит и дополнительные компоненты – ценные и редкоземельные металлы. Если их содержание невелико, они используются в производстве чугуна. Если же процентное содержание позволяет извлекать из них, например, молибден, ванадий или никель, такую руду разделяют на компоненты.

Породу, добытую из недр, переводят из сырой в товарную. Происходит это в несколько этапов:

  1. Дробление для раскрытия рудного минерала.
  2. Грохочение для калибрования кусков разного размера.
  3. Окускование с целью получения крупных кусков руды из мелких.
  4. Агломерация (спекание).
  5. Обогащение для отделения пустой породы.
  6. Обжиг – для удаления серы, воды и углекислоты.
  7. Усреднение состава для достижения однородности.

После всех подготовительных процедур руду направляют на переплавку. Это делают в доменных печах на металлургических комбинатах.

Разновидности

В промышленном применении наиболее ценными являются руды:

  • магнитный железняк, в котором содержание Fe колеблется от 45 до 70% и почти отсутствуют вредные примеси;
  • красный железняк (55-60% Fe);
  • бурый железняк (35-50%), основной недостаток – значительное количество вредных примесей;
  • шпатовый железняк (30-45%).

Основные месторождения этих руд в нашей стране сосредоточены на Урале, в Сибири и ЦФО.

Свойства

Характеристики руды определяет ее химический состав. Чем выше содержание основного компонента, тем она ценнее.

Тип железной руды

Содержание Fe, %

бедная

< 45

средняя

От 45

богатая

60-65

очень богатая

> 65

Наличие вредных примесей и количество пустой породы делает производство металла из руд низкого качества более дорогостоящим. Чем выше содержание железа и меньше дополнительных компонентов, тем выше качество чугуна и дешевле его производство.

Стоимость железной руды на бирже находится на уровне 85 долларов за 1 тонну (на 18.02.2020).

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.