Производство на чугун. Марки от чугун. Технология на производството

В момента основният метод за производство на желязо е топене на желязна руда в доменни пещи. За топене са необходими редица суровини, като флюсове, желязо или манганови руди, както и гориво. Използваното гориво е кокс, който по същество е въглища. Ролята на кокса е да осигури процеса с намаляване на енергията и определено количество топлина. Нека разгледаме по-подробно производството на чугун. Тъй като това е сложен и продължителен процес, неговото описание ще отнеме много време.

Гориво за топене

Както е отбелязано по-горе, коксът се използва като гориво. Но освен това е допустимо да се използва мазут, въглищен прах и естествен, както и коксов газ. Въпреки това почти винаги коксът се използва като основно гориво. Това е вещество, което се образува, когато летливите газове се отстраняват от въглищата при температура от 900 до 1200 градуса. Днес тя е единственият вид твърдо гориво, което запазва първоначалната си форма, докато се движи от върха на пещта към пещта. По принцип за този материал се поставят строги изисквания, които се отнасят до механичната якост и твърдост, което е необходимо за възприемането на големи натоварвания в долната част на доменната пещ. Изключително важно е да се издържи част от кокса. Твърде малките частици допринасят за газопропускливостта на заряда, а твърде големите се разрушават и образуват фина фракция. Освен това трябва да спазвате определен процент влага, необходима за поддържане на топлинния режим.

Претопяване на руда

В земната кора има много желязо, но не се среща в чиста форма, винаги се добива с камъни под формата на различни съединения. Желязната руда може да се нарече само онези скали, от които, от икономическа гледна точка, е изгодно да се извлича желязо чрез топене в пещ. В природата има богати и бедни железни руди. Говорейки от гледна точка на металургичната индустрия, в рудата има редица полезни добавки, които са необходими за производството на чугун - хром, никел, манган и др. Има и вредни включвания: сяра, фосфор, мед и др. Освен това, желязна руда могат да бъдат разделени в няколко групи в зависимост от минерала:

• железен червен цвят - 70% желязо, 30% кислород;
• магнитна желязна руда - 72,4% желязо, 27,6% кислород;
• кафяво желязо - до 60% желязо;
• желязо - до 48,3% от желязото.

Би било логично да се заключи, че производството на желязо при доменните пещи трябва да включва използването на руда от втората група. Но най-разпространеното е първото, така че се използва по-често.

Приготвяне на руда за топене

Не можете да извличате желязната руда от земята и веднага да я изхвърлите в устройството за зареждане на доменната пещ. Първо, необходимо е да се подобрят леко техническите и икономическите показатели, които да позволят използването на сравнително бедни руди, от които в земната кора има много повече, за да се произвежда желязо. Например увеличаването на желязото в рудата от само 1% води до спестяване на кокс с 2% и до увеличаване на производителността на ДП с 2,5%. На първия етап рудата се раздробява на фракции и след това се извършва скрининг. Последното събитие е необходимо за отделянето на желязната руда по размер. На следващо място идва осредняване, където химическият състав е нисък. Един от най-важните и трудни етапи е обогатяването. Същността на процеса е да се отстранят отпадъчните скали, за да се увеличи съдържанието на желязо в рудата. Обикновено обогатяването се извършва на два етапа. Последният етап е синтероване, което е необходимо за подобряване на потока на топене в доменната пещ.

Технология на производството

Процесът на домейн е комбинация от механични, физични и химико-физични процеси, които се случват във функционираща ДП. Течните потоци, рудите и кокса, които могат да се изтеглят в процеса на топене, се превръщат в желязо. По отношение на химията, това е окислително-редукционен процес. Всъщност желязото се редуцира от оксиди и редуциращите агенти се окисляват. Но процесът се нарича възстановителен, тъй като крайната цел е да се получи метал.

Основната единица за изпълнение на процеса на топене е пещта (вал). Изключително важно е да се осигури контра-движението на материалите за зареждане, както и тяхното взаимодействие с газове, които се образуват по време на топенето. За подобряване на горивния процес се използва допълнително кислородно захранване, природен газ и водни пари, които заедно се наричат ​​духащи.

Повече за процеса на домейн

Коксът, който влиза директно в ковачницата, има температура от около 1500 градуса. В резултат на това в зоната на горене се образува смес от газове с температура 2 000 градуса. Той се издига до върха на доменната пещ и загрява материалите, които се спускат до ковачницата. В същото време температурата на газа леко намалява, до около 1700-1600 градуса.

Сместа се зарежда в горната част. Разпределението в DP се извършва на слоеве. Обикновено се зарежда една порция за 5 минути. Необходима е почивка, за да се направи място на върха. Втвърдяването се извършва дори в твърдото желязо, след като температурата падне до 1100 градуса. През този период започва редукцията на желязото и започва окисляването на силиций, манган и фосфор. В резултат на това имаме карбонизирано желязо, което съдържа не повече от 4% въглерод. То се топи и се влива в огнището. Шлаката също отива там, но тъй като специфичните тежести на материалите са различни, те не са свързани. Чрез чугунена таверна се освобождава чугун и през шлаковите отвори - шлака. По принцип, тази и всички производствени технологии, описани накратко. Сега помислете за друг интересен въпрос.

Основните марки чугун

Чугун - желязна сплав с въглерод. Съдържанието на последния елемент не трябва да бъде по-малко от 2,14%. Освен това има и други елементи като силиций, фосфор, сяра и т.н. Въглеродът обикновено е в свързано състояние (цементит) или в свободно състояние (графит). Чугунът може да се раздели на следните видове:

• Леярна - има маркировка L1-L6 и LR1-LR7.
• Чугунът - е маркиран като P1 и P2. Ако материалът е предназначен за отливки, то това са PL1 и PL2. Металът с високо съдържание на фосфор се обозначава като PF1, PF2, PF3. Освен това има и висококачествена чугунена чугун - PWK1, PWK2 и PWK3.
• Сиво - СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30 и СЧ35.
• Въртене желязо - КЧ30-6, ЧК45-7, КЧ65-3 и др. Ако след буквите има числа, те показват временна сила на опън.
• Легираният чугун със специални свойства е обозначен с буквата “H”;
• Антифрикционно (сиво) - ASF.

Може да се каже, че всякакъв вид чугун има своята допълнителна цел. Например, превръщането се използва за превръщане в стомана и за производство на отливки. В същото време марките PL1 и PL2 ще отидат в леярната, а P1 и P2 ще бъдат използвани в производството на стомана.

Влияние на различни съединения върху свойствата

Независимо от вида и марката на чугуна, съществуват редица елементи, които оказват съществено влияние върху неговите свойства и технически характеристики. Като пример, вземете сив чугун. Повишеното съдържание на силиций допринася за понижаване на температурата на топене и значително подобрява неговите технологични и леярски свойства. Поради тази проста причина, чугунът с високо съдържание на този елемент обикновено се изпраща в леярната. Но манганът е вид антитеза на силиция. Въпреки това, той е полезен химичен елемент, тъй като увеличава силата и твърдостта на продукта.

Сярата е едно от най-вредните включвания, което значително намалява течливостта и огнеустойчивостта на чугуна. Фосфорът може да има както вредни ефекти, така и полезни ефекти. В първия случай се произвеждат продукти със сложна форма, тънкостенни и не изискващи голяма якост. Но марката на чугун с високо съдържание на фосфор е неприемливо да се използва в машиностроенето, където трябва да се постигне висока якост продукти.

Pro нагнетяване на желязо

Пониженото желязо в DP абсорбира различни химични елементи, включително въглерод. В резултат се образува висококачествен чугун. Веднага след като се появи в твърда форма, неговото карбонизиране започва веднага. Самият процес е забележим при относително ниски температури от 400-500 градуса. В допълнение, трябва да се отбележи, че колкото повече въглерод в състава на желязото, толкова по-ниска е точката на топене. Обаче, когато металът е вече в течно състояние, процесът протича малко по-интензивно. Трябва да се разбере, че след като крайното количество въглерод в желязото се промени, това вече няма да е възможно да се промени. Елементи като манган и хром увеличават съдържанието на въглерод, а силиций и фосфор намаляват количеството му.

Малко за леярната

Кастингът е известен на човека от доста време, около няколко хиляди години. Това е технологичен процес, който позволява да се получи бланка от необходимата форма. Обикновено се правят само оформени части и заготовки по този начин. Същността на метода се състои в това, че разтопеният метал или друг материал (пластмаса) се излива в матрица, чиято кухина има необходимата конфигурация на бъдещата част. След известно време металът замръзва и се получава празната проба. Той претърпява механична обработка, която се състои в подобряване на качеството на повърхностите за сядане, получаване на необходимата грапавост и др. Интересно е, че леярното производство на чугун за промишлено оборудване се извършва в земята. За тази цел се прави еднократна форма на пясък и се избира подходящо оборудване.

Нещо друго интересно

Струва си да обърнем внимание на факта, че леярната използва метал, който е произведен в доменна пещ. По същество, при вторичното топене се получават продукти с желаните свойства, които варират в пещта за топене. В същото време, отливките, чийто химичен състав е оставен непроменен в леярната, се правят изключително рядко. В частност, това се отнася за чугун. Когато трябва да получите парче от черни метали, в допълнение към желязо, редица модификатори, флюси, дезоксиданти, както и скрап стомана и байонет желязо се зареждат в пещта. Последното е необходимо за получаване на стоманени и желязо отливки. Самият процес на производство на желязо не се различава много от производството на доменните пещи.

заключение

Освен разгледаните от нас, има и други начини за производство на чугун. Например, топене отворени пещи. Но този метод е морално остарял, тъй като е твърде енергоемък, въпреки че качеството на метала е на добро ниво. Съвсем различно нещо е конверторният метод, който напротив, набира популярност едва всяка година. Например, производството на желязо в Русия в конвертори отнема около 30-45% от общото производство. Конверторният метод има редица значителни предимства, една от които е висока скорост на топене. Освен това от преобразувателя чугунът се излива директно във форми и се използва по предназначение. Трябва да се отбележи, че е невъзможно ДП да се спре, тъй като производството е непрекъснато. В краен случай има консервация, в която коксът тлее в пещта. Ако, обаче, доменна пещ той спира, по-лесно е да се изгради нов, отколкото да се започне стария.