Виды, состав и назначение чугуна

Конечными продуктами доменной плавки являются чугун, шлак, колошниковый газ и колошниковая пыль.

Чугун - многокомпонентный сплав железа с углеродом, марганцем, кремнием, фосфором и серой, снезначительным количеством водорода, азота и кислорода. В легированном чугуне могут быть хром, никель, ванадий, вольфрам и титан, количество которых зависит от со­става проплавляемых руд.

В зависимости от назначения выплавляемые в доменных печах чугуны разделяют на три основных вида: передельный, иду­щий на передел в сталь; литейный, предназначенный для полу­чения отливок из чугуна в машиностроении; доменные ферро­сплавы, используемые для раскисления стали в сталеплавиль­ном производстве.

Передельный чугун подразделяют на мартеновский, бессе­меровский, томасовский и высококачественный. В соответствии с существующим стандартом чугуны подразделяют на классы, марки, группы и категории.

Таблица 9.1 - Химический состав передельного коксового чугуна, %

Передельный чугун по­требители используют в жидком виде.

Мартеновский чугун предназначен для передела в сталь в мартеновских печах. По содержанию кремния он делится на марки Ml и М2, по содержанию марганца — на группы I и II, по содержанию фосфора — на классы А—В и по содержанию серы — на категории I—III.

Бессемеровский чугун характеризуется низким содержанием фосфора (до 0,07%), так как в бессемеровском конвертере с ки­слой футеровкой фосфор удалить из металла невозможно.

По содержанию кремния бессемеровский чугун подразде­ляют на марки Б1 и Б2, которые в свою очередь в зависимости от содержания марганца делятся на группы I и II. На классы и категории по содержанию фосфора и серы бессемеровский чугун не подразделяют.

Для бессемеровского чугуна в отличие от мартеновского со­держание кремния в чугуне имеет очень важное значение: вы­горание его в конвертере обеспечивает приход тепла. В мартенов­ском же процессе высокое содержание кремния в чугуне неже­лательно.

В последнее время все большее развитие получает выплавка стали в кислородных конвертерах с основной футеровкой. Со­став чугуна для этого процесса незначительно отличается от мартеновского. Наиболее качественным считается чугун, содер­жащий не более 0,6% Si.

Томасовский чугун пере­делывают в сталь в конвер­терах с основной футеров­кой. В этом процессе фос­фор является полезной при­месью, обеспечивая томасов­ский процесс теплом при вы­горании. Передел фосфори­стых чугунов из керченских руд осуществляют в спе­циальных мартеновских пе­чах с основной футеровкой. Высококачественный чу­гун по содержанию кремния подразделяют на марки ПВК1 (передельный высоко­качественный коксовый), ПВК2 и ПВКЗ, каждая из которых по содержанию марганца делится на груп­пы I и II, по содержанию фосфора — на классы А—Д и по содержанию серы—на категории I, II и III.

Кроме приведенной стан­дартизации передельного чу­гуна, на каждом заводе су­ществуют технические усло­вия и кондиции на чугун, служащие основанием для взаиморасчетов между до­менным и сталеплавильным цехами. Например, при про­изводстве так называемой кипящей и полуспокойной сталей в мартеновских пе­чах желательно иметь в чу­гуне возможно более низкое содержание кремния. За по­ставку такого чугуна домен­ный, цех получает при­плату.

Литейный чугун после вы­пуска из доменной печи раз­ливают в чушки массой 45 кг и направляют на машиностроительные заводы, где для отливки дета­лей машин его вторично подвергают расплавлению в специаль­ных печах — вагранках.

Литейный чугун в зависимости от содержания кремния под­разделяют на шесть марок ЛКО, (литейный коксовый) ЛК1— ЛК5. Каждую марку по содержанию марганца и серы делят соответственно на три группы и три категории, а по содержа­нию фосфора — на четыре класса: А — малофосфористый, Б — обычный, В и Г — фосфористый.

Таблица 9.2 - Химический состав литейного коксового чугуна, %

Структура отливок из литейного чугуна зависит от содер­жания кремния, марганца и скорости охлаждения отливки. Чем выше содержание кремния, ниже содержание марганца и меньше скорость охлаждения, тем больше выделится углерода в виде графита. Излом такой пробы чугуна будет крупнозерни­стым, темно-серого цвета.

Фосфор сообщает металлу хрупкость, поэтому ответственные детали отливаются из малофосфористого чугуна. В тех случаях, когда от изделий не требуется высокой прочности, для литья ис­пользуют фосфористый чугун, характеризующийся высокой жидкотекучестью и хорошей заполняемостью литейной формы.

К доменным ферросплавам относятся ферромарганец, зер­кальный чугун и ферросилиций.

Доменный ферромарганец по содержанию марганца в сплаве подразделяют на две марки Мн5 и Мн6, а по содержанию фо­сфора — на два класса. Зеркальный чугун по содержанию мар­ганца долят на марки 341, 342 и 343. Ферросилиций по содер­жанию кремнии классифицируют на две марки.

Таблица 9.3 - Химический состав доменных ферросплавов, %

В доменных печах иногда выплавляют феррохром и феррофосфор.

В последние годы выплавка ферросплавов в доменных печах сокращается вследствие неэкономичности передела. Более вы­годно производить ферросплавы в электрометаллургических аг­регатах— ферросплавных электропечах.