Состав и структура, а также особенности производства чугуна

Содержание

Состав и структура, а также особенности производства чугуна

Чугун – это важный продукт черной металлургии, от которого зависит эффективность работы многих отраслей промышленности. Основные особенности и способы его производства рассмотрим в этой статье.

Состав и структура металла

Производство чугуна и стали — важная отрасль в жизни страны. И для начала мы поговорим про состав первого металла.

Чугун делают из железосодержащей руды. После производства чугун имеет следующий состав:

Железо, в состав которого входит углерод.
Марганцевую примесь.
Серную примесь.
Фосфорную примесь.
Кремневую примесь.

Процентное содержание углерода в чугуне составляет примерно 2,14%.

Чугун бывает несколько видов: белый и серый. Каждый вид имеет индивидуальный состав и структуру.

Данное видео расскажет о составе чугуна и стали, а также нюансах их производства:

Белый вид

Благодаря особенностям состава белый чугун имеет светлый оттенок. Рассмотрим состав белого чугуна:

Цементит (в этом состоянии здесь находится углерод).
Перлит.
Ледебурит.
Кремний.
Фосфор.
Марганец.
Сера.

Серый вид

proizvoditeli-chuguna

В составе серого чугуна отсутствует один компонент (ледебурит). Серый чугун состоит из:

Графита (в этом виде здесь представлена некоторая часть углерода).
Перлита.
Кремния.
Фосфора.
Марганца.
Серы.

Углерод и иные компоненты

Самый главный элемент в чугуне, конечно же, углерод. В зависимости от его количественного содержания получается материал различного сорта.
После углерода, на втором месте стоит кремний. Его процентное содержание влияет на мягкость, текучесть и литейный свойства материала.
Благодаря такому элементу, как марганец, чугун приобретает прочность.
Наличие фосфора в материале делает его способным быстро образовывать трещины в холодных отливках. Кроме этого, эта примесь существенно снижает механические свойства чугуна. Из-за фосфора чугун получается твердым и очень прочным. Но такой чугун не используют для производства деталей, от которых требуется повышенная прочность.
Самое вредная примесь – это сера. Ее наличие отрицательно влияет на тугоплавкость и жидкотекучесть материала.

Если разломить белый и серый чугун, то можно увидеть совершенно разные структуры. Визуально структуру серого чугуна можно представить в виде металлической матрицы с кристаллами графита. Матрица может иметь совершенно разный вид. Различают:

Ферритный вид (в составе структуры нет связанного углерода).
Феррито-перлитный вид (есть связанный углерод в количестве до 0,8%).
Перлитный вид (количество углерода 0,8%).

На структуры влияет температура. В случае быстрого охлаждения получается перлитная структура, а в случае медленного – ферритная.

Графит

В зависимости от формы графита различают:

Ковкий чугун (кристаллы графита имеют хлопьевидную форму).
Высокопрочный чугун (кристаллы графита имеют сферическую форму).
Обыкновенный серый чугун (графит имеет пластинчатую форму).

Графит может включаться в структуру серого чугуна различным способом. В зависимости от этого чугун бывает:

С гнездообразной структурой.
С игольчатой структурой.
С пластинчатой прямолинейной структурой.
С пластинчатой завихренной структурой.

Если сравнивать между собой белый и серый чугун, то наиболее применяемым является серый. Белый чугун проблематично порезать, он трудно отливается. К тому же ему свойственны твердость и хрупкость.

Химический состав

Чугуны могут изготавливаться по назначению. В зависимости от назначения и определенного химического состава, чугуны бывают:

Высокопрочные. Высокопрочный чугун получают путем введения в серый чугун (состояние жидкое) специальных добавок. Его используют для очень ответственных деталей. Высокопрочным чугуном часто заменяют сталь.
Ковкие. Ковкий чугун получают из белого. Для производства применяют термообработку. Ковкий чугун обладает хорошей вязкостью, высокой пластичностью, повышенным сопротивлениям к ударам и растяжением.
Легированные. Легированный чугун содержит практически все элементы. То есть в его состав входит титан, хром, никель, сера. Материал отличается износостойкостью, твердостью и прочностью. Такой вид чугунов преимущественно используют для производства деталей машин с высокими механическими свойствами. В зависимости от преобладающего элемента чугуны бывают никелевые, хромистые и титановые.
Специальные (ферросплавы). В специальном чугуне присутствует высокое содержание нескольких элементов: это кремний и марганец. Такие чугуны в основном идут для плавки стали и позволяют удалить из стали вредную примесь (кислород).

Читать статью Простой способ литья из алюминия в домашних условиях

Далее рассмотрены литейное, доменное и иные процессы в производстве чугуна, а также указаны исходные материалы для этого.

О производстве чугуна и стали расскажет данный видеоролик:

Производство чугуна

Необходимое оборудование

Для производства чугуна необходима огромная доменная печь. Габаритные размеры такой печи впечатляют: высота 30 метров, внутренний диаметр 12 метров.

Самая широкая часть доменной печи носит название – распар.
Нижнюю часть называют горном (через нее в печь попадает горячий воздух).
Самая верхняя часть доменный печи называется шахта. Она имеет верхнее отверстие, которое носит название калашник. Калашник закрывается специальным затвором.

В основе работы доменной печи лежит противоток. Воздух подается снизу, а материалы (кокс, флюсы и руда) заправляются сверху. Кокс необходим для нагрева, расплавления и восстановления руды. Без флюса не сможет образоваться шлак. А руда – это основное сырье для производства чугуна.

Кроме доменной печи для производства чугуна обязательно потребуются:

вагонетки,
специальный кран,
бункеры,
транспортеры
и другое, в условиях металлургического завода.

Сырье

Совокупность веществ

proizvoditeli-chuguna-rf

В состав железной руды входит рудное вещество и пустая порода, которая состоит: из песчаника с примесью глинистых веществ, из кварцита, из известняка и из доломита. Под рудным веществом подразумевают карбонаты железа, окислы и силикаты.

В руде может присутствовать разное количество рудного вещества. В зависимости от этого она бывает богатая и бедная. Бедную руду отправляют на обогащение, а богатую сразу используют в производстве.

Железные руды бывают нескольких видов:

Бурый железняк. В состав входит железо в форме водных окислов. Общее процентное содержание железа составляет 25-50%. Пустая порода такого железняка может быть кремнисто-глиноземной и отличаться глинистостью.
Красный железняк. Материал имеет второе название – гематит. Железо в структуре этого железняка представлено в форме безводной окиси. В таком железняке очень мало вредных примесей, а самого железа содержится 45-55%. Цвет руды располагается в диапазоне от темно-красного до темно-серого.
Магнитный железняк. Железо представлено в форме закиси-окиси и составляет от общего количества 30-37%. У такой руды черный или темно-серый цвет. Пустая порода представляет собой кремнеземистую массу с другими окислами.
Шпатовый железняк. Имеет второе название сидерит. Цвет у этого вещества грязно-серый или желтовато-белый. Этот материал легко поддается восстановлению. Железняк достаточно легко окисляется и переходит в форму бурого известняка. Железо в шпатовом железняке представлено в форме углекислой соли.

В процессе производства чугуна используются марганцевые руды. Их закладывают в шихту для увеличения в чугуне количества марганца.

О том, какие вещества являются сырьем для производства чугуна, читайте ниже.

Расчет

Для производства чугуна в количестве одной тонны потребуется:

Три тонны железистой руды.
Одна тонна топливного кокса.
Флюс (количество зависит в зависимости от типа руды).
Двадцать тонн воды.

Далее рассмотрена технология производства чугуна.

Технологии

Технология производства чугуна состоит из следующих стадий:

Подготовка руды. Суть ее заключается в пересортировке руды по размеру кусков и химическому составу. Руду крупных размеров дробят на более мелкие части, а фракции в виде пыли или мелких частиц, наоборот, окусковывают. В основе процессе окускования лежит агломерация, в процессе которой происходит спекание шихты и образование пористого продукта. Так же на этом этапе проводят процедуру обогащения бедных руд. В процессе переработки большая часть пустой породы удаляется, содержание железа увеличивается.
Подготовка топлива. Кокс подвергают грохочению. В результате этого процесса удаляется ненужная мелочь, которая может привести к потери тепла в процессе плавки.
Подготовка флюсов. Флюс так же измельчают и отсеивают мелочь. После этого все материалы загружаются в печь.
Доменный процесс производства. Доменную печь заправляют коксом, затем агломератором (руда спеченная с флюсом) и снова коксом. Температура для выплавки поддерживается благодаря вдуванию подогретого воздуха. В горне сгорает кокс и образуется углекислый газ. СО2 проходит через кокс и образует СО. Окись углерода восстанавливает основную часть руды. При восстановлении железо становится твердым. Оно постепенно переходит в более горячую часть доменной печи, где растворяет внутри себя углерод. В результате образуется чугун. Жидкий чугун вытекает в специальные ковши, откуда его выливают в предназначенные для него формы или сборники-смесители.

Читать статью Литейные заводы

Доменная печь работает в непрерывном режиме. Одновременно с производством чугуна восстанавливается марганец, кремний и другие примеси.

Кратко о производстве и производителях (изготовителях) чугуна в России и странах мира расскажет заключительный раздел статьи.

Доменное производство чугуна

proizvoditeli-chuguna-domennaya-pech

Известные производители

На долю мировых производителей чугуна приходится около 900 млн. тонн продукции в год. Если сравнивать объемы производства, то лидирует: Китай (550 млн. тонн чугуна за год), затем Япония (уже 69 млн. тонн), после Россия (45 млн. тонн), Индия (29 млн. тонн в год) и Южная Корея (27 млн. тонн).

В Китае чугун и сталь производят на пяти комбинатах: Баотоусский, Баошанский, Шунганский, Аньшанский и Уханьский.
Самыми крупными предприятиями России в области переработки чугуна считаются Магнитогорский, Челябинский комбинат, ООО «Уральская сталь», Череповецкий металлургический комбинат, Новокузнецком металлургическим комбинатом и другие.

Доменное изготовление чугуна подробно рассмотрено в этом видео:

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями в социальных сетях:

Литейное производство чугуна оборудование

Линии чугунного литья

Литейное дело относится к важнейшим изобретениям человечества. Каждый день мы сталкиваемся с отливками из чугуна, без которых невозможно представить современный мир.

У чугуна отличные литейные качества и низкая температура плавления. Чугун отливали еще в древнем Китае, в средние века чугунное литье выполнялось в России и в европейских странах. Россия в 18 веке была лидером в этой сфере. За прошедшие столетия и десятилетия литейное производство очень развилось и продолжает развиваться благодаря усовершенствованию технологий литья. Для работы линии чугунного литья необходимы такие процессы, как плавка чугуна, изготовление формы, заливка расплава, охлаждение, очистка, обработка, контроль качества.

Для образования отливок используются разнообразные способы чугунного литья:

С применением песчаных форм.
С использованием оболочковых форм.
Литье в кокиль.
Литье под давлением.
Литье по моделям.
Центробежное литье.

ООО «Московский литейный завод» предлагает отливки из чугуна большими и мелкими партиями, а также изготовление уникальных изделий. Благодаря использованию современного высокотехнологичного оборудования мы выполним литье чугунное от 1 кг, если вам нужны маленькие чугунные заготовки. У нас можно заказать и чугунное литье от 1 тонны. Вы получите детали высокого качества, полностью соответствующие вашим требованиям. У нас нет ограничений ни по количеству, ни по сложности, ни по размеру, ни по конфигурации изделия.

Способы чугунного литья

Технологии чугунного литья делятся по способу заполнения формы и по способу изготовления форм.

Традиционным методом изготовления чугунных деталей литьем является способ с применением песчаных форм. На сегодняшний день этот метод не подходит современному производству, поскольку нельзя достичь отменного качества, да и прочности изделия.

Сейчас используются более современные методики, одной из которых выступает литье в оболочковые формы. При их изготовлении применяется смесь песка со смолами. Производят формы в автоматическом режиме. Смесь обладает замечательной текучестью, все неровности заливаются, готовое изделие отличается хорошей степенью шероховатости. Можно получить тонкостенные детали благодаря прочности формы. Смесь засыпается в разогретую металлическую модель, смола плавится, создавая уплотненный слой вокруг модели. Такие формы требуется дополнительно уплотнять в печах. Производство модельной оснастки выполняется только из металла, формы делаются из вышеописанной смеси, и все это повышает стоимость чугунного изделия. Способ применяется только для массового производства деталей из чугуна.

Читать статью Please select your page

При литье в кокиль используется многоразовая металлическая форма, многоразовость является главной особенностью данного способа чугунного литья (возможно несколько тысяч заливок). Технология позволяет получить чугунное изделие повышенной прочности и точности. Однако таким методом нельзя выплавить деталь, отличающуюся сложной формой.

Если используется метод литья под давлением, расплав поступает в форму не под воздействием силы тяжести, как в предыдущих способах, а под давлением (заполнение формы прессованием). Это позволяет избежать недоливов и возникновения раковин. Технология дает возможность получить высокую точность детали. Применяется на крупных литейных производствах, выплавляющих большие объемы продукции.

Литье чугунных заготовок по выплавляемым моделям, в сущности, является литьем по старинке, когда в качестве модельной оснастки применялся воск. Сейчас используются парафин и стеарин, весьма похожие по своим качествам на воск.

Для литья по газифицируемым моделям характерно выгорание моделей при заливке их расплавом чугуна. Оснастку делают из пенопласта либо из аналогичных материалов.

Центробежное литье позволяет создать изделия, имеющие форму тел вращения. Форма, в которую залит расплав, вращается с очень большой скоростью (три тысячи оборотов в секунду). При этом детали получаются хорошей плотности и прочности, без раковин. Для центробежного литья можно применять любые формы из существующих: главное, чтобы форма могла вращаться.

Механизация и автоматизация литейного производства уменьшила трудоемкость технологических операций, облегчила условия труда в литейном производстве чугуна. Возможности автоматизации очень возросли после разработки принципиально новых в технологическом плане способов литья ( например, литье в оболочковые формы). Очень эффективны линии чугунного литья, на которых изготовление форм, заливка их расплавом, выбивка отливок автоматизированы, а также установки для автоматической заливки форм расплавом на конвейере, который непрерывно движется.

Поставщик чугунного литья

Процесс чугунного литья зависит от технологии, которая применяется литейным заводом. Но всюду существуют одни и те же этапы: подача расплава в формы, в которых чугун застывает, выбивка чугуна и обработка.

«Московский литейный завод», специализирующийся на современных технологиях чугунного литья, производит широкий спектр чугунных изделий для различных отраслей промышленности. Эксплуатационные свойства и сфера использования отливок зависят от марки чугуна.

Чугун для литья

Чугун для литья подразделяется на четыре главных вида:

Серый.
Белый и ковкий.
Высокопрочный.
Легированный.

Серый чугун является самым востребованным из-за повышенной прочности и износостойкости. Этими характеристиками он обязан содержанию в своем составе графита.

Специалисты «Московского литейного завода», настоящие профессионалы своего дела, отольют для вас чугунные изделия любых габаритов и конфигураций: от кг чугунного литья до тонн. Также мы можем сделать для вас чугунную деталь в единственном экземпляре. Отливки, выполняемые на самом современном оборудовании, делаются быстро, качественно и в точности соответствуют предоставленным клиентом чертежам или эскизам.

Типовые цены

Изделие	Срок изготовления	Цена
Бронзовая заготовка 3 кг	2-3 дня	1620 руб.
Литые заготовки подставок	5 дней	450 руб.
Литье из чугуна	5 дней	90 руб/1 кг
Литье из алюминия	5 дней	290 руб/ 1 кг
Литье из бронзы	5 дней	540 руб/ 1 кг