Билет 46. Первый передел, состав чугуна, ферросплавы и их назначение

Передел в металлургии, процесс переработки материала, в результате которого изменяются его химический состав, физические и механические свойства, агрегатное состояние (могут изменяться как все эти характеристики в совокупности, так и некоторые из них). Первый П. — получение чугуна из железной руды в доменных печах (см. Доменное производство). Второй П.— переработка чугуна в сталь (см. Сталеплавильное производство). Третий П.— Обработка металлов давлением в целях получения металлических изделий заданных форм и размеров; основные виды обработки давлением — Прокатка, Прессование, Ковка и Штамповка (см. Кузнечно-штамповочное производство, Прокатное производство). Четвёртым П. называется дополнительная обработка проката — холодная прокатка полосового и листового металла, профилирование полосы (производство гнутых профилей), калибровка (см. Калиброванная сталь), Волочение, нанесение защитных покрытий, а также производство метизов (См. Метизы).

К чугунам относятся сплавы железа с углеродом, содержание которого превышает 2,14%, В этих сплавах обычно присутствует также кремний и некоторые количества марганца, серы и фосфора, а иногда и другие элементы, вводимые как легирующие добавки для придания чугуну определенных свойств. К числу таких легирующих элементов можно отнести никель, хром, магний и др.В зависимости от структуры чугуны подразделяют на белые и серые. В белых чугунах весь углерод связан в химическое соединение карбид железа Fe3C - цементит. В серых чугунах значительная часть углерода находится в структурно-свободном состоянии в виде графита. Если серые чугуны хорошо поддаются механической обработке, то белые обладают очень высокой твердостью и режущим инструментом обрабатываться не могут. Поэтому белые чугуны для изготовления изделий применяют крайне редко, их используют главным образом в виде полупродукта для получения так называемых ковких чугунов. Получение белого или серого чугуна зависит от его состава и скорости охлаждения.В зависимости от структуры чугуны классифицируют на высокопрочные (с шаровидным графитом) и ковкие. По степени легирования чугуны подразделяют на простые, низколегированные (до 2,5% легирующих элементов), среднелегированные (2,5- 10% легирующих элементов) и высоколегированные (свыше 10% легирующих элементов). Шире всего используют простые и низколегированные серые литейные чугуны.Чугун получил широкое распространение как конструкционный материал в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности в связи с рядом преимуществ перед Другими материалами, среди которых в первую очередь надлежит Упомянуть следующие: невысокая стоимость, хорошие литейные свойства. Изделия, изготовленные из него, имеют достаточно высокую прочность и износостойкость при работе на трение и характеризуются меньшей, чем сталь чувствительностью к концентраторам напряжений. Наряду с перечисленными преимуществами изделия из серого литейного чугуна хорошо обрабатываются режущим инструментом. Последнее вместе с хорошими литейными свойствами позволяет оценить чугун как весьма технологичный материал.Главный процесс, формирующий структуру чугуна, - процесс графитизации (выделение углерода в структурно-свободном виде), так как от него зависит не только количество, форма и распределение графита в структуре, но и вид металлической основы (матрицы) чугуна. В зависимости от степени графитизации матрица может быть перлитно-цементитной (П -f- Ц), перлитной (П), перлитно-ферритной (П Ч- Ф) и ферритной (Ф). Цементит перлита называют эвтектоидным, остальной цементит - структурно-свободным. Некоторые элементы, вводимые в чугун(в порядке силы действия: С, Si, Ni, Co, Cu ), способствуют графитизации, другие - препятствуют(S, V, Cr, Sn, Mo, Mn). Наибольшее графитизирующее действие оказывают углерод и кремнии, наименьшее - кобальт и медь.Наиболее сильно задерживают процесс графитизации (оказывают отбеливающее действие) сера, ванадий, олово.

Ферросплавы — сплавы железа с другими элементами (Cr, Si, Mn, Ti и др.), применяемые главным образом для раскисления и легирования стали (напр., феррохром, ферросилиций). К ферросплавам условно относят также некоторые сплавы, содержащие железо лишь в виде примесей (силикокальций, силикомарганец и др.), и некоторые металлы и неметаллы (Mn, Cr, Si) с минимальным содержанием примесей. Получают из руд или концентратов в электропечах или плавильных шахтах (горнах).Как правило, стоимость металла в виде ферросплава ниже, чем стоимость его в чистом виде. Это связано, в частности, с тем, что руда обычно содержит — в том или ином виде — железо, при переработке переходящее в сплав вместе с основным компонентом, и технологическая схема получения ферросплава оказывается одним из самых коротких и дешевых путей переработки сырья. В то же время для получения чистого сплава в технологию приходится вводить дополнительные этапы, усложняющие процесс и увеличивающие затраты. При этом получение железистого металла может быть либо полностью исключено либо являться одним из промежуточных этапов, когда получаемый передельный ферросплав перерабатывается на чистый металл.

Применяется при производстве стали для раскисления и дегазации ее, как легирующий элемент, для изготовления электросварочных электродов, при производстве нержавеющих и жаропрочных сталей; титан связывает углерод в карбид титина, что улучшает свариваемость и сопротивление коррозии. Стали, обработанные титаном, обладают повышенными механическими свойствами. Ферромарганец с титаном Применяется для изготовления сварочных материалов специального и общего назначения.ФерросиликоалюминийФерросиликоалюминий применяется для раскисления сталей Ферротитан Применяется при производстве стали для раскисления и дегазации ее, как легирующий элемент, для изготовления электросварочных электродов, при производстве нержавеющих и жаропрочных сталей; титан связывает углерод в карбид титина, что улучшает свариваемость и сопротивление коррозии. Стали, обработанные титаном, обладают повышенными механическими свойствами.

Билет 47. Мартеновский процесс, печь, (конструкция и опис. Работы)

МАРТЕНОВСКИЙ ПРОЦЕСС, метод производства СТАЛИ в ПЕЧИ, разогреваемой верхним пламенем. Пламя исходит от газовых или нефтяных горелок, а для повышения температуры в печь может вдуваться кислород. Передельный чугун, стальной лом и известняк расплавляют вместе. Различные примеси образуют ШЛАК, который убирается с поверхности расплавленного металла. Большая часть углерода, присутствующего в железе, образует окись углерода, газ, который легко удаляется. Затем в полученный металл добавляют различные присадки и получают нужный вид стали. Использование мартеновского процесса в производстве идет на убыль, т.к. сейчас доступны более быстрые и дешевые процессы, главным образом, КИСЛОРОДНОЕ ДУТЬЕ.

Марте́новская печь (марте́н) — плавильная печь для переработки передельного чугуна и лома в сталь нужного химического состава и качества. Название произошло от фамилии французского инженера и металлурга Пьера Мартена, создавшего первую печь такого образца в 1864 году.

Основной принцип действия — вдувание раскаленной смеси горючего газа и воздуха в печь с низким сводчатым потолком, отражающим жар вниз, на расплав. Нагревание воздуха происходит посредством продувания его через предварительно нагретый регенератор (специальная камера, в которой выложены каналы огнеупорным кирпичом). Нагрев регенератора до нужной температуры осуществляется очищенными горячими печными газами. Происходит попеременный процесс: сначала нагрев регенератора продувкой печных газов, затем продувка холодного воздуха.