Чугун передельный состав – Передельный чугун: технические условия

alexxlab | 11.12.2019 | 0 | Вопросы и ответы

Передельный чугун: технические условия

Для того чтобы перейти к рассмотрению передельного чугуна, необходимо разобраться в общем составе этого продукта и его качествах. Итак, чугуном называют сплав, который состоит из такого материала, как железо, углерод и несколько других примесей.

Общее описание чугуна

В зависимости от примесей, использующихся для плавки чугуна, меняются и его свойства. Однако есть и те особенности, которые должны поддерживаться в любом случае. Одна из них – это массовая доля углерода в составе. Этот параметр должен быть не менее чем 2,14 %. Если показатель содержания углерода будет ниже, то это уже не чугун, а сталь. Здесь важно понимать, что как такового обычного чугуна не производится. В процессе получения этого материала в конце операции всегда добавляются присадки двух видов, по которым и происходит разделение на литейный или передельный чугун. Одна из особенностей этого сырья также заключается и в том, что температура, необходимая для его плавки, на 250-300 градусов выше, чем для стали. Чтобы расплавить это вещество, требуется температура в 1200 °С.

Как получают чугун?

Здесь сразу стоит отметить, что производство передельного чугуна или обычного – это практически идентичные процессы, а потому описывать оба не имеет смысла. Рассмотрим лишь общую технологию плавки.

Итак, чтобы получить данное вещество, необходимо потратить большое количество ресурсов. Основным рабочим сырьем является кокс и вода. Для того чтобы удалось выплавить тонну передельного чугуна, нужно взять примерно 550 кг кокса или около 900 л воды. Количество руды, которую потратят на переработку, определить точно для каждой партии невозможно, так как ее расход полностью зависит от процентного содержания железа. Однако абсолютно любую руду использовать невыгодно, если смотреть с точки зрения экономики. По этой причине применяется сырье, которое содержит от 70 % железа в своем составе и более. Также важно отметить, что перед плавкой руда обогащается, а только после поступает в доменную печь, именно в них происходит процесс получения чугуна. Электрические печи выплавляют лишь 2 % от общего количества материала.

Первый этап

Весь процесс плавки разделяется на несколько этапов, связанных между собой.

Процедура начинается с того, что в топку печи загружают руду, в составе которой есть магнитный железняк. Кроме того, можно использовать руду, в составе которой имеется водная окись железа или его соль. Вместе с загрузкой рабочего минерала в печь загружаются и коксующиеся угли. Их основная задача – это поддержание высоких показателей температуры. Для того чтобы быстрее расплавить руду и получить доступ к железу, в топку отправляется флюс. Вещество, являющееся катализатором, способствует более быстрому распаду руды.

Здесь важно отметить, что перед загрузкой в печь руда обычно проходит процесс дробления, промывки, сушки. Все эти этапы способствуют удалению лишних примесей, а также увеличению скорости плавки.

Второй этап

Ко второму этапу плавки передельного чугуна приступают тогда, когда в доменную печь были загружены все необходимые материалы. Запускаются горелки, которые подогревают кокс, а тот разогревает руду. Важно знать, что при разогреве кокс начинает выбрасывать в воздух углерод, который проходит по нему, вступает в реакцию с кислородом и образует оксид. Данное летучее вещество принимает активное участие в восстановительных процессах. Однако этот процесс протекает лишь до тех пор, пока в печи остается воздух. Чем больше газа внутри домны, тем слабее этот эффект, а с течением времени он и вовсе прекращается. Когда этот момент наступает, то весь газ, имеющийся внутри печи, уходит, чтобы поддерживать высокую температуру внутри агрегата.

Весь избыток углерода смешивается с расплавленным веществом, поглощается железом, что и образует чугун. Все элементы, которые не расплавились в процессе плавки, всплывают на поверхность, откуда они удаляются. После завершения этого процесса очистки наступает момент, когда в расплавленное сырье добавляют различные присадки. Какой именно в итоге получится чугун зависит от того, какой вид присадок будет применяться.

Какие чугуны передельные?

Если более подробно рассматривать именно передельное вещество, то можно отметить несколько отличительных качеств. Во-первых, содержание марганца и кремния в составе гораздо ниже, а во-вторых, оно используется для получения стали кислородно-конверторным способом. Если говорить о литейном чугуне, то он используется для производства самой разной продукции. Здесь также важно отметить, что весь материал, относящийся к этой группе, делится на несколько типов.

Далее следует знать, что в зависимости от своего состава передельный чугун разделяется на классы:

  • П1 и П2 – это маркировка обычного переделочного вещества;
  • ПФ1, ПФ2 и ПФ3 – это фосфористое сырье;
  • ПВК1, ПВК2 и ПВК3 – это группа высококачественного чугуна;
  • чугун передельный ПЛ 1 и ПЛ2 – это категория материалов, относящихся к литейному производству.

Для примера можно рассмотреть содержание этих веществ в сырье, имеющем средний показатель качества. Содержание Si от 0,2 до 0,9 %, Mn от 0,5 до 1,5 %, Р не более 0,3 %, S не более 0,06 %.

Особенности химического состава

Если рассматривать химический состав, требуемый техническими условиями, то нужно отметить важную особенность. Основное предназначение передельного чугуна – это переплавка в сталь, а потому требования к его качеству и составу определяются сталеплавильными процессами.

Одной из слабых сторон такого технологического процесса стало то, что он не в состоянии справится с такой примесью, как сера. А так как основная разница между чугуном и сталью в содержании углерода, то становится ясно, что основная задача, которая должна быть выполнена, это удаление углерода из состава. Для того чтобы достичь этой цели, необходимо чтобы химический состав позволял провести процесс окисления. Именно при помощи окисления углерода он удаляется из передельного чугуна.

Однако здесь необходимо понимать, что при окислении углерода под воздействие попадут и другие примеси – кремний, марганец, в меньшей степени – железо. Полученные вещества в ходе этого процесса называют оксидами, после чего их переносят в разряд шлака. Конечным продуктом такой индустрии становится железистый шлак – это отходы с повышенным содержанием железа, которые существенно затрудняют удаление серы из состава. По этой причине массовая доля элемента S должна быть минимальна в составе передельного чугуна.

Переработка в других устройствах

В зависимости от того, каким именно методом чугун перерабатывался в сталь, будут предъявляться и разные технические условия к составу.

Использовав кислородно-конверторное устройство, можно избавиться от такой примеси как фосфор. Чем выше массовая доля этого элемента, тем выше хладноломкость сырья (растрескивание при низких температурах).

Если взять, к примеру, мартеновские печи, то в них можно переплавить чугун в сталь практически любого вида. Однако здесь важно следить за количественным содержанием фосфора и кремния. Чем выше массовая доля этих элементов, тем дороже будет процесс переделки. К тому же сильно увеличивается и время, необходимое на завершение работы. По этой причине в составе материала их содержание не должно превышать средних значений по технической документации. Стоит отметить, что содержание марганца в передельном чугуне не лимитируется. Это объясняется тем, что он способствует процессам, связанным с удалением серы.

Передельный литейный чугун характеризуется тем, что содержание кремния в нем выше – до 1,2 %.

Государственный стандарт

Как и в случае с другими промышленными материалами, чугун должен изготавливаться по строгим правилам, описанным в государственном стандарте. Для передельного чугуна – ГОСТом 805-95 устанавливаются все технические условия, по которым он должен создаваться. Регламентируется количественное содержание всех химических элементов в каждой из групп.

Технические требования по ГОСТу

В документации указаны пункты, которые должны соблюдаться в любом случае, а есть те, которые устанавливаются потребителем при договоре с производителем.

К первой категории относятся следующие правила:

  1. Марки чугуна, относящиеся к ПЛ1 и ПЛ2, должны поставляться на места переработки с обязательным указанием массовой доли углерода в составе.
  2. Если передельный чугун выплавляется из руд, принадлежащим к медесодержащим, то массовая доля этого элемента в конечном итоге не должна превышать 0,3 %.
  3. Производство этого материала осуществляется в чушках, без пережимов, с одним пережимом или двумя пережимами максимум. В местах пережима толщина чушки (слитка) не должна превышать 50 мм.
  4. Масса чушки не должна превышать такие значения, как: 18, 30, 45, 55 килограммов.
  5. На поверхности этих агрегатов не должно быть каких-либо остатков шлака.

Требования потребителя

ГОСТ 805 для передельного чугуна также регламентирует несколько технических требований, которые потребитель вправе установить при заказе у производителя. К ним относятся следующие пункты:

  1. Марки передельного чугуна, относящиеся к ПЛ1 и ПЛ2, должны изготавливаться с массовой долей углерода в составе от 4 до 4,5 % включительно.
  2. Если рассматривать эти же марки ПЛ1 и ПЛ2, которые впоследствии будут использоваться для изготовления отливок из чугуна с шаровидным графитом, то массовая доля хрома в таком веществе не должна превышать 0,04 %. Также при изготовлении высококачественного передельного чугуна по ГОСТ, для дальнейшего производства поршневых колец, следует ограничить содержание марганца до 0,3 %, а хрома до 0,2 %.
  3. Если нет специальных заявок, то обычный передельный и высококачественный материал должен изготавливаться с содержанием марганца более 1,5 %. Если производится передельный чугун фосфористой группы, то содержание фосфора более 2 %.
  4. Массовая доля кремния в таких марках, как ПЛ1, ПФ1 и ПВК1, должна быть более 1,2 %.
  5. Очень важный пункт – это содержание серы, которое допускается не более 0,06 % в типах чугуна П1, П2 и ПЛ1, ПЛ2.

Приемка и контроль качества

В документе также установлены правила приемки товара и операции по контролю качества.

Прием этого материала разрешается осуществлять только партиями. Партией считается чугун, принадлежащий к одной марке, группе, типу и виду, а также имеющий документ, который подтверждает качество продукции. Чаще всего в таких бумагах указывают: товарный знак предприятия, которое изготавливало продукт; наименование предприятия, выступающего в роли потребителя; марку, группу, класс и категорию чугуна, штамп контроля и еще несколько пунктов.

Если говорить о методах контроля, то здесь необходимо проверять качество чешуек. Для этого использовать увеличительные приборы необязательно. Для того чтобы провести контроль качества, касающийся чешуек, используется тот метод, который был оговорен между потребителем изделия и производителем. Если масса партии до 20 тонн, то отбирают 10 проб чешуек с разных мест. Если масса превышает 20 тонн, то необходимо отобрать 20 проб с поверхности чугуна.

Структурное качество

Стоит добавить, что существует особое разделение чугуна на такие виды, как: белый, серый, ковкий, высокопрочный. Деление на типы осуществляется в зависимости от структуры материала.

К примеру, к категории белого чугуна относится та партия материала, в которой весь углерод пребывает в химически связанном состоянии, а также имеет вид цементита. Из-за наличия этого вещества окраска чугуна становится белой, откуда и название.

Если говорить о сером чугуне, то здесь основное отличительное качество – это углерод, который представлен в виде графита с формой изогнутых пластин или же чешуек. Из-за большого количества этих элементов, излом чугуна обладает серым цветом. Сплав железа с углеродом производят в больших количествах в Китае, Японии, России, Индии, Южной Корее, Украине.

fb.ru

Химический состав передельного чугуна

Химический состав передельного чугуна

Уралвоенкон-СН – производитель переделанного чугуна по ГОСТ 805-95 для нужд сталелитейных предприятий военно-космической отрасли, в 2016 году начал реализацию своей продукции на открытый рынок России и Таможенного союза.

Уралвоенкон-СН – качество, проверенное временем!

Передельный чугун изготавливается в чушках по 18 и 30 кг.

В зависимости от массовой доли кремния и назначения изготовляют:

  • передельный чугун для сталеплавильного производства марок П1, П2;
  • передельный чугун для литейного производства марок ПЛ1, ПЛ2; 
  • передельный фосфористый чугун марок ПФ1, ПФ2, ПФ3;
  • передельный высококачественный чугун марок ПВК1, ПВК2, ПВК3.

 

Химический состав передельного чугуна для сталеплавильного и литейного производства приведен в таблице 1, передельного фосфористого – в таблице 2, предельного высококачественного – в таблице 3.

Таблица 1-1

      

Марка чугуна 

Массовая доля

 

кремния

марганца

 

 

группы

 

 

1

2

3

4

П1

Св. 0,5 до 0,9 включ.

До 0,5 включ.

Св. 0,5 до 1,0 включ.

Св. 1,0 до 1,5 включ.

–

П2

До 0,5 включ.

До 0,5 включ.

Св. 0,5 до 1,0 включ.

Св. 1,0 до 1,5 включ.

–

ПЛ1

Св. 0,9 до 1,2 включ.

До 0,3 включ.

Св. 0,3 до 0,5 включ.

Св. 0,5 до 0,9 включ.

Св. 0,9 до 1,5 включ.

ПЛ2

Св. 0,5 до 0,9 включ.

До 0,3 включ.

Св. 0,3 до 0,5 включ.

Св. 0,5 до 0,9 включ.

Св. 0,9 до 1,5 включ.

 

Таблица 1-2

         

Марка чугуна 

Массовая доля

 

фосфора, не более 

серы, не более

 

класса

категории

 

А

Б

В

1

2

3

4

5

П1

0,1

0,2

0,3

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

П2

0,1

0,2

0,3

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

ПЛ1

0,08

0,12

0,3

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

ПЛ2

0,08

0,12

0,3

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

 

Таблица 2

              

Марка чугуна 

Массовая доля

 

кремния

марганца, 
не более 

серы, 
не более 

фосфора 

мышьяка, 
не более

 

 

группы

категории

класса 

класса

 

 

I 

II

III

1

2

3

А

Б

В

А

Б 

В 

ПФ1

Св. 0,9 до 1,2 включ.

1,00

1,50

2,00

0,03

0,05

0,07

Св. 0,3 до 0,7 включ.

Св. 0,7 до 1,5 включ.

Св. 1,5 до 2,0 включ.

0,10

0,15 

0,20 

ПФ2

Св. 0,5 до 0,9 включ.

1,00

1,50

2,00

0,03

0,05

0,07

Св. 0,3 до 0,7 включ.

Св. 0,7 до 1,5 включ.

Св. 1,5 до 2,0 включ.

0,10

0,15 

0,20 

ПФ3

До 0,5 включ.

1,00

1,50

2,00

0,03

0,05

0,07

Св. 0,3 до 0,7 включ.

Св. 0,7 до 1,5 включ.

Св. 1,5 до 2,0 включ.

0,10

0,15 

0,20 

 

Таблица 3

            

Марка чугуна 

Массовая доля

 

кремния

марганца

фосфора, не более

серы, не более

 

 

группы

класса

категории

 

 

1 

2 

3 

А 

Б 

В 

Г 

1 

2 

3

ПВК1 

Св. 0,9 до 1,2 включ.

До 0,5 включ.

Св. 0,5 до 1,0 включ.

Св. 1,0 до 1,5 включ.

0,020 

0,030 

0,040 

0,050 

0,015 

0,020 

0,025 

ПВК2 

Св. 0,5 до 0,9 включ.

До 0,5 включ.

Св. 0,5 до 1,0 включ.

Св. 1,0 до 1,5 включ.

0,020 

0,030 

0,040 

0,050 

0,015 

0,020 

0,025 

ПВК3 

До 0,5 включ.

До 0,5 включ.

Св. 0,5 до 1,0 включ.

Св. 1,0 до 1,5 включ.

0,020 

0,030 

0,040 

0,050 

0,015 

0,020 

0,025 

 

Чугун транспортируется навалом в транспортных средствах с соблюдением правил перевозки грузов, действующих на транспорте данного вида. Транспортное средство загружают чугуном одной партии.

uralvoenkon.ru

Доменные чугуны

      1. Классификация чугунов по назначению.

Чугун – это сплав железа с углеродом, содержащий, кроме того, другие элементы (кремний, марганец, серу, фосфор, иногда хром, никель, титан, ванадий, медь, мышьяк кобальт и др.)

Содержание одних примесей в чугуне определяется составом шихтовых материалов, то есть зависит от их количества, вносимого шихтовыми материалами. Это касается марганца, фосфора, хрома, никеля.

Содержание других примесей в чугуне зависит от температурного и шлакового режима работы печи. Элементы в процессе доменной плавки перераспределяются между продуктами плавки – чугуном и шлаком. А степень перехода этих элементов из шихтовых материалов в металл зависит от условий протекания процесса. Это касается, прежде всего, кремния.

Содержание таких элементов как сера определяется как их количеством в шихтовых материалах, так и зависит от условий протекания процесса.

Таким образом, меняя условия протекания процесса и состав шихтовых материалов, можно обеспечить получение чугуна того или иного состава.

Требования, предъявляемые к составу чугуна (содержанию примесей), определяются его назначением. По своему назначению чугуны делятся на передельные, литейные и специальные.

  • Основное количество чугунов, выплавляемых в доменных печах, относится к передельным чугунам. То есть чугунам, используемым для передела в сталь.

  • Литейные чугуны являются готовым продуктом.

  • Специальные чугуны (иначе, доменные ферросплавы) используются в качестве добавок разного назначения в сталеплавильном процессе.

      1. Химический состав передельных, литейных и специальных чугунов.

        1. Передельные чугуны

В зависимости от содержания в чугуне основных примесей (кремний, марганец, фосфор и сера) различают следующие маркичугуна:

  • П1, П2 -передельные чугуны;

  • ПЛ1, ПЛ2 – передельные чугуны для литейного производства;

  • ПФ1, ПФ2, ПФ3 – передельные фосфористые чугуны;

  • ПВК1, ПВК2, ПВК3 – передельные высококачественные чугуны.

Кроме этого, в зависимости от содержания марганца, различают 4 группычугунов, фосфора – 3класса, серы – 5категорий.

Полная характеристика химического состава чугуна включает в себя название марки, группы, класса и категории.

Рассмотрим химический состав передельного чугуна среднего качества:

Si, %

Mn, %

P, %

S, %

0,2…0,9

0,5…1,5

до 0,3

до 0,06

Оценивая в целом химический состав передельного чугуна, необходимо отметить следующее. Передельные чугуны предназначены для дальнейшего передела чугуна в сталь. Поэтому, химический состав чугуна определяется требованиями, особенностями сталеплавильного процесса.

Сталеплавильный процесс практически не может бороться с серой. Основное отличие стали от чугуна заключается в содержании углерода. Поэтому сущностью любого передела чугуна в сталь является удаление углерода. При любом сталеплавильном переделе углерод окисляют. Сталеплавильный процесс является окислительным процессом.

При выжигании углерода наряду с окислением примесей происходит окисление кремния, марганца и в небольшом количестве – железа. В виде оксидов элементы переходят в шлак. В результате образуются железистые шлаки – шлаки с повышенным содержанием закиси железа. Теория объясняет, а практика подтверждает, что железистые шлаки крайне затрудняют удаление серы из металла.

Поэтому характерной особенностью химического состава всех передельных чугунов является низкое содержание серы.

В зависимости от способа передела в сталь, предъявляются различные требования к содержанию в чугуне других элементов.

Переработка чугуна в кислородных конвертерах позволяет удалять такую вредную примесь как фосфор, придающему металлу хладноломкость (трещины на морозе). Фосфор в данном процессе используется в качестве дополнительного источника тепла, при его окислении выделяется тепло. Для удаления фосфора необходимо наводить основные шлаки, то есть шлаки с повышенным содержанием основных оксидов и, следовательно, пониженным содержанием кислых оксидов, в данном случае оксидов кремния. Таким образом, переработка чугуна в кислородных конвертерах требует низкого содержания кремния.

В мартеновских печах можно переделывать в сталь практически любые чугуны. Но при большом содержании кремния и фосфора процесс затягивается и удорожается. Поэтому содержание этих элементов в чугунах ограничивают средними значениями.

Содержание марганца в передельных чугунах не лимитируется. Марганец способствует процессам удаления серы.

Передельные чугуны для литейного производства характеризуются повышенным содержанием кремния (до 1,2%).

Передельные фосфористые чугуны отличаются повышенным содержанием кремния (до 1,2%) и высоким содержанием фосфора (до 2%).

Передельные высококачественные чугуны имеют низкое содержание таких примесей как сера и фосфор (Sдо 0,025%, P до 0,05%)

studfiles.net

Чугун передельный

Чугун, который предназначен для последующего передела в сталь или переплавки в виде отливки, называют чугун передельный. Такой сплав выглядит как начальный продукт черной металлургии, который изготавливается путем плавления железной руды или металлолома в доменной или электрической печи. Отливается такой чугун в чушках без пережимов, однако иногда производится с одним или двумя пережимами. Весовые параметры чушек, обычно следующие:

  • 18 кг;
  • 30 кг;
  • 45кг;
  • 55кг.

Чугун передельный производится с учетом его дальнейшего назначения. Если сплав будет применяться для выплавки сталей,то применяют марки П1, П2, для литейного производства применяют ПЛ1 и ПЛ2. Такой чугун должен изготавливаться обязательно по установленным стандартам технической документации. При изготовлении обязательно есть бой, величина которого не должна превышать 2%массы от партии и куски боя не должны быть более 2кг.

Поверхность чушки должна быть чистой, без остатков шлака или другого загрязнения, хотя допускаются налеты извести, графита и других элементов, что никак не сказывается на качестве самого сплава и не отражается на дальнейшем процессе его переработки. Чугун передельный в своем составе может иметь медь, процентное содержание которой не должно превышать 0,3%. К маркам ПВК1, ПВК2, и ПВК3 предъявляются требования по содержанию серы не более 0,001%, фосфора до 0,015%.

Свойства передельного чугуна

Свойства передельного чугуна определяют его применение. В силу того, что сплав характеризуются своей особой хрупкостью, он не поддается обработке. В зависимости от выплавки, передельный чугун различают:

  • несплавный;
  • сплавный.

Указанные свойства регулируются количеством и дозировкой легирующих элементов, это в свою очередь сказывается на свойствах сплава. Например, свойства передельного чугуна сплавного содержащего никель(0,5-3,5%) позволяют применять его для производства деталей с высоким сопротивлением к сжатию. В случае большого содержания никеля, хрома, кремния, меди его применяют для производства изделий, требующих высоких антикоррозийных показателей.

Обработка передельного чугуна

Обработка передельного чугуна модифицированного или графитизированного, может выполняться различными способами. Но не все они придают нормативное значение механических свойств, а также микроструктуры чугуна. Крайне важно исключить отбел чугуна, при этом повысить его физико-механические свойства. Данный результат достигается путем ввода в расплавленный чугун ферросилиция в процессе разлива в чушки, при температуре 1330 – 1400 градусов Цельсия. Учитывая содержание углерода и кремния в чугуне, рассчитывают каким будет расход ферросилиция. Такая обработка передельного чугуна устраняет отбел, измельчает эвтектическое зерно, приобретается склонность к графитизации, придаются оптимальные механические и улучшенные технологические свойства готовых отливок. Технология позволяет улучшать однородность макроструктуры, что и определяет указанные выше качества сплава. Чтобы улучшить однородность макроструктуры и придать механическим свойствам высокий показатель, необходимо дифференцировать удельный расход модификатора на обработку, учитывая карбидообразующий элемент марганца и элемент графитизатора кремний.

Чугун передельный, его основные марки согласно ГОСТ:

  • П1, П2, ПВК1, ПВК2, ПВК3,
  • ПЛ1, ПЛ2, ПФ1, ПФ2, ПФ3.