Деревообработка

Железоуглеродистые сплавы

Сталь и чугуны являются железоуглеродистыми сталями. Они состоят прежде всего из химического элемента железа (Fe), который производится из природной железной руды. Железоуглеродистые сплавы образуются в том случае, когда в жидкое железо подмешиваются другие вещества или когда железо обрабатывает­ся в дальнейшем соответствующим образом.

2.16.1.1. Получение доменных чугунов и продуктов доменной печи

Сырьевой материал для производства железоуглеродистых сплавов производит­ся в доменных печах. Общая высота доменной печи может составлять до 80 м, диаметр — до 12 м, а вместимость — до 1000 м3. Она находится в непрерывной эксплуатации от 5 до 10 лет, потом необходимо новое строительство. В неболь­ших доменных печах ежедневно производится до 1000 тонн чугуна, в больших — до 6000 тонн. Доменный чугун является промежуточным продуктом, который образуется в доменных печах и должен обрабатываться дальше.

Получение доменного чугуна. Доменная печь сверху постоянно наполняется железной рудой, коксом и известняком. Кокс служит в основном в качестве топ­лива для плавления железной руды и как восстановитель оксидов железа, извест-

Дальнейшую переработку доменного чугуна в сталь называют фришеванием (окислительной плавкой чугуна). При получении стали путем окислительной плавки чугуна углерод и другие содержащиеся в чугуне вещества, так называемые примеси железа, например кремний, марганец, сера и фосфор, благодаря сжига­нию частично или полностью удаляются из чугуна. Посредством окисления хруп­кие в начальном состоянии чугуны превращаются в эластичную сталь. Фришева - ние производится следующими способами: продувкой кислородом (конвертер­ный способ), мартеновским способом (передел чугуна в кричном горне), а также получением стали в электропечах (рис. 2.196).

При продувке кислородом, ЛД-способе (способ, разработанный фирмой Линн-Донавитц), чугун находится в конвертере. Через водоохлаждаемую тру­бу, кислородное копье, сверху в жидкий чугун продувается кислород с давлени­ем от 8 до 12 бар. Благодаря поступлению кислорода возникают температуры от 2000 до 3000°С. При этом загрязнения, так называемые примеси железа, сгора­ют почти полностью или связываются в шлаки. По истечении 25—30 минут про­цесс очищения завершен. Образующаяся сталь имеет особенно низкое содер­жание азота и поэтому является вязкой и эластичной.

Мартеновский способ производится в отражательной пламенной печи или подовой (плавильной) печи. Процесс окислительной плавки чугуна продол­жается до восьми часов. Предварительно подогретая под печью до температу­ры около 2000°С газовоздушная смесь сжигается над чугунной ванной. В рас­плавленный чугун могут быть добавлены металлолом и легирующие добавки, например хром (Сг), ванадий (V) и никель (Ni). Этот способ сегодня почти не применяется.

При получении стали в электропечах тепло генерируется посредством элек­трического тока. Возникающие температуры достигают 3500°С. Электричес­кие печи вмещают от 50 до 10000 кг чугуна. В него могут быть добавлены ме­таллолом и легирующие компоненты, например вольфрам, молибден, тантал и ванадий.

Получаемая с помощью этого способа сталь является особенно чистой. Бла­годаря своей высокой степени чистоты в отношении примесей и из-за наличия легирующих компонентов она обозначается как высококачественная сталь, а по виду производства также и электросталь. В столярном деле эти стали использу­ются в основном как инструментальные.

В зависимости от дальнейшей обработки чугунов, сталей говорят о различ­ных продуктах и изделиях: сталелитейных, прокатных, вытяжных и экструзион­ных (рис. 2.196).

Сталелитейные отливки — это форма отлива сталей. Их применяют для из­готовления высоконагруженных деталей станков и двигателей. Прокатные из­делия — это прутковая и фасонная сталь, листовой металл, трубы и стальная проволока. Вытяжные изделия - это прежде всего проволоки и гладкая сталь с меленьким поперечным сечением. Методом экструзионного прессования про­изводят фасонные стальные изделия со сложным поперечным сечением.