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:

, в состав которого входит углерод.
• Марганцевую примесь.
• Серную примесь.
• Фосфорную примесь. .

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

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:

1. Высокопрочные. Высокопрочный чугун получают путем введения в серый чугун (состояние жидкое) специальных добавок. Его используют для очень ответственных деталей. Высокопрочным чугуном часто заменяют сталь.
2. Ковкие. Ковкий чугун получают из белого. Для производства применяют термообработку. Ковкий чугун обладает хорошей вязкостью, высокой пластичностью, повышенным сопротивлениям к ударам и растяжением.
3. 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.
4. 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).

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

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.

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:

1. 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.
2. Подготовка топлива. Кокс подвергают грохочению. В результате этого процесса удаляется ненужная мелочь, которая может привести к потери тепла в процессе плавки.
3. Подготовка флюсов. Флюс так же измельчают и отсеивают мелочь. После этого все материалы загружаются в печь.
4. 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.

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

Доменное производство чугуна

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).

Литейное производство

Литейное производство — отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных деталей и заготовок путём заливки расплавленного металла в форму, полость которой имеет конфигурацию требуемой детали.

В процессе литья, при охлаждении металл в форме затвердевает и получается отливка — готовая деталь или заготовка, которая при необходимости (повышение точности размеров и снижения шероховатости поверхности) подвергается последующей механической обработке. В связи с этим перед литейным производством стоит задача получения отливок, размеры и форма которых максимально приближена к размерам и форме готовой детали. В машинах и промышленном оборудовании от 50%-ти до 95%-ти всех деталей изготовляют способом литья в землю.

Для изготовления отливок в разовых песчаных формах необходима специальная литейная оснастка, от конструкции и качества которой в значительной мере зависит качество и трудоемкость производства литья.

Литейная оснастка по своей роли в процессе изготовления отливок подразделяется на формообразующую (основную) и универсальную (вспомогательную).

Формообразующая оснастка представляет собой модельный комплект, в который входят: модели, стержневые ящики, элементы литниковой системы, модельные плиты, шаблоны для изготовления форм и стержней.

Модель — приспособление для получения внутренних рабочих поверхностей в литейной песчаной форме, которые после заполнения расплавом образуют отливку.

История

Способ получения изделий путём литья их из металла известен более пяти тысяч лет. Первыми отливками были несложные предметы домашнего обихода и украшения, отливаемые из меди и бронзы: котлы, рукомойники, серьги, кресты, кольца и т. д.

Материалы

Изготовление литых изделий осуществляется из литейных сплавов, к которым относятся:

 — серый литейный, ковкий и высокопрочный.
• Медные сплавы — латуни и бронзы. .  — углеродистые и легированные.
• Магниевые сплавы.

В настоящее время примерно 75 % литья осуществляется из серого литейного чугуна, 20 % — из стали, 3 % — из ковкого чугуна и 2 % из цветных сплавов.

	Литейное производство на Викискладе ?

• Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. статью.

• Технологии машиностроения

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Литейное производство» в других словарях:

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО — характеризуется рядом прсф. вредностей и опасностей, требующих специальных прсфилактических мероприятий. В основе процессов литья лежит свойство металлов изменять свое физ. состояние под влиянием той или иной высокой t°. Работа в литейных… … Большая медицинская энциклопедия

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО — отрасль машиностроения, производящая металлические изделия путём заливки расплавленного металла в литейную (см.) и получения (см.). Отливка может быть законченным изделием или (см.), которую подвергают в дальнейшем механической обработке … Большая политехническая энциклопедия

литейное производство — [(steel) casting; (iron) foundry (founding)] производство отливок с использованием литейных форм заливкой и затвердеванием в них металла. Получение литых металлических изделий известно с глубокой древности (2 1 е тысячелетие до н.э.); в Китае,… … Энциклопедический словарь по металлургии

Литейное производство — I Литейное производство одна из отраслей промышленности, продукцией которой являются отливки (См. Отливка), получаемые в литейных формах при заполнении их жидким сплавом. Годовой объём производства отливок в мире превышает 80 млн. т, из… … Большая советская энциклопедия

Литейное производство — I Литейное производство одна из отраслей промышленности, продукцией которой являются отливки (См. Отливка), получаемые в литейных формах при заполнении их жидким сплавом. Годовой объём производства отливок в мире превышает 80 млн. т, из… … Большая советская энциклопедия

Литейное производство — Все металлы, способные плавиться, как, напр., золото, серебро, олово, свинец, цинк и т. п., могут быть употребляемы для отливок. Но главнейшим материалом для этого дела в нынешнее время служат сплавы меди и железа в виде чугуна и стали. Из… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Производство — [production, production operations]: Смотри также: электросталеплавильное производство трубопрокатное производство сталеплавильно … Энциклопедический словарь по металлургии

Труболитейное производство — производство методом литья труб из чугуна, а также трубных заготовок из сталей (преимущественно легированных) и медных сплавов (см. Литейное производство). Т. п. осуществляется главным образом литьём центробежным (См. Литьё центробежное)… … Большая советская энциклопедия

сталеплавильное производство — [steelmaking] получение стали из чугуна и стального лома в сталеплавильных агрегатах. Сталеплавильное производство 2 й передел в общем производственном цикле ЧМ после получения чугуна в доменных печах (1 й передел) (Смотри Доменное производство) … Энциклопедический словарь по металлургии

мартеновское производство — [open hearth steelmaking] производство стали в мартеновских печах окислительной плавкой железосодержащих материалов: чугуна, стального лома, железной руды и флюсов (Смотри Мартеновский процесс). Наибольший вклад в создание мартеновского… … Энциклопедический словарь по металлургии

Производство литья из чугуна

Одно из основных направлений деятельности ООО «РемМехСервис» — изготовление изделий из чугуна методом литья. В процессе производства применяются современные технологии, что позволяет создавать любые типы продукции.

В настоящее время литье из чугуна — это достаточно востребованная услуга, ведь изделия из данного материала характеризуется долговечностью и износостойкостью. Одним из направлений деятельности является создание решеток, предназначенных для горелок котлов. Также мы производим:

• колосники;
• шкивы;
• решетки;
• корпуса подшипников;
• нестандартные изделия;
• специальные пластиковые конструкции для отливки сплава в песчаные формы.

Как правило, при обработке чугуна создается продукция, которая применяется в машиностроении и строительстве. Помимо этого, материал используется при изготовлении деталей для дробильно-размольного, сушильного оборудования.

В ряде случаев возможно предоставление услуг по производству изделий из ковкого чугуна. Такие детали применяются в автомобильной и сельскохозяйственной отраслях. Отличной альтернативой может стать изготовление деталей из высокопрочного сплава. По надежности он способен превзойти стальные литые конструкции или кованые элементы.

Помимо изготовления станков промышленного назначения, на предприятии имеется литейный участок, который может производить литье заготовок и высокопрочных готовых изделий из серого чугуна марок СЧ15, СЧ18, СЧ20. На протяжении многих лет успешно функционирует литейное производство по изготовлению чугунных отливок с припусками на мехобработку.

Для изготовления качественных изделий на заводе имеется все необходимое: квалифицированный персонал, новейшее оборудование и технологии. В своей работе мы учитываем особенности используемого материала и современные требования к техническим характеристикам заготовок.

Серый чугун – особенности и преимущества

Чугунное литье – сложный многоступенчатый процесс, который начинается с выбора сырья для производства отливок. Для этого на предприятии используется высококачественный сплав чугуна СЧ20, обладающий отличной текучестью, позволяющей производить отливки сложной формы, высокой устойчивостью к образованию коррозии и относительно низкой температурой плавления. Наиболее прочные изделия получают из жидкого чугуна, обработанного магнием, церием и другими сфероидизаторами. Помимо этого, на заводе налажено литейное производство отливок из легированного чугуна, который, в зависимости от состава, приобретает такие свойства, как повышенная жаростойкость, низкая восприимчивость к механическим воздействиям и т.д.

Сфера использования отливок из чугуна

Отливкам из чугуна нашлось обширное применение в самых разнообразных промышленных сферах. Наиболее востребованными такие изделия являются в машиностроении. Актуальным чугунное литье остается в сфере производства архитектурных объектов, при изготовлении элементов крепления и других изделий, которым отработанная технология чугун-литья гарантирует отменные эксплуатационные характеристики.

Припуски на механическую обработку

Несмотря на использование современных технологий производства, отливки не являются готовыми изделиями, что обусловлено особенностью серого чугуна. На финишном этапе выполняется механическая обработка деталей, для чего на каждом изделии оставляется слой металла, называемый припуском. Расчет припуска на мехобработку – важная задача, которую успешно решают специалисты завода. От того, насколько правильно произведены расчеты, зависит качество получаемых поверхностей, а также эффективность технологического процесса обработки. Излишняя толщина приводит к увеличению затрат, а недостаточная – становится причиной ухудшения качества обрабатываемых изделий. Достичь баланса в данном вопросе нашим специалистам позволяет огромный опыт, а также глубокие знания, полученные как в процессе обучения, так и на практике.

Получить консультации по вопросам литейного производства, а также приобретения современного промышленного оборудования можно у наших менеджеров по бесплатному телефону, указанному в разделе «Контакты».

Наши контакты:

ОПИСАНИЕ

цена от 1 500 р.

Компания Zubix изготавливает качественные отливки из чугуна и прочие изготовления из металла по требованиям заказчиков. Мы принимаем чертежи и эскизы клиентов, чтобы с высокой точностью воспроизвести необходимые детали. Мы согласовываем с клиентами все мельчайшие детали и перед тем, как приступить к работе покажем то, что будет изготовлено. Если вам необходимы запчасти из чугуна для машиностроительных нужд, например для станкостроения или сельхозтехники, то мы уже имеем все необходимые чертежи для изготовления.

Почему стоит заказывать отливки из чугуна в Zubix?

Преимущества заказа отливок из чугуна у нас:

• Оптимизированное производство и наличие современного оборудования позволяют выполнять заказы точно в срок;
• Наличие собственного производства полного цикла в сочетании с многолетним опытом работы гарантируют 100% качество продукции;
• За счет оптимизации мощностей цены на изготовление отливок из чугуна ниже на 8,7% по сравнению с нашими конкурентами;
• Компания Zubix имеет в наличии современное оборудование, позволяющее делать заказы по литью из серого и высокопрочного чугуна по требованиям заказчика;
• В течение 1-2 дней после обращения клиенты получают коммерческое предложение от нашей компании, в котором подробно рассчитаны сроки работ, цена и произведён расчёт заказа.

Все изготовления выполняются по техническим требованиям ГОСТ 26358-84. Покупатели могут сделать как единичный заказ продукции, так и заказать большое количество отливок из чугуна.

Как происходит производство изделий из чугуна

Мы занимаемся изготовлением деталей с 2014 года и производство отливок из чугуна является основным направлением нашей деятельности. Мы работаем как с чугуном, так и с цветными сплавами. Для изготовления отливок используются только проверенные временем способы изготовления вместе с современным оборудованием и ПО. Наши проектировщики-дизайнеры ещё на компьютере высматривают недочеты моделей, которые будут изготовлены. Если вам необходимы отливки из чугуна по форме которая не продается в магазине, тогда вы можете обратиться в нашу компания. Благодаря компьютерным программам, которые позволяют спроектировать трёхмерные модели (3D), мы изготавливаем детали с высокой точностью. Полный цикл по изготовлению состоит из:

1. Согласование модели с клиентом, после этого идет разработка документации;
2. Создаётся модельная оснастка с помощью современного оборудования с использованием ЧПУ;
3. Происходит отливка детали по чертежам;
4. Детали проходят механическую обработку.

Для литья отливок мы применяем эффективные и сберегающие ресурсы технологии: ХТС, Центробежное литье, Литье по выплавляемым моделям, Литье по модельной оснастке и Кокиль.

Если отливки из чугуна необходимы для нефтедобывающей отрасли или машиностроения в большом количестве, тогда лучшим выбором будет заказать партию деталей. В таком случае цена чугунной продукции будет ниже, чем у конкурентов на 8,7%, а качество отливок будет соответствовать стандартам ГОСТ. Компания Zubix также занимается металлообработкой изделий любых габаритов, сверлильными работами, термообработкой и др. видами работ с металлом.

Источник http://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/chyornyie/chugun/proizvodstvo-i-syire.html

Источник http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1545890

Источник http://crast.ru/instrumenty/proizvodstvo-litja-iz-chuguna