stringtranslate.com

Чугун

Чугун, используемый для производства ковкого чугуна

Чугун , также известный как сырое железо , является промежуточным продуктом , используемым в черной металлургии при производстве стали . Он вырабатывается путем плавки железной руды в доменной печи . Чугун имеет высокое содержание углерода , обычно 3,8–4,7 %, [1] вместе с кремнием и другими шлаками , что делает его хрупким и непригодным для использования в качестве материала, за исключением ограниченного количества применений. [2]

Этимология

Традиционная форма форм, используемых для чугунных слитков, представляет собой разветвленную структуру, сформированную в песке, со множеством отдельных слитков под прямым углом [3] к центральному каналу или «литнику», напоминающему выводок поросят, выкармливаемых свиноматкой . Когда металл остывал и затвердевал , более мелкие слитки («литники») просто отламывались от литейного желоба («литника»), отсюда и название «чугун». [4] Поскольку чугун предназначен для переплавки, неравномерный размер слитков и включение небольшого количества песка являются незначительными проблемами по сравнению с простотой литья и обращения.

История

Литье чугуна на плавильном заводе «Ирокез» в Чикаго в 1890–1901 годах.

Китайцы уже производили чугун во время поздней династии Чжоу (которая закончилась в 256 г. до н. э.). [5] Такие печи, как Lapphyttan в Швеции, могут датироваться XII веком; а некоторые в графстве Марк, датируемые XIII веком, которое сейчас является частью Вестфалии , Германия. [6] Остается установить, были ли эти североевропейские разработки производными от китайских. Вагнер [7] предположил возможную связь через персидские контакты с Китаем вдоль Шелкового пути и контакты викингов с Персией, [5] но между периодом викингов и Lapphyttan существует хронологический разрыв.

Выплавка и производство кованого железа были известны в древней Европе и на Ближнем Востоке, но его производили в кричах методом прямого восстановления. Небольшие гранулы чугуна, диспергированные в шлаке, производятся во всех железоделательных печах, но оператор кричах должен был избегать условий, вызывающих фазовый переход железа в жидкость в печи, поскольку гранулы или любой полученный чугун не являются ковкими, поэтому их нельзя выковать в виде единого куска. Альтернативным вариантом является обезуглероживание чугуна в сталь, что было чрезвычайно утомительным процессом с использованием средневековых технологий, поэтому в Европе до Средних веков гранулы выбрасывались вместе со шлаком. [8]

Использует

Традиционно чугун перерабатывался в кованое железо в кузницах для тонкого литья , позже в пудлинговых печах , а в последнее время в сталь . [9] В этих процессах чугун плавится и сильный поток воздуха направляется на него, пока он перемешивается или взбалтывается. Это приводит к тому, что растворенные примеси (такие как кремний) полностью окисляются. Промежуточный продукт пудлингования известен как очищенный чугун , тонкий металл или очищенное железо . [10]

Чугун также может быть использован для производства серого чугуна . Это достигается путем переплавки чугуна, часто вместе со значительным количеством стали и железного лома, удаления нежелательных примесей, добавления сплавов и регулирования содержания углерода. Ковкий чугун также может быть получен с использованием определенных сортов чугуна высокой чистоты; в зависимости от сорта производимого ковкого чугуна выбранные чугуны могут иметь низкое содержание элементов кремния, марганца, серы и фосфора. Чугун высокой чистоты используется для разбавления любых элементов в шихте ковкого чугуна, которые могут быть вредны для процесса получения ковкого чугуна (кроме углерода).

Современное использование

Исторически чугун выливался непосредственно из нижней части доменной печи через желоб в ковшовую машину для транспортировки на сталелитейный завод в основном в жидком виде; в этом состоянии чугун назывался горячим металлом . Затем горячий металл выливался в сталеплавильный сосуд для производства стали , как правило, в электродуговую печь , индукционную печь или кислородный конвертер , где избыток углерода сжигался и контролировался состав сплава . Более ранние процессы для этого включали плавильную печь , пудлинговую печь , бессемеровский процесс и мартеновскую печь .

Современные сталелитейные заводы и заводы по производству железа прямого восстановления перекачивают расплавленный чугун в ковш для немедленного использования в сталеплавильных печах или отливают его в чушки на машине для литья чушек для повторного использования или перепродажи. Современные машины для литья чушек производят чушки-палочки, которые при выгрузке распадаются на более мелкие чушки весом 4–10 кг.

Ссылки

  1. ^ Кэмп, Джеймс Макинтайр; Фрэнсис, Чарльз Блейн (1920). Изготовление, формовка и обработка стали (2-е изд.). Питтсбург: Carnegie Steel Co., стр. 174. OCLC  2566055.
  2. ^ Сэмюэл Томас (сентябрь 1899 г.). «Воспоминания о ранней антрацитово-железной промышленности». Труды Американского института горных инженеров (перепечатка TheHopkinThomasProject.com) . Архивировано из оригинала 14 марта 2014 г. Получено 5 декабря 2016 г.
  3. ^ Словарь терминов металлообработки. Industrial Press . 2003. стр. 297. ISBN 9780831131289. Архивировано из оригинала 2017-02-24.
  4. ^ Изготовление, формовка и обработка стали: том по производству чугуна (PDF) . AISE Steel Foundation. 1999. стр. 18. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-03-04.
  5. ^ ab Вагнер, Дональд. Железо и сталь в Древнем Китае . Лейден 1996: Brill Publishers [ ISBN отсутствует ] [ нужна страница ]
  6. Несколько статей в «Значение производства чугуна: технические инновации и социальные изменения: доклады, представленные на конференции в Норберге», май 1995 г. , ред. Герт Магнуссон (Jernkontorets Berghistoriska Utskott H58, 1995), 143–179.
  7. ^ Голас, Питер (1995). «Дональд Б. Вагнер: Железо и сталь в Древнем Китае». Бюллетень Французской школы Крайнего Востока . 82 (1): 426–428.
  8. ^ "Средневековое железо в обществе II. Доклады и обсуждения, представленные на симпозиуме в Норберге, 6–10 мая 1985 г.". Rapport H 39 - Jernkontoret (на шведском языке) . Получено 15.12.2023 .
  9. ^ RF Tylecote, История металлургии (2-е издание, Институт материалов, Лондон, 1992).
  10. ^ Раджпут, РК (2000). Инженерные материалы . С. Чанд. стр. 223. ISBN 81-219-1960-6.