Чушковый чугун , также известный как сырое железо , является промежуточным продуктом , используемым в черной металлургии при производстве стали . Его получают путем переплавки железной руды в доменной печи . Чугунный чугун имеет высокое содержание углерода , обычно 3,8–4,7% [1] , а также кремнезем и другие составляющие шлака , что делает его хрупким и бесполезным непосредственно в качестве материала, за исключением ограниченного применения. [2]
Традиционная форма форм, используемых для изготовления слитков чугуна , представляет собой разветвленную структуру, сформированную в песке , со множеством отдельных слитков, расположенных под прямым углом [ 3] к центральному каналу или «бегуну», напоминающему помет поросят , которых выкармливает свиноматка . Когда металл остывал и затвердевал, слитки меньшего размера («свиньи») просто отрывались от желоба («свинья»), 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 обработки.
Выплавка и производство кованого железа были известны в древней Европе и на Ближнем Востоке, но его производили в цветочных заводах методом прямого восстановления. Мелкие гранулы чугуна, диспергированные в шлаке, производятся во всех чугунолитейных печах, но фазового перехода чугуна в жидкость в печи удалось избежать : эти шарики не ковки, поэтому их нельзя заковать в цельный кусок, а обезуглероживание превращение чугуна в сталь было чрезвычайно утомительным процессом с использованием средневековой технологии, поэтому в Европе до Средневековья гранулы выбрасывались вместе со шлаком. [5]
Китайцы производили чугун во времена поздней династии Чжоу (которая закончилась в 256 г. до н.э.). [6] Такие печи, как Лапфиттан в Швеции, возможно, датируются 12 веком; и некоторые в графстве Марк, датируемые 13 веком, которое сейчас является частью Вестфалии , Германия. [7] Еще предстоит установить, произошли ли эти североевропейские разработки от китайских. Вагнер [8] постулировал возможную связь через контакты персов с Китаем по Шелковому пути и контакты викингов с Персией, [6] но существует хронологический разрыв между периодом викингов и Лапфитаном.
Традиционно чугун перерабатывался в кованое железо в кузницах , позже в пудлинговых печах , а в последнее время — в сталь . [9] В этих процессах чугун плавится и на него направляется сильный поток воздуха во время его перемешивания. Это приводит к тщательному окислению растворенных примесей (таких как кремний). Промежуточный продукт лужи известен как рафинированный чугун , мелкий металл или рафинированное железо . [10]
Чугун также можно использовать для производства серого чугуна . Это достигается путем переплавки чугуна, часто вместе со значительными количествами стали и чугунного лома, удаления нежелательных примесей, добавления сплавов и регулирования содержания углерода. Некоторые марки чугуна пригодны для производства ковкого чугуна . Это чугуны высокой чистоты, и в зависимости от марки производимого ковкого чугуна эти чугуны могут содержать мало элементов кремния, марганца, серы и фосфора. Эти типы чугуна используются для разбавления всех элементов (кроме углерода) в шихте ковкого чугуна, что может быть вредным для процесса производства ковкого чугуна.
Исторически чугун выливали прямо из пода доменной печи через желоб в ковш для передачи на сталелитейный завод в основном в жидком виде; в этом состоянии чугун назывался жидким металлом . Затем горячий металл заливали в сталеплавильную емкость для производства стали, обычно это электродуговая печь , индукционная печь или кислородно-конвертерная печь , где избыток углерода сжигается и контролируется состав сплава . Более ранние процессы для этого включали в себя кузницу , пудлинговую печь , бессемеровский процесс и мартеновскую печь .
Современные сталелитейные заводы и заводы по производству чугуна прямого восстановления переносят расплавленный чугун в ковш для немедленного использования в сталеплавильных печах или разливают его в чушки на разливочной машине для повторного использования или перепродажи. Современные машины для разливки свиней производят поросят-палочек, которые при выгрузке разбиваются на более мелкие поросята массой 4–10 кг.
