Термическая обработка чугунов, основные виды, их структура и свойства

Технология производства чугуна (продукты доменного процесса).

Для выплавки чугуна в доменных печах используют железные руды, топливо, флюсы.

К железным рудам относятся:

· магнитный железняк (Fe3O4) с содержанием железа 55…60 %;

· красный железняк (Fe2O3) с содержанием железа 55…60 %;

· бурый железняк (гидраты оксидов железа 2Fe2O3 * 3H2O и Fe2O3 * H2O) c содержанием железа 37…55 %.

Марганцевые руды применяются для выплавки сплава железа с марганцем – ферромарганца (10…82% Mn), а также передельных чугунов, содержащих до 1% марганца. Mарганец в рудах содержится в виде окислов и карбонатов: MnO2, Mn2O3, Mn3O4, MnCO3 и др.

Хромовые руды применяются для производства феррохрома, металлического хрома и огнеупорных материалов – хромомагнезитов.

Топливом для доменной плавки служит кокс, возможна частичная замена газом, мазутом.

Флюсом является известняк CaCO3 или доломитизированный известняк, содержащий CaCO3 и MgCO3, так как в шлак должны входить основные оксиды (CaC, MgO), которые необходимы для удаления серы из металла.

Подготовка руд к доменной плавке осуществляется для повышения производительности доменной печи, снижения расхода кокса и улучшения качества чугуна. Метод подготовки зависит от качества руды.

Дробление и сортировка руд по крупности служат для получения кусков оптимальной величины, осуществляются с помощью дробилок и классификаторов.

Обогащение руды основано на различии физических свойств минералов, входящих в ее состав:

1. Промывка – отделение плотных составляющих от пустой рыхлой породы.

2. Гравитация (отсадка) – отделение руды от пустой породы при пропускании струи воды через дно вибрирующего сита: пустая порода вытесняется в верхний слой и уносится водой, а рудные минералы опускаются.

3. Магнитная сепарация – измельчённую руду подвергают действию магнита, притягивающего железосодержащие минералы и отделяющего их от пустой породы.

Окусковывание производят для переработки концентратов в кусковые материалы необходимых размеров. Применяют два способа окусковывания: агломерацию и окатывание.

При агломерации шихту, состоящую из железной руды (40…50 %), известняка (15…20 %), возврата мелкого агломерата (20…30 %), коксовой мелочи (4…6 %), влаги (6…9 %), спекают на агломерационных машинах при температуре 1300…1500 0С. При спекании из руды удаляются вредные примеси (сера, мышьяк), разлагаются карбонаты, и получается кусковой пористый офлюсованный агломерат.

При окатывании шихту из измельчённых концентратов, флюса, топлива увлажняют и при обработке во вращающихся барабанах она приобретает форму шариков-окатышей диаметром до 30 мм. Их высушивают и обжигают при температуре 1200…1350 0С.

Использование агломерата и окатышей исключает отдельную подачу флюса–известняка в доменную печь при плавке

Термическую обработку чугуна применяют для снятия внутренних напряжений и стабилизации размеров отливки, снижения твердости и улучшения обрабатываемости, исправления дефектов литья по отбелу, повышения механических свойств и из носостой кости.

Для повышения механических свойств чугуна применя­ются следующие виды термической обработки: отжиг, нор­мализация, закалка и отпуск.

Низкотемпературный отжиг выполняют при температу­ре 500—550° С с выдержкой от 2 до 8 ч. Охлаждение произ­водится со скоростью 20—30° С в час до температуры 150— 200° С, затем на воздухе. Применяется для снятия внут­ренних напряжений. Он заменяет естественное старение.

Высокотемпературный отжиг проводят при температу­ре 950—1000° С с выдержкой в течение до 4-х часов и ох­лаждением с печью. Применяется для повышения обраба­тываемости чугуна, понижения его твердости, а при дли­тельной выдержке — для получения ковкого чугуна.

Нормализация (нагрев до температуры 820—900° С с последующим охлаждением на воздухе) применяется для повышения износостойкости и прочности чугуна.

Закалка чугуна может быть обычной, изотермической с нагревом в печах или токами высокой частоты. Нагре­вают до 830—900° С. При изотермической закалке охлаж­дение производится в ванне с расплавленной солью, нагре­той до 200—400° С. При закалке в масле изделия нагре­вают до 830—870° С, при закалке в воде — до 800—820° С.

Закалка применяется для повышения твердости, стойкости, предела прочности и упругости.

Закаленный чугун подвергается низкотемпературному (180—250° С) или высокотемпературному (400—600′С.) от­пуску для снятия внутренних напряжений, повышения пластичности и прочности.

Дата добавления: 2015-04-24