8 Öntöttvas termelés
8.1. Öntöttvas termelés
A vasérc, az üzemanyag, a fluxus a nagynyomású kemencében történő olvasztásra szolgál.
A vasérc tartalmazza:
A mangánérceket mangán - ferromangán (10 ... 82%) vas - ötvözet, valamint a legfeljebb 1% mangántartalmú vas - vas érlelésére használják. A mangánt az ércekben oxidok és karbonátok formájában tartalmazzák: et al.
A nagyolvasztó olvasztásához használt üzemanyag a koksz, a gáz és a fűtőolaj részleges cseréje lehetséges.
A fluxus mészkő vagy dolomitizált mészkő, és mivel a fő oxidok (), amelyek szükségesek a kén eltávolításához a fémből, be kell lépniük a salakba.
A nagyolvasztó olvasztáshoz használt ércek előállítása a kohók termelékenységének növelésére, a koksz fogyasztásának csökkentésére és az öntöttvas minőségének javítására irányul.
Az előállítás módja az érc minőségétől függ.
Az ércek méret szerinti megdörzsölése és válogatása az optimális értékek darabolását szolgálja a zúzó és osztályozó segítségével.
Az érc gazdagítása az összetételüket alkotó ásványi anyagok fizikai tulajdonságainak különbségén alapul:
a) a sűrű komponensek mosogatását elválasztják egy üres, laza sziklától;
b) a gravitáció (orsós) - elválasztása érc a meddőkőzet áramoltatva keresztül a víz alján a vibrációs szitán: hulladék kényszerül a felső réteg és magával ragadott víz és az érc ásványok elhagyjuk;
c) mágneses elválasztás - a zúzott érc olyan mágnes hatásának van kitéve, amely vonzza a vastartalmú ásványi anyagokat, és elválasztja őket a hulladékkőtől.
Az agglomerációt úgy végezzük, hogy a koncentrátumokat a kívánt méretű darabos anyagokba dolgozzuk fel. Két agglomerációs módszert alkalmaznak: agglomeráció és pelletizálás.
Amikor agglomerációs töltés álló vasérc (40 ... 50%), mészkő (15 ... 20%), vissza finom agglomerátum (20 ... 30%), kokszport (4 ... 6%), a nedvesség (6 ... 9%), szinterkötéssel szinterelő berendezés a 1300 ... 1500 0 a C. szinterelése során az érc eltávolított szennyező anyagot (ként, arzén), karbonátok lebomlanak és kiderül, porózus, darabos lágyított agglomerátum,
Peletálás esetén a talajból való töltés, a folyadék, az üzemanyag nedves állapotban van, és forgó dobokban történő feldolgozás esetén legfeljebb 30 mm átmérőjű pellet-pellet lesz. Szárított és lőttek 1200 ... 1350 0 С. hőmérsékleten.
Az agglomerátum és a pelletek alkalmazása kizárja a mészkő-fluxus önellátását az olvasztás során a nagyolvasztó kemencéhez.
8.2. Öntöttvas öntés
Az öntöttvas megolvadt a bányatípusú kemencékben - nagyoló kemencékben.
A nagyolvasztó kemencék előállításának lényege a szén-monoxid, a hidrogén és a szilárd tüzelőanyag elégetése során felszabaduló szén-monoxid-oxidok oxidációjának csökkentése.
A nyersvas megolvasztásakor a következő feladatok megoldhatók:
A vas redukálása az érc oxidjaiból, karburizálása és egy bizonyos kémiai összetétel eltávolítása folyékony vas formájában.
Az érc kocsányának megolvadása, a salak képződése, a kokszhulladék feloldása és eltávolítása a kemencéből.
A nagyolvasztó készülék működése és működése.
A nagyolvasztó kemence (1.1. Ábra) egy acél burkolattal rendelkezik, amely tűzálló kamilla téglákkal van bélelve. A kemence munkaterülete magában foglalja a felső 6. az 5. tengely 5. gőzök 4. a 3. vállak, a kürt 1. a 15. terület.
Ábra. 1.1. Nagyolvasztó egység
A felső rész a 8 töltőberendezés, amelyen keresztül a töltetet a kemencébe vezetik. A töltést a 9 felvonó kocsijaira táplálják, amelyeket a 12 híd mentén mozgatnak a töltőberendezésbe, és felborulva töltik fel a töltetet a töltéselosztó 7 tartályába. A kisméretű kúp leeresztésekor 10 töltés lép be a 11 edénybe, és amikor a nagy 13 kúp leereszkedik, belép a nagyolvasztó kemencebe, amely megakadályozza a nagyolvasztó kemencéből a gázok eljutását a légkörbe.
Amikor a kemence működik, a töltőanyagokat megolvasztják, és a töltőberendezésen keresztül új töltési részeket táplálnak be, hogy a teljes hasznos térfogat feltöltődjön.
A kemence hasznos térfogata a térfogat, amelyet a töltés a padlóról a töltőeszköz nagy kúpjának alsó széléig leenged.
A kandalló felső részében 14 csomózott eszközök vannak, amelyeken keresztül a kemencébe melegített levegő jut, ami szükséges az üzemanyag elégetéséhez. A levegő a légfűtőtestből származik, amelynek belsejében van égéskamra és tűzálló téglából készült fúvóka, amelyben függőleges csatornák vannak. Az égéskamrában egy tisztított nagyolvasztó gáz kerül az égőbe, amely égetéskor forró gázokat generál. A fúvókán keresztül haladva a gázok felmelegítik és eltávolítják a kéményen. A levegőt a fúvókán keresztül vezetjük át, 1000 ... 1200 0 ° C hőmérsékletre melegítjük és a tuyere készülékhez jutunk, majd onnan a lándzsain keresztül a kemence munkaterébe. A fúvókák lehűlése után a fűtőkapcsolók átkapcsolnak.
Tüzelőanyag égetése. A tuyere közelében a földgáz és a koksz szén, amikor levegő oxigénnel való kölcsönhatásban égnek:
Az égéstermékek reakcióba lépnek a forró kokszokkal:
Csökkentő gázok keveréke keletkezik, amelyben a szén-monoxid a fő redukálószer az oxidokból származó vasból. A termelékenység növelése érdekében a masszív kemencébe táplált levegő nedvesítésre kerül, ami a redukálószer tartalmának növekedéséhez vezet.
A forró gázok emelkednek, felmelegítik a töltőanyagokat, és felmelegítik őket, lecsökkentve 300 ... 400 ° C-ra.
A töltést (agglomerátum, koksz) a gázok áramlásának csökkentése céljából leeresztik, és körülbelül 570 ° C-os hőmérsékleten megkezdődik a vas-oxidok csökkenése.
A vas visszanyerése egy nagyolvasztó kemencében.
A vascsökkentés mintáit Baikov AA akadémikus kinyilatkoztatja
A vas csökkentése akkor következik be, amikor a terhelés lefelé mozog a tengelyen, és a hőmérséklet a magasabb oxidtól az alsó részig növekszik, több lépcsőben:
A hőmérséklet meghatározza a kémiai reakciók természetét.
A vasoxidok csökkentése szilárd szén, szén-monoxid és hidrogén.
A szilárd szén visszanyerését (koksz) közvetlen redukciónak nevezik, a kemence alsó részében (a bomlás zónája) folytatódik, ahol a reakciónak magasabb hőmérséklete van:
1000 ... 1100 ° C hőmérsékleten, szilárd vas, szénmonoxiddal, koksszel és kormokkal reagáltatva intenzíven feloldja a szenet. Ha szénnel telített, az olvadáspont csökken, a rés és a váll szintjén a vas olvad (kb. 1300 ° C-on).
A kohósalak alsó részében a salak keletkezik az aranyércek, folyadékok és tüzelőanyag-hamu oxidjainak fúziójával. A salak tartalmaz. A salak fokozatosan alakul ki, összetétele változik, ahogyan az a mélyedésbe áramlik, ahol alacsonyabb sűrűsége miatt felhalmozódik az olvadt vas felületén. A salak összetétele a felhasznált töltõanyagok és az olvasztott vas összetételétõl függ.
A vasöntvényt 3 és 4 óra múlva öntöttvasból ürítjük ki a 16 vascsapon és a salakon - minden 1 és 1,5 óra között a salak 17 csapján keresztül (a csaplyukak a padló felett elhelyezkedő lyukban lévő lyuk).
A pilótát egy fúrógépvel kinyitják, majd tűzálló anyaggal borítják. Öntsön öntöttvas és salakot öntöttvas vödrökbe és salak tálakba.
8.3. A nagyolvasztó olvasztás termékei
A nagyolvasztó olvasztás fő terméke öntöttvas.
A nyersvas további acél átalakításra szolgál. Az öntöttvas teljes termelésének 90% -át teszi ki. Általában az ilyen öntöttvas 3,8-4,4% szenet tartalmaz, 0,3 ... 1,2% szilíciumot, 0,2 ... 1% mangánt, 0,15 ... 0,20% foszfort, 0,03 ... 0,07% kén.
A vasöntvényt a mérnöki üzemekben történő átalakítás után használják alakos öntvények készítéséhez.
Az öntöttvas, a nagyolvasztó kemencék mellett
A vasötvözetek szilícium, mangán és más elemek vasból készült ötvözetei. Deoxidálásra és acél ötvözésére használják.
A nagyolvasztó olvasztás melléktermékei salak és nagyolvasztó gáz.
Salak, cement, műtrágyák salakból készülnek (granulált salakot próbálnak felvenni, mert vízsugárba öntik).
Tüzelőanyagként nagyolvasztót használnak a kemencébe fújt levegő felmelegítéséhez.
8.4. Az öntöttvas besorolása
Az öntöttvas szén állapotától függően:
fehér öntöttvas - kötött állapotú cement cement formájában, a törés fehér színű és fémes csillogás;
szürke öntöttvas - minden szén vagy annak többsége szabad állapotban grafit formában van, és kötött állapotban legfeljebb 0,8% szén. A grafit nagy mennyisége miatt szürke szakadása;
a szén fél része szabad állapotban grafit formájában van jelen, de a szén legfeljebb 2% -a cementet formában van. Kevés a technológia.
8.5. Az öntöttvasak szerkezete, tulajdonságai és jelölése
Az acéltól csak a grafit-zárványok jelenléte különbözik, amelyek meghatározzák az öntöttvasak különleges tulajdonságait.
A grafit alakjától és kialakulásának körülményeitől függően az öntvények következő csoportjai különböztethetők meg: szürke - lamelláris grafit; nagy szilárdságú - gömbgrafitos grafit; hajlékony - csillogó grafit.
A grafit jelenlétének pozitív oldala.
a grafit javítja a megmunkálhatóságot vágással, mivel törékeny forgácsokat képeznek;
az öntöttvas jobb súrlódási tulajdonságokkal rendelkezik, mint az acél, mivel a grafit jelenléte további súrlódási felületek kenését eredményezi;
a grafittal töltött mikrotesztek miatt az öntöttvas jól csillapítja a rezgéseket és fokozza a ciklikus viszkozitást;
Az öntöttvas alkatrészek nem érzékenyek a külső feszültségkoncentrátorokra (mélyedések, lyukak, keresztmetszetek szakaszokban);
az öntöttvas sokkal olcsóbb, mint az acél;
az öntöttvas termékek gyártása olcsóbb, mint az acéllemezek gyártási termékei vágással, valamint fröccsöntéssel és feldolgozással későbbi megmunkálással.
8.5.1. Szürke öntöttvas.
A szerkezet nem befolyásolja a duktilitást, rendkívül alacsony marad. De ez befolyásolja a keménységet. A mechanikai szilárdságot elsősorban a grafit-zárványok mennyisége, alakja és mérete határozza meg. A grafit pelyhek finom, vortikális formái csökkenti az erőt.
A szürkeöntvényt széles körben használják a gépgyártásban, mivel könnyen feldolgozható és jó tulajdonságokkal rendelkezik.
A szilárdságtól függően a szürkeöntvény 10 fokozatú (GOST 1412).
A kis szakítószilárdságú szürke vasalóknak elég nagy nyomószilárdságuk van.
A szürke öntöttvas szén - 3,2 ... 3,5%; szilícium - 1,9 ... 2,5%; mangán -0,5 ... 0,8%; foszfor - 0,1 ... 0,3%; kén - <0,12 % .
A Perlite szürkeöntvénynek a legjobb szilárdsága és kopásállósága van.
Tekintettel arra, hogy az öntöttvas öntvények alacsony ellenállóképességgel rendelkeznek a húzó- és ütőterhelésekhez képest, ezt az anyagot olyan alkatrészekhez kell használni, amelyek nyomó vagy hajlító terheléseknek vannak kitéve. A szerszámgépiparban ezek alapvetőek, testrészek, konzolok, fogaskerekek, útmutatók; az autóiparban - hengerblokkok, dugattyúgyűrűk, vezérműtengelyek, tengelykapcsoló lemezek. A szürkeöntvényből készült öntvényeket elektromos gépgyártásban is használják, fogyasztási cikkek előállításához.
Az MF index (szürkeöntvény) indexe és egy olyan szám, amely a szakítószilárdság értékét mutatja az MF 15-gyel megszorozva.
8.5.2. Nagy szilárdságú öntöttvas csomós grafit.
A nagy szilárdságú öntöttvas (GOST 7293) ferrites (HF 35), ferrit-pearlit (HF45) és pearlitikus (HF 80) fém alapanyag lehet. Ezek az öntöttvas szürke, magnéziummal vagy cériummal történő módosítás eredményeként keletkeznek (az öntvény tömegének 0,03 ... 0,07% -a kerül hozzáadásra). A szürke öntöttvashoz képest a mechanikai tulajdonságok nőnek.
A gyöngyötvözetből készült öntöttvas nagy szilárdságú, alacsonyabb plaszticitással rendelkezik. A nagy szilárdságú öntöttvas magas hozamú szilárdságú,
,
A nagy szilárdságú öntöttvasak: szén - 3,2 ... 3,8%, szilícium - 1,9 ... 2,6%. mangán - 0,6 ... 0,8%. foszfort 0,12% -ra. kén - 0,3% -ig.
Ezek az öntöttvasak nagyon folyékonyak. A rugalmasság nagy rugalmassági modulusa miatt nagy forgácsolhatóság elegendő. Megfelelő hegeszthetőséggel rendelkezzen.
Nagyszilárdságú öntöttvasból vékonyfalú öntvényeket állítanak elő (dugattyúgyűrűk), kovácsoló kalapácsok, keretek és présgépek, gördülőmarók, öntőformák, szerszámtartók, homloklapok keretei.
Az acélból készült, kovácsolt tengelyek helyett 2..3 tonna főtengelyek öntései nagyobb ciklikus viszkozitással rendelkeznek, kevésbé érzékenyek a külső feszültségkoncentrátorokra, jobb súrlódási tulajdonságokkal rendelkeznek és sokkal olcsóbbak.
A HF index (nagy szilárdságú öntöttvas) és egy olyan szám, amely a szakítószilárdság értékét HF 100 szorozva jelzi.
8.5.3. Gömbgrafitos öntöttvas
Ezt fehér öntöttvas lágyításával nyerik.
A gömbgrafitos öntöttvas tartalmaz: szén - 2,4 ... 3,0%. szilícium - 0,8 ... 1,4%. mangán - 0,3 ... 1,0%. foszfor legfeljebb 0,2%. kén - legfeljebb 0,1%.
8.5.4. Fehérített és más öntöttvas
Bélelt öntvények, amelyek felülete fehér öntöttvasból áll, belseje szürke vagy nagyszilárdságú öntöttvas.
Nagy felületi keménységük (950 ... 1000 HB) és nagyon magas kopásállóságuk van. Felhasznált gördülő tengelyek gyártásához, fehérített keréktárcsákkal ellátott kerekek, golyósmalmok golyói.
A csiszoló kopásnál használt alkatrészek gyártásához króm, króm és mangán, króm és nikkel ötvözött fehér öntvényt használnak. Az ilyen öntöttvas öntvényeket nagy keménység és kopásállóság jellemzi.
A magas krómtartalmú és króm-nikkel öntöttvasakat magas hőmérsékleten a kopási körülmények között dolgozó alkatrészekhez használják. A hőállóságot ötvözött öntöttvas szilíciummal (5 ... 6%) és alumíniummal (1 ... 2%) ötvözi. A korrózióállóságot növeli a króm, nikkel, szilícium ötvözésével.
Öntöttvas esetén hőkezelés alkalmazható.