Образование чугуна

ГЛАВА 1.3 ОБРАЗОВАНИЕ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ

Образование чугуна

Образование чугуна в доменной печи начинается при сравнительно низких температурах. Свежевосстановленное губчатое железо реагирует с сажистым углеродом 3Fe + C_саж → Fе₃С в твердых растворах. Максимальная растворимость С в a-Fe составляет 0,02-0,03% в g-Fe - до 2%. Взаимная растворимость углерода и железа, кремния и железа в жидком состоянии не ограничена.

В результате растворения С в твердом железе температура его плавления понижается. При содержании С до 2% температура плавления металла понижается с 1535 ⁰С (для чистого Fe) до 1382 ⁰С. Переход сплава из твердого в жидкое состояние происходит и при более низком содержании углерода, например, корольки металла с горизонта на 17 м ниже поверхности засыпи д.п. V_п=2700 м³ ЧерМК содержали 1% С, 0,15% Мn, 0,047 P и 0,079 S.

При движении расплавленной капли металла вниз печи в него переходят Ni, Сu, Со, As происходит дальнейшее науглераживание сплава, как за счет С_саж так и за счет С_к кокса. Причем содержание углерода довольно быстро повышается до 3-4 % (в распаре, заплечиках). Окончательное содержание углерода в чугуне устанавливается в горне печи. В зонах высоких температур в жидкий чугун переходят восстановленные прямым путем Si, Mn, V, Cr, Ti, N₂.

От состава чугуна зависит конечное содержание в нем углерода. Так Мn и Cr образуют прочные карбиды и увеличивают количество С в чугуне. Если в передельном чугуне (0,8-1,2 % Mn) содержание С составляет 4,3-4,5 %, то в зеркальном (до 25 % Mn) - не менее5 %. Кремний, фосфор и сера образуют с железом более прочные, чем Fe₃С, соединения FeSi, Fe₂Si, FeSi₂, FeP, Fe₂P, FeS и др. Количество свободного Fe снижается и уменьшается образование его карбидов. Например, в литейном чугуне (3,5 % Si) содержание углерода 3,3-3,5%, а в ферросилиции - до 2%. В табл. 1.8 и 1.9 показаны составы передельного и литейного чугунов. Кроме указанных ГОСТами компонентов в чугунах содержатся микропримеси, общее количество которых может доходить до 0,2%. В чугуне также содержатся газы: кислород, водород и азот. По данным НЛМК в литейном чугуне их содержание составляет 10^–4 % (по массе).

Таблица 1.8 Чугун передельный по ГСТУ 3133-95 (ГОСТ 805-95)

Марка чугуна	Si, %	Mn, %	P, %	S, %
группы	классы	категории
I	II	III	IV	А	Б	В	Г	I	II	III	IV	V
П1 П2	0,5-0,9 до 0,5	£0,5 £0,5	0,5-1,0	1,0-1,5	–	£0,1			–	£0,01	£0,02	£0,03	£0,04	£0,05
ПЛ1 ПЛ2	0,8-1,2 0,5-0,8	£0,3 £0,3	0,3-0,5	0,5-0,5	0,9-1,5	£0,08			–	£0,01	£0,02	£0,03	£0,04	£0,05
ПФ1 ПФ2 ПФ3	0,9-1,2 0,5-0,9 до 0,5	£1,0	£1,5	£2,0	–	0,3-0,7	0,7-1,5	1,5-2,0	–	£0,03	£0,05	£0,07	–	–
ПВК1 ПВК2 ПВК3	0,9-1,2 0,5-0,9 до 0,5	до 0,5	0,5-1,0		–	£0,02	£0,03	£0,04	£0,05	£0,015	£0,02	£0,025	–	–

Чугун: П – передельный; ПЛ – передельный легированный; ПФ – передельный фосфористый; ПВК – передельный повышенного качества

Таблица 1.9. Чугун литейный и литейный синтетический