13. Исходные материалы для производства чугуна и стали: Рудные материалы. Передельный чугун.

Руда представляет собой полезное ископаемое, добываемое из недр земли. Это — гор­ная порода или минеральное вещество, из которого при дан­ном уровне развития техники экономически целесообразно извлекать металлы или их соединения. Такая экономическая целесообразность прежде всего определяется содержанием ценных металлов в минеральном веществе, т.е. так называе­мым браковочным пределом по извлекаемому металлу.

Руды обычно называют по одному или нескольким метал­лам, содержащимся в них, например железные, медные, алю­миниевые и марганцевые или медно-никелевые, медно-кобальто-никелевые и др.

Руды специально подготавливают — дробят, обогащают, окусковывают и усредняют.

Чугу́н — сплав железа с углеродом (и другими элементами). Содержание углерода в чугуне не менее 2,14% .Углерод придаёт сплавам железа твёрдость, снижая пластичность и вязкость. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок.

Основное количество чугунов, выплавляемых в доменных печах, относится к передельным чугунам. То есть чугунам, используемым для передела в сталь.

14. Исходные материалы для производства чугуна и стали: Стальной лом. Технология подготовки стального лома к плавке.

Основной составляющей шихты (75-100 %) электроплавки является стальной лом. Лом не должен содержать цветных металлов и должен иметь минимальное количество никеля и меди; желательно, чтобы содержание фосфора в ломе не пре­вышало 0,05 %. При более высоком содержании фосфора про­должительность плавки возрастает. Лом не должен быть сильно окисленным (ржавым). Ржавчина — гидрат оксида же­леза, с ней вносится в металл много водорода. Лом должен быть тяжеловесным, чтобы обеспечивалась загрузка шихты в один прием (одной корзиной). При легковесном ломе после частичного расплавления первой порции шихты приходится вновь открывать печь и подсаживать шихту, что увеличивает продолжительность плавки.

15. Исходные материалы для производства чугуна и стали: Ферросплавы и легирующие элементы.

Ферросплавы — сплавы железа с другими элементами (Cr, Si, Mn, Ti и др.), применяемые главным образом для раскисления и легирования стали (напр., феррохром,ферросилиций). К ферросплавам условно относят также некоторые сплавы, содержащие железо лишь в виде примесей (силикокальций, силикомарганец и др.), и некоторые металлы и неметаллы (Mn, Cr, Si) с минимальным содержанием примесей. Получают из руд или концентратов в электропечах или плавильных шахтах (горнах).

По объёму производства разделяют так называемые «большие» и «малые» ферросплавы. Большие ферросплавы:

• кремнистые ферросплавы

• марганцевые ферросплавы

• хромистые ферросплавы

Малые ферросплавы:

• ферровольфрам

• ферромолибден

• феррованадий

• сплавы щёлочноземельных металлов

• феррониобий

• ферробор, ферроборал и лигатуры с бором

• сплавы с алюминием

• сплавы с редкоземельными металлами

• ферросиликоцирконий, ферроалюминоцирконий

• ферроникель и феррокобальт.

Легирующие элементы-химические элементы, преимущественно металлы, вводимые в состав сплавов для придания имопределённых свойств. Основные Л. э. в стали и чугуне Cr, Ni, Mn, Si, Мо, W, V, Ti, Zr,Be, Nb, Co, Al, Cu, B, Mg. Л. э. вводят в легируемый металл обычно в виде сплавов. 

• Марганец повышает прочность и твердость стали, увеличивает прокаливаемость, уменьшает коробление при закалке, повышает режущие свойства стали, но вместе, с тем способствует росту зерна при нагреве, чем снижает стойкость стали к ударным нагрузкам.

• Хром затрудняет рост зерна при нагреве, повышает механические свойства стали при статической и ударной нагрузке, повышает прокаливаемость и жаростойкость, режущие свойства и стойкость на истирание. При значительных количествах хрома сталь становится нержавеющей и жаростойкой.

• Кремний значительно повышает упругие свойства стали, но несколько снижает ударную вязкость.

• Никель повышает упругие свойства стали, не снижая вязкости, противодействует росту зерна, улучшает прокаливаемость и механические свойства стали. При значительных количествах никеля сталь становится немагнитной, коррозионностойкой и жаропрочной.

• Молибден противодействует росту зерна, повышает твердость и режущие свойства стали вследствие образования карбидов, уменьшает склонность стали к хрупкости при отпуске, повышает жаростойкость стали.

• Кобальт повышает прочность стали при ударных нагрузках, улучшает жаропрочность и магнитные свойства стали.

• Вольфрам, так же как и молибден, повышает твердость и режущие свойства стали, уменьшает рост зерен при нагреве, повышает жаростойкость.

• Ванадий способствует раскислению стали, противодействует росту зерна, повышаеттвердость и режущие свойства стали.

• Титан является раскислителем стали, способствуя также удалению из нее азота, благодаря чему сталь получается более плотной, однородной и жаропрочной.