Основы производства черных металлов, металлических изделий и конструкций

В металлургии из железных руд вначале получают чугун, а затем путем окисления углеродом - сталь.

Сырьем для выплавки чугуна служат руды, содержащие же­лезо в виде оксидов: красный железняк (гематит), бурый же­лезняк, магнитный железняк (магнетит). В зависимости от со­держания железа руды подразделяют на богатые и бедные. Бо­гатые руды после дробления и сортировки направляют в плав­ку, а бедные подвергают обогащению путем отделения пустой породы. Топливом в доменном процессе служит кокс, полу­ченный путем сжигания каменного угля без доступа воздуха. Для понижения температуры плавления пустой породы и об­легчения перевода ее и золы топлива в шлак в состав шихты вводят специальные добавки - флюсы (известняки, доломиты, песчаники).

В состав чугунов кроме железа и углерода обычно входят примеси кремния, марганца, фосфора, а также легирующие до­бавки - никель, хром, магний, которые придают чугуну высо­кие механические свойства и обеспечивают износо-, жаро- и коррозионную стойкость. Большую часть выплавленного чу­гуна используют для переработки (передела) в сталь - пере­дельный чугун. Для изготовления фасонного литья применяют литейный чугун.

Передельный {белый) чугун твердый, хрупкий, плохо обра­батывается резанием. Высокая твердость белого чугуна обес­печивает его высокую износостойкость. Применяется для по­лучения ковкого чугуна и стали.

Литейный {серый) чугун — один из наиболее распространен­ных литейных сплавов. Это самый дешевый металлический материал. Он имеет высокие литейные свойства и хорошо об­рабатывается резанием.

Наиболее высокопроизводительные способы выплавки стали - мартеновский, кислородно-конверторный и электро­дуговой.

Для получения изделий из металлов, обладающих высоки­ми пластичными свойствами, их обрабатывают давлением. На практике применяются следующие способы обработки (рис. 7.1): прокатка, волочение, ковка, прессование и штамповка.

Строительные низколегированные стали с повышенным содержанием марганца (Г1 - 0, 4...0, 7%, Г2 - 1, 2... 1, 6%) и кремния (0, 6... 1, 2%) после горячей прокатки или термической обработки используют для изготовления сварных и клепаных конструкций (строительных ферм, конструктивных элементов мостов, рам и т.п.).

Марганцовистую сталь марок 19Г и 14Г применяют для из­готовления магистральных нефтепроводов, стали марок 35ХС, 25Г2С - для производства арматуры обычных и предваритель­но напряженных железобетонных конструкций.

Низколегированные стали после прокатки значительно пре­восходят по техническим свойствам углеродистые стали. Оп­тимальное сочетание их свойств достигается при введении не­скольких легирующих элементов (например, стали марок 10Г2С1Д, 15Г2СФ, 14Г2АФДидр.).

Конструкции, эксплуатируемые при низких температурах окружающей среды, выполняют из сталей, легированных никелем.