Ключевые слова: передельный чугун, технология производства передельного чугуна, показатели качества, потребительские свойства, контроль качества, стандарты.

Определены потребительские свойства передельного чугуна.

При изучении и описании технологии производства передельного чугуна дана характеристика сырья для его получения, основные стадии производства, приведена блок-схема производства, выявлено влияние технологии, сырья на качество продукции.

Для определения нормируемых показателей качества передельного чугуна изучены соответствующие стандарты.

Изучены вопросы контроля качества передельного чугуна, правила приёмки, транспортирования и хранения готовой продукции.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3
1. Применение передельного чугуна в сфере производства и потребления 5
2. Классификационные признаки передельного чугуна 5
3. Потребительские свойства передельного чугуна 6
4. Технология производства передельного чугуна и ее технико-экономическая оценка 8
5. НТД на передельный чугун. Нормируемые показатели качества в соответствии с требованиями стандартов 19
6. Контроль качества товара. НТД на правила приемки, испытания, хранения и эксплуатации товара 22
Заключение 33
Список использованной литературы 34

Введение

Чугуны -- более дешевый материал, чем стали. Содержание углерода в них больше 2,14%. Они обладают пониженной температурой плавления и хорошими литейными свойствами. За счет этого из чугунов можно делать отливки значительно более сложной формы, чем из сталей.

Литая структура чугунов содержит концентраторы напряжений, в качестве которых могут быть многочисленные дефекты, такие, как пористость, ликвационная неоднородность, микротрещины, отчего напрямую зависит конструкционная прочность.

Известно, что литейные свойства сплавов тем выше, чем меньше их температурный интервал кристаллизации. Следовательно, наиболее высокими литейными свойствами обладают сплавы, испытывающие эвтектическое превращение.

Благодаря сочетанию высоких литейных свойств, достаточной прочности, износостойкости, а также относительной дешевизне чугуны широко применяются в машиностроении. Детали машин, полученные из чугунных отливок, значительно дешевле, чем детали, изготовленные обработкой резанием из горячекатаных стальных профилей или из поковок и штамповок. Хорошая жидкотекучесть чугунов и их способность к образованию малой усадочной раковины позволяют получать из них достаточно качественные отливки сложной формы даже при малой толщине стенок.

Значительная часть выплавляемого чугуна переплавляется в сталь по классической схеме руда--чугун--сталь. В процессе переплавки из чугуна путем окисления удаляется некоторое количество серы и фосфора.

В зависимости от того, в какой форме присутствует углерод в сплавах, различают белые, серые, высокопрочные и ковкие чугуны.

Высокопрочные чугуны являются разновидностью серых, но из-за повышенных механических свойств их выделяют в особую группу.

Промышленное производство чугуна и стали в России возникло в начале XVIII века с постройкой доменных печей в Тульской губернии и металлургических заводов на Урале. В 1699году был построен Невьянский завод, после чего начинается бурное развитие отечественной металлургии, затормозившееся к XIX веку в связи с истощением запасов древесного угля.

В 30-е и 40-е годы в России были построены Магнитогорский и Кузнецкий металлургический заводы, реконструированы Днепропетровский, Макеевский комбинаты, строятся заводы высококачественных сталей «Электросталь» и «Днепроспецсталь». В послевоенные годы в стране продолжается рост производства черных металлов, строятся Новолипецкий, Западно-Сибирский, и другие заводы. В металлургическом производстве начинают применяться кислородные конверторы емкостью 350 т, 900-тонные мартеновские печи, двухванные сталеплавильные агрегаты, доменные печи с полезным объемом до 5000 .

1. Применение передельного чугуна в сфере производства и потребления

Передельный чугун обладает низкой стойкостью к нагрузкам и истиранию, что и обуславливает его применение для передела в сталь.

Из передельного чугуна не изготавливают детали и части, которые применяются в узлах подверженных большим нагрузкам. В сфере производства передельный чугун применяется только для переплава в сталь, поскольку содержание углерода в нем слишком велико.

В сфере потребления передельный чугун в «чистом виде» не применяют, поскольку он обладает низкими физическими свойствами.

После переплавки передельный чугун заливают в формы (чушки). Полученные отливки поступают на металлургические предприятия.

Товарами аналогами передельного чугуна являются:

литейный - чугун, легко поддающийся литью;

специальный - чугуны особого назначения, которые не имеют широко распространения и их выпуск связан с большими энерго- и сырьевыми расходами.

2. Классификационные признаки передельного чугуна

Все чугуны классифицируют на:

передельный - чугун, который направляют на переделку в сталь;

литейный - чугун, легко поддающийся литью;

По своей структуре:

белый - чугун, в котором весь углерод находится в виде графита;

ферритный - чугун, в котором весь углерод находится в структурно свободном состоянии в виде цементита;

серый - чугун, в котором весь углерод находится в виде пластинок графита.

Передельный чугун относится к белым чугунам.

В зависимости от массовой доли кремния и назначения изготовляют:

- передельный чугун для сталеплавильного производства марок П1. П2;

- передельный чугун для литейного производства марок ПЛ1, ПЛ2;

- передельный фосфористый чугун марок ПФ1, ПФ2, ПФЗ;

- передельный высококачественный чугун марок ПВК.1, ПВК2, ПВКЗ.

Классификация по ТНВЭД

Раздел XV. Недрагоценные металлы и изделия из них.

Группа 72. Чурные металлы.

Позиция 72.01. Чугун передельный и зеркальный в чушках, болванках или прочих первичных отливках.

Классификация по ОКП РБ

Секция D. Продукция перерабатывающей промышленности.

Подсекция DJ. Основные металлы и готовые металлические изделия.

Раздел 27. Основные металлы.

Группа 27.1. Основные черные металлы: железо, чугун, сталь и ферросплавы.

Класс 27.10. Основные черные металлы и изделия из них.

Категория 27.10.1. Основные черные металлы и изделия из них.

Подкатегория 27.10.11. Передельный чугун и зеркальный чугун в чушках, болванках или прочих первичных формах.

3. Потребительские свойства передельного чугуна

Передельный чугун должен изготовляться в соответствии с требованиями ГОСТ 805-80 «Чугун передельный. Технические условия» по технологической документации, утвержденной в установленном порядке.

Химический состав передельного чугуна для сталеплавильного и литейного производства приведен в таблице 3.1, передельного фосфористого -- в таблице 3.2, передельного высококачественного -- в таблице 3.3.

Таблица 3.1. Химический состав передельного чугуна для сталеплавильного и литейного производства

Таблица 3.2. Химический состав передельного фосфористого чугуна

Таблица 3.3. Химический состав передельного высококачественного чугуна

Передельный чугун марок ПЛ1 и ПЛ2 должен поставляться с указанием мамоной доли углерода.

Передельный чугун, выплавленный из медесодержащих руд, должен изготовляться с массовой доле меди не более 0,3 %.

Передельный чугун изготовляется в чушках без пережимов, с одним или двумя пережимами. Толщина чушки в месте пережима должна быть не более 50 мм.

Масса чушки должна быть не более 18, 30, 45, 55 кг.

4. Технология производства передельного чугуна и ее технико-экономическая оценка

1. Руды, флюсы и топливо

В железных рудах рудный минерал чаще всего содержит оксиды железа; пустая порода обычно состоит из кварца и песчаников с примесью глины. В рудах всегда присутствуют вредные примеси -- сера и фосфор, иногда мышьяк, цинк и др.

Доменные флюсы необходимы для удаления из печи тугоплавкой пустой породы руды и золы топлива. При их сплавлении с флюсом образуется относительно легкоплавкий сплав -- доменный шлак; в расплавленном состоянии его удаляют через шлаковую летку. Кроме того, флюс должен обеспечить получение шлака с необходимым химическим составом и физическими свойствами, что в значительной мере определяет нормальный ход плавки, состав и качество чугуна. В отечественных железных рудах пустая порода обычно кислая, с избытком SiO2. Поэтому в качестве флюса используют сильноосновные материалы: главным образом известняк.

Топливо в доменной печи служит не только источником тепла и необходимой высокой температуры, но и реагентом, обеспечивающим восстановление железа из его оксидов. В результате науглероживания восстановленного железа при доменной плавке образуется чугун.

Главный вид доменного топлива (с первой половины XVIII в.)-- кокс. В нашей стране широко применяют также природный газ.

Кокс -- кусковое, прочное и высокопористое топливо -- получают путем спекания коксующихся углей, удаляя из них летучие вещества. Теплота сгорания кокса 27--29 МДж/кг. При его сгорании у фурм доменной печи развивается температура 1800-- 2000 °С.

Коксование проводят в специальных печах (камерах, объединенных в батареи), прокаливая измельченный уголь (~23 мм) без доступа воздуха при 950--1100°С в течение 15--18 ч. Выделяющиеся летучие бензол, фенолы и многие другие -- ценные химические вещества (из 1 т сухой шихты получается 750--800 кг кокса и 320--330 м8 коксового газа). Коксовый газ (до 60 % Н4; до 27 % СН4) используют как химическое сырье или как высококалорийное топливо (17,0--18,5 МДж/м3). Для доменной плавки применяют куски кокса 25--60 мм (оптимально 40--60 мм).

Ценное качество кокса как доменного топлива -- его достаточно высокая прочность и термостойкость.Он сохраняется в кусках без образования мелочи (раздавливания) и спекания до сгорания в нижней части. Высокая пористость кусков кокса (45-- 50 %) обеспечивает очень хорошую его реакционную способность при горении. Прочные куски пористого кокса разрыхляют проплавляемую шихту, улучшают ее газопроницаемость. Это позволяет строить крупные доменные печи (с полезной высотой до 30-- 35 м, объемом 3000--5000 м3).

Природный газ -- низкокалорийное топливо, недефицитное и дешевое в нашей стране. Он состоит в основном из метана СH4, его теплота сгорания 33--35 МДж/м3. При удельном расходе газа 100--120 м3/т чугуна значительно уменьшается расход кокса, повышается производительность доменных печей. Наиболее эффективно применение газа в сочетании с высокотемпературным дутьем, обогащенным кислородом.

Для частичной замены кокса в доменных печах используют также мазут и угольную пыль.

2. Подготовка руды и флюсов к плавке

В настоящее время для выплавки чугуна используют лишь около 6 % сырой железной руды; 95 % всей руды до плавки подвергают предварительной подготовке. Подготовка железной руды является одним из эффективных направлений в совершенствовании доменного производства и дает возможность использовать более бедные руды. Подготовка руд включает дробление, сортировку и другие операции.

Дробление обеспечивает нужную степень измельчения руды. Для плавки в доменной печи размер кусков руды должен составлять 10--80 мм, для агломерации -- менее 5--8 мм, для магнитного обогащения --0,1 мм.

Сортировку руды по классам крупности при размерах кусочков более 1--3 мм проводят на механических грохотах. Для более тонко измельченных материалов используют гидравлическую классификацию. Разделяемый материал подают вместе с водой в специальные устройства, где крупные зерна быстрее оседают, отделяясь от более мелких. В устройствах типа гидроциклон разделение частиц по крупности происходит под действием центробежной силы.

Усреднение материалов по химическому составу и свойствам необходимо для обеспечения ровного хода доменной печи. Одним из основных методов усреднения руды является ее послойная укладка в штабеля большого объема. Руда хорошо также усредняется при агломерации и производстве окатышей.

Среди других методов обогащения наиболее распространен гравитационнный: отсадка и разделение в тяжелых суспензиях (взвесях), в которых рудный минерал тонет, а частицы пустой породы всплывают.

Рисунок 4.1. Схема агломерационной машины:

1 -- барабанный питатель; для загрузки шихты; 2 -- направляющие рельсы; 3 -- зажигательный горн; 4 спекательные тележки; 5 -- вакуум-камеры (эксгаустеры)

Для удаления рыхлой песчаной и глинистой пустой породы применяют также наиболее простой и дешевый способ -- промывку водой.

Агломерация и окатывание. Тонкоизмельченные концентраты, пылеватая и мелкая руда уменьшают газопроницаемость шихты, затрудняя ход доменной плавки, выносятся из печи потоком газов. До плавки такое железорудное сырье окусковывают путем агломерации или окатывания. В отечественной металлургии основным способом является агломерация.

Агломерация -- окускование мелкого железорудного сырья путем спекания г. Впервые ее начали применять в 1902--1912 гг. В настоящее время на многих заводах доля агломерата составляет 90--95 % железосодержащей части доменной шихты. Наиболее часто агломерацию осуществляют на высокопроизводительных ленточных машинах (рис. 4.1). Их производительность до 2000 т агломерата в сутки. Лента такой машины -- конвейер (замкнутая цепь) из 70--150 спекательных тележек, движущихся как на роликах по направляющим рельсам машины. Спекательная тележка (паллета) -- стальная рама (с роликами) шириной 2--4 м; ее «днищем» служит колосниковая решетка (зазор 5--6 мм). На решетку тележки загружают тонкий слой агломерата -- постель -- чтобы не было просыпания мелкой шихты чероз зазоры. Затем загружают слой агломерируемой шихты.

Агломерируемую шихту увлажняют (4--6 %) и тщательно перемешивают во вращающихся барабанах; при этом шихта окомковывается, что повышает ее газопроницаемость. После зажигания газовыми горелками топлива начинается его горение. Воздух для горения просасывается через слой шихты с помощью вакуумных устройств (эксгаустеров); остаточное давление 6-- 10 кПа.

Зона горения постепенно перемещается вниз до постели (колосников). В этой зоне при 1300--1500 °С происходит спекание шихты в пористый продукт -- агломерат. После сортировки на грохоте куски крупностью 10-- 40 мм используют для плавки, менее 10 мм направляют на переработку (возврат).

Достоинства офлюсованного агломерата: высокая пористость и прочность кусков агломерата, что улучшает условия доменной плавки; введение флюса -- извести -- в состав агломерата имеет очевидные преимущества по сравнению с традиционным способом -- загрузкой известняка в кусках (до 80 мм) отдельными порциями (колошами). Применение офлюсованного агломерата ускоряет процесс плавки, приводит к повышению производительности доменных печей к снижению расхода кокса.

Таким образом, по существу агломерация не только «окусковывание», а один из оптимальных способов подготовки мелкого железорудного сырья и флюсов к доменной плавке.

Окатывание (производство окатышей) начали применять в 1945--55 гг. для окускования тонкоизмельченных концентратов (0,5 мм). Такие концентраты имеют пониженную газопроницаемость; при их агломерации заметно понижается скорость спекания и производительность машин. Кроме того, горно-обогатительные комбинаты (ГОК) нередко значительно удалены от металлургических заводов. Перевозка концентратов экономически невыгодна и сложна (замерзание). Окатыши более прочны, чем агломерат, и меньше разрушаются при перевозке.

Производство окатышей включает две основные технологические операции: формирование сырых окатышей и их упрочнение. Сырые окатыши получают во вращающихся барабанах (4--8 мин) , конусных или тарельчатых грануляторах (рис. 4.2.); диаметр барабанов до 3 м, длина до 11 м, производительность до 50 т/ч.

Шихта состоит из концентрата мелких окатышей; для офлюсованных окатышей добавляют мелкоизмельченный известняк (12 %); влажность шихты 8--10 %. Для улучшения формирования и упрочнения сырых окатышей в шихту добавляют бентонитовую глину (1--2 %) и другие добавки.

Рисунок 4.2. Схема образования окатышей в тарельчатом грануляторе: 1 -- вращающаяся чаша, 6 -- 10 мин; 2 -- скребки; 3 -- механизм изменения угла наклона чаши.

Для упрочнения окатышей их сушат при 300--500 °С, затем подогревают до 800-- 1200 °С и обжигают при 1200--1350 °С. Эти операции наиболее часто выполняют на машинах конвейерного типа, по устройству аналогичных агломерационным машинам; их производительность до 2 млн. т/год. Окатыши меньше 10 мм возвращаются на переработку.

Металлизация окатышей (агломерата), т. е. частичное восстановление в них железа, чрезвычайно перспективное направление в металлургии.. Окатыши с р = 80 -- 95 % непосредственно используют для выплавки стали (см. 60). Все возрастающее значение получает подготовка .сырых материалов к доменной плавке:

3. Устройство доменной печи

Схема устройства доменной печи показана на рис. 4.3.

Стенки печи выкладывают из огнеупорных материалов, преимущественно из шамотного кирпича. Шамот получают из обожженной и сырой глины; это нейтральный по химическим свойствам (50 -- 60 % SiO2, 30 -- 45 % А12О3), наиболее распространенный и дешевый огнеупорный материал. Толщина шамотной кладки в шахте до 700 мм, заплечиках до 350 мм. Кладка печи снаружи . заключена в стальную броню (кожух) толщиной до 40 мм. Для уменьшения нагрузки на нижнюю часть печи, ее верхнюю часть, начиная от распара, сооружают на стальном кольце с опорными колоннами. Нижнюю часть горна выкладывают из особо огнеупорных материалов -- графитизированных блоков и др. с толщиной стенок до 1500 мм. Дли повышения стойкости огнеупорной кладки в ней устанавливают металлические водяные холодильники (примерно на 3/4 высоты печи).

Рисунок 4.3. Разрез (а) и профиль рабочего пространства доменной печи (б):

1 -- чугунная летка; 2 -- горн; 3 -- заплечики; 4 -- распар; 5-- шахта; 6 -- колошник; 7 -- засыпной аппарат; 8 - горизонт образования чугуна; 9 -- горизонт образования шлака; 10 -- зона горения кокса; 11 -- слой шлака; 12 -- шлаковая летка; 13 -- расплавленный чугун.

Современные крупные доменные печи имеют полезный объем примерно 2000--3000 м3; на Криворожском заводе работает одна из- крупнейших в мире печей объемом 5000 м3. Крупные печи экономически более выгодны. Доменная печь работает непрерывно (до ремонта) 5--10 лет.

Для выплавки I т чугуна в среднем расходуется около 1,8 т офлюсованного агломерата, 500 кг кокса. Печь объемом 3000 м3 расходует в сутки примерно 8500 т шихтовых материалов и выплавляет около 5000 т чугуна в сутки. Поэтому в печь загружают шихтовые материалы по мере необходимости, непрерывно подают воздушное дутье и удаляют доменные газы; периодически выпускают чугун и шлак. Шихтовые материалы: офлюсованный агломерат, кокс и др. загружают сверху при помощи засыпного (загрузочного) аппарата; шихту задают отдельными порциями (колошами) по мере опускания уровня проплавляемых материалов. Расплавленный чугун выпускают по мере его накопления в горне через чугунную летку (в печах объемом 3000--5000 м3 имеется 3--4 летки). Летки расположены на 500--1000 мм выше уровня лещади (пода) горна; «мертвый слой» чугуна предохраняет лещадь от разрушения при стекании струй и капель расплавленного чугуна.

Расплавленный шлак выпускают через две (иногда одну) шлаковые летки; они расположены выше оси чугунных леток на 1,5--2 м. Доменный (колошниковый) газ непрерывно удаляется через специальные газоотводы.

Значение дутья очень велико. Изменение его параметров за последние годы явилось одним из главных направлений совершенствования и интенсификации доменной плавки. Крупнейшими усовершенствованиями явилось обогащение воздуха кислородом и повышение температуры дутья. Значительный эффект дало повышение избыточного давления газов под колошником примерно до 0,20--0,25 МПа, что способствует уменьшению скорости движения газов, улучшению теплообмена и интенсификации физико-химических процессов. Наибольший эффект дает комплексное использование этих мер в случае применения природного газа (комплексное дутье): производительность печей повысилась примерно на 40--50 %, расход кокса снизился на 25--30 %.

4. Доменный процесс

Доменная печь работает по принципу противотока. Шихтовые материалы постепенно опускаются вниз. Навстречу им -- снизу -Вверх -- движется поток горячих газов, образующихся при сгорании топлива.

Горение топлива. В районе воздушных фурм (верхняя часть горна) происходит полное сгорание кокса. При этом выделяется большое количество тепла и в фокусе горения развивается температура 1800--2000 °С. Эти продукты сгорания не являются конечными. Они взаимодействуют с раскаленным коксом. Образуется смесь восстановительных газов, в которой СО является главным восстановителем железа из его оксидов.

Восстановление железа в доменной печи происходит последовательно -- от высших оксидов к низшим (принцип А. А. Байкова). Восстановителями являются оксид углерода СО2, твердый углерод и водород. Восстановление твердым углеродом принято называть прямым, газами -- косвенным восстановлением.

Прямое восстановление твердым углеродом происходит при температурах выше 950--1000 °С в зоне распара печи.

Оптимальное соотношение между прямым и косвенным восстановлением (определяющее минимальный расход кокса) зависит от конкретных условий доменного процесса: температуры воздушного дутья, количества природного газа и других факторов.

В доменной печи железо восстанавливается почти полностью. Потери со шлаком составляют 0,2--1 %.

Науглероживание железа. Образование металлического железа начинается при 400--500 °С (в верхней части шахты печи) и заканчивается при 1300--1400 °С (в распаре). При этих температурах восстановленное железо с Тал = 1539 °С находится в твердом состоянии в виде губчатой массы. Однако уже в шахте печи наряду с восстановлением железа происходит и его науглероживание и образуется сплав железа с углеродом.

Эта реакция итоговая; процесс протекает в две стадии: 2СО - С(сажа)+ СО2; 3Fe+ С(сажа) - Fe2C и получает развитие при 400--700 °С; содержание углерода в сплаве достигает 0,8--1 %. При температуре выше 900 С науглероживание может происходить и по другому механизму: сажа растворяется в высокотемпературной модификации Fe, образуя твердый раствор углерода в железе -- аустенит.

С повышением содержания углерода температура плавления сплава значительно понижается. При 1,8--2 % С она составляет 1200--1150°С, и примерно в зоне распара начинается плавление сплава. Стекая каплями в горн, расплав омывает куски раскаленного кокса и дополнительно интенсивно науглероживается.

Образование чугуна. При стекании жидкого сплава в горн и в самом горне в нем растворяются восстановленные Mn, Si и другие примеси и образуется сложный по составу железоуглеродистый сплав -- чугун (3,7--4 % С). Его конечный состав устанавливается в горне и в значительной мере зависит от состава, свойств и количества шлака. В составе чугуна всегда есть постоянные примеси: полезные -- Мn и Si и вредные -- Р и S. В чугуне могут быть и другие полезные примеси -- никель, хром, ванадий и др. Они попадают в доменную печь в виде соответствующих примесей используемой железной руды.

Блок-схема производства передельного чугуна

Стадии:

1. Подготовка сырьевых материалов;

2. Агломерация;

3. Восстановление шихты

5. НТД на передельный чугун. Нормируемые показатели качества в соответствии с требованиями стандартов

НТД на передельный чугун:

ГОСТ 805-80 Чугун передельный. Технические условия

ГОСТ 1284-82 Чушки из передельного чугуна. Технические условия

ГОСТ 20799-88 Масла индустриальные. Технические условия

ГОСТ 14192-88 Металлопродукция. Транспортирование и хранение

ГОСТ 2604-77 Чугун передельный. Методы определения твердости

ГОСТ 27809-88 Техника безопасности при проведении испытаний

ГОСТ 7565--81 Чугун, сталь к сплавы. Метод отбора проб для определения химического состава

ГОСТ 22536.1--88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения общего углерода и графита

ГОСТ 22536.2--87 Стать углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения серы

ГОСТ 22536.3--88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения фосфора

ГОСТ 22536.4--88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения кремния

ГОСТ 22536.5--87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения марганца

ГОСТ 22536.6--88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения мышьяка

ГОСТ 22536.7--88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения хрома

ГОСТ 22536.8--87 Стать углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения меди

ГОСТ 22536.10--8S Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения алюминия

ГОС Г 22536.11--87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения титана

ГОСТ 22536.14--88 Сталь и чугун. Методы спектрографического анализа

ГОСТ 27611--88 Чугун. Метод фотоэлектрического спектрального анализа

Нормируемые показатели качества в соответствии с требованиями ГОСТ 805-80 «Чугун передельный. Технические условия.»

ГОСТ 805-80 «Чугун передельный. Технические условия» распространяется на передельный чугун, предназначенный для дальнейшего передела в сталь или переплавки и чугунолитейных цехах при производстве отливок.

В зависимости от массовой доли кремния и назначения изготовляют:

- передельный чугун для сталеплавильного производства марок П1. П2;

- передельный чугун для литейного производства марок ПЛ1, ПЛ2;

- передельный фосфористый чугун марок ПФ1, ПФ2, ПФЗ;

- передельный высококачественный чугун марок ПВК.1, ПВК2, ПВКЗ.

Передельный чугун должен изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологической документации, утвержденной в установленном порядке.

Химический состав передельного чугуна для сталеплавильного и литейного производства приведен в таблице 5.1, передельного фосфористого -- в таблице 5.2, передельного высококачественного -- в таблице 5.3.

Таблица 5.1. Химический состав передельного чугуна для сталеплавильного и литейного производства

Таблица 5.2. Химический состав передельного фосфористого чугуна

Таблица 5.3. Химический состав передельного высококачественного чугуна

Передельный чугун марок ПЛ1 и ПЛ2 должен поставляться с указанием мамоной доли углерода.

Передельный чугун, выплавлг.нный из медесодержащих руд, должен изготовляться с массовой доле меди не более 0,3 %.

Масса чушки должна быть не более 18, 30, 45, 55 кг.

Количество боя чушек чугуна должно быть не более 2 % массы партии. К бою относятся куски массой не более 2 кг.

В низкокромнистом передельном чугуне марок П2, ПФ3 и ПЕКЗ. а также в чугуне марок ПЛ1 и ПЛ2 в малых чушках количество боя должно быть не более 4 % массы партии. На поверхности чушек не должно быть остатков шлака.

6. Контроль качества товара. НТД на правила приемки, испытания, хранения и эксплуатации товара

Правила приемки по ГОСТ 805-80 «Чугун передельный. Технические условия»

Чугун принимают партиями. Партия должна состоять из чугуна одной марки, группы, класса категории и быть оформлена одним документом о качестве, содержащим:

- товарный знак или наименование предприятия-изготовителя и его товарный знак;

- наименование предприятия-потребителя;

- марку, группу, класс и категорию чугуна;

- химический состав чугуна:

- массу и номер партии чугуна;

- штамп технического контроля;

- обозначение настоящего стандарта.

По соглашению изготовителя с потребителем допускается в партии для марок П1, П2 чугун одной марки, смежных группы, класса и категории, для марок ПЛ1, ПЛ2 -- чугун одной марки и группы, смежных класса и категории в объеме на более 25 %. При этом в документе о качестве дополнительно указывают массу и химический состав чугуна смежных группы, класса и категории для марок П1 и П2, массу и химический состав чугуна смежных класса и категории -- для марок ПЛ1 и ПЛ2.

Для проверки качества поверхности чушек из разных мест отбирают 10 чушек or партии массой не более 20 т и 20 чушек от партии массой свыше 20 т.

Для определения химического состава чугуна в чушках отбирают из разных мест не менее трех чушек от партии массой не более 20 т и шесть чушек от партии массой свыше 20 т.

Объем выборки для определения химического состава жидкого чугуна -- по ГОСТ 7565.

При получении неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному из показателей по нему проводят повторную проверку на удвоенной выборке, взятой от той же партии. Результаты повторной проверки распространяются на всю партию.

Методы контроля по ГОСТ 805-80 «Чугун передельный. Технические условия»

Контроль качества поверхности чушек проводят визуально без применения увеличительных приборов

Контроль количества боя чушек проводят по методике, согласованной между потребителем и изготовителей

Отбор проб для определения химического состава чугуна -- по ГОСТ 7565.

Химический анализ чугуна проводят по ГОСТ 22536.1 - ГОСТ 22536.8. ГОСТ 22536.11, ГОСТ 22536.14, или другими методами, обеспечивающими требуемую точность определения.

Метод определения графита по ГОСТ 22536.1-88 «Методы определения общего углерода и графита»

1. Сущность метода

Метод основан на свойстве графита не растворяться при растворении пробы чугуна или стали в разбавленной азотной кислоте. Осадок отфильтровывают, высушивают, сжигают в токе кислорода и определяют массовую долю графита газообъемным или кулонометрическим методом, или методом инфракрасной спектроскопии.

2. Аппаратура и реактивы

Установка для газообъемного определения углерода (рис. 6.1), состоящая из баллона с кислородом или кислородопровода, снабженного редукционным вентилем для пуска и регулирования тока кислорода 1; промывной склянки, содержащей раствор марганцевокислого калия с массовой концентрацией 40 г/дм3 в растворе гидроксида калия (натрия) с массовой концентрацией 400 г/дм3 2; промывной склянки с серной кислотой 3 (допускается проводить сухую очистку кислорода); для этого вместо склянок 2 и 3 используют хлоркальциевую трубку, колонку с аскаритом и V-образную трубку, содержащую в первой половине (по ходу газа) асбест, пропитанный диоксидом марганца, а во второй - ангидрон; горизонтальной трубчатой печи с силитовыми нагревателями, обеспечивающей нагрев до температуры 1350 °С 4; металлического кожуха, в который заключена печь 5; терморегулятора типа ПСР или другого подобного типа 6; регулятора напряжения типа РНО-250-10 или другого подобного типа 7; фарфоровой или огнеупорной муллитокремнеземистой трубки длиной 750-800 мм с внутренним диаметром 20-22 мм, концы которой должны выступать из печи не менее чем на 200 мм с каждой стороны 8; лодочки фарфоровой неглазурованной по ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия 9; стеклянного крана, с помощью которого регулируют скорость тока кислорода 10; стеклянной трубки (шаровидной или V-образной), заполненной стеклянной или хлопчатобумажной ватой для удержания твердых оксидов, уносимых из печи током кислорода 11; промывной склянки с раствором двухромовокислого калия в серной кислоте, для поглощения сернистого газа (допускается применять в качестве фильтра-поглотителя стеклянную трубку, наполненную диоксидом марганца или гранулами гидроперита) 12; газоанализатора ГОУ-1 или КГА-4, включающего змеевиковый холодильник для охлаждения поступающей из печи газовой смеси (СО2 + О2) 13; двухходового крана, соединяющего эвдиометр с холодильником, поглотительным сосудом и атмосферой 14; одноходового крана, соединяющего эвдиометр с атмосферой 15; эвдиометра 16 общей вместимостью 250 см3. Эвдиометр имеет двойные стенки, пространство между которыми заполняется водой, благодаря чему уменьшается влияние температуры окружающей среды. Здесь же находится пустотелый поплавок, который при заполнении эвдиометра жидкостью поднимается и запирает верхнее отверстие. К узкой части эвдиометра прикреплена подвижная шкала для определения изменения объема газов при сжигании пробы. Шкала соответствует только тому эвдиометру, к которому она прилагается. Перенос ее на другой эвдиометр недопустим. Деление шкалы соответствует процентному содержанию углерода в 1 г исследуемого вещества. Эвдиометры градуированы при температуре 16 или 20 °С и атмосферном давлении 7448 Па (760 мм рт. ст.), поэтому для иных условий вводят поправку на температуру и атмосферное давление по соответствующей таблице, прилагаемой к газоанализатору; термометра для измерения температуры газов 17; сосуда для поглощения диоксида углерода 18, наполненного раствором гидроксида калия (натрия) и снабженного затворными клапанами-поплавками, которые закрывают поглотитель при его наполнении раствором гидроксида. Это устраняет возможность попадания раствора: гидроксида калия (натрия) из поглотителя в эвдиометр. Поглотительный сосуд соединен с цилиндрическим сосудом, в который при наполнении поглотительного сосуда газовой смесью перекачивается раствор щелочи; уравнительной склянки 19 вместимостью 600-700 см3 для переведения газовой смеси из газоизмерительной бюретки в поглотитель. Уравнительную склянку заполняют затворной жидкостью.

Рисунок 6.1. Установка для газообъемного определения углерода

Барометр.

Эксикатор по ГОСТ 25336-82 «Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры».

Муфельная печь типа СНОЛ по нормативно-технической документации или любого другого типа, обеспечивающая температуру нагрева не ниже 900 °С. Фарфоровые лодочки предварительно прокаливают при температуре не ниже 900 °С в течение 24 ч, если прокаливание проводят в токе кислорода, то достаточно 3-4 ч. Прокаленные лодочки сохраняют в эксикаторе, содержащем гидроксид бария. Шлиф крышки эксикатора не следует покрывать смазывающими веществами. Крючок из низкоуглеродистой жаропрочной проволоки диаметром 3-5 мм, длиной 500-600 мм, с помощью которого лодочки вводят в трубку для сжигания и извлекают из нее.

Кислород по ГОСТ 5583-78 «Кислород газообразный технический и медицинский».

Кислота серная по ГОСТ 4204-77 «Реактивы. Кислота серная. Технические условия», раствор с массовой концентрацией 20 г/дм3 и разбавленная 4:1.

Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490-75 «Реактивы. Калий марганцовокислый. Технические условия», раствор с массовой концентрацией 40 г/дм3 в растворе гидроксида калия с массовой концентрацией 400 г/дм3.

Калия гидроксид по ГОСТ 24363-80 «Реактивы. Калия гидроокись. Технические условия» или натрия гидроксид по ГОСТ 4328-77 «Реактивы. Натрия гидроокись. Технические условия», раствор с массовой концентрацией 400 г/дм3.

Калий двухромовокислый по ГОСТ 4220-75 «Калий двухромово-кислый. Технические условия», раствор с массовой концентрацией 150 г/дм3 в серной кислоте, разбавленной 4:1.

Натрий хлористый по ГОСТ 4233-77 «Реактивы. Натрий хлористый. Технические условия».

Индикатор метиловый оранжевый, водный раствор с массовой концентрацией 1 г/дм3.

Кальций хлористый.

Известь натронная или натронный асбест (аскарит).

Магний хлорнокислый безводный (ангидрон), Mg (ClO4)2.

Гидроперит.

Марганца диоксид по ГОСТ 4470-79 «Реактивы. Марганца (IV) окись. Технические условия».

Бария гидроксид по ГОСТ 4107-78 «Реактивы. Бария гидроокись 8-водная. Технические условия».

Эфир этиловый по ГОСТ 22300-76 «Реактивы. Эфиры этиловый и бутиловый уксусной кислоты. Технические условия».

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300-87 «Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия».

Ацетон по ГОСТ 2603-79 «Реактивы. Ацетон. Технические условия».

Затворная жидкость: раствор серной кислоты с массовой концентрацией 20 г/дм3 или раствор хлористого натрия с массовой концентрацией 260 г/дм3, подкисленный 2-3 каплями серной кислоты. В обоих случаях растворы содержат по 2-3 капли раствора метилового оранжевого.

Плавни: олово по ГОСТ 860-75 «Олово. Технические условия» или медь по ГОСТ 546-79 «Катоды медные. Технические условия», железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610-79 «Железо карбонильное радиотехническое. Технические условия», а также оксиды этих металлов.

Допускается применение других плавней. Все плавни должны быть проверены на содержание углерода, которое не должно превышать величины допускаемых расхождений для соответствующего значения массовой доли углерода, приведенных в табл. 6.1 или 6.2.

Таблица 6.1. Допускаемые расхождения для соответствующего значения массовой доли углерода

Массовая доля углерода, %	Д, %	Допускаемые расхождения, %	д, %
		dk	d2	d3
От 0,01 до 0,02 включ.	0,003	0,004	0,003	0,004	0,002
Св. 0,02 » 0,05 »	0,005	0,006	0,005	0,006	0,003
» 0,05 » 0,10 »	0,008	0,010	0,008	0,010	0,005
» 0,10 » 0,20 »	0,012	0,015	0,013	0,015	0,008
» 0,20 » 0,5 »	0,016	0,020	0,017	0,020	0,010
» 0,5 » 1,0 »	0,024	0,030	0,025	0,030	0,015
» 1,0 » 2,0 »	0,04	0,05	0,04	0,05	0,03
» 2,0 » 5,0 »	0,08	0,10	0,08	0,10	0,05

Таблица 6.2. Допускаемые расхождения для соответствующего значения массовой доли углерода

Массовая доля углерода, %	Д, %	Допускаемые расхождения, %	д, %
		dk	d2	d3
От 0,01 до 0,02 включ.	0,004	0,005	0,004	0,005	0,003
Св. 0,02 » 0,05 »	0,006	0,008	0,007	0,008	0,004
» 0,05 » 0,10 »	0,012	0,015	0,013	0,015	0,008
» 0,10 » 0,20 »	0,016	0,020	0,017	0,020	0,010
» 0,20 » 0,5 »	0,024	0,030	0,025	0,030	0,015
» 0,5 » 1,0 »	0,04	0,05	0,04	0,05	0,03
» 1,0 » 2,0 »	0,06	0,07	0,06	0,07	0,04
» 2,0 » 5,0 »	0,08	0,10	0,08	0,10	0,05

Насос Комовского или любого другого типа - для создания разрежения при фильтровании.

Асбест для фильтрования. Волокнистый асбест режут на кусочки длиной примерно 10 мм и обрабатывают при кипячении соляной кислотой по ГОСТ 3118-77 «Кислота соляная. Технические условия» до тех пор, пока новые порции кислоты не перестанут окрашиваться в желтый цвет, свидетельствующий о наличии железа. После чего асбест отмывают от кислоты горячей водой, сушат и прокаливают при 800-850 °С в течение 0,5-1,0 ч до полного выгорания углерода. Необходимо проверить асбест на содержание углерода, сжигая его в печи в таком же количестве, как и при проведении анализа.

Кислота азотная по ГОСТ 4461-77 «Реактивы. Кислота азотная. Технические условия», разбавленная 1:1.

Кислота фтористоводородная по ГОСТ 10484-78 «Реактивы. Кислота фтористоводородная. Технические условия».

Индикатор дифениламин по ГОСТ 5825-70 «Реактивы. Дифениламин»: 1 г дифениламина растворяют в 100 см3 серной кислоты по ГОСТ 4204-77 «Реактивы. Кислота серная. Технические условия» или в 100 см3 ортофосфорной кислоты по ГОСТ 6552-80 «Реактивы. Кислота ортофосфорная. Технические условия».

3. Проведение анализа

Взятую из анализа стружку чугуна тщательно растирают в агатовой ступке и просеивают через сито с размером отверстий 0,10 мм. Оставшиеся крупные частички растирают до тех пор, пока вся стружка не пройдет через сито. Пробу усредняют.

Стальную стружку, предназначенную для определения содержания углерода отжига, не растирают.

Подготовленную стружку чугуна или стали массой в зависимости от предполагаемой массовой доли графита (табл. 6.3) помещают в стакан вместимостью 200-250 см3 и растворяют в азотной кислоте (1:1), накрыв стакан часовым стеклом. Если растворение протекает бурно, стакан погружают в сосуд с холодной водой и после прекращения бурной реакции продолжают растворение при умеренном нагревании.

Таблица 6.3. Масса стружки чугуна или стали в зависимости от предполагаемой массовой доли графита

Массовая доля графита, %	Масса навески пробы, г	Объем раствора азотной кислоты для растворения, см3
От 0,05 до 0,5 включ.	1,0	50
Св. 0,5 » 1,0 »	0,5	35
» 1,0 » 5,0 »	0,25	25

Если выпадает значительный осадок кремниевой кислоты, прибавляют 1-2 см3 фтористоводородной кислоты и продолжают нагревание.

Растворение считают законченным, когда прекращается выделение бурых паров оксидов азота (при этом взмученный осадок должен медленно опускаться на дно стакана). В этом случае содержимое доводят до кипения, приливают 100 см3 горячей воды и вновь доводят до кипения. Горячий раствор сливают через асбестовый фильтр, специально обработанный и помещенный в фарфоровый тигель с сетчатым дном или через стеклянную воронку с фарфоровой фильтровальной пластинкой. Фильтрование проводят под вакуумом. Осадок графита промывают в стакане 4-5 раз горячей водой, подкисленной несколькими каплями азотной кислоты и переносят на фильтр. Приставшие частицы осадка снимают кусочком асбеста при помощи стеклянной палочки или пинцета. После этого осадок и асбестовый фильтр промывают горячей водой 70-80 °С до отрицательной реакции на азотную кислоту (при смешивании на фарфоровой пластинке одной капли промывной жидкости с двумя каплями дифениламина не должно быть окрашивания).

Осадок графита вместе с асбестом количественно переносят пинцетом в фарфоровую лодочку, предварительно прокаленную в токе кислорода, и высушивают в сушильном шкафу при 105-110 °С в течение 30-40 мин.

Высушенный осадок графита сжигают в трубчатой печи, и дальнейшее определение заканчивают газообъемным методом, или кулонометрическим методом, или методом инфракрасной спектроскопии.

4. Обработка результатов

4.1. Массовую долю графита (Х2) в процентах при определении его газообъемным методом вычисляют по формуле

(1)

где A и A1 - показания шкалы эвдиометра после поглощения углекислого газа при сжигании навесок анализируемого образца и контрольного опыта соответственно;

K - поправочный коэффициент на температуру и давление;

m - масса навески, г.

Массовая доля графита (Х3) в процентах при определении его кулонометрическим методом при навеске массой 0,5 г соответствует показанию цифрового табло прибора с учетом контрольного опыта; при навеске массой 0,25 г массовую долю графита вычисляют по формуле

Х3 = (A-A1)·2, (2)

при навеске массой 1,0 г массовую долю углерода вычисляют по формуле

(3)

где A и A1 - показания табло при сжигании навески образца и контрольной пробы соответственно.

4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения графита приведены в табл. 6.2.

Транспортирование и хранение по ГОСТ 805-80 «Чугун передельный. Технические условия»

Чугун транспортируют навалом в транспортных средствах с соблюдением правил перевозки грузов, действующих на транспорте данного вида. Транспортное средство загружают чугуном одно;! партии.

Допускается транспортировать в одном транспортном средстве чугун разных партий с принятием мер, исключающих их смешивание.

С партией чугуна потребителю направляется документ о качестве, содержащий сведение указанные в ГОСТ 805-80 «Чугун передельный. Технические условия.».

Чугун должен храниться отдельно по партиям с принятием мер, исключающих их смешивание.

Заключение

Таким образом, передельный чугун наиболее важный материал применяемый преимущественно в металлургическом комплексе. Производство передельного чугуна не теряет своих темпов на протяжении нескольких десятков лет.

При производстве чугуна необходимо учитывать основные экономические показатели: коэффициент использования полезного объема печи; удельный расход кокса; среднесуточную производительность печи.

Чем меньше коэффициент производительности печи, тем выше производительность. Эти показатели являются обобщенными и зависят от доли агломерата и окатышей в шихте, качества кокса, расхода природного газа, температуры дутья, содержания в нем кислорода и других факторов.

Передельный чугун наиболее важный материал применяемый преимущественно в металлургическом комплексе. Производство чугуна не теряет своих темпов на протяжении нескольких десятков лет. Производство передельного чугуна рентабельно, поскольку этот материал пользуется большим спросом в промышленности.

Список использованной литературы

Вокова Т.И. Товароведение металлов, металлических изделий и руд. - М.: Металлургия, 1973

Государственные стандарты: указатель в 4 т. М.: изд-во стандартов, 1996

Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990

Металловедение. Учебник для техникумов/ Под ред. Самохоцкого А.И. М.: Металлургия, 1990

Мозберг Р.К. Материаловедение. Уч. пос. для студентов эк. специальностей, - М.: Высш шк., 1989

Мочальник И.А. Самойлов В.М. Методические рекомендации по написанию курсовой работы. - Мн.: БГЭУ, 2006

Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. - М. Высш. шк., 1980

Общегосударственный классификатор РБ. Промышленная и сельскохозяйственная продукция. Часть 1. Мн . : Госстандарт , 1999

Садовский В.Д., Мазанек Г.В. Сталь, - М.: Металлургия, 1990

Товарная номенклатура внешнеэкономической деятельности . Мн . : Госстандарт , 1993