Руководство по чугуну: Советы по уходу и приготовлению пищи

Чугун в домашних условиях

Читал форум — так и не сообразил, удалось ли кому — нибудь отлить чугун с удовлетворительным качеством или хотябы изготовить из него подробность, а не просто расплавить. Как я соображаю, варганка маленькой (в величинах не более 50 л пропанового баллона ) не может быть, и она не даёт приемлемого качества металла (годного для изготовления деталей станков ). (про дальнейшее старение знаю). Для его улучшения используют печь накопления, где скапливается жидкий металл, проводят разбор, вводят лигатуры. Срубить это не действительно. Подобным типом, вариант с варганкой отпадает? Можно ли расплавить чугун (до 5 — 10 кг) в стальном тигле из обрезка баллона, например на газовых горелках или углём? Если используется качественный чугунный лом (напр, кусочки разбитой станины от советского станка ) и плавление идёт в тигле — обеспечивает ли это качество добытого продукта на выходе (режим термообработки, отливки, озлаждения и старения — это особо ) хотябы в химическом отношении — не выгорает ли при этом углерод и лигатуры?
Совершенно реально плавить чугун в домашних условиях, просто видать это пока отдельно никому не нужно. Вагранка маленькой быть не может, это правда, электропечи сеть непотянет, остается пламенная печь и плавить или в тигле или на поду. В тигле изменение состава чугуна будет меньшим. Тигли можно ваять самому из графита и шамотной крошки, правда они недолговечны зато дешего. Почитайте древние книжки по плавке, потом все доступно расписано и образы печей и режимы плавки. Мне тоже теперь сей процесс любопытен, начинаю постепенно проходить.

Правильное покрытие имеет вид лака, твёрдое и не размокает в водичке. Моя экспериментальная сковорода эксплуатируется уже полгода, при этом я её намеренно мою слабым мылом и не смазываю маслом. Только лишь вытираю и прогреваю на конфорке (последняя процедура ещё и позволяет избавиться от запахов последнего блюда ). За это время покрытие на дне процарапалось, так что в самое близкое время я её снизу полечу, а верх буду пока эксплуатировать в прежнем режиме.

А также перед сваркой детали нужно определить марку чугуна хотяб примерно, чтоб более точно определить способ сварки. Бывают разновидности. Литейный чугун маркируется как Л1 Л2 и так до Л6 вот есть и другие маркировки. Вот все знакомые мне маркировки. Л1 Л2 Л3 Л4 Л5 Л6 ЛР1 ЛР2 ЛР3 ЛР4 ЛР5 ЛР6 ЛР7. ЛР означает чугун литейный рафинированный магнием.

Хорошего времени суток форумчане. Почитал я тут про плавку чугуна, и отливку его в болванки или слитки. А как насчет настоящих подробностей? В ютуб просьба не посылать. Замечал я потом ролик «литье по выплавляемым моделям», но потом заводик. , а меня интересует чтоб даром и сердито было. Цветмет лью в гипс с песочком. Но считаю при такой высокой температуре гипс кажись разрушается. чем заменить?

Чугун производится из сплава железа, углерода, кремния и фосфора. При температуре 1400 градусов чугунное изделие отливается по бесшовной технологии в целой земляной фигуре, которая после отлива изделия раскалывается. В крае производства изделие зачищается, удаляются мелкие недостатки, случающихся при отливе чугунной фигуры для получения идеально чистой шершавой поверхности. На наружную и духовную сторону изделия наносится несколько слоев эмали, после чего чугунное изделие обжигается при температуре 800 градусов в течение получаса. Острая пористая эмаль позволяет каплям жира беспрепятственно проникать в малые поры чугуна и создавать антипригарное покрытие. Данная эмаль обеспечивает самое мировое распределение тепла и равномерное приготовление пищевых блюд. Последний этап индустриального цикла – монтирование аксессуаров.

Недвусмысленно! Для многоэтажных зданий с централизованным отоплением рекомендуются устанавливать чугунные радиаторы. Они не подвержены коррозии, верно держат тепло. Первейшее их преимущество перед другими радиаторами, это то что, они не реагируют на качество теплоносителя. Водичка для отопления проходит водоподготовку, значительно добавляют разные реагенты. Начиная от соли и соды, и различными присадками, для смягчения воды. Все текущие радиаторы сильно реагируют на отсутствие воды в системе. По инструкции, сливать водичку из системы не рекомендуется более, чем на 15 денечков. А у нас ее сливают на целый летний сезон. Так вот! В алюминиевых, биметаллических и металлический радиаторов происходит процесс разложения оставшейся потом водички. Тем самым происходит процесс износа радиаторов. Чугунные радиаторы всего этого решены. Они не реагируют ни с чем. Поэтому и долговечность у них строя 50 лет, и более. Чугунные радиаторы, немедленно выпускаются в нынешнем дизайне. Радиаторы поставляются покрытыми эпоксидной полиэстровой эмалью горячей сушки. В покраске не ощущают нужду. Например радиаторы фирмы KONNER: МОДЕРН, ХИТ, Ретро, и др. На фото радиатор МОДЕРН.

Перед главным употреблением чугунной посуды её рекомендуется вымыть горячей водичкой с мылом, потом насухо обтереть, после чего смазать жиром или растительным маслом целую поверхность посуды. После этого прокалить в духовке в направление одного часика. Текущая профессиональная посуда из чугуна не требует дедовской обработки, она уже совершенно готова к употреблению, поскольку располагает внутреннее эмалированное покрытие.

Использование материала в строительстве

В этом разделе будут рассмотрены классификация, маркировка (марки) и применение чугунов и их сплавов.

Особенности применения

В строительстве используют серый чугун. Белый слишком твердый и хрупкий. Его переплавляют в ковкий чугун или в сталь.

В строительном деле чугун использовался еще в древние времена. Изделия из него получались отменного качества, если строго была соблюдена технология производства. Чугун всегда получали литьем. Изготовленный материал не должен был иметь воздушных раковин, линий формовки и трещин.

• В древние времена из чугуна делали несущие конструкции, которые собирались деталь за деталью. Сначала отливались конструктивные чугунные элементы, а затем основания соединялись крепежными предметами. Особенно часто этот метод использовали в арочных конструкциях.
• Чугун всегда использовали для изготовления канализационных труб, стоек и столбовых оснований. Из него делали различные дизайнерский штучки для домов.
• Трубы в наших домах, радиаторы отопления, краны, вентили водоснабжения, фитинги — все это изготовлено с использованием чугуна.
• Сантехнические изделия могут частично или полностью изготавливаться из описываемого материала.
• Особо хочется отметить чугунные радиаторы отопления. Эти приборы пользуются повышенным спросом. Такие радиаторы отопления долговечны, обладают высокой теплоотдачей и отличными теплоаккумулирующими свойствами. Они остаются теплыми и отдают тепло помещению даже спустя час после отключения. Если сравнивать со стальными радиаторами, то они теряют тепло в два разу быстрее.
• Сегодня и в прошлом из чугуна делали решетки. С помощью этого крепкого материала можно было создавать различные формы и конструкции. Интересные узоры и линии сделали чугунные изделия по-настоящему искусными. Некоторые украшения набережных и дворцовые ограждения дожили до сегодняшних дней. Эти произведения искусства были выполнены по идеям знаменитых мастеров. А чугун позволил воплотить эти идеи в жизнь и сохранить до наших дней.

Есть один нюанс. Современные строительные материалы вытеснили чугун. В некоторых изделиях чугун заменили пластиком. Сегодня практически не изготавливают водопроводную арматуру, канализационные трубы, сантехнические фитинги. Однако до сих пор из чугуна делают крышки, ограждения и большие трубы канализации.

Фитинги из чугуна

Литейный чугун

Этот вид чугуна стал популярным благодаря легкоплавкости. Он плавится даже при низких температурах плавления и легко заполняет форму. Отливки из чугуна получаются достаточно прочными и без пузырей.

Если речь идет о качественном литейном чугуне, то он при изменении своего состояние (из жидкого в твердое) не меняет своего объема. Такой эффект достигается благодаря добавлению в чугун специальных примесей в виде фосфора, серы, марганца и кремния.

• Благодаря легкоплавкости из чугуна изготавливают красивые строительные детали, в виде различных фигур. В последующем эти детали надежно скрепляются болтовыми соединениями.
• В архитектурном деле без чугуна никуда. Декоративные чугунные элементы способны украсить любое здание и архитектурный памятник.

Кованные изделия

Чугун очень ценят кузнецы. Этот материал отлично поддается ковке. Связано это все с атомной решеткой материала, которая имеет пробелы. Изготавливать любые изделия из него для кузнеца проще простого. В нашу жизнь плотно вошли следующие кованные изделия:

• Фонари;
• Лестницы;
• Декоративные элементы;
• Ворота;
• Оконные решетки;
• Палисадники;
• Столбы фонарей.

Сегодня кованными решетками, узорами, аппликациями украшают парки, офисы и городскую архитектуру.

Чугун устойчив к коррозии. Он долговечен. И поэтому некоторые чугунные элементы не потеряли вид до сегодняшнего дня. Отмечено, что очень эффектно смотрятся кованные чугунные лестницы (как снаружи дома, так и внутри), ажурные рисунки, скульптуры, решетки для окон, ворота и фонари для улиц.

Лестница из чугуна

Преимущества использования

В строительстве чугун зарекомендовал себя благодаря следующим положительным моментам:

• Чугунные элементы декора производят хороший зрительный эффект.
• Чугунные предметы не подвержены коррозиционным процессам.
• Сложные формы из чугуна получаются очень быстро.
• Чугунные изделия обладают высокой прочностью.
• Несложный производственный процесс.
• Изготовление чугунных изделий стоит недорого.
• Длительный период службы.

Цена на кованные изделия зависит от количества используемого материала, сложности изготовления, скорости выполнения, расценок предприятия. Цена доступна каждому желающему. Все могут украсить модными элементами и решетками свои дома.

О том, как могут применяться чугун и стали, расскажет это видео:

Плавильная печь на угле своими руками

Выходные прошли довольно плодотворно. Мне удалось соорудить плавильную печь своими руками. Работает она на твердом топливе (угле, коксе) и способна за один раз расплавить более 5 кг алюминия! Постоянные читатели моего техноблога Dimanjy могут заметить, что я уже делал муфельную печь своими руками. Но она работает на электричестве и предназначена для плавки небольших объемов алюминия.

Благодаря использованию твердого топлива (угля) мне удалось поплавить алюминий в моей новой плавильной печи «по-взрослому». Сгорающий кокс дает столько тепла, сколько не выжать из муфельной печи, работающей на электричестве. Ни одна домашняя проводка (даже в частном доме) не позволит получить столько тепловой энергии! Несомненно, плавильная печь на угле — это безальтернативный вариант для плавки больших объемов алюминия, хотя для небольших отливок выгоднее использовать именно электрическую муфельную печь. Далее немного расскажу о процессе сборки плавильной печи своими руками.

Как и моя первая муфельная печь, новая печь на угле сделана из огнеупорного кирпича, который связан между собой шамотной глиной. Особенность плавильной печи на угле (или коксе) заключается в необходимости принудительного наддува. Для этого в нижней части печи мной был предусмотрен специальный воздушный канал.

Внутри печи над воздушным каналом располагается так называемый колосник. Это специальная решетка, обычно сделанная из чугуна, на которую выкладывается топливо. Найти такую можно в магазине домашних печек и каминов. Я, собственно, и вынул ее из простаивающей домашней печурки.

Для улучшения прочности конструкции я слегка обварил свою плавильную печь металлическим пояском и прихватил его через арматуру ко внешней стене гаража. Лишняя прочность никогда не помешает, не сосиски же я в ней собираюсь плавить! Кроме того, выкладывал я ее огнеупорным кирпичом, поставленным на ребро — решил сэкономить кирпич и рабочее пространство. Получается, печь сложена даже не в пол-, а в четверть кирпича.

Остатками шамотной глины я обмазал внешнюю стенку плавильной печи. Может как-то повлияет на прочность. Хотя вся эта обмазка впоследствии потрескалась от нагрева.

Чтобы снизить количество потерь тепла, да и просто не обжечься о плавильную печь в процессе ее эксплуатации, я решил печь утеплить. Для этого использовал минеральную вату. Она не горит. Только руки от нее до сих пор чешутся! Если будете такую использовать, то работать надо в резиновых перчатках, защитных очках и респираторе!

Конечно, минеральную вату нельзя так просто оставлять торчащей наружу. По-хорошему ее нужно изолировать от влаги. Обычно в комплекте с такой ватой покупают еще защитную пленку. Я ее почему-то совсем забыл взять с собой из гаража, поэтому я просто соорудил кожух для своей плавильной печи из оцинкованного листа. Оцинкованный лист гнуть очень просто, если место сгиба хорошенько продубасить заостренной стороной молотка

Плавка алюминия

Изготовить печь для плавки алюминия своими руками вещь реальная. В промышленном производстве, агрегаты с названием — печи карусельного типа — очень дорогостоящие.

Чтобы понять, как сделать печь для плавки алюминия, нужно понять их принцип действия. Существует несколько видов, где проводится плавление цветного металла.

Мини-печь

Берется автомобильный диск и закапывается в землю так, чтобы верхний срез не выступал наружу. Посередине изготавливается отверстие для патрубка. Один конец пропускается в отверстие, а другой выводится наружу. На него одевается кулер, для нагнетания воздуха. Плавильня заполняется углями и алюминиевым ломом. Подается воздух и температура поднимается.

Металлический бак

Изготовить печь для алюминия можно из металлического бака. Например, корпуса стиральной машины с вертикальной загрузкой. Внутренняя часть конструкции выкладывается огнеупорным кирпичом. Снизу монтируется труба для подачи воздуха. Таким образом, получается переносное оборудование.

Из бутылки

Один из необычных способов, каким расплавляют алюминий. Вокруг бутылки наматывается проволока нихром. Предварительно поверхность бутылки смазывается маслом. Сверху наносится смесь жидкого стекла и глины. Просушивание ведется в течение недели. Затем наматывается еще слой проволоки и наносится глина. После 7 дней, бутылка вынимается и остается только термостойкая оболочка. К концам проволоки подключается напряжение для накаливания нихрома, а в очаг загружается сырье.

Технология литья из чугуна

Технология литья из чугуна впервые была освоена в Китае около Х века н.э., в Европе впервые упоминается в 14 веке, как материал для производства пушек. В России первое «литье чугунное, для делания пушек пригодное» относиться к эпохе Ивана IV Рюриковича. Расцвет эпохи чугуна наступил в 19-20 веках. В это время из него делали мосты и трубопроводы, фонари и ограды, элементы архитектурного декора и несущие конструкции зданий. Кроме того, из того же материала отливали рельсы, детали станков, и двигателей. Отдельно стоит упомянуть чугунную посуду, утюги и отопительные приборы.

Чугун также являлся исходным компонентом для производства стали мартеновским способом. Объем его производства был важнейшим показателем экономической мощи страны и ее военного потенциала. С изобретением недорогих технологий производства и обработки сплавов алюминия и стали значение чугуна как конструкционного материала заметно снизилось. Широкое развитие производства высокопрочных пластиков и композитных материалов окончательно оттеснило чугун с передовых позиций.

Процесс литья из чугуна

Чугун производится в доменных печах — огромных сооружениях, высотой с десятиэтажный дом. После расплавления руды и удаления примесей происходит отливка чугуна в стальные формы — изложницы. Получающиеся слитки (чушки) – содержат чугун определенной марки и готовы к дальнейшему переделу. На литейных заводах из них отливают различные готовые изделия.

Процесс литья из чугуна

Основные этапы процесса литья из чугуна:

1. Подготовка модели готового изделия
2. Изготовление формы для отливки
3. Расплавление чугунных чушек
4. Отливка расплава в формы
5. Извлечение отливок и их окончательная обработка

Существует несколько методов изготовления моделей и подготовка форм

Основные методы чугунного литья

Современная промышленность использует много различных методов производства чугунного литья. Они сводятся к нескольким основным методам литья:

• в формы из глиняно-песчаной смеси (так называемое литье «в землю»)

внутрь формы помещается модель готового изделия, полностью повторяющаяся его форму, но превышающая его по размерам на величину литейной усадки. Глиняно-песчаная смесь трамбуется и уплотняется, обеспечивая полное прилегание к модели. Литье чугуна в форму осуществляется через специально предусмотренные отверстия — литники.

• в гипсовые формы (и из других отвердевающих растворов);
• в оболочковые формы;
• в кокиль (металлические защищенные формы);
• по выплавляемым моделям;
• под давлением.
• В газифицируемую модель

Специалисты различают несколько видов чугуна, в зависимости от содержания тех или иных примесей.

Серый чугун содержит от 2,9% до 3,7% графита и кремний, обладает отличными литейными свойствами:

• низкая температура плавления
• высокая текучесть расплава
• малая усадка.

Является подходящим материалом для корпусов станков и механизмов, поршней и блоков цилиндров двигателей. Высокая хрупкость исключает применение материала в деталях, работающих на изгиб и растяжение. Литье серого чугуна преимущественно проводится в песчаные формы и в кокиль.

Высокопрочный чугун, ВЧШГ, содержит графит в шаровидной форме. Этот вид графита отличается высокой вязкостью и ковкостью, пригоден для кузнечной обработки. Из него отливают трубы, трубопроводную арматуру, ответственные и высоконагруженные детали механизмов.

Изделия из высокопрочного чугуна производят также методом литья в газифицируемую модель. Литье чугуна производится в форму из песчаной смеси, уплотненной вокруг полистироловых блоков моделей.

Для улучшения механических свойств отливки из высокопрочного чугуна подвергают термической обработке. Ее основные этапы:

• нагрев до 850 °C;
• выдержка в нагретом состоянии несколько часов;
• медленное остывание в минеральном масле при 350 °C.

Термообработка повышает однородность материала и снимает внутренние напряжения в отливке, снижая вероятность возникновения трещин в процессе эксплуатации

1.Литье в песчаные формы

Точность геометрических размеров, шероховатость поверхности отливок, полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяет требованиям современной техники. Литье в песчаные формы обеспечивает невысокое качество поверхности (ниже Rz =320 мкм), низкую точность (ниже 16 квалитета), трудно автоматизируется и не обеспечивает удовлетворительные условия труда.
Поэтому быстрыми темпами развиваются специальные способы литья: в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, кокильное, под давлением, центробежное и другие, позволяющие получать отливки повышенной точности, с малой шероховатостью поверхности, минимальными припусками на механическую обработку, а иногда полностью исключающие ее, обеспечивают высокую производительность труда и т. д.

Производство чугуна

Производство чугуна из ряда главных показателей экономической мощи страны отошло в ряд второстепенных, но не потеряло своего значения для экономики.

Лидером в производстве чугуна с почти десятикратным отрывом является Китай- 543,748 млн. т в год, следом идут Япония 66,943 млн. т, Россия — 43,945 млн. т и Индия — 29,646 млн. т. Китай производит более 50% мирового чугуна.

Чугун производится в доменных печах, подготовленная железная руда плавится вместе с добавками, в качестве топлива используется коксующийся каменный уголь или природный газ.

Основное потребление чугуна происходит сегодня в качестве компонента для выплавки стали. Развитие чугунного производства идет в основном в направлении повышения его энергоэффективности, экологичности и снижения издержек.

Уникальные свойства чугуна — дешевизна, прочность и коррозионная стойкость позволяют черному металлу уверенно смотреть в будущее.

Образование шлака

Таким образом, мы с вами выяснили, как получают чугун. Однако при выплавке этого материала получается и еще один, широко используемый в народном хозяйстве продукт. При плавке 1 т чугуна выходит 0,6 т шлака. Дело в том, что даже в очищенной железной руде содержится довольно-таки большое количество глины. В состав кокса же входит зола. Для удаления этих ненужных элементов к шихте, помимо всего прочего, примешивают флюсы (карбонаты кальция и магния). В процессе плавки они вступают в химическую реакцию с разного рода примесями, в результате чего и образуется шлак. Представляет он собой алюмосиликатный или силикатный расплав.

Плотность шлака меньше, чем жидкого чугуна. Поэтому в процессе плавки он располагается под ним. Удаляют его периодически через отдельную летку, называемую шлаковой. Используется этот побочный продукт чугунолитейного производства в основном для изготовления цемента и строительных блоков в качестве наполнителя.

Чугунные отливки

Чугунные отливки бывают разных размеров — от мелких деталей до многометровых станин крупных станков. Конфигурация их тоже бывает самая разнообразная — от простеньких втулок до изысканных литых решеток и ворот.

Отливки из чугуна также подразделяются:

1. по назначению – на общие и специальные, такие, как антифрикционные, жаропрочные и т.п.
2. по структуре материала – на ферритные, перритные и смешанные
3. По виду содержащегося графита — на шаровидные, пластинчатые, хлопьевидные и вермикулярные
4. По содержанию углерода — на белые, серые и отбеленные

В металлургической науке существуют и другие классификации чугунных отливок.

Способы литья

Наиболее современный способ это литье по газифицируемым моделям. Этот способ позволяет не только осуществлять литье чугуна, но и получать стальные отливки. Способ отличается экономичностью, экологичностью и возможностью повторного использования материала форм.

Способ состоит из следующих этапов.

Подготовка моделей

Модели делают из предварительно вспененного и подсушенного полистирола с размером зерна 0,3— 0,9 мм. (в зависимости от габаритов детали). Материал задувается в формы, запекается и охлаждается.

Литье по газифицируемым моделям

Плавка свинца

Электрическая печь для плавки свинца состоит из следующих элементов:

• Круглый кожух, сделанный из нержавейки, внутри которого проложен утеплитель. Он прикреплен кронштейнами к стене.
• Снизу подводится промышленный ТЕН.
• Сверху расположен клапан поворотного типа.
• Датчик, который находится на расстоянии 3 см от дна.
• Сбоку расположен температурный регулятор.

Устанавливая регулятор на определенную температуру, прогреваем прибор. Находящийся внутри свинец плавится. В конце плавки, под низ подводится форма и открывается клапан. Расплавленный свинец заполняет внутреннее пространство формы.

Преимущества чугунного литья

Чугунное литье отличается от отливок из других материалов рядом преимуществ, таких, как:

• дешевизной
• высокой прочностью и износостойкостью
• высоким качеством поверхности, сводящим к минимуму последующую механическую обработку

Характеристики и применение чугуна

Важно отметить, что при использовании современных методов литья дешевле получается не только сама отливка, но и конечная продукция. Многие производства, в конце 20 века заменившие чугунные детали своих изделий на стальные, вернулись или планируют вернуться к проверенному временем материалу на новом этапе его развития.

Уход

На качество конечной заготовки влияет не только сплав и температурный режим, но и сама форма. В том случае, когда кокиль в шлаке или в трещинах, то это в значительной степени снизит качество болванки. Поэтому прежде заливать форму необходимо ее внимательно осмотреть на то есть ли там трещины и присутствуют ли посторонние предметы и примеси. Далее необходимо удалить старую краску, смазку, шлак, окалину, любую грязь, которая может попасть в жидкий металл.

После того, как вы очистите кокиль его необходимо собрать, далее установить стержень и начать процесс заливки используя при этом специально отверстие. Как правило, на заводе кокили устанавливают на конвейере, и они движутся мимо ковша с расплавленным чугуном. Иногда формы могут находиться в неподвижном состоянии, и вместо конвейера будет двигаться ковш.

Таким образом, современная технология литья чугуна для изготовления различных деталей практически осталась прежней, но и как раньше она востребованная и актуальная. Чугун сохраняет свои позиции, и то что появились новые материалы и технологии не изменило этой ситуации. Спрос на него остается стабильным во многих странах.

Выплавка чугуна

Способ получения железа из руд в принципе очень прост и основан на восстановлении окислов железа углем. Но так как расплавленное железо обладает способностью растворять уголь, то при выплавке получается не чистое железо, а сплав, содержащий до 5% углерода и некоторые другие примеси, называемый чугуном.

Выплавка чугуна производится в огромных доменных печах, или домнах, выложенных из огнеупорных кирпичей и достигающих 25 м

высоты при внутреннем диаметре около 6
м.
Разрез доменной печи схематически изображен на рис. 152. Верхняя ее половина носит название шахты и заканчивается наверху отверстием — колошником, которое закрывается подвижной воронкой — колошниковым затвором. Самая широкая часть домны называется распаром, а нижняя часть — горном. Через специальные отверстия в горне (фурмы) в печь вдувается горячий воздух.

Доменную печь загружают сперва коксом, а затем послойно смесью руды с коксом и флюсами и одним коксом. Горение и необходимая для выплавки чугуна температура поддерживаются вдуванием в горн подогретого воздуха. Последний поступает в кольцевую трубу, расположенную вокруг нижней части печи, а из нее по изогнутым трубкам через фурмы в горн. В горне уголь сгорает в углекислый газ, который, поднимаясь кверху и проходя сквозь слой накаленного кокса, превращается в окись углерода. Эта окись углерода и восстанавливает большую часть руды, переходя снова в углекислый газ.

Процесс восстановления руды происходит главным образом в верхней части шахты и суммарно может быть выражен следующим уравнением:

Отдельные стадии этого процесса показаны в виде уравнений на рис. 153.

Содержащаяся в руде пустая порода вступает во взаимодействие с прибавленными флюсами, образуя шлаки.

Выделяющееся железо опускается еще в твердом виде в более горячую часть печи — распар и здесь при температуре 1200° плавится в соприкосновении с углем, отчасти растворяя его и превращаясь в чугун . Расплавленный чугун стекает в нижнюю часть горна, а жидкие шлаки собираются на поверхности чугуна, предохраняя его от окисления. Чугун и шлаки выпускаются по мере накопления через особые отверстия, забитые, в остальное время глиной.

Образующийся при восстановлении руды углекислый газ, поднимаясь в верхнюю часть шахты, отчасти снова превращается в окись углерода. Поэтому выходящие из отверстия домны газы содержат до 25% окиси углерода. Их сжигают в особых аппаратах — кауперах, предназначенных для предварительного нагревания вдуваемого в печь воздуха.

Кауперы представляют собой высокие цилиндрические башни, сложенные из кирпичей и имеющие внутри вертикальные каналы (рис. 154). Поступающие в каупер доменные газы, сгорая в нем, накаливают стенки каналов. Одновременно через другой каупер, предварительно накаленный таким же путем, проходит вдуваемый в домну воздух. Через некоторое время воздух направляют в первый каупер, а второй каупер нагревают доменными газами и т. д.

Доменная печь работает непрерывно. По мере того как верхние слои руды и кокса опускаются, в печь добавляют новые порции смеси руды с флюсами и коксом. Эта смесь, называемая шихтой, доставляется подъемниками на верхнюю площадку печи и сваливается в чугунную воронку, закрытую снизу колошниковым затвором. При опускании затвора смесь попадает в печь. Работа печи, продолжается днем и ночью в течение нескольких лет, пока печь не потребует капитального ремонта.

Рис. 153. Ход доменного процесса

Для оценки работы доменных печей служит так называемый «коэффициент использования полезного объема печи», который получают делением объема печи в кубических метрах на суточную выплавку печи в тоннах. Например, если объем печи 900 м 3 , а суточная выплавка 500 т,

то коэффициент использования полезного объема равняется 900/500 = 1,8. Таким образом, чем меньше коэффициент использования полезного объема, тем больше производительность печи.

До революции на заводах России коэффициент использования полезного объема доменных печей равнялся 2,30. Советская металлургия на основе широкого развития передовых методов ра боты резко увеличила производительность доменного процесса, снизив коэффициент использования примерно в 3 раза.

Большие перспективы открывает применение кислорода для ускорения процесса выплавки чугуна в доменных печах. При вдувании в доменную печь обогащенного кислородом воздуха предварительный подогрев его становится излишним, благодаря чему отпадает необходимость в сложных и громоздких кауперах и весь металлургический процесс значительно упрощается. Вместе с тем резко повышается производительность домны и уменьшается расход топлива. Доменная печь, работающая на кислородном дутье, дает в полтора раза больше металла, а кокса требует на одну четверть меньше, чем при обыкновенном воздушном дутье.

Рис. 154. Совместная работа доменной печи и кауперов

Получаемый из доменных печей чугун содержит в среднем около 93% железа, до 5% углерода и небольшие количества кремния, марганца, фосфора и серы.

1 — домна; 2 — каупер, нагреваемый пламенем; 3 — каупер, нагревающий воздух; 4 — воздуходувка; 5 — дымовая труба; 6 — газовый канал; 7 — дымовой канал; 8 — воздушная труба.

Содержащийся в чугуне углерод может выделиться из пего при затвердевании в свободном состоянии в виде графита или вступить в соединение с железом с образованием карбида железа Fe3C, называемого цементитом. В отличие от графита, самой мягкой составной части чугуна, цементит представляет собой самую твердую составную часть этого сплава. При продолжительном нагревании, до 900° или выше, цементит разлагается на железо и графит, что особенно легко происходит в присутствии кремния. Поэтому чугун, содержащий значительное количество кремния (от 2 до 3,5%), имеет благодаря выделившемуся графиту серый цвет. Такой чугун называется серым чугуном; он не очень тверд, хорошо отливается в формы, но хрупок и при ударе легко раскалывается. Серый чугун идет для отливки машинных станин, маховых колес, канализационных труб, плит и т. п.

Чугун, в котором почти весь углерод содержится в виде цементита, тверже и белее серого чугуна, почему и получил название белого чугуна; он характеризуется незначительным содержанием кремния (меньше 1%) и повышенным содержанием марганца (1—1,5%). Белый чугун непосредственного применения не имеет и идет в передел на сталь и железо, отличающиеся от чугуна меньшим содержанием углерода и отсутствием других примесей (кремний, фосфор, марганец). Продукт, содержащий от 0>3 до 2% углерода, называется твердой сталью, а содержащий меньше 0,3% углерода — мягкой сталью или железом.

Вы читаете, статья на тему Выплавка чугуна

Процесс агломерации

Собственно, как получают чугун, рассмотрим чуть ниже. Сейчас же поговорим о том, как подготавливается руда для его выплавки непосредственно на металлургических производствах.

Если для переплавки будет использован обычный дробленый материал, производительность доменной печи резко упадет. Дело в том, что такая шихта имеет низкую степень газопроницаемости. Поэтому перед загрузкой в домну руда в обязательном порядке проходит процесс агломерации.

Выполняется эта процедура в специализированных цехах металлургических комбинатов и представляет собой процесс спекания породы в куски определенного, наиболее подходящего для выплавки чугуна размера. Происходит слипание при высокой температуре, достаточной для легкого расплавления поверхности частиц шихты. В результате последние просто-напросто склеиваются друг с другом, образуя куски. При этом предварительно руда смешивается с углем. В результате горения последнего и достигается необходимая для получения кусков температура. Стимулируется процесс агломерации путем пропускания через слой руды с углем потоков воздуха (сверху вниз).

Для получения агломерата может использоваться не только руда. Иногда его делают также из небольших кусков железа. Его сплав с каким веществом позволяет получить чугун, будет рассмотрено ниже. Конечно же, для производства этого металла используется не железо в чушках. Переплавляют на чугун обычный металлолом.

Устройство

Самодельная печь для плавки металлов имеет довольно простую конструкцию и состоит из трех основных блоков, помещенных в общий корпус:

Тигель помещают в индуктор, концы обмотки подключают к источнику тока. При протекании тока по обмотке вокруг нее возникает электромагнитное поле с переменным вектором. В магнитном поле возникают вихревые токи, направленные перпендикулярно его вектору и проходящие по замкнутому контуру внутри обмотки. Они проходят через металл, положенный в тигель, при этом нагревая его до температуры плавления.

Достоинства индукционной печи:

• быстрый и равномерный нагрев металла сразу после включения установки;
• направленность нагрева — греется только металл, а не вся установка;
• высокая скорость плавления и однородность расплава;
• отсутствует испарение легирующих компонентов металла;
• установка экологически чиста и безопасна.

В качестве генератора индукционной печи для плавки металла может быть использован сварочный инвертор. Также можно собрать генератор по представленным ниже схемам своими руками.

Печь для плавки металла на сварочном инверторе

Эта конструкция отличается простотой и безопасностью, так как все инверторы оборудованы внутренними защитами от перегрузок. Вся сборка печи в этом случае сводится к изготовлению своими руками индуктора.

Выполняют его обычно в форме спирали из медной тонкостенной трубки диаметром 8-10 мм. Ее сгибают по шаблону нужного диаметра, располагая витки на расстоянии 5-8 мм. Количество витков — от 7 до 12, в зависимости от диаметра и характеристик инвертора. Общее сопротивление индуктора должно быть таким, чтобы не вызывать перегрузки по току в инверторе, иначе он будет отключаться внутренней защитой.

Индуктор можно закрепить в корпусе из графита или текстолита и установить внутрь тигель. Можно просто поставить индуктор на термостойкую поверхность. Корпус не должен проводить ток, иначе замыкание вихревых токов будет проходить через него, и мощность установки снизится. По этой же причине не рекомендуется располагать в зоне плавления посторонние предметы.

При работе от сварочного инвертора его корпус нужно обязательно заземлять! Розетка и проводка должны быть рассчитаны на потребляемый инвертором ток.

Индукционная печь на транзисторах: схема

Существует множество различных способов собрать индукционный нагреватель своими руками. Достаточно простая и проверенная схема печи для плавки металла представлена на рисунке:

Чтобы собрать установку своими руками, понадобятся следующие детали и материалы:

Последовательность сборки своими руками:

• Полевые транзисторы устанавливают на радиаторы. Поскольку схема в процессе работы сильно греется, радиатор должны быть достаточно большими. Можно установить их и на один радиатор, но тогда нужно изолировать транзисторы от металла с помощью прокладок и шайб из резины и пластика. Распиновка полевых транзисторов приведена на рисунке.

• Необходимо изготовить два дросселя. Для их изготовления медную проволоку диаметром 1,2 мм наматывают на кольца, снятые с блока питания любого компьютера. Эти кольца состоят их порошкового ферромагнитного железа. На них необходимо намотать от 7 до 15 витков проволоки, стараясь выдерживать расстояние между витками.

• Собирают перечисленные выше конденсаторы в батарею общей емкостью 4,7 мкФ. Соединение конденсаторов — параллельное.

• Выполняют обмотку индуктора из медной проволоки диаметром 2 мм. Наматывают на подходящий по диаметру тигля цилиндрический предмет 7-8 витков обмотки, оставляют достаточно длинные концы для подключения к схеме.
• Соединяют элементы на плате в соответствии со схемой. В качестве источника питания используют аккумулятор на 12 В, 7,2 A/h. Потребляемый ток в режиме работы — около 10 А, емкости аккумулятора в этом случае хватит примерно на 40 минут.При необходимости изготовляют корпус печи из термостойкого материала, например, текстолита.Мощность устройства можно изменить, поменяв количество витков обмотки индуктора и их диаметр.

При продолжительной работе элементы нагревателя могут перегреваться! Для их охлаждения можно использовать вентилятор.

Индукционный нагреватель для плавки металла: видео

Индукционная печь на лампах

Более мощную индукционную печь для плавки металлов можно собрать своими руками на электронных лампах. Схема устройства приведена на рисунке.

Для генерации высокочастотного тока используются 4 лучевые лампы, соединенные параллельно. В качестве индуктора используется медная трубка диаметром 10 мм. Установка оснащена подстроечным конденсатором для регулировки мощности. Выдаваемая частота — 27,12 МГц.

Для сборки схемы необходимы:

• 4 электронные лампы — тетрода, можно использовать 6L6, 6П3 или Г807;
• 4 дросселя на 100…1000 мкГн;
• 4 конденсатора на 0,01 мкФ;
• неоновая лампа-индикатор;
• подстроечный конденсатор.

Сборка устройства своими руками:

1. Из медной трубки выполняют индуктор, сгибая ее в форме спирали. Диаметр витков — 8-15 см, расстояние между витками не менее 5 мм. Концы лудят для пайки к схеме. Диаметр индуктора должен быть больше диаметра помещаемого внутрь тигля на 10 мм.
2. Размещают индуктор в корпусе. Его можно изготовить из термостойкого не проводящего ток материала, либо из металла, предусмотрев термо- и электроизоляцию от элементов схемы.
3. Собирают каскады ламп по схеме с конденсаторами и дросселями. Каскады соединяют в параллель.
4. Подключают неоновую лампу-индикатор — она будет сигнализировать о готовности схемы к работе. Лампу выводят на корпус установки.
5. В схему включают подстроечный конденсатор переменной емкости, его ручку также выводят на корпус.

Охлаждение схемы

Промышленные плавильные установки оснащены системой принудительного охлаждения на воде или антифризе. Выполнение водяного охлаждения в домашних условиях потребует дополнительных затрат, сопоставимых по цене со стоимостью самой установки для плавки металла.

Выполнить воздушное охлаждение с помощью вентилятора можно при условии достаточно удаленного расположения вентилятора. В противном случае металлическая обмотка и другие элементы вентилятора будут служить дополнительным контуром для замыкания вихревых токов, что снизит эффективность работы установки.

Элементы электронной и ламповой схемы также способны активно нагреваться. Для их охлаждения предусматривают теплоотводящие радиаторы.

Основные характеристики латуни

Прежде, чем решить, как же расплавить латунь в домашних условиях, нужно определить температурный режим. Латунные сплавы на основе меди по химическому составу бывают двухкомпонентные с различной долей цинка, и многокомпонентные, содержащие свинец, висмут и другие металлы. Зная маркировку сплава, легче определить точную температуру плавки латуни. Эти данные есть в справочных таблицах.

Часто приходится пользоваться непонятным ломом, сложно определить марку металла по цвету, сплавы незначительно различаются оттенками. Чтобы расплавить немаркированный лом, нужно ориентироваться на температурный диапазон 880–950°С. Чем меньше цинка в составе, тем ниже температура плавления. Желательно предохранять от окисления металл, который темнеет со временем. Такой лом, прежде чем расплавить, зачищают до блеска. Лом присыпают угольной крошкой. Плавление металла под такой шубой будет проходить быстрее. Важно учитывать, что не все сплавы обладают хорошей текучестью, расплавить их иногда сложно.

Меры безопасности при работе

• Основная опасность при работе с самодельной установкой — опасность получения ожогов от нагреваемых элементов установки и расплавленного металла.
• Ламповая схема включает элементы с высоким напряжением, поэтому её нужно разместить в закрытом корпусе, исключив случайное прикосновение к элементам.
• Электромагнитное поле способно воздействовать на предметы, находящиеся вне корпуса прибора. Поэтому перед работой лучше надеть одежду без металлических элементов, убрать из зоны действия сложные устройства: телефоны, цифровые камеры.

Не рекомендуется использовать установку людям с вживлёнными кардиостимуляторами!

Печь для плавки металлов в домашних условиях может использоваться также для быстрого нагрева металлических элементов, например, при их лужении или формовке. Характеристики работы представленных установок можно подогнать под конкретную задачу, меняя параметры индуктора и выходной сигнал генераторных установок — так можно добиться их максимальной эффективности.