Чугун плавят в: вагранках, электрических и пламенных печах.
1) Вагранка — печь шахтного типа для плавки чугуна. В настоящее время заменяется индукционными печами. Шихтовые материалы загружаются в шахту с колошниковой площадки послойно (колошами): чушковый доменный чугун, металлолом, флюсы, кокс. Расплавленный чугун собирается в горне и перетекает в копильник.
Чушка — небольшой слиток металла, имеющий форму бруска.
Флюс — материалы, которые засыпают в вагранку для образования жидких шлаков с целью удаления вредных примесей.
Кокс — твёрдый остаток, образующийся при коксовании природных топлив или их продуктов.
На рис. 1. показано устройство вагранки.
рис. 1. Разрез вагранки
1 — копильник; 2 — шахта; 3 — труба;
4 — искрогаситель; 5 — загрузочный кран;
6 — загрузочная бадья; 7 колошниоквая площадка;
8 — трубопровод подачи воздуха; 9 — воздушная коробка;
10 — фурмы; 11 — горн
Шихта ─ это металлический лом, предназначенный для дальнейшей переплавки.
Составляющими металлической шихты являются литейные и передельные чушковые чугуны, ферросплавы, собственные отходы производства (брак, литниковая система), чугунный и стальной лом.
Основным классификационным признаком шихты является содержание кремния, фосфора, марганца, серы.
Для регулирования содержания кремния и марганца в выплавляемом чугуне в шихту добавляют ферросплавы: ферросилиций (ФС20Л, ФС45, ФС75Л), и ферромарганец.
Чугун получают в доменной печи.
Доменная печь ─ большая металлургическая, вертикально расположенная плавильная печь шахтного типа для выплавки чугуна и ферросплавов из железнорудного сырья. Важнейшей особенностью доменного процесса является его непрерывность и противоток поднимающихся вверх фурменных газов с непрерывно опускающимся и наращиваемым сверху новыми порциями шихты.
Устройство доменной печи
1. Горячее дутьё;
2. Зона плавления;
3. Зона восстановления FeO;
4. Зона восстановления Fe2O3 (шахта);
5. Зона предварительного нагрева (колошник);
6. Загрузка железной руды, известняка и кокса, шихты;
7. Доменный газ;
8. Столб железорудных материалов, известняка и кокса;
9. Выпуск шлака;
10. Выпуск жидкого чугуна;
11. Сбор отходящих газов.
Химические реакции в доменной печи
| Типы печей | Применение печей | ||||
| Плавка чугуна | Плавка стали | Плавка цветных сплавов | |||
| Тигельные с металлическим тиглем | ─ | ─ | Баббиты, цинковые, алюминиевые и магниевые сплавы | ||
| Тигельные с графитовым или шамотным тиглем | Для отдельных отливок в производстве небольшого масштаба | Для отдельных отливок в производстве небольшого масштаба | Все цветные сплавы в производстве небольшого масштаба | ||
| Пламенные | Ковкий чугун в мелкосерийном производстве, Белый чугун для крупных отливок валков, изредка серый чугун в производстве небольшого масштаба | Углеродистая и низколегированная сталь для средних и крупных отливок (мартеновские печи) | Медные и алюминиевые сплавы для средних и крупных отливок; при плавке большой угар сплава | ||
| Шахтные (вагранки) | Серый и ковкий чугун для разнообразных отливок | При триплекс-процессе с конвертером и электропечью и дуплекс-процессе с конвертером | ─ | ||
| Конвертеры с боковым дутьём | ─ | Низкоуглеродистая сталь для несоответственных отливок | ─ | ||
| Однофазные дуговые электропечи | В производстве небольшого масштаба | ─ | Медные и никелевые сплавы | ||
| Трёхфазные дуговые электропечи | Для рафинирования жидкого чугуна и плавки на твёрдой завалке для ответственных отливок | Углеродистая и легированная сталь для ответственных отливок | ─ | ||
| Печи сопротивления тигельные и с ванной | ─ | ─ | Алюминиевые и магниевые сплавы – в тигельных печах и алюминиевые в печах с ванной | ||
| Индукционные с сердечником | ─ | ─ | Латунь | ||
| Индукционные без сердечника | Преимущественно легированные для ответственных отливок | Углеродистая и легированная сталь для ответственных отливок | Сплавы никелевые, медные, благородных и редких металлов | ||
| Электродуговые переменного тока | Для выплавки стали и чугуна | ─ | |||
| Электродуговые постоянного тока | ─ | ||||
| Плавильные печи сопротивления | ─ | ─ | Легкоплавкие металлы (олово, свинец, цинк и сплавы на их основе), а также алюминиевые и магниевые | ||
| Плазменные электропечи | ─ | Высоколегированные и малоуглеродистые стали, жаропрочные сплавы | Редкие и тугоплавкие материалы | ||
| Электронно-лучевые | ─ | Высоколегированные стали | Тугоплавкие металлы (ниобий, цирконий, тантал, титан, молибден, вольфрам), медь никель, чистое железо и т.д. | ||
| Электрошлаковые | Применяется для отливки слитков | ─ | |||
| Мартеновские | ─ | Для крупногабаритных стальных отливок, переработка чугуна в сталь | ─ | ||
| Вакумные дуговые печи | ─ | Фасонные отливки из высоколегированной стали | Тугоплавкие и химически активные металлы (ниобий, цирконий, тантал, титан, молибден, вольфрам) | ||
| Газопламенная вращающаяся | Плавка серого и высокопрочного чугуна | ─ | ─ | ||