Чугун
Чугун , также известный как сырое железо , является промежуточным продуктом черной металлургии при производстве стали , которую получают путем плавки железной руды в доменной печи . Чугун имеет очень высокое содержание углерода , обычно 3,8–4,7% [1] , наряду с кремнеземом и другими составляющими окалины, что делает его очень хрупким и бесполезным непосредственно в качестве материала, за исключением ограниченного применения. [2]
Традиционная форма форм, используемых для слитков чугуна , представляет собой разветвленную структуру, образованную в песке , с множеством отдельных слитков, расположенных под прямым углом [3] к центральному каналу или «бегуну», напоминающему выводок поросят , которых кормит свиноматка . Когда металл остыл и затвердел, более мелкие слитки («свиньи») просто отламывались от бегуна («свиноматки»), отсюда и название «чугун». [4] Поскольку чугун предназначен для переплавки, неравномерный размер слитков и включение небольшого количества песка вызывают лишь незначительные проблемы, учитывая простоту литья и обращения с ними.
Выплавка и производство кованого железа были известны в древней Европе и на Ближнем Востоке, но его производили в криминальных заводах путем прямого восстановления. Чугун не производился в Европе до средневековья . Китайцы производили чугун во времена более поздней династии Чжоу (которая закончилась в 256 г. до н.э.). [5] Такие печи, как Лапфиттан в Швеции, могут быть датированы 12 веком; и некоторые в Марке (сегодня часть Вестфалии , Германия) до 13-го. [6] Остается установить, происходят ли эти североевропейские разработки от китайских. Вагнер [7]постулировал возможную связь через персидские контакты с Китаем вдоль Шелкового пути и контакты викингов с Персией, [5] , но существует хронологический разрыв между периодом викингов и Лапфиттаном.
Фазового перехода железа в жидкость в печи можно было избежать , поскольку обезуглероживание чугуна в сталь было чрезвычайно утомительным процессом с использованием средневековой технологии.
Традиционно чугун перерабатывался в кованое железо в кузницах , позже в пудлинговых печах , а совсем недавно в сталь . [8] В этих процессах передельный чугун расплавляют и направляют на него сильный поток воздуха, в то время как он перемешивается или взбалтывается. Это вызывает полное окисление растворенных примесей (таких как кремний). Промежуточный продукт пудинга известен как рафинированный чугун , рафинированный металл или рафинированное железо . [9]
Чугун также может быть использован для производства серого чугуна . Это достигается переплавкой чугуна, часто вместе со значительным количеством стали и железного лома , удалением нежелательных примесей, добавлением сплавов и регулированием содержания углерода. Некоторые марки чугуна подходят для производства высокопрочного чугуна . Это чугуны высокой чистоты, и в зависимости от марки производимого ковкого чугуна эти чугуны могут иметь низкое содержание кремния, марганца, серы и фосфора. Эти типы чугуна используются для разбавления всех элементов (кроме углерода) в шихте ковкого чугуна, что может быть вредным для процесса производства ковкого чугуна.
