مطمئناً بسیاری در زندگی روزمره یا در تولید محصولات چدنی برخورد کرده اند. این ماده دارای استحکام خوب و خواص ریخته گری عالی است.

چدن فولادی یا بهتر است بگوییم آلیاژ آهن-کربن متشکل از آهن و کربن است که دارای حجم 2.14% تا حداکثر 6.67% بوده و می تواند به عنوان سیمانیت یا گرافیت در نظر گرفته شود.چدن، طبق تعریف، یک ماده مهندسی است که ساخت آن ارزان و آسان است و به عنوان پایه ای برای فولادسازی عمل می کند. تولید آن به فرآیندهای شیمیایی پیچیده ای اشاره دارد که در مراحل خاصی از تولید اتفاق می افتد.

ویژگی های اصلی و ترکیب

این آلیاژ علاوه بر آهن با کربن، شامل ناخالصی های اضافی نیز می شود که بر خواص آن تأثیر می گذارد. ترکیبات متنوع چدن سختی، سیالیت و شکنندگی بالا را برای آن فراهم می کند. این شامل: گوگرد، سیلیکون، منگنز، فسفر است. آلیاژ چدن به دلیل ورود کربن دارای عملکرد بالادر سختی، اما این باعث کاهش چکش خواری و همچنین شکل پذیری ماده می شود. برای دادن ویژگی های خاص فلز، برخی از مواد افزودنی اضافه می شود. به عنوان اجزای آلیاژی استفاده می شود: نیکل، وانادیوم، و همچنین کروم، آلومینیوم. فرمول چدن از پایه آهن-کربن با اجزاء اضافی تشکیل شده است. چگالی آن در حدود 7.2 گرم بر سانتی متر مکعب است که مقدار نسبتاً بالایی برای ترکیبات فلزی است.

چدن از اجزای مختلفی تشکیل شده است که به همین دلیل خواص تغییرات آن می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. علاوه بر کربن و آهن، این ترکیب شامل حداکثر 2٪ منگنز، 1.2٪ فسفر، 4.3٪ سیلیکون و تا 0.07٪ گوگرد است.سیلیکون مسئول حالت سیالیت است، به طور قابل توجهی کیفیت ریخته گری را بهبود می بخشد و همچنین آن را نرم تر می کند. منگنز برای افزایش قدرت استفاده می شود. افزودن گوگرد باعث کاهش نسوز و کاهش سیالیت آن می شود. علاوه بر این، او فراهم می کند اثر مضر، در ظاهر ترک بر روی ریخته گری داغ (شکنندگی قرمز) آشکار می شود. وجود فسفر خواص مکانیکی را کاهش می دهد، اما امکان ریخته گری اشیاء با شکل پیچیده را فراهم می کند.

ساختار چدن شبیه یک پایه فلزی با اجزاء گرافیت است. بسته به نوع آن شامل پرلیت، گرافیت لایه ای و همچنین لدبوریت است. این عناصر ویژگی های آن را تعیین می کنند و در مقادیر مختلف وجود دارند یا کاملاً وجود ندارند.

دمای ذوب از حداقل +1160 درجه سانتیگراد تا حداکثر +1250 درجه سانتیگراد متغیر است. عملکرد ضد خوردگی بالایی دارد، به طور فعال با خوردگی خشک (شیمیایی) و مرطوب مقابله می کند. به لطف او، فولاد ضد زنگ متولد شد - آلیاژ فولادی که دارای محتوای بالایی از جزء کروم است.

منطقه برنامه

چدن به طور گسترده ای در مهندسی مکانیک برای ریخته گری قطعات مختلف استفاده می شود. برای ساخت میل لنگ و همچنین بلوک های موتور استفاده می شود. علاوه بر این، لنت های باکیفیت با مقاومت اصطکاک بالا تولید می شود. آنها در دماهای پایین استفاده می شوند، جایی که فقط چدن به دلیل عملکرد بالا استفاده می شود. این ویژگی ها در تولید عناصر ماشینی مختلف استفاده می شود، جایی که از آلیاژ چدن برای کار در آب و هوای سخت استفاده می شود. این ماده به دلیل ویژگی های ریخته گری عالی و قیمت پایین به طور گسترده توسط متالورژیست ها استفاده می شود. محصولات ریخته گری دارای مقاومت در برابر سایش بالا، افزایش استحکام هستند.

بسیاری از قطعات لوله کشی نیز از پایه چدنی ساخته می شوند. اینها باتری ها، رادیاتورهای گرمایشی، لوله ها، وان ها، سینک های مختلف با سینک هستند. بسیاری از محصولات هنوز هم تا به امروز خدمت می کنند، اگرچه چندین دهه پیش نصب شده اند. این اقلام ظاهر اصلی خود را حفظ می کنند. سال های طولانیو نیازی به کار ترمیم ندارند. علاوه بر این، ظروف چدنی یکی از راحت ترین ظروف برای پخت و پز بسیاری از ظروف در نظر گرفته می شود.

انواع

آلیاژ چدن با توجه به ویژگی های آن به تبدیل و همچنین ریخته گری تقسیم می شود. اولین مورد در فولادسازی با استفاده از روش مبدل اکسیژن استفاده می شود. این نوعبا کاهش مقدار منگنز و سیلیکون مشخص می شود. از مواد چدن برای تولید قطعات متعددی استفاده می شود. نمونه محصولات این پایگاه در عکس های مربوطه قابل مشاهده است.

آلیاژهای نیکل کروم (nihards) متعلق به یک نوع خاص است. از جمله این موارد می توان به چدن کم کربن و همچنین چدن با کربن بالا اشاره کرد. اولین مورد با افزایش استحکام و دومی با افزایش مقاومت در برابر سایش مشخص می شود. انواع اصلی آلیاژهای سفید و خاکستری هستند. این مواد از نظر محتوای کربن و همچنین خواص متفاوت هستند. علاوه بر این، انواع چکش خوار، آلیاژی و با استحکام بالا به طور فعال استفاده می شود.

خاکستری

چدن های خاکستری شکل پذیری، چقرمگی پایینی دارند و در حین پردازش به راحتی برش می شوند. آنها در ساخت قطعات غیر بحرانی و همچنین عناصری که برای سایش کار می کنند استفاده می شوند. چدن خاکستری حاوی کربن به شکل گرافیت، پرلیت یا پرلیت فریت است. مقدار آن حدود 2.5 درصد است که محصولاتی با استحکام بالا ارائه می دهد. کیس های مختلف تجهیزات صنعتی، چرخ دنده ها، براکت ها، بوشینگ ها از آلیاژ خاکستری ساخته شده اند. ماده ای حاوی مقدار زیادی فسفر (حدود 0.3 - 1.2٪) سیالیت خوبی دارد و در ریخته گری هنری استفاده می شود.

سفید

حاوی مقدار زیادی کربن (بیش از 3٪) است که به شکل سمنتیت یا کاربید ارائه می شود. رنگ سفید در محل شکستگی این ماده باعث نامگذاری این ترکیب شد. آلیاژی از این نوع شکنندگی و همچنین شکنندگی را افزایش داده است که به طور قابل توجهی دامنه استفاده را محدود می کند. بر اساس آن، قطعاتی از یک فرم ساده برای انجام عملکردهای ایستا بدون تاثیر بارهای قابل توجه تولید می شود. مشخصات فنیمواد سفید را می توان با افزودن اجزای آلیاژی بهبود بخشید. برای این کار از نیکل، کروم و خیلی کمتر از آلومینیوم یا وانادیم استفاده می شود. نام تجاری با چنین مواد افزودنی "سورمیت" نامیده می شود. به عنوان عنصر گرمایش در دستگاه های مختلف استفاده می شود. Sormite با ویژگی های پایدار در دمای بیش از +900 درجه سانتیگراد مشخص می شود. این ماده به عنوان پایه ای برای ساخت وان های خانگی معمولی عمل می کند.

چکش خوار

این نوع از رنگ سفید با ریخته گری با عملیات حرارتی بیشتر به دست می آید. در این حالت از آنیلینگ طولانی مدت با نوردهی استفاده می شود که در آن سمنتیت متلاشی شده و گرافیت را تشکیل می دهد. به این فرآیند گرافیت شدن با تشکیل تکه های کربنی در ساختار می گویند. گرافیت به دلیل بازپخت طولانی مدت این شکل را به دست می آورد. این تأثیر مثبتی روی پایه فلزی دارد که جامدتر، پلاستیکی و چسبناک تر می شود.

چدن چکش خوار در دماهای پایین عملکرد خوبی دارد و به بریدگی حساسیت چندانی ندارد. در ساخت عناصری که تحت اصطکاک مداوم کار می کنند استفاده می شود. علاوه بر این، آلیاژ چکش خوار به عنوان پایه ای برای محصولات با پیکربندی بسیار پیچیده عمل می کند: مربع، لنت ترمز، سه راهی، میل لنگ ماشین برای محورهای عقب و ساختارهای دیگر. بهبود خواص با افزودن بور، تلوریم، منیزیم حاصل می شود.

استحکام بالا

استحکام آن افزایش یافته و برای به دست آوردن محصولات برای مقاصد حیاتی استفاده می شود و در برخی موارد حتی جایگزین فولاد می شود. این چدن با استحکام بالا با افزودن ناخالصی های خاص (سریم، کلسیم، ایتریم، منیزیم) به ظاهر خاکستری به دست می آید. دنده، پیستون، میل لنگ و سایر قطعات از آن تولید می شود. هدایت حرارتی بالا به شما امکان می دهد عناصر را برای واحدهای گرمایشی و همچنین خطوط لوله ریخته کنید.

آلیاژ

آلیاژ چدن از نوع آلیاژی حاوی ناخالصی های اضافی است. این ترکیب شامل محتوای بالایی از تیتانیوم، نیکل، کروم، و همچنین زیرکونیوم، وانادیم، مولیبدن، آلومینیوم و سایر عناصر است. آنها استحکام، سختی، مقاومت در برابر سایش را بالا می دهند. مواد آلیاژی در تولید قطعاتی از مکانیسم‌هایی که با گاز، محیط‌های تهاجمی تعامل دارند و همچنین تحت تأثیر محلول‌های آبی کار می‌کنند، استفاده می‌شوند.

مزایای فلز

این آلیاژ متعلق به مواد تولید شده توسط متالورژی آهنی است. اغلب در تعیین ویژگی های خاص با فولاد مقایسه می شود. یک مورد ساخته شده از چدن در مقایسه با همتای فولادی آن قیمت پایینی دارد. به علاوه عناصر چدنی وزن و استحکام کمتری دارند. این خواص چدن با استفاده از افزودنی های مختلف در آلیاژها به شدت گسترش می یابد. پارامترهای آن دارای ویژگی های مثبت زیر است:

• مواد سازگار با محیط زیست که در تولید اقلام خانگی از جمله ظروف استفاده می شود.
• مقاوم در برابر محیط اسید و باز؛
• بهداشتی؛
• توانایی حفظ دما برای مدت طولانی؛
• برخی از انواع دارای استحکام قابل مقایسه با فولاد هستند.
• مدت زمان عملیات، که در آن شاخص های کیفیت آن فقط در حال بهبود است.
• بی ضرری کامل برای بدن

تولید

تولید آلیاژ چدن فرآیندی پرمصرف و پرهزینه است. ذوب یک تن ماده به حدود 900 لیتر آب معمولی و حدود 550 کیلوگرم کک نیاز دارد. دمای ذوب حدود +1200 درجه سانتیگراد است که به تجهیزات ذوب خاصی نیاز دارد. برای به دست آوردن جرم، سنگ معدن مورد نیاز است، که در آن کسر جرمی آهن موجود بیش از 70٪ است. سنگ های معدنی تحلیل رفته به دلیل ناکارآمدی اقتصادی مورد استفاده قرار نمی گیرند.

این مواد در کوره های بلند مخصوص ذوب می شوند. در آنجا سنگ آهن یک چرخه کامل تکنولوژیکی را طی می کند که با کاهش اکسیدهای سنگ معدن شروع می شود و با تولید آلیاژ آهن در خروجی خاتمه می یابد. مواد ریخته گری نیاز به حضور سوخت دارد: کک، ترموآنتراسیت و همچنین گاز طبیعی. در پایان فرآیند احیاء، آهن به صورت جامد در قسمت مخصوصی از کوره قرار می گیرد تا کربن در آن حل شود. پس از فعل و انفعال، توده چدنی به دست می آید که به صورت مایع به پایین می ریزد. ناخالصی های ذوب نشده به سطح فشار داده می شوند و متعاقبا حذف می شوند. از این سرباره برای تولید مواد متعددی استفاده می شود. پس از حذف ذرات غیر ضروری از مذاب، مواد افزودنی برای بدست آوردن درجه های خاصی از آلیاژهای چدن اضافه می شود.

چدن آلیاژی از آهن و کربن (میزان آن بیش از 14/2 درصد) است که با تشکیلات یوتکتیک مشخص می شود. کربن موجود در چدن به صورت گرافیت و سیمانیت است. بسته به اشکال گرافیت و میزان سیمانتیت، چدن به: چدن سفید و خاکستری، چکش خوار و چدن شکل پذیر تقسیم می شود. شیمی. ترکیب چدن حاوی ناخالصی های دائمی (Si، منگنز، PS، P) است و در موارد نادر عناصر آلیاژی مانند (> Cr، Ni، V، Al و غیره) نیز وجود دارد. چدن معمولا شکننده است. گسترش زیاد چدن در مهندسی مکانیک با وجود ریخته گری های خوب و همچنین استحکام و سختی تسهیل شد. تولید جهانی آهن خام قبل از بحران سال 2008 بیش از 953 میلیون تن بود (به ویژه، چین 477 میلیون تن ذوب کرد).

ترکیب شیمیایی چدن و ​​انواع آن

انواع چدن سفید و خاکستری با رنگ شکسته مشخص می شود که با ساختار کربن موجود در چدن به صورت کاربید آهن یا گرافیت آزاد مشخص می شود، چدن داکتیل با گرافیت گره دار، چدن گرافیت فشرده چکش خوار نامیده می شود. کربن موجود در آهن سفید به صورت سمنتیت و در آهن خاکستری به صورت گرافیت است.

ترکیب چدن سفید

در چدن سفید، تمام کربن موجود به حالت سمنتیت می رسد. ساختار چدن سفید شامل پرلیت، لدبوریت و همچنین سیمانیت است. به دلیل سایه روشن، چدن را سفید می نامیدند.

ترکیب چدن خاکستری و ساختار آن

چدن خاکستری نوعی چدن است که در عین اینکه فاقد لدبوریت است، تمام یا بخشی از کربن را به صورت گرافیت در خود دارد. این نام به دلیل رنگ خاکستری سطح شکستگی داده شد.

همراه با چدن سفید جزو انواع اصلی چدن است. ترکیب چدن خاکستری، علاوه بر آهن و کربن (2.5 ... 4.5٪)، شامل سیلیکون حدود (0.8 ... 4.5٪) و همچنین منگنز (0.1 ... 1، 2٪) و فسفر (0.02 ... 0.3%) با گوگرد (0.02 ... 0.15%). مقاومت کششی چدن های خاکستری در کشش - 100 ... 350 مگاپاسکال، فشاری - 450 ... 1400 مگاپاسکال، سختی برینل - 143 ... 289 HB.

ویژگی اصلی چدن خاکستری مقاومت در برابر پارگی کم، مقاومت نسبتاً کم ضربه است. بنابراین، هرچه صفحات گرافیتی کوچکتر باشند و صفحات محکمتر از یکدیگر جدا شوند، خواص مقاومتی چدن با پایه فلزی مشابه بالاتر خواهد بود. این ساختار با اصلاح، فرآیند وارد کردن مقادیر کمی از مواد به آلیاژ فلز مایع به دست می‌آید که به آنها اصلاح‌کننده‌ها (فروسیلیک و سیلیکوکلسیم) می‌گویند.

آهن چکش خوار، فرآیند تولید

چدن داکتیل با بازپخت طولانی مدت چدن سفید، پس از این فرآیند، گرافیت پولکی شکل به دست می آید. پایه فلزی چدن داکتیل حاوی: فریت و کمتر پرلیت است.

ساختار چدن داکتیل

در ساختار خود، چدن داکتیل دارای گرافیت گره‌دار است، در فرآیند تبلور مواد به دست می‌آید. گرافیت ندولار پایه فلزی را به اندازه جدولی ضعیف می کند، نه یک متمرکز کننده تنش.

مشخصات ساختاری چدن

بخشی از کربن موجود در چدن (بیش از 0.8 درصد) به صورت سمنتیت است. اجزای اصلی ساختاری این چدن پرلیت، لدبوریت و گرافیت تخت می باشد.

طبقه بندی چدن

از ترکیب شیمیایی چدن و ​​محتوای کربن چدن خاکستریهیپویوتکتیک (2.14-4.3٪ کربن) و یوتکتیک (4.3٪) هایپریوتکتیک (4.3-6.67٪) نامیده می شود. ترکیب آلیاژ به شدت بر ساختار ماده نهایی تأثیر می گذارد.

در صنعت، انواع مختلف چدن دارای علائم زیر هستند:

• چدن-P1, P2;
• از چدن برای ریخته گری استفاده می شود - PL1، PL2،
• پردازش فسفر نوع چدن-PF1، PF2، PF3،
• پردازش انواع چدن با کیفیت بالا-PVK1، PVK2، PVK3؛
• چدن دارای گرافیت لایه‌ای-MF (اعداد بعد از حروف "> SC" مقدار مقاومت کششی (vkgf / mm) را نشان می‌دهد.

انواع چدن ضد اصطکاک:

• ضد اصطکاک خاکستری-ASF،
• ضد اصطکاک با مقاومت بالا نوع ACV،
• ضد اصطکاک چکش خوار نوع ACC;

چدن دارای گرافیت گره‌دار برای ریخته‌گری - HF (اعداد بعد از حروف "HF" به معنای استحکام کششی Vkgf / mm است.

در آغاز قرن شانزدهم، ذوب چدن در امپراتوری روسیه آغاز شد. ذوب چدن با سرعت بسیار بالایی رشد کرد و در دوران سلطنت پتر کبیر، روسیه پیشرو در ذوب فلز در اروپا بود. با گذشت زمان، ریخته گری ها شروع به جدا شدن از کوره های بلند کردند، که انگیزه ای برای توسعه ریخته گری مستقل آهن ایجاد کرد. در آغاز قرن نوزدهم کارخانه ها شروع به تولید چدن داکتیل کردند و در پایان قرن بیستم بر تولید چدن آلیاژی تسلط یافتند.

1. ویژگی های چدن های بدون آلیاژ

ویژگی های چدن خاکستری

تولید چدن خاکستری در کوره بلند انجام می شود. منبع مطلب است. تشکیل ساختار آلیاژ خاکستری فقط در شرایط کم خنک کننده انجام می شود. در شکل خود، کربن، که در چدن است، شبیه گرافیت لایه ای است. به همین دلیل است که شکستگی با رنگ خاکستری مشخص می شود.

ویژگی های علامت گذاری

برای علامت گذاری چدن خاکستری از حروف SCH و اعداد استفاده می شود. آخرین آنها نشان می دهد که ماده در طول دوره کشش چه مقاومت کششی دارد. این ماده با خواص ریخته گری جهانی - انقباض کم و سیالیت بالا مشخص می شود.

کاربرد

این ماده با وجود توانایی بالایی در از بین بردن ارتعاشات ارتعاشی تحت شرایط بارهای متغیر مشخص می شود. این فلز با چقرمگی چرخه ای بالا مشخص می شود. به همین دلیل است که ماشین های نورد، تخت های ماشینی از این ماده ساخته می شوند. همچنین فلایویل ها، قرقره ها، محفظه ها، رینگ های پیستون و غیره از آلیاژ خاکستری ساخته می شوند.

ویژگی های چدن داکتیل

مشخصه چدن داکتیل وجود آخال‌های گرافیت کروی است. این اجزاء با اصلاح چدن خاکستری به دست می آیند. به دلیل شکل کروی گرافیت، ایجاد غلظت شدید تنش ها رخ نمی دهد. به همین دلیل است که این ماده با سطح بالایی از استحکام در هنگام کشش و خمش مشخص می شود.

مشخصه چدن داکتیل وجود نشانه ها و اعداد HF است که نشان دهنده استحکام این ماده است. این فلز با سیالیت بالا و انقباض کم مشخص می شود.

2. ویژگی های چدن های آلیاژی

چدن آلیاژی با وارد کردن اجزای آلیاژی مانند و غیره در ترکیب چدن معمولی به دست می آید. با کمک آلیاژ، چدن خواص ویژه ای به دست می آورد. چدن های آلیاژی با توجه به ویژگی هایی که دارند می توانند عبارتند از:

مقاوم در برابر سایش؛
مقاوم در برابر گرما؛
ضد اصطکاک؛
مقاوم در برابر گرما.

علامت گذاری چدن های آلیاژی مطابق با نوع فولاد انجام می شود: Ch چدن مقاوم در برابر حرارت است، ICH چدن مقاوم در برابر سایش است، ACh چدن ضد اصطکاک است، ZhCh چدن مقاوم در برابر حرارت است. این ممکن است با حروفی همراه شود که عناصر آلیاژی را نشان می دهد. حروف با اعدادی دنبال می شوند که در مورد محتوای تقریبی عناصر آلیاژی در آن صحبت می کنند درصد. در صورت عدم وجود عدد، می توان وجود تقریباً یک درصد عنصر آلیاژی را قضاوت کرد.

ویژگی های چدن مقاوم در برابر سایش

مقاومت در برابر سایش ویژگی یک ماده است که به آن اجازه می دهد در هنگام اصطکاک در برابر سایش مقاومت کند. برای تامین چدن با این خاصیت، کروم، تنگستن و مولیبدن به چدن سفید اضافه می شود.

برای علامت گذاری یک آلیاژ مقاوم در برابر سایش، از حروف ICH و اعداد نشان دهنده درصد عناصر آلیاژی در آنها استفاده می شود.

چدن مقاوم در برابر سایش با سطح بالایی از مقاومت در برابر سایش ساینده مشخص می شود که به آن امکان می دهد برای تولید دیسک های کلاچ، ترمزها، قطعات پمپ هایی که رسانه های ساینده را پمپ می کنند و قطعات برای پرتاب کننده های شن و ماسه استفاده شود.

ویژگی های چدن های نسوز

مقاومت حرارتی مشخصه ای است که در آن یک ماده قادر به مقاومت در برابر اکسیداسیون در یک محیط گازی در دماهای بالا است.

مقاومت حرارتی با آلیاژ کردن چدن خاکستری یا سفید با استفاده از موادی مانند سیلیکون، کروم و آلومینیوم تضمین می شود. بر روی سطح مواد، فیلم های اکسید محافظ متراکمی وجود دارد که با کمک آنها آلیاژ از اکسیداسیون در دمای بالا محافظت می شود.

علامت گذاری چدن مقاوم در برابر حرارت با استفاده از حروف ZhCh انجام می شود. پس از آن، اعدادی وجود دارد که توسط آنها تعیین عناصر آلیاژی انجام می شود.

با کمک ZhCH قطعاتی ساخته می شوند که در محیط قلیایی، گازی، هوا کار می کنند و تا 1100 درجه سانتیگراد را تحمل می کنند. آنها در ساخت سازه هایی برای کوره هایی مانند کوره های حرارتی، کوره بلند و کوره های اجاق باز استفاده می شوند.

ویژگی های چدن نسوز

مقاومت حرارتی توانایی یک فلز برای حفظ خواص خود در دماهای بالا است.
اگر چدن خاکستری یا سفید با استفاده از موادی مانند کروم، نیکل یا مولیبدن آلیاژ شود، مقاومت حرارتی انجام می شود. همه مواد نسوز نیز به طور همزمان نسوز هستند، اما همه مواد نسوز نسوز نیستند. علامت گذاری آلیاژ مقاوم در برابر حرارت با حرف H انجام می شود.

این ماده به طور گسترده برای تولید کوره های گازی استفاده می شود. با کمک آن قطعاتی ساخته می شود که نصب آنها در موتورهای دیزلی تجهیزات کمپرسور انجام می شود. همچنین قطعات ساخته شده از این ماده در سونا و حمام نصب می شود. چدن مقاوم در برابر حرارت ماده ای است که دارای گرافیت کروی است.

ویژگی های چدن های ضد اصطکاک

ضد اصطکاک به توانایی یک ماده برای کار در شرایط اصطکاک اشاره دارد. چدن ضد اصطکاک می تواند چدن خاکستری، شکل پذیر یا چکش خوار باشد که با ساختار پرلیتی یا پرلیت-فریتی مشخص می شود (پرلیت< 85 %). Для легирования антифрикционных чугунов в большинстве случаев используется хром, медь или титан.

این منجر به یک ساختار پرلیت-فریت ریز پراکنده می شود. چدن ضد اصطکاک دارای خواص زیر است: مقاومت در برابر سایش بالا و هزینه نسبتاً پایین. اگر این ماده را با آن مقایسه کنیم، سطح اصطکاک کمتری دارد.

اساس تولید این ماده چدن های خاکستری (AShS)، شکل پذیر (AChK) و چدن های با مقاومت بالا (AHV) هستند. این ماده اغلب به عنوان جایگزینی برای آلیاژهای غیر آهنی استفاده می شود. برای اینکه این ماده به طور موثر و صحیح کار کند، باید روغن کاری منظم و با کیفیت بالا ارائه شود. اگر بار ضربه ای زیاد باشد، این منجر به کاهش کیفیت چدن ضد اصطکاک می شود.

چدن آلیاژی از آهن با کربن و عناصر دیگر است.

ویژگی های چدن

یک عامل مهم در تولید چدن این است که حداقل مقدار کربن در ترکیب آلیاژ 2.14 درصد یا بیشتر باشد. اگر میزان کربن موجود در آلیاژ کمتر از مقدار تعیین شده باشد، این آلیاژ چدن نیست، بلکه فولاد نامیده می شود. فرآیند تولید فولاد و چدن تقریباً یکسان است. تفاوت اصلی این دو آلیاژ در مقدار کمی کربن در ترکیب آنهاست. از آنجایی که چدن حاوی کربن بیشتری نسبت به فولاد است، چدن یک ماده بسیار قوی اما شکننده است. در حالی که فولاد بسیار انعطاف پذیر است. این محتوای کربن بالا در ترکیب چدن است که به این ماده سختی استثنایی می دهد که در مقیاس Mohs به 7.5 امتیاز می رسد. این شاخص به طور قابل توجهی بالاتر از کوارتز است، اما کمتر از الماس است، اما فقط 2.5 امتیاز.

کربن موجود در چدن می تواند سیمانیت و گرافیت باشد. این شکل گرافیت و محتوای کمی سیمانیت در آلیاژ است که نوع چدن را تعیین می کند. بنابراین، چدن به سفید، خاکستری، چکش خوار و پر استحکام تقسیم می شود. ترکیب شیمیایی چدن که حاوی ناخالصی هایی مانند سیلیکون، منگنز، گوگرد و فسفر است، تقریبا همیشه ثابت است. با این حال، در برخی موارد، چدن ممکن است حاوی عناصر آلیاژی زیر باشد: کروم، نیکل، آلومینیوم، وانادیم و غیره. این اجزا به منظور استحکام بیشتر، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر خوردگی و عدم مغناطیس بودن به ترکیب آلیاژ وارد می شوند. چدنی که این ناخالصی ها در آن وجود دارد، چدن آلیاژی نامیده می شود. مقدار کمی این ناخالصی ها در آلیاژ میزان آلیاژ شدن را تعیین می کند. بسته به این موارد وجود دارد:

• چدن کم آلیاژ این حاوی کمتر از 2.5٪ از ناخالصی های آلیاژی است.
• چدن آلیاژی متوسط. در اینجا ناخالصی ها از مرتبه 2.5 - 10٪ هستند.
• بسیار آلیاژی، حاوی بیش از 10 درصد عناصر آلیاژی.

ویژگی های شیمیایی چدن های آلیاژی عامل اصلی طبقه بندی آنها می باشد. بنابراین، در میان چدن های آلیاژی، موارد زیر وجود دارد:

• چدن آلومینیومی حاوی آلومینیوم به مقدار 0.6 تا 31 درصد است. چنین چدنی بادوام تر، مقاوم تر در برابر حرارت، مقاوم در برابر خوردگی، و همچنین مقاومت در برابر سایش بالا است. استفاده از این آلیاژ در جایی مناسب است که کار در یک محیط تهاجمی و در دمای بالا - کوره های حرارتی، تجهیزات شیمیایی، موتورهای گازی انجام شود.
• آهن نیکل نیکل در ترکیب آن به مقدار 0.3-0.7٪ تا 19-21٪ وجود دارد. محتوای نیکل مستقیماً بر شکل رسوبات گرافیت در ساختار چدن نیکل تأثیر می گذارد. این آلیاژ دارای خواصی مانند مقاومت در برابر خوردگی بالا، مقاومت بالا در دماهای بالا و نسبتاً پایین (مقاومت در برابر گرما و مقاومت در برابر سرما) است و همچنین قادر به مقاومت در برابر ضربه های چنین محیط تهاجمی است. آب دریا. آخرین ویژگی چدن نیکل تعیین کننده تقاضای بالای این ماده در کشتی سازی است، زیرا از آن برای ساخت قطعاتی که در آب دریا کار می کنند استفاده می شود.
• چدن کروم. این آلیاژ حاوی حدود 32 درصد کروم است. این نوع چدن آلیاژی دارای خواص زیر است: مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش.

لازم به ذکر است که به طور کلی هزینه چدن های آلیاژی به طور قابل توجهی کمتر از قیمت تمام شده فولادهای زنگ نزن است. علاوه بر این، آنها خواص ریخته گری خوبی دارند. از این نظر محصولات این آلیاژ بسیار بادوام، باکیفیت و در عین حال مقرون به صرفه هستند.

استخراج آهن خام در فرآیند ذوب سنگ آهن در کوره بلند در دمای 1150 - 1200 0 C انجام می شود.

چدن از زمان های قدیم برای بشر شناخته شده است که به دوران قبل از میلاد می رسد. این را یافته‌های باستان‌شناسی متعددی نشان می‌دهد که در میان آنها هم اشیاء چدنی و هم خود کوره‌های خام وجود دارد که در واقع مردم این مواد را دریافت کردند. با این حال، آهن با اولین فلز تاریخی که بشر با آن روبرو شده است فاصله زیادی دارد. در ابتدا مردم از مس بومی استفاده می کردند که در معادن کم عمق استخراج می شد. با این حال، با وجود ظاهر فلز در زندگی مردم، سنگ برای مدت طولانی بسیار محبوب باقی ماند. بعدها مردم ساختن برنز را آموختند و تنها در ششم تا پنجم قبل از میلاد آهن در زندگی مردم ظاهر شد و همراه با آن فولاد و چدن.

چین زادگاه محصولات چدنی است. در آنجا بود که برای اولین بار بر فن آوری ریخته گری مسلط شد و این اصطلاح متولد شد که بعدها با وساطت تاتار و مغول به روسیه آمد. بنابراین، اولین محصولات چدن نیز در چین ظاهر شد. این طیف گسترده ای از وسایل روزمره، ظروف آشپزخانه و همچنین سکه ها بود. تابه ووک که امروزه بسیار محبوب است، یکی از اولین نمونه های ساخته شده در چین از چدن بود. در آن روزگاران دور، ظرفی بود که قطر آن به یک متر می رسید. این تابه هم دیواره های بسیار نازکی داشت. هزینه آن بسیار بالا بود، با این حال، با وجود این، این ظروف آشپزخانه در خانواده های بزرگ چینی بسیار محبوب و مورد تقاضا بود.

علاوه بر این، باستان شناسان چیزهای بی نظیری از چدن پیدا می کنند که در میان آنها باید به شیر چدنی به ارتفاع 6 متر و طول 5 متر اشاره کرد. به گفته دانشمندان، این مجسمه یکباره ریخته شده است. این نشان می دهد که در آن دوران دور ماقبل تاریخ، در غیاب فن آوری های مدرن مدرن، متالوژیست های چینی مهارت زیادی در کار با فلزات، به ویژه با چدن به دست آوردند.

بسیار جالب و تا حدودی واقعیت غیر معمولاین است که اعتقاد بر این است که آهن چکش خوار تنها در قرن نوزدهم پس از میلاد تولید شده است، علیرغم این واقعیت که باستان شناسان شمشیرهای چدنی پیدا کرده اند که قدمت آنها به دوران پیش از مسیحیت می رسد.

روسیه و اروپا بیش از یک قرن بعد، یعنی فقط در قرون 14 - 16 با چدن آشنا شدند. در این زمان، چدن ماده اصلی برای تولید گلوله های توپخانه و سلاح بود. و تنها در قرن هفدهم، استفاده از چدن به طور قابل توجهی گسترش یافت. این با توسعه تسهیل شد صنعت متالورژی. دوران استفاده توپخانه از چدن به تدریج به پایان رسید و عصر ریخته گری هنری آغاز شد - پایتخت جدید امپراتوری روسیهنرده های ریخته گری، نیمکت ها و سایر عناصر ریخته گری نازک آهن همه جا تزئین شده بود. چدن همچنین باعث ایجاد تغییراتی در تجارت اجاق گاز شد، زیرا دریچه های چدنی و درب های اجاق گاز جایگزین آنها شدند، که مزیت قابل توجهی دارند - مقاومت در برابر درجه حرارت بالا، و همچنین سفتی، که اجازه نمی داد دود اجاق گاز خارج شود و اتاق را دود کنید

استادان متالوژی روسی در آن روزها بهترین ها محسوب می شدند. آنها دارای فن آوری های زیادی برای پردازش چدن بودند که به طور مداوم توسط صنعتگران انگلیسی، فرانسوی و آلمانی پذیرفته شد.

امروزه در عصر فناوری‌های نانو و پیشرفت‌های فناوری که هر سال مواد جدیدی ظاهر می‌شوند، توسعه متالورژی متوقف نمی‌شود و به حرکت رو به جلو ادامه می‌دهد. و پس از بیش از دو هزار سال، بشریت نتوانسته است ماده ای را پیدا کند که بتواند جایگزین چدن شود. همچنان از آن برای ساخت اشیاء مختلف اطراف افراد استفاده می شود.

خواص چدن آنقدر منحصر به فرد است که هنوز ماده مناسب تری برای جایگزینی این آلیاژ پیدا نشده است. علاوه بر این، چدن یک ماده نسبتا ارزان است. در این راستا، استفاده از چدن همچنان گسترده و متنوع است. مخصوصاً استفاده از چدن در مواردی مناسب است که نیاز به ساخت قطعاتی باشد که دارای شکل پیچیده و همچنین دارای استحکام بالا باشند. در این راستا، چدن کاربرد گسترده ای در زمینه های زیر از فعالیت های انسانی پیدا کرده است:

• صنعت خودرو. در این مورد از چدن گرافیت ورمیکول استفاده می شود. این اوست که ماده اصلی برای ساخت میل لنگ موتورهای دیزلی و همچنین بلوک های موتور است. احتراق داخلی. به دلیل محتوای گرافیت، استحکام آلیاژ چندین برابر افزایش می یابد که دلیل اصلی محبوبیت چدن در این صنعت است.
• تجهیزات لوله کشی همانطور که در صنعت خودروسازی، از چدن گرافیتی نیز استفاده می شود. این ماده است که برای تولید لوله های مورد استفاده برای زهکشی و تامین آب بسیار عالی است. همچنین به طور فعال در ساخت وان حمام، سینک، روشویی، یراق آلات و موارد دیگر استفاده می شود. در این مورد، محصولات بسیار قابل اعتماد هستند، نیازی به نگهداری خاصی ندارند و ظاهر اصلی خود را برای مدت طولانی حفظ می کنند.
• صنعت نفت و گاز. نه تنها لوله های آب از چدن ساخته می شوند، بلکه لوله هایی برای حمل، پمپاژ و پمپاژ نفت و گاز نیز ساخته می شوند. دلیل اصلی استفاده از چدن در این صنعت در این واقعیت است که محصولات چدنی دارای عملکرد نسبتاً بالایی هستند.
• گرمایش لوله ها و رادیاتورهای گرمایشی از چدن ساخته شده اند. استفاده از مواد در این مورد به دلیل انتقال حرارت بالای آن و همچنین خاصیت ذخیره حرارت خوب آن است که بسیار مهم و مفید است. لوله‌های چدنی پس از خاموش کردن گرمایش، پس از گذشت یک ساعت، می‌توانند تا یک سوم توان اولیه خود به تابش گرما ادامه دهند. و در اینجا چدن کاملاً بر فولاد غالب است ، که نمی تواند از چنین ویژگی هایی ببالد ، زیرا لوله های فولادی دو برابر سریعتر خنک می شوند.
• وسایل آشپزخانه. این ماده دارای منافذ بزرگی است که به همین دلیل توانایی جذب چربی در هنگام پخت را دارد. در این راستا دیگ ها، دیگ ها و تابه ها از چدن ساخته می شوند که خاصیت نچسب آن ها با گذشت سال ها بهتر می شود. علاوه بر این، دانشمندان ثابت کرده اند که در حین پخت و پز در ظروف چدنی، غذا با خواص مفید تغذیه ای غنی می شود. علاوه بر این، ظروف چدنی قادر به جلوگیری از سرطان زا در طول نگهداری بیشتر مواد غذایی هستند.

نرده ها و توری ها، راه پله های مارپیچ، بالکن ها، آلاچیق ها، شومینه ها، لامپ ها، تیرک ها، فانوس ها، مجسمه ها و ... از چدن ساخته شده اند.

نحوه تشخیص چدن

دانستن موادی که اشیاء خاصی از آن ساخته شده اند بسیار مهم است. مثلاً برای تولید لازم است تعمیر کاراجزای خاص خودرو، قطعات منفرد یا موارد دیگر. این در درجه اول به این دلیل است که مواد مختلفبه خود وام می دهد انواع متفاوتو روش های پردازش (به عنوان مثال، جوشکاری، حفاری، و غیره).

بنابراین، چدن را می توان در برخی موارد به صورت بصری تعیین کرد. با این حال، این روش در صورت وجود هرگونه ترک، تراشه یا شکستگی در مواد مناسب است. در صورت وجود چنین نقصی، باید به دقت بررسی شود. یک قسمت چدن شکسته یا ترک خورده به رنگ خاکستری تیره و روکش مات خواهد بود. در حالی که فولاد خاکستری روشن، نزدیک به سفید، رنگی و براق خواهد داشت. اگر به دقت به عیوب سطح نگاه کنید، چدن دارای دانه های ریز نیمکره ای خواهد بود. متأسفانه، این روش تعیین دقیق مواد نیست، زیرا تنها در صورتی که آلیاژ (در این مورد، چدن) در دمای پایین در قالب ریخته شده باشد، می توان با چشم تشخیص داد که چدن است یا نه. ، بیشتر پردازش نشد و بدون رنگ پوشانده نشد. این دانه های کوچک نیمکره ای است که نشان دهنده ریختن آلیاژ در دمای بالا است.

اطلاعات بیشتر در تعیین چدن را می توان با روش مکانیکی داد. برای انجام این کار، باید یک تراشه آلیاژی تهیه کنید. این کار را می توان با حفاری در عمق کم بخشی از بخش غیر کار انجام داد. برای چدن با استحکام بالا، تراشه ها مشخص خواهند بود - آنها خرد می شوند، در دست ها به گرد و غبار مالیده می شوند و اثری روی انگشتان می گذارند که از یک مداد ساده مانند قلم به نظر می رسد. براده های چدنی نمی توانند خود را در یک لوچ پیچ خورده بپیچند. این به دلیل یکی از خواص چدن - شکنندگی است.

اگر سعی کنید محصول چدنی را با آسیاب برش دهید، جرقه های کوتاهی از آن به پرواز در می آیند که دارای رنگ مایل به قرمز در ستاره در انتهای مسیر هستند.

همه این گزینه ها مکانی برای تعیین چدن در خانه دارند. با این حال، آنها نمی توانند یک تعریف 100٪ ارائه دهند. برای بیشتر تعریف دقیقآلیاژها از آنالیز طیفی، آنالیز میکروسکوپی و همچنین توزین و تعیین حجم استفاده می کنند.

(استال لهستانی، از آلمانی Stahl) - آلیاژ قابل تغییر شکل (قابلیت شکل) آهن با کربن (و عناصر دیگر)، که با تبدیل یوتکتوئید مشخص می شود. محتوای کربن در فولاد بیشتر از 2.14٪ نیست، اما کمتر از 0.022٪ نیست. کربن به آلیاژهای آهن استحکام و سختی می دهد و شکل پذیری و چقرمگی را کاهش می دهد.

با توجه به اینکه عناصر آلیاژی را می توان به فولاد اضافه کرد، فولاد آلیاژی از آهن است که حاوی حداقل 45 درصد آهن با کربن و عناصر آلیاژی (فولاد آلیاژی، پر آلیاژ) است.

در منابع مکتوب روسی باستان، فولاد با عبارات خاصی اطلاق می شد: «اوتسل»، «خارولوگ» و «اوکلاد». در برخی از زبان‌های اسلاوی، فولاد امروزی «Ocel» نامیده می‌شود، مثلاً در چک.

فولاد مهمترین ماده سازه ای برای مهندسی مکانیک، حمل و نقل، ساخت و ساز و سایر صنایع است اقتصاد ملی.

فولادهای با خاصیت ارتجاعی بالا به طور گسترده در ماشین سازی و ابزارسازی استفاده می شوند. در مهندسی مکانیک، آنها برای ساخت فنرها، کمک فنرها، چشمه های قدرت برای اهداف مختلف، در ابزار دقیق - برای عناصر الاستیک متعدد: غشاها، فنرها، صفحات رله، دم، علائم کششی، تعلیق استفاده می شود.

فنرها، فنرهای ماشین آلات و عناصر الاستیک دستگاه ها با تنوع [منبع مشخص نشده 122 روز] از اشکال، اندازه ها، شرایط کاری مختلف مشخص می شوند. ویژگی کار آنها این است که تحت بارهای استاتیکی، چرخه ای یا شوک بزرگ، تغییر شکل باقی مانده در آنها مجاز نیست. در این راستا کلیه آلیاژهای فنر علاوه بر خواص مکانیکی مشخصه کلیه مصالح سازه ای (استحکام، شکل پذیری، چقرمگی، استقامت) باید در برابر تغییر شکل های پلاستیکی کوچک مقاومت بالایی داشته باشند. در شرایط بارگذاری استاتیکی کوتاه مدت، مقاومت در برابر تغییر شکل های پلاستیکی کوچک با حد الاستیک مشخص می شود، تحت بارگذاری استاتیکی یا چرخه ای طولانی مدت - با مقاومت شل مشخص می شود.

طبقه بندی

فولادها به دو دسته فولاد سازه ای و ابزاری تقسیم می شوند. انواع ابزار فولاد با سرعت بالا است.

توسط ترکیب شیمیاییفولادها به کربن و آلیاژی تقسیم می شوند. از جمله محتوای کربن - به کربن کم (تا 0.25٪ C)، کربن متوسط ​​(0.3-0.55٪ C) و کربن بالا (0.6-0.85٪ C)؛ فولادهای آلیاژی با توجه به محتوای عناصر آلیاژی به دو دسته کم آلیاژ، متوسط ​​و پر آلیاژ تقسیم می شوند.

فولادها بسته به روش تولید دارای مقادیر متفاوتی از آخالهای غیرفلزی هستند. محتوای ناخالصی ها اساس طبقه بندی فولادها بر اساس کیفیت است: کیفیت معمولی، باکیفیت، باکیفیت و مخصوصاً باکیفیت.

با توجه به ساختار، فولاد در آستنیتی، فریتی، مارتنزیتی، بینیتی یا پرلیتی متفاوت است. اگر سازه تحت سلطه دو یا چند فاز باشد، فولاد به دو فاز و چند فاز تقسیم می شود.

مشخصات فولاد

چگالی - 7700-7900 کیلوگرم بر متر مکعب.

وزن مخصوص- 75537-77499 n/m³ (7700-7900 kgf/m³ در سیستم MKGSS).

ظرفیت گرمایی ویژه در 20 درجه سانتی گراد - 462 ژول/(کیلوگرم درجه سانتی گراد) (110 کالری/(کیلوگرم درجه سانتی گراد)).

نقطه ذوب - 1450-1520 درجه سانتیگراد.

گرمای ویژه همجوشی 84 کیلوژول بر کیلوگرم (20 کیلو کالری بر کیلوگرم) است.

ضریب هدایت حرارتی - 39 کیلو کالری / (mh ° C) (45.5 W / (m K)). [منبع 136 روز مشخص نشده است]

ضریب انبساط حرارتی خطی در حدود 20 درجه سانتیگراد:

فولاد St3 (درجه 20) - (1/deg);

فولاد ضد زنگ - (1/درجه).

استحکام کششی فولاد:

فولاد برای سازه ها - 38-42 (kg / mm²)؛

فولاد سیلیکون کروم منگنز - 155 (kg / mm²)؛

فولاد مهندسی (کربن) - 32-80 (kg / mm²)؛

فولاد ریلی - 70-80 (کیلوگرم / میلی متر مربع)؛

آلیاژی از آهن با کربن (معمولاً بیش از 2.14٪) که با تبدیل یوتکتیک مشخص می شود. کربن موجود در چدن می تواند به شکل سیمانیت و گرافیت موجود باشد. بسته به شکل گرافیت و میزان سمنتیت، چدن های سفید، خاکستری، چکش خوار و با مقاومت بالا وجود دارد. چدن ها حاوی ناخالصی های دائمی (Si، منگنز، S، P) و در برخی موارد عناصر آلیاژی (Cr، Ni، V، Al و غیره) هستند. به عنوان یک قاعده، چدن شکننده است. تولید جهانی آهن خام در سال 2007 به 953 میلیون تن (از جمله در چین - 477 میلیون تن) بالغ شد.

انواع چدن

چدن سفید

در چدن سفید تمام کربن به صورت سمنتیت است. ساختار چنین چدنی پرلیت، لدبوریت و سمنتیت است. این چدن به دلیل رنگ روشن شکستگی نام خود را گرفت.

چدن خاکستری

چدن خاکستری آلیاژی از آهن، سیلیکون (از 1.2 تا 3.5 درصد) و کربن است، همچنین حاوی ناخالصی های ثابت منگنز، فسفر، S. در ساختار این نوع چدن ها، بیشتر یا تمام کربن به شکل گرافیت لایه ای شکستگی چنین چدنی به دلیل وجود گرافیت دارای رنگ خاکستری است.

آهن چکش خوار

آهن داکتیل با بازپخت طولانی مدت آهن سفید به دست می آید که منجر به تشکیل گرافیت پوسته پوسته می شود. پایه فلزی چنین چدنی: فریت و کمتر پرلیت.

آهن انعطاف پذیر

چدن داکتیل دارای گرافیت ندولار در ساختار خود است که در طی فرآیند تبلور به وجود می آید. گرافیت کروی به اندازه گرافیت لایه ای پایه فلزی را ضعیف نمی کند و یک متمرکز کننده تنش نیست.

نیمه چدن

در چدن، بخشی از کربن (بیش از 0.8٪) به صورت سمنتیت موجود است. اجزای ساختاری چنین چدنی پرلیت، لدبوریت و گرافیت لایه ای است.

طبقه بندی

بسته به محتوای کربن، چدن خاکستری هیپویوتکتیک (2.14-4.3٪ کربن)، یوتکتیک (4.3٪) یا hypereutectic (4.3-6.67٪) نامیده می شود. ترکیب آلیاژ بر ساختار ماده تأثیر می گذارد.

بسته به حالت و محتوای کربن در چدن، آنها را متمایز می کنند: سفید و خاکستری (با توجه به رنگ شکستگی که توسط ساختار کربن در چدن به شکل کاربید آهن یا گرافیت آزاد تعیین می شود). با استحکام بالا با گرافیت گره ای، آهن های شکل پذیر، چدن با گرافیت ورمیکولار. در چدن سفید، کربن به شکل سمنتیت، در چدن خاکستری - عمدتا به شکل گرافیت وجود دارد.

در صنعت، انواع چدن به شرح زیر مشخص می شود:

آهن خام- P1، P2؛

چدن برای ریخته گری - PL1، PL2،

چدن فسفر تبدیل - PF1، PF2، PF3،

تبدیل چدن با کیفیت بالا - PVK1، PVK2، PVK3؛

چدن با گرافیت لایه ای - SCH (اعداد بعد از حروف "SCH" مقدار استحکام کششی را در کیلوگرم بر میلی متر نشان می دهد).

چدن ضد اصطکاک

خاکستری ضد اصطکاک - ASF،

ضد اصطکاک با استحکام بالا - AChV،

چکش خوار ضد اصطکاک - AChK؛

چدن گره ای برای ریخته گری - HF (اعداد بعد از حروف "HF" به معنای استحکام کششی در کیلوگرم بر میلی متر و ازدیاد طول نسبی (%).

چدن آلیاژی با خواص ویژه - Ch.

3. کوره بلند،

کوره بلند - یک کوره بزرگ متالورژیکی و عمودی از نوع شفت برای ذوب چدن، فروآلیاژهای مواد خام سنگ آهن. اولین کوره بلند در اواسط قرن چهاردهم در روسیه در حدود سال 1630 در اروپا ظاهر شد.

شرح

کوره بلند ساختاری با ارتفاع تا 35 متر است که ارتفاع آن توسط قدرت کک محدود می شود که کل ستون مواد شارژ را در خود نگه می دارد. شارژ از بالا، از طریق یک دستگاه بارگیری معمولی، که مهر و موم گاز کوره بلند نیز می باشد، بارگیری می شود. در کوره بلند، سنگ آهن غنی احیا می شود (در مرحله حاضرذخایر سنگ آهن غنی تنها در استرالیا و برزیل، زینتر یا گلوله حفظ می شود. گاهی اوقات از بریکت به عنوان مواد خام سنگ معدن استفاده می شود.

کوره بلند از پنج عنصر ساختاری تشکیل شده است: قسمت استوانه ای فوقانی - قسمت بالایی که برای بارگیری و توزیع کارآمد بار در کوره لازم است. بزرگترین بخش مخروطی در حال گسترش - معدن که در آن فرآیندهای گرمایش مواد و کاهش آهن از اکسیدها انجام می شود. وسیع ترین قسمت استوانه ای - بخار، که در آن فرآیندهای نرم شدن و ذوب آهن کاهش یافته انجام می شود. قسمت مخروطی مخروطی - شانه ها، جایی که یک گاز کاهنده تشکیل می شود - مونوکسید کربن. قسمت استوانه ای - کوره، که برای جمع آوری محصولات مایع از فرآیند کوره بلند - چدن و ​​سرباره استفاده می شود.

در قسمت بالایی کوره لنزها وجود دارد - سوراخ هایی برای تامین انفجار گرم شده تا دمای بالا - هوای فشرده غنی شده با اکسیژن و سوخت هیدروکربن.

در سطح لنج ها دمایی در حدود 2000 درجه سانتیگراد ایجاد می شود. همانطور که به سمت بالا حرکت می کنید، دما کاهش می یابد و در بالا به حدود 270 درجه سانتیگراد می رسد. بنابراین، دماهای مختلفی در کوره در ارتفاعات مختلف تنظیم می شود که به دلیل آن فرآیندهای شیمیایی مختلفی از تبدیل سنگ معدن به فلز انجام می شود.

فرآیندهای در حال انجام در کوره

در بالای کوره، جایی که اکسیژن به اندازه کافی زیاد است، کک می سوزد و دی اکسید کربن تشکیل می دهد و آزاد می شود. تعداد زیادیحرارت.

C + O 2 \u003d CO 2 + Q

دی اکسید کربن، با ترک منطقه غنی شده با اکسیژن، با کک واکنش می دهد و مونوکسید کربن - عامل کاهنده اصلی فرآیند کوره بلند را تشکیل می دهد.

مونوکسید کربن با بالا آمدن برهم کنش با اکسیدهای آهن، اکسیژن را از آنها می گیرد و آنها را به فلز تبدیل می کند:

Fe 2 O 3 + 3CO \u003d 2Fe + 3CO 2

آهن به دست آمده در نتیجه واکنش به صورت قطره ای روی کک داغ جریان می یابد و با کربن اشباع می شود و در نتیجه آلیاژی حاوی 2.14 - 6.67٪ کربن ایجاد می شود. به این آلیاژ چدن می گویند. علاوه بر کربن، مقدار کمی از سیلیکون و منگنز را شامل می شود. به مقدار یک دهم درصد، ترکیب چدن نیز شامل ناخالصی های مضر - گوگرد و فسفر است. علاوه بر چدن، سرباره نیز در کوره تشکیل و جمع می شود که تمام ناخالصی های مضر در آن جمع آوری می شود.

پیش از این، سرباره از یک سوراخ سرباره جداگانه کوبیده می شد. در حال حاضر، هم آهن و هم سرباره به طور همزمان از سوراخ شیر پیگ آهن کوبیده می شوند. جداسازی چدن و ​​سرباره در خارج از کوره بلند انجام می شود - در ناودان با استفاده از یک صفحه جداکننده. آهن خام جدا شده از سرباره در ملاقه های چدن ریخته شده و به مغازه فولادسازی منتقل می شود.