Чугун и сталь — это металлические сплавы на основе железа, отличающиеся содержанием углерода и технологией производства. Эти материалы играют ключевую роль в металлургии и широко используются в строительстве, машиностроении, энергетике и других отраслях. Чтобы разобраться, из чего выплавляют чугун и сталь, и в чём между ними разница, рассмотрим ключевые аспекты их состава, сырья и способов получения.
1. Основные различия между чугуном и сталью
И чугун, и сталь представляют собой сплавы железа с углеродом, однако различие между ними заключается, прежде всего, в количестве углерода и степени его удаления из расплава:
- Чугун содержит от 2,14% до 6,67% углерода, что придаёт ему твёрдость, но делает хрупким. Он плохо поддаётся ковке, зато легко отливается в формы.
- Сталь — более «чистый» сплав, с содержанием углерода от 0,02% до 2,14%. Это делает её более пластичной, прочной и пригодной для механической обработки.
Состав этих сплавов определяет и методы их получения, и сферы применения.
2. Сырьё для выплавки чугуна
Выплавка чугуна начинается с добычи и подготовки железной руды. Основными видами сырья являются:
- Железная руда — основное сырьё. Применяются разные виды руд: гематит (Fe₂O₃), магнетит (Fe₃O₄), лимонит, сидерит. Их предварительно обогащают — удаляют примеси, повышают содержание железа.
- Кокс — твёрдый углеродистый материал, получаемый путём коксования угля. Он служит не только топливом, но и химическим восстановителем, извлекающим железо из руды.
- Флюсы — например, известняк (CaCO₃), добавляются для связывания примесей (например, кремния, серы) и образования лёгкоплавкого шлака, который удаляется в процессе плавки.
Процесс выплавки чугуна осуществляется в высоких доменных печах. Железная руда восстанавливается коксом при температуре около 1500 °C, образуя расплавленный чугун, который стекает в нижнюю часть печи.
3. Как получают сталь
Для получения стали используют чугун в качестве основного сырья. Процесс переработки чугуна в сталь — это процесс удаления избыточного углерода и вредных примесей (серы, фосфора, кремния). Основные методы производства стали:
- Мартеновский способ — исторически важный, но в наши дни почти не используется из-за низкой эффективности и высокого расхода топлива.
- Конвертерный метод — самый распространённый. Жидкий чугун заливают в конвертер, где через него продувают чистый кислород. При этом окисляются углерод, кремний, марганец, фосфор и сера. Образуется сталь с регулируемым составом.
- Электросталеплавильный метод — сталь получают из металлолома и чугуна в электродуговых печах. Это энергоёмкий, но гибкий способ: можно точно регулировать состав, температуру и степень легирования.
Для улучшения свойств стали в процессе плавки могут добавляться легирующие элементы: хром, никель, молибден, ванадий и др.
4. Вспомогательные материалы и добавки
При производстве как чугуна, так и стали применяются дополнительные материалы, влияющие на характеристики конечного продукта:
- Металлолом — используется как добавка при выплавке стали, снижает себестоимость и повышает экологичность;
- Известняк и доломит — служат флюсами для образования шлака;
- Газообразный или кислородный дутьё — усиливает окисление примесей в конвертерных и электродуговых печах.
Правильный подбор сырья и добавок влияет на качество продукции, её структуру и эксплуатационные характеристики.
5. Продукция, получаемая на выходе
После выплавки чугун может быть использован как:
- Литейный чугун — для производства деталей методом литья (корпуса машин, плиты, батареи);
- Передельный чугун — отправляется на сталеплавильные заводы для переработки в сталь.
А сталь, в зависимости от состава и обработки, становится основой для:
- конструкционного проката (балки, трубы, листы);
- инструментов (режущий, мерительный инструмент);
- нержавеющей продукции для медицины и пищевой промышленности.
6. Роль технологии в качестве металла
Современные сталелитейные предприятия применяют автоматизированные процессы контроля химического состава, температуры и времени обработки. Это позволяет выпускать стали с заданными свойствами: высокой прочностью, коррозионной стойкостью, износоустойчивостью и т.д. Аналогично, качество чугуна зависит от точности дозировки компонентов и режима доменной плавки.
Важно понимать: качество исходного сырья напрямую влияет на свойства итогового металла. Поэтому ведущие производители уделяют внимание не только технологиям, но и поставщикам руды, кокса и других материалов.
Хотите лучше понимать металлургию и выбирать качественный прокат?
Подписывайтесь на Металлобаза – Надёжные Стали в Яндекс Дзен!
Мы рассказываем:
- Как устроено современное производство стали;
- Чем отличается чугун от стали на практике;
- На что смотреть при закупке проката или инструмента.
Всё о металле — просто, понятно, по делу.
Выбирайте сталь с умом: https://ros-met.com/