Surówka jest metalem uzyskały uwolnienie wielkopiecowego . Nazwa ta bierze pod uwagę fakt, że jakość tego żeliwa , które jest używane w stanie ciekłym, charakteryzuje się nie względami metalurgicznymi czy mechanicznymi , a jedynie jego składem chemicznym .
Surówka przypomina bardziej surowiec niż gotowy lub półprodukt; jest to tylko stan pośredni w produkcji stali lub odlewania.
Ponieważ surówka jest przeznaczona do natłuszczania lub rafinacji , jej skład jest zoptymalizowany w celu zapewnienia lepszej wydajności procesów znajdujących się za wielkim piecem. Rzeczywiście, na całość sektora , „powody ekonomiczne uniemożliwiają nam pomnożenie rafineryjne operacje na tyle , aby uzyskać doskonały żelaza ze złym żeliwa” .
Odróżnić czcionek w zależności od ich przeznaczenia (żeliwnej do rafinacji w konwerterze lub formowanie odlewu), zamiast ich powierzchni pęknięć (biały żelazo, szare, nakrapiane, itd. ) Stało się powszechne w XX th century, zastosowanie stali ze szkodą z kałużego żelaza i żeliwa. Więc :
„W zależności od zastosowania czcionki można podzielić na dwie szerokie kategorie. Po pierwsze te, które przejdą całkowitą konwersję w inny rodzaj produktu żelaznego, a po drugie takie, które nie zmienią się pod względem składu ani charakteru.… ”
- Robert Forsythe, Wielki piec i produkcja surówki, s. 287
Tak (%) | S (%) | P (%) | Mn (%) | ||
---|---|---|---|---|---|
Czcionki konwersji | |||||
Żeliwo szare do kuźni ( np. Żeliwo kałużowe ) | <1,5 | <0,1 | <1,0 | <1,0 | |
Żeliwo Bessemera | 1,0 - 2,0 | <0,050 | <0,1 | <1,0 | |
Żeliwo kwaśne Siemens Martin ( tj. O niskiej zawartości fosforu) | <2,00 | <0,030 | <0,03 | <1,0 | |
Siemens Martin Basic Żeliwo | <1,00 | <0,050 | <1,0 | <1,0 | |
Thomas Fonte | <1,00 | <0,050 | 2,0 - 3,0 | 1,0 - 2,0 | |
Formowanie Fontes | |||||
Żeliwo, klasa 1 | 2,5 - 3,0 | <0,035 | 0,5 - 1,0 | <1,0 | |
Żeliwo, klasa 2 | 2,0 - 2,5 | <0,045 | 0,5 - 1,0 | <1,0 | |
Żeliwo, klasa 3 | 1,5 - 2,0 | <0,055 | 0,5 - 1,0 | <1,0 | |
Ciągliwy metal | 0,75 - 1,5 | <0,050 | <0,2 | <1,0 |
Podczas przedmuchiwania konwertora Bessemera egzotermiczna natura utleniania krzemu , manganu , węgla i żelaza jest przydatna do przemiany w żelazo, którego temperatura topnienia jest wyższa niż żeliwa. Uzyskanie całkowicie rafinowanego żelaza wymaga przetopienia bardzo precyzyjnego składu. Jednakże, dla konwertorowanie krzem jest głównym czynnikiem przyczyniającym się cieplny spalania 1% krzemu podnosi temperaturę łaźni do 300 ° C . To jest treść określona przez amerykańskich producentów stali XIX th wieku, kiedy Anglicy zazwyczaj korzystają w tym samym czasie, czcionka 2% krzemu.
Dlatego też minimalna zawartość krzemu jest niezbędna do zakończenia nadmuchu: konieczność ta przyspieszyła zanik zimnych wielkich pieców . Jednak produkcja żeliwa bardzo bogatego w krzem nie ma znaczenia ekonomicznego, ponieważ prowadzi to do dużego zużycia paliwa w wielkim piecu. Ponadto zbyt dużo krzemu przedłuża nadmuch i prowadzi do dużego zużycia żelaza przez żużel.
Konwerter Thomasa jest bardzo podobny do konwertera Bessemera. Wyróżnia się od niego pracą w środowisku podstawowym , natomiast proces Bessemera jest kwaśny, co sprawia, że nadaje się do usuwania fosforu z żeliwa.
Podczas defosforyzacji fosfor utlenia się w wyniku bardzo egzotermicznej reakcji i migruje do żużla. W istocie, podczas gdy wkład cieplnego spalania węgla, żelaza i manganu, ma tylko o kilka stopni, spalanie 1% krzemu podnosi temperaturę łaźni przez 300 ° C i 1% fosforu. Wzrost 183 ° C .
Aby jednak pozostał zasadowy, żużel musi zawierać minimum krzemionki , która jest bardzo kwaśnym tlenkiem. Dla hutników ważne jest zatem, aby wyprodukować żeliwo, które zawiera minimum krzemu, aby nie zakwaszać żużla poprzez jego przemianę w krzemionkę, oraz maksimum fosforu, którego spalanie zapewni termiczny sukces operacji. i jakość mleczarza Tomasza . Dlatego „żeliwa Thomas” idealnie zawierają mniej niż 1% krzemu, podczas gdy te przeznaczone do procesu Bessemera mają wyższą zawartość. Zawartość fosforu powinna być większa niż 2%, co wyklucza wytapia z rud niewystarczająco fosforu: amerykańskie rud też fosforu w kwaśnym konwertorowanie i nie wystarczy do podstawowego procesu Thomas, należą do tej kategorii, a do środkowej części XX TH wieku, nie można udoskonalić w podstawowym piekarniku Siemens-Martin .
Wraz ze zniknięciem procesów Bessemera, Thomasa, a ostatnio Martina, ograniczenia dotyczące surówki uległy zmianie. Około 1970 r. W 9 z 10 stalowni żeliwo przeznaczone do konwertora było „ żeliwa białego ”, które w wagonach torpedowych transportowano bezpośrednio w postaci płynnej do pobliskiej huty .
Uogólnienie konwerterów tlenu , które mają doskonałą sprawność cieplną, powoduje modyfikację ograniczeń dotyczących zawartości krzemu lub fosforu. Utlenianie tych pierwiastków nie jest już konieczne dla zachowania równowagi termicznej procesów: ich eliminacja staje się wówczas kosztowną operacją, której należy unikać w jak największym stopniu.
Z drugiej strony, rosnące wymagania dotyczące jakości stali oznaczają, że nawet „żeliwa niefosforowe” muszą być defosforowane, ponieważ niewiele nowoczesnych stali akceptuje zawartość fosforu większą niż 0,02%. Dlatego metalurgia w konwerterze odbywa się w podstawowym medium. Dlatego zawartość krzemu należy ograniczyć do minimum. Jeśli chodzi o żużel, jego wartość jako nawozu zanika ze względu na jego niską opłacalność i osiągniętą obecnie zbyt niską zawartość fosforu: surówka musi zatem zawierać możliwie jak najmniej.
Wyróżnia się żeliwo surowe przeznaczone do odlewnictwa takie, które będzie odlewane w stanie surowym (żeliwo szare) oraz takie, które będą poddawane obróbce wcześniej (żeliwo ciągliwe, grafit sferoidalny itp .). Właściwości mechaniczne żeliwa ( podatność na pękanie , ciągliwość ) wynikające zarówno ze składu chemicznego, jak i technik obróbki podczas formowania , surówkę klasyfikuje się zatem ponownie tylko ze względu na skład chemiczny:
„Obecnie powszechną praktyką jest kupowanie żeliwa na podstawie ich składu chemicznego zamiast typu pęknięcia […]
Fizyczne właściwości żeliwa [odlewniczego] są zasadniczo związane ze stanem, w jakim znajduje się węgiel, a głównym czynnikiem decydującym o stan węgla to ilość krzemu. Ale ponieważ krzem nie jest jedynym czynnikiem wpływającym, zdarza się, że nie działa on w klasyczny sposób na węgiel. Facje pęknięcia nie mogą wtedy dostarczyć informacji o zawartości krzemu, a tym samym o jakości wypraski. Jednak obecnie bardziej powszechne jest klasyfikowanie żeliwa na podstawie zawartości węgla, a nie wyglądu pęknięcia… ”
- Robert Forsythe, Wielki piec i produkcja surówki, s. 308-309