примесей, а также от того, в каком состоянии находятся примеси: в виде химических соединений или в свободном состоянии. В чугуне, кроме основного элемента - железа, содержатся углерод, кремний, марганец, фосфор и сера.

Углерод попадает в чугун при плавке из топлива и является наиболее важной его примесью. В зависимости от химического состава и скорости охлаждения полученного чугуна углерод может выделяться в свободном состоянии в виде включений графита или в виде цемента РезС Если углерод находится в чугуне в виде графита, то такой чугун имеет серый излом и называется серым. Этот чугун применяется для изготовления деталей машин. Если углерод находится в чугуне в виде цементита, то чугун получается очень твердый, хрупкий и плохо обрабатывается режущим инструментом. Такой чугун имеет белый блестящий излом и называется белым. Для изготовления деталей маш,ин этот чугун почти не применяется.

При ллавке кремний попадает в чугун из кварцевого песка, входящего в состав руды. Кремний способствует выделению углерода в виде графита и улучшает литейные свойства чугуна. Действие марганца на свойства чугуна противоположно действию кремния: он препятств/-ет выделению углерода в виде графита и, следовательно, способствует образованию цементита. При небольшом содержании (до 1%) марганец является полезной примесью, так как повышает прочность чугуна. Марганец содействует удалению окислов и серы, ухудшающих качество чугуна.

Фосфор представляет собой вредную примесь, придавая литым заготовкам хладноломкость (хрупкость после остывания). Наряду с этим фосфор повышает жидкотекучесть расплавленного металла и поэтому в чугуне, предназначенном для фигурного литья, от которого не требуются высокие механические свойства, оказывается полезной примесью.

Сера придает чугуну плохие литейные свойства.

Серый чугун содержит 2,8-3,5% углерода, 0,8-3% кремния, 0,6-1,3% марганца, 0,2-1% фосфора и до 0,12% серы. В сером чугуне весь углерод или его основная часть находится в свободном состоянии - в виде пластинчатых или шаровидных включений графита, поэтому его легко можно обрабатывать на металлорежу-

щпх станках. Серый чугун имеет низкую стоимость, оп характеризуется хорошими литейными свойства.ми и высокими показателями прочности, поглощает вибрации и поэтому является широко распространенным .машиностроительным материалом.

Следует отметить, что при растягивающих нагрузках серый чугун имеет меньшую, чем у стали, прочность, но .хорошо работает на сжатие. Недостатком серого чугуна является хрупкость, которая не позволяет использовать его при изготовлении деталей машин, подвергающихся ударным нагрузкам.

Из серого чугуна отливают цилиндровые группы двигателей пожарных автомобилей и мотопомп, поршневые кольца, блоки выдвижных пожарных лестниц, станины кислородных насосов, корпусы газоструйнг,1х вакуум-аппаратов. Из серого чугуна марки СЧ12-28* изготовляют крышки пеппого огнетушителя ОХП-10, нз чугуна марки СЧ15-32- шаровой клапан пожарного гидранта. Из легированного чугуна делают гильзы двигателя мотопомпы МП-800. Из серого чугуна СЧ21-40 изготовляют тторншевые кольца мотопомпы М-600. из чугуна СЧ24-44-поршневые пальцы мотопомпы МП-800.

Корпус и крышка центробежного насоса ПН-40К, нижняя часть карбюраторов К-22И, К-124В, корпусы коробок Отбора мощности н редукторов пожарных автомобилей также выполнены из чугуна.

Из чугуна СЧ18-36 отлиты Kopnvc, крышка и рабочее колесо центробежных насосов ПК-20К и П?1-30КФ.

Сейчас в промышлен:10сти (на авторе.монтш>тх заводах) применяется модифицированный вгсокопрочный чугун, получаемый путем введения в расплавленный чугун магния или церия. В пожарной технике из высокопрочного чугуна изготовляют картер башенного механизма автолестнпд ЛЛМ-30 и АЛМ-45, крышки коренных подпшппиков двигателя ЗМЗ-451 пожарных мотопомп МП-1400 и МП-1600.

Белый чугун. Белый (передельный) чугун обладает

большой твердостью ц- хрупкостью, поэтому в ochobihom

он идет на переплавку в сталь. Кроме того, из белого чугуна производят отливки, которые подвергаются специ-

* СЧ означает серый чугун; первое число 12 указывает ita предел прочности при испытании па разрыв; второе число 28 показывает предел прочности при изгибе, и так читаются все остальные марки чугунов.

алыюй обработке для получения изделий из ковкого чугуна. В отдельных случаях белый чугун используется при ремонтных работах. Например, при износе зубчатых колес коробки отбора мощности пожарных автомобилей из белого чугуна наплавляют новые зубья.

Ковкий чугун. Ковкий чугун образуется путем отжига отливок из белого чугуна.

Отливки из ковкого чугуна допускают только правку под молотом в холодном состоянии.

Из ковкого чугуна изготовляют задний мост, ступицы колес, корпус коробки отбора мощности, картер рулевой передачи п пожарных авто.мобплях. детали газораспределительного .механизма двигателя ЗМЗ-451 и т. д.

Ферросплавы. Ферросплавами называют такие чугуны, в которых наряду с обычными элемента.ми содержится в большом количестве один из химических элементов, например кремний, марганец, хром.

§ 2. СТАЛЬ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В ПОЖЛРНОИ ТЕХНИКЕ

Основными исходными материалами для получения стали являются расплавленный белый (передельный) чугун и стальной ло.м. Сталь отличается от чугуна меньшим содержанием углерода, кремния, марганца, фосфора и серы. Процесс получения стали из чугуна сводится к уменьшению количества этих примесей. При переплавке лома процесс сводится к расплавлению твердых кусков и получению стали заданного химического состава путем введения или окисления отдельных элементов.

Сталь получают в конвертерах (бессемеровских и томасовскйх), мартеновских и электрических (дуговых и индукционных) печах.

Конвертерный способ. При этом способе сталь получают в конвертере емкостью 35-50 т.

При бессемеровском способе сталь получают в бессемеровском конпсртерс, который представляет собой сосуд грушевидной формы, изготовленный из клепаных листов стали. Внутри конвертер выложен огнеупорным динасовым кирпичом. Снаружи к металлическому кожуху прикреплен стальной литой пояс с цапфами. Одна цапфа полая, по ней в воздупшую коробку, расположенную в днище конвертера, подастся воздух. Для приведения конвертера в горизонтальное или вертикальное поло-

жение ко второй цапфе подведен привод от мотора (рис. 2).

Перед началом процесса конпертер поворачивается G горизонтальное положение, и в него заливается расплавленный чугун. После заливки чугуна конвертер приводится в вертикальное положение, и в пего подастся воздух. Под действием воздуха и высокой температуры

f Залиеке

Стиль

Рис. 2. Конвертер

из чугуна выгорают кремний, марганец, углерод. При горении этих элементов выделяется большое количество тепла и температура расплавленного металла повышается с 1250 до 1750°С. Продукты горения примесей всплывают па поверхность металла в виде шлаков и выделяются в виде газов. Процесс иревращепня чугуна в сталь длится 15 мин.

На переплавку в бессемеровском процессе идет бессемеровский чугун с 0,9-2% кремния, 0,6-1,5% -марганца и практически не содержащий серы и фосфора. Сера и фосфор при бессемеровском процессе из чугуна не выгорают. Для удаления фосфора необходимо применять известь, которая образует с фосфором легкоплавкое соединение и этим способствует удалению фосфора г.з чугуна. Однако известь разрушает динасовую футеровку бессемера, и !Поэтому применять не рекомендуется.

Томасопский процесс протекает аналогично бессемеровскому и отличается от пего тем, что из чугуна, кроме указанных элементов, выжигается фосфор. В томасовскйх конвертерах доломитовая футеровка позволяет при-

менять известь, способствующую удалению фосфора из чугуна. Шлак, получающийся при томасовском процессе (томасшлак), является сырьем для изготовления минеральных удобрений, так как он богат фосфором. При томасовском процессе применяется чугун, содержащий до 2% фосфора, до 1,5% марганца и до 0,5% кремния. Небольшое содержание кремния в томасовском чугуне объясняется его разрушающим действием на футеровку из доломита.

Достоинства конвертерного способа:

1) высокая производительность конвертеров;

2) простота устройства и небольшие экоплуатацион-ные расходы;

3) отсутствие расходов топлива, так как процессы протекают за счет химических реакций выгорания примесей, содержащихся в чугуне.

Недостатки конвертерного способа следующие:

1) невозможность переработки в конвертерах металлического лома;

2) больпюй угар металла;

3) трудность регулирования процесса и вследствие этого сложность получения стали определенного состава;

4) наличие в полученной стали растворенных газов, отрицательно влияющих на ее свойства;

5) при атмосферном дутье сталь насыщается азото.м (содержание азота в воздухе 78%), становится хрупкой (особенно при низких температурах) и быстро стареет.

Применение кислородного дутья в конвертерном производстве ускоряет выплавку стали, очищает металл от азота.

Мартеновский способ. При этом способе сталь получают в специальных мартеновских печах. Первая в России мартеновская печь, сконструированная и построенная русскими инженерами А. Износковым и Н. Кузнецовым, начала действовать с марта 1870 г. на Сормовском заводе (Горьковская область). Вместимость печи составляла 2,5 т. В пастояп1ее ъре.мя на Ждановском металлургическом заводе и.м. Ильича и .Магнитогорском комбинате действуют самые мощные в мире печи - вместимостью 900 т. Схема печи показана на рис. 3.

Тепло в печи для плавки создается за счет сгора1шЯ газа, подаваемого в печь вместе с воздухом. Газ и воздух предварительно подогреваются в регенераторах.

За одну плавку мартеновские печи дают от 20 до 500 т стали. За сутки в одной печи производится 2-6 плавок (одна плавка длится 3-8 ч).

Црадунты горения

Рис. 3. Мартеновская печь

/ - под (подниа); г -свод; J -плавильное пространство; 4 и 5-Головин; 5 н 7 - регенераторы; в - каналы; 9 - загрузочные окна

Длительность процесса позволяет брать пробы при варке стали и добавлять необходимые присадки для получения тех или иных сортов стали. При мартеновском процессе получается сталь высокого качества, идущая на изготовление сложных деталей.

Получение стали в электропечах. Сталь плавится в дуговых и индукционных электропечах. В дуговых электропечах сталь варится за счет тепла, получаемого от вольтовой дуги, возникающей между электродами или между электродами и металлом. Температура в печи достигает 3000°С. В дуговых электропечах сталь .плавится 3-6 ч в зависимости от сорта получаемой стали и емкости печи (рис. 4).

Высокое качество стали, получаемой в дуговой печи, объясняется сильным нагревом металла и длительной выдiepжкoй стали в печи, что позволяет освободить ее от газов и вредных примесей (серы, фосфора). В дуговых печах получаются специальные стали, содержащие тугоплавкие элементы (вольфрам, молибден). Наиболее часто электроплавка применяется для получения легированных сталей, содержащих никель, хром и другие специ-