Конечными продуктами доменной плавки являются чугун, шлак, колошниковый газ и колошниковая пыль.
Чугун — многокомпонентный сплав железа с углеродом, марганцем, кремнием, фосфором и серой, снезначительным количеством водорода, азота и кислорода. В легированном чугуне могут быть хром, никель, ванадий, вольфрам и титан, количество которых зависит от состава проплавляемых руд.
В зависимости от назначения выплавляемые в доменных печах чугуны разделяют на три основных вида: передельный, идущий на передел в сталь . литейный, предназначенный для получения отливок из чугуна в машиностроении . доменные ферросплавы, используемые для раскисления стали в сталеплавильном производстве.
Передельный чугун подразделяют на мартеновский, бессемеровский, томасовский и высококачественный. В соответствии с существующим стандартом чугуны подразделяют на классы, марки, группы и категории.
Таблица 9.1 — Химический состав передельного коксового чугуна, %
| Марка чугуна | Si | Мn, группа | Р, классы | S, категория | |||||||
| I | II | А | Б | В | Г | Д | I | II | III | ||
| не более | не более | ||||||||||
| Мартеновский | |||||||||||
| Ml | 0,76—1,25 | До 1,0 | 1,01—1,75 | 0,15 | 0,20 | 0,30 | — | — | 0,03 | 0,05 | 0,07 |
| М2 | До 0,75 | > .> .1,0 | 1,01—1,75 | 0,15 | 0,20 | 0,30 | — | — | 0,03 | 0,05 | 0,07 |
| Бессемеровский | |||||||||||
| Б1 | 1,26—1,75 | 0,6 —1,20 | 0,07 | — | — | — | — | — | 0,04 | — | |
| Б2 | 0,70—1,25 | 0,50—0,80 | 0,07 | — | — | — | — | — | 0,06 | — | |
| Томасовский | |||||||||||
| Т | 0,20—0,60 | 0,80—1,30 | 1,60—2,00 | — | — | — | — | — | 0,08 | — | |
| Высококачественный | |||||||||||
| ПВК1 | 1,26—1,75 | До 1,0 | 1,01—1,75 | 0,02 | 0,025 | 0,030 | 0,045 | 0,060 | 0,015 | 0,020 | 0,025 |
| ПВК2 | 0,76—1,25 | > .> .1,0 | 1,01—1,75 | 0,02 | 0,025 | 0,030 | 0,045 | 0,060 | 0,015 | 0,020 | 0,025 |
| ПВКЗ | До 0,75 | > .> .1,0 | 1,01—1,75 | 0,02 | 0,025 | 0,030 | 0,045 | 0,060 | 0,015 | 0,020 | 0,025 |
Передельный чугун потребители используют в жидком виде.
Мартеновский чугун предназначен для передела в сталь в мартеновских печах. По содержанию кремния он делится на марки Ml и М2, по содержанию марганца — на группы I и II, по содержанию фосфора — на классы А—В и по содержанию серы — на категории I—III.
Бессемеровский чугун характеризуется низким содержанием фосфора (до 0,07%), так как в бессемеровском конвертере с кислой футеровкой фосфор удалить из металла невозможно.
По содержанию кремния бессемеровский чугун подразделяют на марки Б1 и Б2, которые в свою очередь в зависимости от содержания марганца делятся на группы I и II. На классы и категории по содержанию фосфора и серы бессемеровский чугун не подразделяют.
Для бессемеровского чугуна в отличие от мартеновского содержание кремния в чугуне имеет очень важное значение: выгорание его в конвертере обеспечивает приход тепла. В мартеновском же процессе высокое содержание кремния в чугуне нежелательно.
В последнее время все большее развитие получает выплавка стали в кислородных конвертерах с основной футеровкой. Состав чугуна для этого процесса незначительно отличается от мартеновского. Наиболее качественным считается чугун, содержащий не более 0,6% Si.
Томасовский чугун переделывают в сталь в конвертерах с основной футеровкой. В этом процессе фосфор является полезной примесью, обеспечивая томасовский процесс теплом при выгорании. Передел фосфористых чугунов из керченских руд осуществляют в специальных мартеновских печах с основной футеровкой. Высококачественный чугун по содержанию кремния подразделяют на марки ПВК1 (передельный высококачественный коксовый), ПВК2 и ПВКЗ, каждая из которых по содержанию марганца делится на группы I и II, по содержанию фосфора — на классы А—Д и по содержанию серы—на категории I, II и III.
Кроме приведенной стандартизации передельного чугуна, на каждом заводе существуют технические условия и кондиции на чугун, служащие основанием для взаиморасчетов между доменным и сталеплавильным цехами. Например, при производстве так называемой кипящей и полуспокойной сталей в мартеновских печах желательно иметь в чугуне возможно более низкое содержание кремния. За поставку такого чугуна доменный, цех получает приплату.
Литейный чугун после выпуска из доменной печи разливают в чушки массой 45 кг и направляют на машиностроительные заводы, где для отливки деталей машин его вторично подвергают расплавлению в специальных печах — вагранках.
Литейный чугун в зависимости от содержания кремния подразделяют на шесть марок ЛКО, (литейный коксовый) ЛК1— ЛК5. Каждую марку по содержанию марганца и серы делят соответственно на три группы и три категории, а по содержанию фосфора — на четыре класса: А — малофосфористый, Б — обычный, В и Г — фосфористый.
Таблица 9.2 — Химический состав литейного коксового чугуна, %
| Марка чугуна | C | Si | Мn, группа | Р, класс | S, категория | |||||||
| I | II | III | А | Б | В | Г | I | II | III | |||
| не более | ||||||||||||
| ЛК0 | 3,5-4,0 | 3,26-3,75 | До0,5 | 0,51-0,90 | 0,91-1,30 | 0,1 | 0,11-0,30 | 0,31-0,70 | 0,71-1,20 | 0,02 | 0,03 | 0,04 |
| ЛК1 | 3,6-4,1 | 2 76-3,25 | » 0,5 | 0,51-0,90 | 0,91-1,30 | 0,1 | 0,11-0,30 | 0,31-0,70 | 0,71-1,20 | 0,02 | 0,03 | 0,04 |
| ЛК2 | 3,7-4,2 | 2,26-2,75 | » 0,5 | 0,51-0,90 | 0,91-1,30 | 0,1 | 0,11-0,30 | 0,31-0,70 | 0,71-1,20 | 0,03 | 0,04 | 0,05 |
| ЛК3 | 3,8-4,3 | 1,76-2,25 | » 0,5 | 0,51-0,90 | 0,91-1,30 | 0,1 | 0,11-0,30 | 0,31-0,70 | 0,71-1,20 | 0,03 | 0,04 | 0,05 |
| ЛК4 | 3,9-4,4 | 1,26-1,75 | » 0,5 | 0,51-0,90 | 0,91-1,30 | 0,1 | 0,11-0,30 | 0,31-0,70 | 0,71-1,20 | 0,04 | 0,05 | 0,06 |
| ЛК5 | 4,0-4,5 | 0,75-1,25 | » 0,5 | 0,51-0,90 | 0,91-1,30 | 0,1 | 0,11-0,30 | 0,31-0,70 | 0,71-1,20 | 0,05 | 0,06 | 0,07 |
Структура отливок из литейного чугуна зависит от содержания кремния, марганца и скорости охлаждения отливки. Чем выше содержание кремния, ниже содержание марганца и меньше скорость охлаждения, тем больше выделится углерода в виде графита. Излом такой пробы чугуна будет крупнозернистым, темно-серого цвета.
Фосфор сообщает металлу хрупкость, поэтому ответственные детали отливаются из малофосфористого чугуна. В тех случаях, когда от изделий не требуется высокой прочности, для литья используют фосфористый чугун, характеризующийся высокой жидкотекучестью и хорошей заполняемостью литейной формы.
К доменным ферросплавам относятся ферромарганец, зеркальный чугун и ферросилиций.
Доменный ферромарганец по содержанию марганца в сплаве подразделяют на две марки Мн5 и Мн6, а по содержанию фосфора — на два класса. Зеркальный чугун по содержанию марганца долят на марки 341, 342 и 343. Ферросилиций по содержанию кремнии классифицируют на две марки.
Таблица 9.3 — Химический состав доменных ферросплавов, %
| Марка ферросплава и класс по фосфору | Si | Мn | Р | S |
| не более | ||||
| Ферромарганец доменный | ||||
| Класс А: Мн5 Мн6 Класс Б: Мн5 Мн6 | Не более 2,0 “ “ 2,0 “ “ 2,0 “ “ 2,0 | 75,1 и более 70—75 75,1 и более 70—75 | 0,35 0,35 0,45 0,45 | 0,03 0,03 0,03 0,03 |
| Чугун зеркальный | ||||
| ЗЧ1 ЗЧ2 ЗЧ3 | Не более 2,0 “ “ 2,0 “ “ 2,0 | 20,1—25,0 15,1—20,0 10,0—15,0 | 0,22 0,20 0,18 | 0,03 0,03 0,03 |
| Ферросилиций доменный | ||||
| Си 15 Си 10 | 13,1 и более 9,0—13,0 | Не более 3,0 3,0 | 0,20 0,20 | 0,04 0,04 |
В доменных печах иногда выплавляют феррохром и феррофосфор.
В последние годы выплавка ферросплавов в доменных печах сокращается вследствие неэкономичности передела. Более выгодно производить ферросплавы в электрометаллургических агрегатах— ферросплавных электропечах.
