ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ЧУГУНА

Железнодорожный транспорт и транспортное машиностроение в зна­чительных количествах применяют чугун в качестве конструкционного материала. Однако главное назначение чугуна - получение из него стали. Исходными материалами для получения чугуна являются железные руды, топливо и флюсы. Выплавляются чугуны в доменных печах.

Железные руды состоят из окислов железа и пустой породы. Пус­тая порода в свою очередь состоит из кремнезема, глинозема, извест­няков и других соединений. В зависимости от природы окислов железа различают следующие железные руды:

магнитный железняк (магнитная окись железа Fe₃O₄), который со­держит железа до 72% и обладает магнитными свойствами;

красный железняк (безводная окись железа Fe₂O₃), содержащий до 65% железа;

бурый железняк (водная окись железа, часто встречающаяся в ви­де минерала лимонита 2Fe₂O₃*3H₂O). Содержание железа в бурых желез­няках колеблется от 30 до 50%.

Топливо, применяемое для выплавки чугуна, должно обладать вы­сокой теплотой сгорания, малой зольностью, значительной прочностью при высоких температурах, достаточной пористостью, а также содер­жать возможно меньше серы, легко переходящей в металл при выплавке чугуна. Лучше всего этим требованиям удовлетворяет каменноугольный кокс.

Флюсы вводят в доменную печь для понижения температуры плавле­ния пустой породы и золы. Обычно в качестве флюсов применяют из­вестняк СаСО₃. Флюсы разжижают расплавленную пустую породу (шлаки) и способствует переводу в шлак золы топлива и значительной части серы.

Доменная печь относится к разряду шахтных печей, у которых ра­бочее пространство располагается вертикально. Полезный объем домен­ных печей, работающих на косе, достигает 3000 и даже 5000 м³. Крупные домен­ные печи выплавляют в сутки от 2500 до 4000 т чугуна, дают 600-800 т шлака и 4-5 млн.м³ доменного газа. Сущность доменного процесса заключается в восстановлении железа из его окислов, насыщении восс­тановленного железа углеродом и постоянными примесями до состава чугуна, в расплавлении чугуна и отшлаковании пустой породы.

Загруженное в доменную печь топливо, опускаясь вместе с рудой и флюсом вниз, постепенно нагревается и поступает в горн в раска­ленном состоянии, где, соединяясь с кислородом вдуваемого воздуха, интенсивно горит, выделяя углекислый газ,

С + О₂ = СО₂ В результате горения топлива температура выше фурм дос­тигает 1800-1900⁰С. Образовав­шийся углекислый газ, поднима­ясь вверх и встречаясь с раска­ленным топливом, восстанавлива­ется, образуя окись углерода: СО₂ + С = 2СО. Полученная окись углерода и является основным восстановителем железа из его окислов. Восстановление железа идет путем отнятия кислорода от его окислов по реакциям:

3Fe₂O₃ + CO = 2Fe₃O4 + CO₂;

Fe₃O₄ + CO = 3FeO + CO₂;

FeO + CO = Fe + CO₂.

Закись железа FeO восстанавливается также твердым углеродом

FeO + C = Fe + CO.

Вслед за железом восстанавливается марганец из окиси марганца MnO, кремний из кремнезема SiO₂ и фосфор из фосфорного ангидрида Р₂О₅.

Восстановленное губчатое железо, опускаясь вниз, начинает пог­лощать углерод, превращаясь в чугун.

Чугун расплавляется при температуре 1147-1200⁰С и каплями сте­кает в горн, растворяя в себе марганец, кремний и фосфор. Смывая золу, чугун поглощает также некоторое количество серы.

Выплавляемые в доменных печах чугуны по назначению делятся на передельные и литейные. Кроме того, в доменных печах выплавляются ферросплавы.

Передельными чугунами (ранее ОСТ 805-69) называются различного состава белые чугуны, содержащие пониженное количество кремния и повышенное марганца. Они предназначаются для переработки в сталь. Коксовый передельный чугун в зависимости от содержания марганца, фосфора и серы подразделяется на группы,классы и категории.

Литейные чугуны - это различного состава серый чугуны, содер­жащие повышенное количество кремния и использующиеся в качестве шихтового материала при производстве чугунных отливок (ранее ГОСТ 2787-75).

Ферросплавы, выплавляемые в доменных печах, применяют в ка­честве специальных присадок при выплавке стали и переплавке чугуна. Главное назначение ферросплавов - раскисление стали. К доменным ферросплавам относят ферросилиций и ферромарганец. Наша промышлен­ность производит всего около 20 наименований ферросплавов ( феррох­ром, ферротитан, ферромолибден и др.). Многие из них из-за низкого содержания углерода не могут быть отнесены к чугунам.

Побочными продуктами доменной плавки являются шлак и доменный газ, содержащий СО. Шлак применяется для изготовления ряда строи­тельных материалов, в том числе шлакобетона. Доменный газ использу­ется в качестве топлива.

Дата добавления: 2014-10-08; просмотров: 231; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!