Производство чугуна

В природе железо встречается в форме соединений, смешанных с большим количеством веществ, называемых пустой породой.

Основной схемой производства черных металлов в настоящее время является получение чугуна в доменной печи и передел чугуна на сталь.

Исходным сырьем для производства чугуна являются железные руды, топливо и флюсы. Агрегатом для выплав­ки чугуна служит доменная печь.

Рассчитанное в определенном соотношении количество загружаемых в доменную печь исходных материалов назы­вается шихтой.

Для получения чугуна употребляют следующие руды: магнитный железняк Fe₃0₄ (содержит до 72 % железа); бурый железняк 2Fe₂0_3*3H₂0 (от 35 % до 50 % железа); красный железняк Fe₂0₃ (до 60 % железа).

В качестве топлива используют каменноугольный кокс или природный газ.

Флюсы – это известняки (CaCO₃. MgCO₃), вводятся в доменную печь для отделения пустой породы и золы. Эти вещества при сплавлении с пустой породой и золой кокса образуют легкоплавкие химические соединения - шлаки, отделяемые от металла.

Перед использованием в доменной печи шихтовые материалы для ускорения плавки и снижения расхода подвергают дроблению, обогащению и окусковыванию (брикетирование, агломерация и окатывание).

Доменная печь с полезным объемом 5500 м³ имеет высоту более 100 метров и выдает 4-4,5 млн. тонн чугуна в год. Температура в доменной печи 1300 – 1450 °С. Внутреннее пространство печи обкладывают (футеруют) специальными огнеупорными материалами, которые противостоят действию высоких температур и физико-химических процессов. Снаружи печь имеет стальной кожух. Для осуществления доменного процесса в печь подают сжатый воздух, нагретый до 1200 °С и обогащенный кислородом.

В результате взаимодействия составляющих компонентов шихты и кислорода воздуха в доменной печи протекают следующие химические процессы:

- кислород воздуха (дутья) вступает во взаимодействие с углеродом кокса: С + О₂ = СО₂ и далее СО₂ + С = 2СО;

оксид углерода является восстановительной средой доменной печи: FeO +CO = Fe + CO_2.

Вслед за восстановлением железа происходит его науглероживание с образованием карбида железа по реакции: 3Fe + 2CO = Fe₃C+ CO_2.

Помимо углерода в железе одновременно растворяются марганец, кремний, фосфор и сера, которые содержались в руде. Таким образом, в результате доменного процесса получается чугун, содержащий до 10 % углерода и других примесей. Чугун сливают в ковши и отправляют в сталеплавильные печи или заливают в металлические формы и выпускают в виде чушек.

В доменном производстве выплавляют три вида чугуна: передельный (85 % от общего объема), литейный (12 %) и специальный (3 %). Передельный чугун используется для дальнейшего передела в сталь, литейный – направляется в чугунолитейные цеха для получения литейных чугунов. Специальные чугуны – ферросплавы применяются в качестве присадок и раскислителей при выплавке сталей.

Дата добавления: 2015-08-27