Получение чугуна
Для производства чугуна в доменных печах необходимо иметь следующие исходные материалы: железные руды, топливо и флюсы. Эти исходные материалы называются шихтой.
Железные руды представляют собой оксиды и карбонаты железа, и другие соединения. Оксиды: Fe2 O3 -красный железняк, Fe3 O4 -магнитный железняк,
Fe2 O3 ·п H2 O -бурый железняк.
Карбонаты: Fe СО3 -шпатовый железняк.
Возможно вы искали - Реферат: Производство отливок в литейных цехах
Топливом для доменной плавки служит кокс продукт сухой перегонки каменного угля.
Как частичные заменители кокса могут быть использованы природный газ, мазут или пылевидное топливо.
В качестве флюса используют известняк CaCO3 или доломитизированный известняк nCaCO3 ·mM gCO3 .
Пустая порода вместе с флюсами образует жидкий шлак. Флюс придает шлаку необходимые состав и свойства, благодаря чему обеспечиваются заданный режим работы печи и очистка чугуна от серы.
При сжигании топлива в доменной печи первым процесс является сгорание углерода.
2С+О2 =2СО+ Q
Похожий материал - Реферат: Производство никеля
Второй процесс характеризуется восстановлением железа, марганца кремния фосфора серы и других элементов. Восстановителями являются СО, Н2 (образующийся в результате воздействие углерода на влагу дутья в виде водяного пара) и твердый углерод С.
3 Fe2 O3 +СО=2 Fe3 O4 + СО2 + Q ;
Fe3 O4 + СО=3 Fe О+СО2 - Q ;
Fe О+ СО= Fe + СО2 + Q .
Восстановленное в доменной печи железо активно поглощает углерод (науглероживается)
также капли жидкого металла интенсивно взаимодействуют с углеродом при контакте с раскаленным коксом.
3Fe+2CO= Fe3 C+ СО2 +Q;
3 Fe + С= Fe3 C .
Насыщенное углеродом железо имеет пониженную (до 1150…1200ºС) в сравнении с чистым железом (1539ºС) температуру плавления. Выделяется чугун.
Марганец восстанавливается твердым углеродом.
MnO+C=Mn+CO-Q
MnSiO3 +CaO+C=Mn+CaSiO3 +CO-Q
Очень интересно - Реферат: Производство плавленого периклаза из природного брусита
Восстановление кремния осуществляется по реакции.
Si О2 +2C=Si+2CO-Q
В доменном процессе удалению серы из металла придается большое значение.
FeS+CaO+C=CaS+Fe+CO.
7 8
6
5
4
3
2
1
 |
Рисунок доменной печи
1 шлаковая летка, 2 лещадь, 3 горн, 4 чугунная летка, 5 шахта, 6 выпуск газов, 7 вагонетка, 8 наклонный мост.
Таким образом, в результате процессов восстановления окислов железа , растворения в железе С, Mn, Si, P, S в печи образуется чугун. В нижней части печи образуется шлак в результате с плавления окислов пустой породы руды, флюсов и золы топлива. По мере скопления чугуна и шлака их выпускают из печи. Чугун выпускают через 3-4 ч., а шлак через 1,0-1,5 ч. Чугун выпускают через чугунную летку, а шлак через шлаковую летку.
Переработка чугуна в сталь .
Вам будет интересно - Реферат: Производство чугуна и стали
В настоящее время применяется два главных способа переработки чугуна в сталь. Оба они основаны на окислении содержащихся в чугуне примесей.
Бессемеровский способ заключается в продувании сквозь расплавленный чугун сильной струи воздуха.
Бессемерование производится в огромных стальных грушевидных сосудах, так называемых конверторах, выложенных внутри кирпичом из керамзита и вмещают до 40-50 т чугуна. Конвертор может вращаться на горизонтальных цапфах при помощи зубчатого колеса. Ко дну конвектора, в котором находится много мелких отверстий, приделана воздушная камера для нагнетания воздуха. Конвектор наполняют расплавленным чугуном, а в воздушную камеру нагнетают воздух. Проходя через отверстия в дне конвертора, воздух пронизывает всю массу чугуна и окисляет примеси.
Прежде всего, выгорает, переходя в шлак, кремний и марганец, затем уже углерод. Весь процесс бессемерования продолжается 19-20 мин, после чего конвектор можно опорожнить, повернув его отверстием вниз.
Бессемеровским способом получают сталь, содержащую менее 0,3% углерода. Если желают получить сталь с большим содержанием углерода, то или заканчивают продувание воздуха раньше, пока еще не весь углерод выгорел, или прибавляют в конвектор к полученной стали некоторое количество богатого углеродом чугуна и еще некоторое время продувают воздух для перемешивания.
Похожий материал - Реферат: Прокат металла
Если чугун содержит фосфор, то удалить, последний при обыкновенной обкладки конвектора не удается. Между тем удаление фосфора необходимо, так как присутствие его делаёт сталь ломкой. В таких случаях по предложению Томаса обкладка конвектора делается из смеси окислов магния и кальция получаемые прокаливанием минерала доломита MgCO3 · CACO3 , а, кроме того, к самому чугуну прибавляют 10-15% извести. Образующийся при сгорании фосфора фосфористый ангидрит Р2 О соединяется с известью, причем получаются шлаки, используемые в качестве удобрения так называемые томасшлаки.
Вторым основным способом получения стали, является получение в мартеновских печах. При плавке в мартеновских печах составляющими шихты могут быть стальной скрап, жидкий и твёрдый чугуны.
1. Скрап-процесс, при котором основной частью шихты является стальной скрап; применяют на металлургических заводах.
2. Скрап-рудный процесс, при котором основная часть шихты состоит из жидкого чугуна (55-75%), а твёрдая часть шихты скрап и железная руда; этот процесс применяют на заводах где есть доменные печи.