Чугун. Производство чугуна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский Техникум железнодорожного транспорта - структурное подразделение федерального бюджетного государственного образовательного учреждения высшего професионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения"

Реферат

На тему: «Чугун. Производство чугуна»

По Дисциплине: Техническая механика и материаловедение

Выполнил:

Студент группы 141-Т

Бич Артур

Проверил:

Малюгин Сергей Иванович

СПБ

2012 год

Чугун -- сплав железа с углеродом с содержанием более 2,14 % (точка эвтектического превращения на диаграмме состояний). Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют: белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок.

Виды чугуна:

Белый чугун

Белый чугун -- вид чугуна, в котором углерод в связанном состоянии в виде цементита, в изломе имеет белый цвет и металлический блеск.

В структуре такого чугуна отсутствуют видимые включения графита и лишь незначительная его часть (0,03-0,30 %) обнаруживается тонкими методами химического анализа или визуально при больших увеличениях. Основная металлическая масса белого чугуна состоит из цементитной эвтектики, вторичного и эвтектоидного цементита, а легированного белого чугуна -- из сложных карбидов и легированного феррита.

Отливки белого чугуна обладают износостойкостью, относительной жаростойкостью и коррозионной стойкостью. Наличие в части их сечения структуры, отличной от структуры белого чугуна, понижает эти свойства. Прочность белого чугуна снижается с увеличением содержания в нём углерода, а следовательно, и карбидов. Твёрдость белого чугуна возрастает с ростом доли карбидов в его структуре, а следовательно, и с увеличением содержания углерода.

Наивысшую твёрдость имеет белый чугун с мартенситной структурой основной металлической массы. Коагуляция карбидов резко снижает твёрдость чугуна.

При растворении в карбиде железа примесей и образовании сложных карбидов твёрдость их и белого чугуна повышается. По интенсивности влияния на твёрдость белого чугуна основные и легирующие элементы располагаются в следующей последовательности, начиная с углерода, определяющего количество карбидов и интенсивнее иных элементов увеличивающего твёрдость чугуна.

C -- Ni -- P -- Mn -- Cr -- Mo -- V -- Si -- Al -- Cu -- Ti -- S.

Действие никеля и марганца, а отчасти хрома и молибдена, обуславливается их влиянием на образование мартенситно -- карбидной структуры и содержание их в количествах, соответствующих содержанию в чугуне углерода, обеспечивает максимальную твёрдость белого чугуна.

Особо высокий твёрдостью НВ 800--850 обладает чугун с содержанием 0,7-1,8 % бора. Белый чугун является весьма ценным материалом для деталей, работающих в условиях износа при очень высоких удельных давлениях и преимущественно без смазки.

Прямая зависимость между износостойкостью и твёрдостью отсутствует; твёрдость не определяет износостойкость, но должна учитываться в совокупности со структурой чугуна. Лучшей износостойкостью обладает белый чугун с тонким строением основной металлической массы, в которой в виде отдельных мелких и равномерно распределённых включений или в виде тонкой сетки расположены карбиды, фосфиды и пр.

Структура основной металлической массы определяет и специальные свойства легированного чугуна -- его коррозионную стойкость, жаропрочность, электросопротивление.

В зависимости от состава и концентрации легирующих элементов, основная металлическая масса легированного белого чугуна может быть карбидо-аустенитной, карбидо-перлитной и, помимо этого, содержать легированный феррит.

Основным легирующим элементом при этом является хром, связывающий углерод в карбиды хрома и сложные карбиды хрома и железа.

Твёрдые растворы этих карбидов обладают высоким электродным потенциалом, близким к потенциалу второй структурной составляющей основной металлической массы чугуна -- хромистого феррита, а возникающие защитные окисные плёнки определяют повышенную коррозионную стойкость высокохромистого белого чугуна.

В присутствии хрома как дополнительного компонента существенно повышается температурная стойкость карбидов в связи со значительным замедлением диффузионных процессов при комплексном легировании.

Эти характерные особенности легированного белого чугуна определили области его использования в зависимости от структуры в качестве нержавеющего и магнитного чугуна и чугуна с высоким электросопротивлением.

Серый чугун

Серый чугун это сплав железа, кремния (от 1,2- 3,5 %) и углерода, содержащий также постоянные примеси Mn, P, S. В структуре таких чугунов большая часть или весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Излом такого чугуна из-за наличия графита имеет серый цвет.

Отдельной разновидностью (группой марок) серого чугуна является высокопрочный чугун с графитом глобулярной формы, что достигается путем его модифицирования магнием (Mg), церием (Ce) или другими элементами.

В зависимости от скорости дальнейшего охлаждения после затвердевания (а значит и от размера отливки) чугун может иметь ферритную, феррито-перлитную и чисто перлитную металлическую основу. С ростом скорости охлаждения возрастает доля перлита, а следовательно и прочность чугуна, но падает его пластичность. Для каждой области применения выбирают марку чугуна с оптимальным для этого случая сочетанием свойств.

Маркируется серый чугун буквами СЧ, после которых указывают гарантированное значение предела прочности в кг/мм?, например СЧ30. Высокопрочные чугуны маркируются буквам ВЧ, после которых указывают прочность и, через тире, относительное удлинение в %, например ВЧ60-2.

Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и служит основным материалом для литья. Он широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров.

Высокая хрупкость, свойственная серым чугунам вследствие наличие в их структуре графита, делает невозможным их применение для деталей, работающих в основном «на растяжение» или «на изгиб»; чугуны используются лишь при работе «на сжатие».

Кроме углерода, серый чугун всегда содержит другие элементы, в первую очередь кремний, способствующий образованию графита. В большинстве марок серого чугуна содержание углерода до 1,4 %, но при сумме содержания кремния и углерода выше 2 %.

Ковкий чугун

Условное название мягкого и вязкого чугуна, получаемого из белого чугуна отливкой и дальнейшей термической обработкой. Используется длительный отжиг, в результате которого происходит распад цементита с образованием графита, то есть процесс графитизации, и поэтому такой отжиг называют графитизирующим.

Ковкий чугун, как и серый, состоит из сталистой основы и содержит углерод в виде графита, однако графитовые включения в ковком чугуне иные, чем в обычном сером чугуне. Разница в том, что включения графита в ковком чугуне расположены в форме хлопьев, которые получаются при отжиге, и изолированны друг от друга, в результате чего металлическая основа менее разобщена, и чугун обладает некоторой вязкостью и пластичностью. Из-за своей хлопьевидной формы и способа получения (отжиг) графит в ковком чугуне часто называют углеродом отжига.

По составу белый чугун, подвергающийся отжигу на ковкий чугун, является доэвтектическим и имеет структуру ледебурит + цементит (вторичный) + перлит. Для получения структуры феррит + углерод отжига в процессе отжига должен быть разложен цементит ледебурита, вторичный цементит и цементит эвтектоидный, то есть входящий в перлит. Разложение цементита ледебурита и цементита вторичного (частично) происходит на первой стадии графитизации, которую проводят при температуре выше критической (950--1000 °С); разложение эвтектоидного цементита происходит на второй стадии графитизации, которую проводят путём выдержки при температуре ниже критической (740--720 °C), или при медленном охлаждении в интервале критических температур (760--720 °C).

Высокопрочный чугун имеет в своей структуре шаровидный графит, который образуется в процессе кристаллизации. Шаровидный графит ослабляет металлическую основу не так сильно как пластинчатый, и не является концентратором напряжений.

Высокопрочный чугун

Высокопрочный чугун -- чугун, имеющий графитные включения сфероидальной формы.

Графит сфероидальной формы имеет меньшее отношение его поверхности к объему, что определяет наибольшую сплошность металлической основы, а следовательно, и прочность чугуна. Структура металлической основы чугунов с шаровидным (сфероидальным) графитом такая же, как и в обычном сером чугуне, то есть, в зависимости от химического состава чугуна, скорости охлаждения (толщины стенки отливки) могут быть получены чугуны со следующей структурой: феррит + шаровидный графит (ферритный высокопрочный чугун), феррит + перлит + шаровидный графит (феррито-перлитный высокопрочный чугун), перлит + шаровидный графит (перлитный высокопрочный чугун).

Наиболее часто применяется для изготовления изделий ответственного назначения в машиностроении, а также для производства высокопрочных труб (водоснабжение, водоотведение, газо-, нефте-проводы). Изделия и трубы из Высокопрочного чугуна отличаются высокой прочностью, долговечностью, высокими эксплуатационными свойствами.

Половинчатый чугун

В половинчатом чугуне часть углерода (более 0,8 %) содержится в виде цементита. Структурные составляющие такого чугуна -- перлит, ледебурит и пластинчатый графит.

Классификация чугунов.

Каждому инженеру совершенно необходимо знать классификацию и маркировку материалов, предназначенных для изготовления деталей машин и конструкций. К числу таких материалов относятся металлы и их сплавы, металлические и металлокерамические порошки пластмассы, резина, стекло, керамика, древесные и др. неметаллические вещества. Наиболее широкое распространение в качестве конструкционных материалов в настоящее время получили металлы и их сплавы, поэтому в настоящей работе будут рассмотрены только стали, чугуны и цветные металлы, и их сплавы (медь, алюминий, титан, магний и сплавы на их основе).

В зависимости от содержания углерода серый чугун называется доэвтектическим (2,14-4,3 % углерода), эвтектическим (4,3 %) или заэвтектическим (4,3-6,67 %). Состав сплава влияет на структуру материала.

В зависимости от состояния и содержания углерода в чугуне различают: белые и серые (по цвету излома, который обуславливается структурой углерода в чугуне в виде карбида железа или свободного графита), высокопрочные с шаровидным графитом, ковкие чугуны, чугуны с вермикулярным графитом. В белом чугуне углерод присутствует в виде цементита, в сером -- в основном в виде графита.

Белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде карбида, и чугун, в котором углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в виде графита, что определяет прочностные свойства сплава, чугуны подразделяют на:

1) серые - пластинчатая или червеобразная форма графита;

2) высокопрочные - шаровидный графит;

3) ковкие - хлопьевидный графит. Чугуны маркируют двумя буквами и двумя цифрами, соответствующими минимальному значению временного сопротивления ?в при растяжении в МПа-10. Серый чугун обозначают буквами "СЧ" (ГОСТ 1412-85), высокопрочный - "ВЧ" (ГОСТ 7293-85), ковкий - "КЧ" (ГОСТ 1215-85).

СЧ10 - серый чугун с пределом прочности при растяжении 100 МПа;

ВЧ70 - высокопрочный чугун с сигма временным при растяжении 700 МПа;

КЧ35 - ковкий чугун с растяжением примерно 350 МПа.

Для работы в узлах трения со смазкой применяют отливки из антифрикционного чугуна АЧС-1, АЧС-6, АЧВ-2, АЧК-2 и др., что расшифровывается следующим образом: АЧ - антифрикционный чугун:

С - серый, В - высокопрочный, К - ковкий. А цифры обозначают порядковый номер сплава согласно ГОСТу 1585-79.

В промышленности разновидности чугуна маркируются следующим образом:

1. передельный чугун -- П1, П2;

2.передельный чугун для отливок (передельно-литейный) -- ПЛ1, ПЛ2,

3.передельный фосфористый чугун -- ПФ1, ПФ2, ПФ3,

4.передельный высококачественный чугун -- ПВК1, ПВК2, ПВК3;

5.чугун с пластинчатым графитом -- СЧ (цифры после букв «СЧ», обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм);

6.антифрикционный чугун

o антифрикционный серый -- АЧС,

o антифрикционный высокопрочный -- АЧВ,

o антифрикционный ковкий -- АЧК;

7.чугун с шаровидным графитом для отливок -- ВЧ (цифры после букв «ВЧ» означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм и относительное удлиненние (%);

8.чугун легированный со специальными свойствами -- Ч.

Производство чугуна

Главным процессом производства стали и чугуна в настоящее время является доменный процесс, а наиважнейшим компонентом этого процесса является доменная печь.

Доменная печь является мощным и высоко производительным агрегатом, в котором расходуется огромное количество шихты и дутья.

Основным топливом доменной плавки является кокс - кусковой пористый материал из спекшийся углеродистой массы, получающейся при прокаливании каменного угля без доступа воздуха.

Доменный процесс стараются вести так, чтобы обеспечивался ми­нимальный расход дефицитного и дорогостоящего кокса. В данном отчёте мы рассмотрим процессы, происходящие в доменной печи, и всё что с ними связано.

1. Загрузка шихты и распределение материалов на колошнике.

В современной доменной печи продолжительность пребывания в ней материалов составляет 4-6 ч, а газов - около 3-12 с. Высокие показатели плавки могут быть получены при хо­рошем распределении газов по сечению печи. Только в этом случае газы в максимальной степени отдадут физическое тепло материалам и наиболее полно будет использована их восстановительная способность. Естественно, что распреде­ление газового потока по сечению печи зависит от сопро­тивления столба шихты, через которую проходят газы. Учи­тывая то, что газы всегда движутся по зонам с меньшим сопротивлением шихты, его в процессе загрузки регулируют, перераспределяя определенным образом порции агломерата и кокса по сечению печи с учетом того, что слой агломерата менее газопроницаем, чем слой кокса. Если этого не делать, то основная часть газов будет двигаться по зонам с малым сопротивлением шихты и покидать печь с высокой температурой, Т.е. с недоиспользованной тепловой энергией и с не полностью использованной восстановительной способностью. В то же время в участках с большим сопротивлением шихты газов будет проходить мало и шихта будет плохо на­гретой и восстановленной, что потребует дополнительного расхода тепла в нижней части печи, т.е. увеличения расхо­да кокса.

При загрузке, прежде всего, учитывают следующее: дутье поступает в печь у стен и сопротивление газам у гладких стен меньше, чем в объеме шихты, в связи с чем газы стре­мятся двигаться у стен. Поэтому целесообразно, чтобы у стен были толще слои менее газопроницаемого агломерата, а в центре - толще слои кокса, что способствует перераспре­делению газового потока к центру. По окружности же печи материалы должны располагаться равномерно.

На печах с двух конусным засыпным аппаратом шихту за­гружают в печь отдельными порциями - подачами. Подача включает несколько скипов (чаще четыре и иногда три, пять, шесть) и состоит из рудной части (в основном агло­мерата) и кокса, взятых в соотношении, вытекающем из рас­чета шихты. Подача может быть совместной, когда все вхо­дящие в нее скипы агломерата и кокса накапливают на боль­шом конусе путем опусканий малого конуса без его вращения и затем загружают в печь за одно опускание большого кону­са (пример ее обозначения: AAKt); раздельной, когда аг­ломерат загружают одним опусканием большого конуса, а кокс - вторым (AAtKKt) и расщепленной, когда подача за­гружается в два приема, но в каждой полуподаче есть и кокс и агломерат (AAK, KKAt). В приведенных обозначениях знак t означает опускание большого конуса, А - скип агло­мерата, К - скип кокса. (Порядок набора подачи и распре­деления подач по окружности колошника дан выше при описа­нии засыпного аппарата.)

Для управления распределением агломерата и кокса по сечению колошника применяют следующие приемы: изменение порядка набора скипов агломерата и кокса на большом кону­се, использование раздельных и расщепленных подач, изме­нение массы подачи, :ступенчатое изменение уровня за сыпана колошнике, неполное опускание большого конуса при выгрузке подачи в печь, установку подвижных плит у стен колошника.

При регулировании распределения шихты с помощью этих приемов учитывают следующие известные закономерности ­ведения сыпучих материалов:

- падающие с большого конуса материалы укладываются на колошнике с возвышением - гребнем; при расположении гребня у стены он имеет один скат, а на уда­лении от стены - два cката;

- в месте падения шихты (у гребня) скапливается больше мелочи, а крупные куски в значительной мере скатываются к подножию гребня, в связи с чем газопроницаемость шихты в зоне гребня ниже. При этом основная часть мелочи - это агломерат;

- на расположение гребня влияет уровень засыпи на колошнике, при снижении уровня засыпи от H1 до H3 гребень приближается к стенкам колошника;

- расположение гребня зависит от величины зазора между большим конусом и стенкой колошника; при малом зазоре гребень располагается у стен, при большом­ отдаляется от стен

- угол естественного откоса при свободной укладке падающего сверху кокса меньше, чем у агломерата, поэтому при ссыпании с большого конуса у стен печи получается более толстый слой агломерата, а в центре - кокса

- в связи с таким различием углов откоса уменьшение массы подачи ведет к снижению толщины слоя агломерата в центре печи и позволяет создать в центре зону без агломе­рата с повышенной газопроницаемостью;

- неполное опускание большого конуса способствует пе­ремещению гребня материалов к стенкам колошника и попада­нию большего количества мелочи на периферию;

- при ссыпании подачи с большого конуса ее нижняя часть ложится у стен, образуя гребень, с которого в центр скатывается заключительная часть подачи, Т.е. в центр пе­чи в основном поступает материал из тех скипов подачи, которые на большой конус загружали последними. Соответст­венно при подаче агломератом вперед ААКК. в центр посту­пает заметно больше кокса, а при обратной подаче KKAAt ­больше агломерата. Изменение порядка загрузки на обратный является сильно действующим средством перераспределения материалов по сечению колошника и применяется как крайняя мера; меньшее воздействие на распределение материалов оказывают промежуточные порядки загрузки типа KAKAt, AKKAt и др.

В целом регулирование распределения шихты по сечению печи с помощью двух конусного аппарата является сложной задачей и непрерывно совершенствуется. В последние годы на некоторых печах у стен колошника устанавливают подвиж­ные плиты, которые можно перемещать в горизонтальной плоскости и изменять угол их наклона. Падающие на плиты куски шихты отражаются и, изменяя положение плит, можно направлять шихту в заданные зоны колошника.

На печах с бесконусным загрузочным устройством шихту загружают в печь через два поочередно открываемых шлюзо­вых бункера а в бункеры ее доставляют наклон­ным ленточным конвейером, на котором с определенными ин­тервалами уложены порции агломерата (или смеси агломерата и окатышей) и кокса.. В один бункер с ленты поступает одна порция агломерата или кокса; из бункера порцию выгружают на колошник печи по наклонному вращающемуся лотку, кото­рый за время выгрузки порции (60-140 с) совершает более десяти оборотов вокруг вертикальной оси.

Для характеристики этого способа загрузки чаще исполь­зуют не термин "подача", а цикл загрузки. Цикл за­грузки - это повторяющаяся совокупность располагаемых определенном порядке порций шихтовых материалов. Макси­мальная масса порций определяется объемом шлюзового бун­кера (50-80м3) засыпного устройства. Число порций в цикле может изменяться в пределах от 5-7 до 14 и более.

Применение вращающегося лотка и изменение угла его наклона в процессе выгрузки из шлюзового бункера каждой порции материала позволяет в очень широких пределах пере­распределять шихту по сечению колошника и регулировать толщину слоев агломерата и кокса, добиваясь рациональной ее укладки и эффективного использования газового потока.

Чтобы судить о газопроницаемости шихты в доменной печи и о том, насколько хорошо протекают теплообменные и хими­ческие процессы между шихтой и газами, желательно иметь данные о температуре и составе газа по сечению. Повышен­ное содержание СО2 в газах и низкая температура указывают на полноту химических и теплообменных процессов в печи. Для интенсивной и экономичной работы печи желательно, чтобы содержание СО2 на периферии и по оси печи было не­сколько пониженным, а на расстоянии около 1-2 м от стен печи - повышенным.

На новых печах для контроля температуры и отбора проб газов по сечению печи применяют вводимые через отверстия в кожухе и футеровке зонды, периодически перемещаемые от периферии к центру печи над уровнем шихты и в объеме ших­ты на расстоянии от 1,5 до 7-12 м ниже ее уровня. На всех печах контролируют уровень засыпи (верха материалов) на колошнике; общепринят контроль с помощью двух зондов ­вертикально перемещаемых штанг, пропущенных через отверс­тие в куполе печи. В рабочем положении нижний конец зонда находится на поверхности шихты, постепенно опускаясь вместе с ней, зонд связан с контрольно-измерительными приборами, отражающими изменение уровня шихты; при ссыпа­нии шихты с большого конуса зонды поднимают. Начинают применять новые бесконтактные методы измерения уровня, используя показания направленных на поверхность за сыпи инфракрасных, микроволновых и других датчиков.

2. Распределение температур, удаление влаги и разложение карбонатов.

Распределение температур в печи.

Помимо тепла, вносимого нагретым дутьем; основным источ­ником тепла для нагрева шихты и газов, расплавления чугу­на и шлака, обеспечения процессов восстановления и ком­пенсации тепло потерь является: тепло, выделяющееся в верх­ней части горна при сгорании топлива (кокса и зачастую вводимых для замены части кокса природного газа, нефте­продуктов и угольной пыли). Горячие газообразные продукты сгорания движутся из горна вверх, отдавая тепло опуска­ющимся вниз холодным шихтовым материалам, нагревая их, асами охлаждаются. Поэтому по мере отдаления от горна кверху температура в печи понижается с 1400-1600 до200-350 0С на выходе из колошника.

Вместе с тем, на одном и том же горизонте печи при поперечном сечении температура не является постоянной, меняется в довольно широких преде­лах. Это объясняется тем, что под­нимающиеся горячие газы движутся по сечению печи неравномерно; макси­мальное количество газов проходит в участках поперечного сечения с меньшим сопротивлением шихты и здесь наблюдаются наибольшие темпе­ратуры.

Удаление влаги

Шихта, загружаемая в доменную печь, содержит гигроско­пическую влагу (например, в коксе 0,5-5 %), а иногда гид­ратную влагу. Гигроскопическая влага легко испаряется на колошнике, и для ее удаления не требуется дополнительного тепла, так как температура колошниковых газов выше темпе­ратуры испарения влаги.

Гидратная влага появляется лишь при загрузке в печь железных руд, она находится в соединении с Fе2Оз (в буром железняке) или с Аl2Оз (в каолинитах АI2Оз, 2Si02 . . 2Н2О). Эти соединения разлагаются при 400-1000 0С с по­глощением тепла. Однако в связи с тем что в настоящее время сырые руды почти не используются, выделение гидрат­ной влаги заметного влияния на ход плавки не оказывает.

Разложение карбонатов

Карбонаты (углекислые соединения) могут поступать в до­менную печь В виде известняка СаСО3 (иногда он содержит немного СаСО3 МgСО3), с карбонатной железной рудой(FеСО3) и марганцевой рудой (МnСО3). При нагреве карбона­ты разлагаются на СО2 и оксид металла с поглощением при этом тепла.

В настоящее время сырье руды в доменные печи почти не загружают; известняк, необходимый для внесения в доменный шлак СаО, вводят в шихту агломерации и лишь в отдельных случаях для повышения основности шлака немного известняка добавляют в печь. Здесь известняк интенсивно разлагается при температурах и выше по реакции:

СаСОз = СаО + СО2 - 178500 Дж.

Помимо затрат тепла на разложение, отрицательным фак­тором является то, что при температурах более 1000 0С идет реакция СО2 + С = 2СО с поглощением тепла и расходо­ванием углерода кокса.

Применение офлюсованного агломерата (т.е. полученного с добавкой известняка в шихту агломерации) и полное выве­дение известняка из доменной шихты позволяет экономить кокс. При агломерации процесс разложения известняка обеспечивается сжиганием низкосортного топлива (коксика, антрацитового штыба), а не дорогостоящего дефицитного металлургического кокса.

Процессы восстановления

Восстановление железа

Железо поступает в доменную печь в виде оксидов: агломерат вносит Fе2О. и немного Fе2О3 и FeO, окатыши - Fе2О3 иFе2О. и железная руда, если ее применяют, - Fе2О3 иFе2О, причем часть этих оксидов находится в виде хими­ческих соединений с другими оксидами.

Основная задача доменного процесса - обеспечение как можно более полного извлечения железа из этих оксидов пу­тем их восстановления. Восстановление заключается в отня­тии кислорода от оксида и получении из него элемента (или же оксида с меньшим содержанием кислорода). Его осуществ­ляют с помощью восстановителя - вещества, к которому пе­реходит кислород благодаря тому, что у восстановителя большее химическое сродство к кислороду, чем у восстанав­ливаемого элемента. Таким образом в процессе восстановления одно вещество теряет кислород (восстанавливается), а другое приобретает его (окисляется). В общем виде процесс восстановления описывается уравнением:

МО+В = М+ВО, (1)

где М - восстанавливаемый металл; В - восстановитель;

МО - восстанавливаемый оксид; ВО - оксид восстановителя.

В соответствии с выявленными акад. А.А. Байковым закономерностями восстановление оксидов железа протекает сту­пенчато от высших к низшим:

Fе2О3 - Fе2О - FeO - Fe.

Поскольку при температурах ниже 570 0С оксид FeO неустойчив и разлагается (на Fе2О и Fe), схема восста­новления при температурах ниже 570 0С следующая:

Fе2О3 - Fе2О - Fe.

Восстановителями оксидов железа в доменной печи служат углерод, оксид СО и водород. Восстановление углеродом принято называть прямым восстановлением, а газами - кос­венным. Реакции косвенного восстановления оксидом углеро­да следующие:

при температуре > 570 0С:

1) 3Fе2О3 + СО = 2Fе2О. + CO2 + 53 740;

2) Fе2О + СО = 3FeO + CO2 + 36680;

3) FeO + СО = Fe + CO2 + 16060;

при температуре < 570 0С

1) 3Fе2О3 + СО = 2Fе2О. + CO2 + 53740;

2) 1/4Fе2О. + СО = 3/4Fe + CO2 + 2870.

Их характерной особенностью является то, что продуктом реакций всегда является COz, и то, что они идут без затрат тепла. Реакции прямого восстановления углеродом протекают с образованием Са и требуют значительных затрат тепла, например:

FeO + С = Fe + СО - 152670.

Необходимо отметить, что приведенная запись реакции пря­мого восстановления не отражает механизма ее протекания. Дело в том, что непосредственное взаимодействие углерода с твердыми оксидами ограничено, так как поверхность кон­такта между неровными кусками очень мала.

Поэтому фактически прямое восстановление протекает через газовую фазу и состоит из двух стадий:

FeO + СО = Fe + CO2, CO2 + С = 2СО,

что после суммирования дает итоговую реакцию прямого вос­становления

FeO + С = Fe + СО.

Таким образом главное, что отличает прямое восстанов­ление от косвенного, это расходование углерода, а это оз­начает, что с развитием реакций прямого восстановления сокращается количество углерода, достигающего фурм.

Косвенное восстановление водородом, содержание которо­го в атмосфере доменной печи может достигать 8-12 %, про­текает по следующим реакциям:

3Fе2О3 + Н2. = 2Fе3О4 + Н2О - 4200;

Fе3О4 + Н2 = 3FеО + H2O - 62410; FеО + Н2 = Fе + H20 - 27800.

Сравнение равновесных характеристик этих реакций и реакций восстановления оксидом углерода показывает, что при температурах выше 810 0C водород является более сильным восстановителем, чем CO, а при меньших, чем 810 ОС, температурах - более слабым, Т.е. при этих темпе­ратурах у водорода меньше химическое сродство к кислоро­ду, чем у CO. Вместе с тем опыт показал, что в доменной печи как при высоких (> 810 ОС), так и при более низких температурах водород является более энергичным восстано­вителем, чем CO. Добавка водорода и повышение его кон­центрации в газовой фазе ведет к ускорению процесса вос­становления и увеличению степени косвенного восстановле­ния железа. Это объясняется двумя причинами. Во-первых, благодаря малым массе и размерам молекул водорода они более подвижны, чем СО, быстрее диффундируют в поры агло­мерата и проникают в более мелкие поры и трещины, куда молекулы со проникнуть не могут, - все это заметно увели­чивает поверхность взаимодействия. Во-вторых, известно, что молекулы Н2 многократно участвуют в процессе восста­новления. Эта особенность водорода как восстановителя связана с тем, что при температурах доменного процесса и наличии избытка углерода и СО водяные пары существовать в печи не могут. В зоне высоких температур (850-1000 0С и более) пары Н20 разлагаются углеродом: Н2О + С = Н2 + СО; при температурах ниже 8100С идет реакция: Н2О + СО =Н2+ С02. Соответственно Н2О, образующаяся при реакциях вос­становления водородом, тут же взаимодействует с углеродом кокса, либо с СО по приведенным выше реакциям и вновь пе­реходит в водород. Этот образовавшийся водород вновь ре­агирует с оксидами железа и так несколько раз по мере подъема от горна до колошника. Иначе говоря, происходит регенерация водорода с его повторным участием в восста­новлении. Сам же водород Н процессе восстановления явля­ется как бы промежуточным реагентом или переносчиком кис­лорода от оксидов железа к СО или углероду и в конечном счете к газовой фазе печи. При этом количество водорода в газовой фазе может не изменяться.

В целом ход процесса восстановления железа в доменной печи можно охарактеризовать следующим образом. Во всем объеме печи, начиная от верха колошника до участков с температурой 900- 1000 ОС, протекают процессы косвенного восстановления газом СО и отчасти водородом. В этой зоне косвенного восстановления все высшие оксиды железа успе­вают восстановиться до FеО, а часть FеО восстанавливается до железа, причем частицы восстановленного железа обнару­живаются уже в колошнике. Вместе с тем, часть FеО восста­навливается до железа прямым путем в зоне высоких темпе­ратур (> 900-10000C). При этом в зонах с температурами свыше 1100-1250 ОС, когда сформировался шлак, железо вос­станавливается прямым путем из жидкого шлака при стекании его капель вниз между кусками кокса. Железо при восстано­влении получается в твердом виде; частицы железа, восста­новившиеся из материалов, находящихся в твердом виде, имеют форму губки.

В доменной печи железо восстанавливается почти пол­ностью. Степень восстановления железа составляет 0,99-0,998, а это означает, что 99-99,8 % железа перехо­дит в чугун и лишь 0,2-1,0 % переходит в шлак.

Особенности косвенного восстановления

Доменный процесс стараются вести так, чтобы обеспечивался минимальный расход дефицитного и дорогостоящего кокса. На­ряду с рядом других факторов большое влияние на расход кокса оказывает степень развития прямого и косвенного восстановления. Сравнивая эти способы восстановления, отмечают следующее. Отрицательной стороной прямого восста­новления является то, что оно протекает с затратой тепла; кроме того увеличение степени прямого восстановления при­водит к снижению количества кокса, достигающего фурм и, следовательно, к уменьшению прихода тепла в горне. Реак­ции косвенного восстановления не требуют затрат тепла. Однако косвенное восстановление требует значительно боль­шего расхода углерода, чем прямое. Причина в том, что для протекания реакций косвенного восстановления необходимо определенное соотношение между СО и СО2 В газовой фазе. Например, при 700 ос восстановление железа из FеО может начаться, если газ содержит около 60 % СО и 40 % СО2, Т.е. при C02 = 1,5. Следовательно, на один атом железа необходимо 2,5атома углерода (1,5 в виде СО и 1 в виде СО2), полученных в результате сжигания кокса, в то время как по реакции прямого восстановления FеО+С = Fе+СО на один атом железа расходуется один атом углерода, вносимого коксом.

Должно существовать оптимальное с точки зрения расхода углерода соотношение между прямым и косвенным восстанов­лением. Для оценки доли прямого или косвенного восстанов­ления используют ряд показателей. Предложенный акад. М.А. Павловым показатель - степень прямого восстановления обозначается величиной d и показывает часть железа в процентах или долях единицы, восстановленного из FеО пря­мым путем. При этом, если прямым путем восстанавливается до Ре, то косвенным восстанавливается (100 - d) %.

В настоящее время степень прямого восстановления на печах, работающих без применения природного газа или ма­зута, составляет 40-60 %, а на печах, в которых применяют углеводородные добавки, 20-40 %. Наивыгоднейшая степень прямого восстановления, при которой достигается минималь­ный расход кокса, меньше приведенных величин. Фактические значения d обычно выше оптимальных, и поэтому необходимо принимать все меры для улучшения условий восстановления шихты газами, Т.е. для повышения степени косвенного вос­становления (вдувание восстановительных газов, улучшение распределения газов в печи, подготовка шихты), что обес­печит снижение расхода кокса.

Степень прямого восстановления железа получается ниже у печей, работающих с пониженной температурой дутья и на более бедной шихте. Однако эти факторы приводят к повыше­нию расхода кокса.

Восстановление марганца и выплавка марганцовистыx чугунов

При выплавке передельных чугунов марганец в доменную печь попадает в составе агломерата и иногда в составе добав­ляемых небольших количеств марганцевых руд, а при выплав­ке ферромарганца в составе марганцевого, агломерата или марганцевых руд.

Марганец в рудах находится главным образом в виде МnО2, Мn20з и МnЭО4,а в агломерате в виде силикатов марганца МnО Si02.

Восстановление марганца из оксидов протекает ступенча­то от высших оксидов к низшим:

МnО2 -- Мn2Оз -- МnЗО4 -- МnО - Мn.

Таким образом, для более полного восстановления мар­ганца необходимы высокие температуры в горне, увеличение поступления тепла в горн и повышенная основность шлака.

Восстановительные условия доменной плавки таковы, что восстанавливается не весь марганец, внесенный шихтой. При выплавке передельных чугунов степень восстановления мар­ганца составляет 55-65 %, остальная часть марганца остается в шлаке в виде МnО. Из сказанного следует, что содержание марганца в чугуне будет в первую очередь опре­деляться его содержанием в шихтовых материалах.

Еще в недавнее время выплавляли передельные чугуны с содержанием марганца 0,7-1,2 %, а десятилетия назад - с содержанием марганца до 11,75-3,5 %. Для получения столь высокого содержания марганца в чугуне требовалось вводить в доменную печь или в шихту агломерации марганцевую руду. В настоящее время в связи с дефицитностью марганца и мар­ганцевых руд, а также в связи с тем, что при выплавке стали большая часть содержащегося в передельном чугуне марганца окисляется и безвозвратно теряется в виде МnО со сливаемым из сталеплавильных печей шлаком, стали: выплав­лять мало марганцовистые чугуны. При этом в доменную шихту марганцевую руду, как правило, не добавляют, и чугун содержит столько марганца (от 0,1 до 0,3-0,5 %), сколько его восстановится из оксидов марганца, содержавшихся в железных рудах в качестве примесей. Переход на выплавку мало марганцовистых чугунов позволил экономить не только марганец, но и кокс за счет уменьшения его расхода на прямое восстановление марганца и на проплавление пустой породы марганцевых руд.

Восстановление кремния и выплавка кремнистых чугунов.

Кремний присутствует в рудах главным образом в виде крем­незема, а в агломерате - в виде силикатов железа и каль­ция и силикатов промежуточного состава - оливинов СаО2 FeO Si02. Сродство кремния к кислороду очень велико, поэтому он может восстанавливаться в печи только прямым путем по следующей реакции:

Si02 + 2С = Si + 2СО - 636760 Дж.

Точнее, эта реакция восстановления идет в две стадии с образованием промежуточного соединения - монооксида крем­ния SiO (последний является при высоких температурах):

Si02 + С - SiO + СО -SiO + С - Si + СО

Si02 + 2С = Si + 2СО.

Термодинамический анализ показывает, что для протека­ния этой реакции в направлении слева направо нужна высо­кая температура - около 1500 0C. Вместе с тем установле­но, что в доменной печи кремний восстанавливается при более низкой температуре. Это связано с присутствием же­леза: с твердым железом кремний образует силицид FeSi, а в жидком он растворяется; эти процессы протекают с выде­лением тепла и выводят кремний из зоны реакции, способст­вуя сдвигу равновесия реакции восстановления вправо. Так, лабораторные опыты показали, что реакция восстановления твердого Si02 с участием железа Si02+ 2С + Ре= FeSi + 2СО получает заметное развитие при 1200-1300 0С, а эта же ре­акция восстановления Si02 из шлака - при 1400-1550 0С.

В доменной печи при температурах 1200-1250 0С уже сфор­мирован жидкий шлак, и поэтому основная часть кремния во­сстанавливается прямым путем из Si02, находящегося в шла­ке при стекании капель шлака в горн между кусками кокса.

Условиями, благоприятствующими восстановлению кремния, являются высокая температура в районе горна, а также кис­лые шлаки, т.е. содержащие мало СаО, так как СаО связы­вает Si02 в силикаты, затрудняя восстановление Si02. По­скольку В доменной печи основность шлака, определяемая основностью используемого флюсованного агломерата, является относительно постоянной, количество восстанов­ленного кремния зависит прежде всего от температуры в горне и прилегающем к нему объеме печи.

При выплавке передельного чугуна восстанавливается 2-8 % кремния шихты (остальной остается в шлаке в виде Si02), и чугун содержит от 0,5 до 1,0 и иногда до 1,2 % кремния. Изменение содержания кремния в этих пределах в выпускаемом чугуне служит показателем теплового состояния горна; уменьшение содержания кремния в чугуне свидетель­ствует о снижении температур в горне; повышение темпера­туры в горне и, соответственно, температуры чугуна вызы­вают увеличение содержания кремния в чугуне.

Выплавка литейного чугуна и ферросилиция.

Иногда в до­менных печах выплавляют литейный чугун, содержащий 1,2-3,75 % кремния. Перевод печи с выплавки передельного чугуна на выплавку литейного заключается в увеличении расхода кокса на 10-20 % по сравнению с обычным. После того как эти увеличенные порции кокса при движении сверху достигают фурм, температура в горне повышается, вызывая увеличение степени восстановления кремния из шихты, которая достигает 10-25 % (вместо 2-8 % при выплавке пере­дельного чугуна). При этом выпускаемый чугун будет содер­жать повышенное количество кремния.

Ранее в доменных печах выплавляли бедный ферросилиций, содержавший 9-15 % кремния; при этом расходовали 1-1,3 т кокса на 1 т сплава и 450 кг металлодобавок. В настоя­щее время в связи с не экономичностью и, в первую очередь, в связи с большим расходом кокса, эту выплавку прекра­тили. Более экономична выплавка ферросилиция, содержащего 45-75 % кремния, в ферросплавных электропечах.

Восстановление фосфора

Фосфор поступает в доменную печь в основном с агломератом и железными рудами в виде фосфата 3СаО P2O3 и иногда 3РеО + P2O3 + 8H2O. Фосфат 3СаО P2O3 интенсивно вос­станавливается при температурах 1000-1200 ос и более с большой затратой тепла:

3СаО + P2O3 + 5С = 2Р + 3СаО + 5СО - 1634000 Дж,

причем часть его восстанавливается из шлака.

Фосфат железа менее прочен и восстанавливается 900-1000 0C газом СО и частично углеродом, например:

2(3РеО + P2O3) + 16СО = 3Fe2P + Р + 16CO2.

Образующиеся при этих реакциях фосфор и фосфид Fe2P активно растворяются в железе, и практически весь фосфор шихты переходит в чугун. Таким образом, единственным спо­собом получения чугуна с низким содержанием фосфора яв­ляется использование чистых по фосфору рудных материалов.

Передельные чугуны содержат менее 0,15 - 0,30 % фосфо­ра; иногда используют высокофосфористые железные руды, получая чугуны с содержанием фосфора 1,0- 2,0 %.

Восстановление других элементов.

Представление о возможности восстановления элементов, входящих в состав доменной шихты, может быть получено на основании термодинамических данных, характеризующих проч­ность их оксидов, т.е. величину их химического сродства к кислороду. Элементы доменной шихты по возрастанию сродст­ва к кислороду располагаются в следующем порядке: Сu, As, Ni, Ре, Р, Zn, Мn, Y, Cr, Si, Ti, Al, Mg, Са. Соответст­венно, степень восстановления элементов тем меньше, чем правее стоит элемент в приведенном ряду.

Такие элементы как никель, медь, мышьяк, подобно железу и фосфору, почти целиком восстанавливаются в печи и переходят в чугун.

Ванадий и хром восстанавливаются аналогично марганцу­ соответственно на 70-80 и на 80-90 %, а титан - аналогично кремнию. Степень восстановления титана ниже, чем кремния. Алюминий, магний и кальций в доменной печи не восстанавливаются.

Особо следует отметить поведение цинка. Он содержится в некоторых железных рудах, а также попадает в доменные печи в составе добавляемых в шихту железосодержащих отходов - конвертерных шламов, колошников и пыли и др. посту­пая в печь в основном в виде ZnO, он легко восстанавливается при температурах > 950 0С: ZnO + С = Zn + СО и, испаряясь, поднимается с газами вверх. В зонах с умерен­ными температурами Zn вновь окисляется до ZnO, реагируя с CO2 и оксидами железа. Часть ZnO (10-30%) уносится из печи доменным газом; часть в смеси с сажистым углеродом осаждается на стенках печи, образуя большие настыли; часть осаждается в швах и порах футеровки, вызывая увели­чение ее объема и возможность разрыва кожуха печи; часть осаждается на кусках шихты, и опускается вниз, где вновь восстанавливается, создавая циркуляцию цинка в печи, сп­собствуя его накоплению с увеличением вредных отложений.

Образование чугуна

Восстанавливаемое во всем объеме печи железо получается в твердом виде, поскольку температура его расплавления (1535 0С) выше температур, имеющихся в доменной печи; при этом восстановленное из твердых кусков шихты железо получается в виде твердой губки. В условиях избытка углерода и СО губчатое железо растворяет углерод (науглероживает­ся). Этот процесс получает заметное развитие уже при тем­пературах 400-600 0С и заключается в том, что на поверх­ности губчатого железа, являющегося катализатором, про­исходит распад СО (2СО = С +СО2) и выделяющийся сажистый углерод переходит в железо, образуя раствор Ре + С = [С].

По мере науглероживания температура плавления железа понижается (так температура плавления железа, содержащего 4,3 % С равна 1130 ОС), а само оно опускается в зоны с более высокими температурами. В определенный момент, когда температура плавления науглероженного железа стано­вится равной температуре в печи, железо плавится (пример­но при содержании углерода 2-2,5 % и температуре около1200 ОС) и образуются капли жидкого металла, которые сте­кают в горн между кусками кокса. В жидком виде железо науглероживается еще более интенсивно - при контакте ка­пель с раскаленным коксом и при контакте расплава с кок­сом в горне, происходит растворение углерода кокса в ме­талле.

В движущиеся капли металла и отчасти в еще твердое же­лезо в небольших количествах переходят на разных горизон­тах печи другие восстановленные элементы (кремний, марга­нец, фосфор и в некоторых случаях ванадий, мышьяк, хром, никель, медь), а также сера. Этот сплав железа с углеро­дом и другими элементами (чугун) скапливается в горне.

Таким образом, формирование чугуна из твердого восста­новленного железа заключается в его науглероживании, рас­плавлении и растворении в нем других восстановленных эле­ментов (обычно это марганец, кремний, фосфор и сера).

Окончательное содержание углерода в чугуне устанавли­вается в горне; оно не поддается регулированию и зависит от температуры чугуна и его состава.

Марганец и хром, как карбидообразующие элементы, спо­собствуют повышению содержания углерода в чугуне.

Кремний, фосфор и сера образуют с железом силициды, фосфиды и сульфиды, которые, являясь более прочными со­единениями, чем карбид железа, разрушают его, способствуя тем самым снижению содержания углерода в чугуне. Увеличе­ние температуры чугуна вызывает повышение содержания уг­лерода в нем. Применительно к современной доменной плавке примерное содержание углерода в чугуне (%) можно опреде­лить по следующей формуле:

С = 4,8 + 0,03Мо - 0,27Si - 0,32Р - 0,032S.

В передельных чугунах содержание углерода обычно сос­тавляет 4,4-4,8 %, в литейном 3,5-4 %, в ферромарганце- 7 %. Температура чугуна в горне равна 1400-1500 ОС.

Образование шлака и его свойства

Помимо чугуна, в доменной печи образуется шлак, в который переходят не восстановившиеся оксиды элементов, т.е. СаО, MgO, АI2О3, Si02 и небольшое количество МnО и FеО, причем СаО специально добавляют к железорудной шихте для получе­ния жидкого шлака.

Наведение в печи жидкого текучего шлака необходимо прежде всего для выведения из печи составляющих пустой породы железных руд, вносимых агломератом и окатышами, а также золы кокса. Основу пустой породы большинства руд так же, как и основу золы кокса, составляют Si02 и А12О3, температура плавления которых (соответственно 1710 и 2050 0С) выше температур в доменной печи, в связи с чем они в печи расплавиться не могут. Поскольку доменная печь не приспособлена для удаления твердых продуктов плавки, необходимо перевести оксид Si02 и А12О3 в жидкую фазу, что достигается добавкой в шихту агломерации флюса ­известняка, вносящего оксид СаО, который, взаимодействуя с Si02 и А12О3, образует легкоплавкие химические соедине­ния. Последние при температурах доменного процесса расп­лавляются, переводя пустую породу и золу кокса в жидкую фазу - шлак, который периодически выпускают через летки, освобождая печь от непрерывно поступающих сверху невос­станавливаемых оксидов. Другой важной функцией, шлака яв­ляется десульфурация.

Образование шлака.

Основными стадиями сложного процес­са шлакообразования в доменной печи являются: нагрев и размягчение железосодержащей части шихты, ее плавление, стекание в горн первичного шлака с изменением его соста­ва, присоединение к нему золы кокса, формирование оконча­тельного состава в горне.

При опускании в печи шихтовых материалов сохраняется их слоевое расположение (чередование слоев агломерата и кокса), и материалы остаются твердыми до поступления в участки печи с температурами около 1000.-1100 0С, где на­чинается пластичная зона.

В верхних наружных слоях этой зоны происходит размягчение и переход в плас­тичное состояние железосодержащих материалов со слипанием отдельных кусков в : скопления; в толще зоны, где темпера­тура выше, начинается и протекает плавление, а ниже нее(где температуры составляют около 1200-1250 0С) оксидная фаза и восстановленное железо находятся в расплавленном состоянии и твердым остается лишь кокс. Эта зона пластич­ности или зона первичного шлакообразования может быть разной по форме и толщине и располагаться на разной высо­те в зависимости от распределения шихтовых материалов и газового потока по сечению печи, расхода кокса и теплово­го состояния горна и печи, расхода дутья, состава и проч­ности агломерата и его восстановимости и ряда других фак­торов.

Формирующаяся ниже зоны пластичности жидкая оксидная фаза - расплавленные пустая порода агломерата и окатышей и не восстановившиеся оксиды FeO и МnО - образует первич­ный шлак. По составу он отличается от конечного шлака в горне, в первую очередь более высоким содержанием FеО (до5-15 %) и МnО. Первичный шлак каплями стекает в горн че­рез слой кокса ("коксовую осадку"), при этом изменяется его состав. В результате прямого восстановления железа и марганца в шлаке уменьшается содержание FеО и МnО, и он становится более тугоплавким. На горизонте фурм к шлаку присоединяется зола кокса (в основном SiO2 и Аl2О3), Придвижении капель (особенно в горне) в шлак переходит сера. В районе горна в результате восстановления кремния не­сколько уменьшается количество SiO2в шлаке.

Конечный шлак на 85-95 % состоит из SiO2, Аl2О3 и СаО и содержит, %: 38-42 SiO2, 38-48 СаО, 6-20 Аl2О3, 2-12 MgO, 0-26 РеО, 1-2 МnО и 0,6-2,5 серы (в основном в виде CaS). Температура шлака несколько выше температуры чугуна и составляет 1400-1560 0C.

Состав шлака, его физические свойства, основность и количество оказывают существенное влияние на ход доменной плавки и показатели работы печи.

Поскольку содержание AI2O3 в доменных шлаках не превы­шает 20 %, практический интерес представляет часть диа­граммы, примыкающая к стороне CaO-SiО2 треугольника. Как видно из диаграммы, наиболее высокие температуры плавле­ния у чистых оксидов (СаО и Si02), наиболее приемлемые (низкие) у шлаков, содержащих около 42-65 % СаО.

Однако для выбора состава шлака недостаточно знать эти температуры, так как некоторые из сплавов становятся хо­рошо подвижными при температуре, значительно превышающей температуру плавления. Например, самый легкоплавкий сплав - СаО AI2O3 . 2Si02, содержащий примерно 62 % Si02, 14 % Al2O3 и 24 % СаО, температура плавления кото­рого равна 1170 0C, приобретает хорошую текучесть лишь при нагреве до 1600 0C. Поэтому необходимо учитывать дан­ные о вязкости шлаков.

Вязкость - это внутреннее трение, препятствующее течению жидкости; она является величиной, обратной текучести. Единицей вязкости является Па*с (1 Па*с = 1 Н *с/м2 = 1 пуаз), Т.е. за единицу вяз­кости 1 Па*с принимают вязкость такой жидкости, в кото­рой сила в 1 Н, приложенная к площади жидкости в 1 м2

(т.е. 1 Па), находящейся на расстоянии 1 м от другой та­кой же площади, вызывает перемещение жидкости со ско­ростью 1 м/с. Вязкость существенно понижается с ростом температуры.

Для нормальной работы доменных печей вязкость шлака должна составлять 0,3-0,6 Па*с.явля­ется их важной технологи­ческой характеристикой. Ее выражают величиной отноше­ния содержания основных ок­сидов в шлаке к содержанию кислотных: CaO/Si02.

Дутьё, процессы в горне и движение газов в печи.

Дутьем служит атмосферный воздух и зачастую воздух, обо­гащенный кислородом. Температура дутья в настоящее время на разных печах находится в пределах 1100-1300 0С, давле­ние перед фурмами достигает 0,4-0,5 МПа, расход дутья. На хорошо работающих печах составляет 1,6t-2,3 объема печи в минуту. Его всегда стараются поддерживать максимальным, поскольку при увеличении минут расхода дутью больше сгорает кокса и проплавляется шихты в единицу времени, т.е. возрастает производительность печи. В указанных пре­делах для каждой доменной печи в ходе эксплуатации нахо­дят такой допустимый расход дутья, при котором сохраняет­ся равный сход шихты и после превышения которого не нару­шается, т.е. начинаются повисания шихты, а также возни­кают локальные продувы шихты газами, т.е. их движение по отдельным каналам в шихте (канальный ход газов). На печах объемом 5000 м3 расход дутья достигает 8500 м3/мин. .