Металургійне виробництво

Размещено на http://allbest.ru

Металургійне виробництво

Вступ

Полягає в одержанні металів і сплавів методом виплавки з руд і обробці при високих температурах.

Основними сплавами, одержуваними в металургії, є сталь і чавун, тому металургійне виробництво складається з доменного виробництва й сталеплавильного: доменні печі, мартенівські печі, конвертери й електропечі.

Для виробництва чавуну, сталі й сплавів кольорових металів застосовують вихідні сирі матеріали - руду, паливо, флюси, а також вогнетривкі матеріали.

Глава 1. Матеріали для виробництва кольорових металів і сплавів

1.1 Руда

У природі більшість металів перебуває у вигляді різних хімічних сполук (окислів, силікатів, карбонатів), що входять до складу складних мінералів і утворюють гірські породи. Для одержання металів добувають ті гірські руди, які містять у значній кількості який-небудь метал і витяг його економічно доцільно. Такі породи називають рудами. Крім з'єднань, що містять метал, що добуває, у руді присутні інші з'єднання, що становлять так називану, порожню породу. У процесі обробки руди й плавки із цих з'єднань частково витягаються елементи, які стають домішками в металі. Більша ж частина порожньої породи відокремлюється або сплавляється із флюсами, утворюючи шлаки. Наприклад, залізна руда поряд з окислами заліза містить порожню породу, що в основному складається з окису кремнію, алюмінію, кальцію й магнію, які перебувають у вигляді різних складних з'єднань.

Залежно від кількості металу руди, що добуває, бувають багатими й бідними. Багаті залізні руди містять 45-50% заліза й більше. Бідні руди мають менший зміст заліза і їх піддають спеціальній обробці (збагаченню) для видалення з її частини порожньої породи й одержанню продукту (концентрату) зі збільшеним змістом заліза.

Пилоподібні залізні руди піддаються спіканню в пористий кусковий продукт, називаний агломератом.

Процесами обробки залізних руд, а також процесами безпосереднього одержання металів і сплавів, і займаються підприємства металургійної промисловості.

1.2 Флюси

Флюсами називається матеріал, що завантажує в плавильну піч для утворення легкоплавких шлаків потрібного складу. При виробництві чавуну в шлаки сплавляють: порожню породу руди, агломерату, окатишів, а також флюс, золу коксу. При виробництві стали, шлаки утвориться із флюсу, а також з окислів, сульфідів і ін. з'єднань, що виходять із плавки. Шлаки має менша питома вага, чим виплавлюваний метал, тому він розташовується над металом і може бути вилучений. У багатьох випадках шлаки служить для захисту металу від грубних газів і повітря.

Флюсом може служити кварцовий пісок при плавці в кислих печах, а також вапняк або вапно при плавці в основних печах.

У доменному процесі флюсом служить вапняк (Сасо3), у якому більше 50% СаО або доломітизований вапняк, що містить Сасо3 і Масо3.

1.3 Паливо

На промислових підприємствах застосовують тверде, рідке й газоподібне паливо. Воно може бути природним (природним) або штучним.

Основними видами палива, застосовуваного в металургійних печах, є кокс, коксовий газ, мазут, доменний газ, генераторний газ і природний газ. У деяких печах і пристроях використають також деревне вугілля, торф, дерево, кам'яне вугілля. чавун руда доменний кокс

Кокс - основне паливо доменних печей. Одержання коксу виробляється при нагріванні без доступу повітря коксівних сортів кам'яного вугілля. Коксові батареї складаються з 40 - 75 печей, що представляють собою відносно вузькі (0,4 - 0,5 м) камери висотою 4,5 - 6,0 м, викладені вогнетривкою цеглою.

Між робочими камерами є обігрівальні простінки, де відбувається згоряння газу, що нагріває стінки печі до 1 350 - 1 420°С.

Розмелений і злегка зволожене кам'яне вугілля завантажують у камери, де він при нагріванні, спершу розм'якшується, при цьому з нього починають виділятися газоподібні продукти, а потім спікається й твердне у вигляді пористої маси коксу, що у процесі виділення газів розтріскується, а потім розпадається на шматки.

Газ, що виділяється з камери через отвір у зводі печі, направляється в хімічне відділення, де з нього витягають аміак, бензол, смолу й ін. коштовні хімічні продукти. Після цього коксовий газ використають як паливо. Його теплота згоряння близько 4500 ккал/м3.

Розпечену масу ("коксовий пиріг") виштовхують із камери в спеціальний вагон і прохолоджують (гасять) водою або інертними газами, а потім відправляють на сортування.

Процес одержання коксу триває 14 - 16 ч. Міцні пористі шматки коксу розміром від 25 до 100 - 200 мм світло сірого кольору є гарним паливом для доменних печей. Теплота згоряння коксу в середньому 7000 ккал/кг. Хімічний склад коксу залежно від родовища вугілля: 80 - 88 % З, 0,5 - 1,8% S, до 0,015 - 0,04 % Р, 8 - 12 % золи, до 5 % вологи.

Деревне вугілля - майже не містить фосфору й сірки, золи всього 1 - 2 %, тому сприяє одержанню високоякісних сортів чавуну. Але він мало міцний і легко руйнується, тому в більших доменних печах не застосуємо. Його теплота згоряння 7000 ккал/кг.

Мазут - є дуже гарним рідким паливом для мартенівських і ін. металургійних печей. У його складі втримується: 84 - 86 % З, 10 - 13 % Н, 0,2 - 0,7 % S, 0,2 - 0,3 % золи, 0,5 - 0,8 % N. Теплота згоряння його - 9 500 - 10 000 ккал/кг.

Доменний або колошниковий з виходить як побічний продукт у доменному виробництві. Його застосовують після очищення від пилу в суміші з коксовим газом, як паливо в мартенівських печах. Або ж опалюють повітронагрівачі або ін. печі й пристрої. Теплота згоряння - 900 - 1 000 ккал/м3.

Генераторний газ - одержують у результаті спеціального спалювання твердого палива (дерева, бурого вугілля, торфу) у газогенераторах. Його використають як паливо в мартенівські й ін. печах. Теплота згоряння - 1 150 - 1 500 ккал/м3.

Природний газ - застосовують як паливо в різних металургійних печах. Його теплота згоряння 7 900 - 12 000 ккал/м3. Природний газ є кращим паливом для мартенівських печей.

1.4 Вогнетривкі матеріали

У більшості промислових способів одержання металів і сплавів мають місце процеси плавки при високих температурах. Тому внутрішнє облицювання (футеровку) металургійних печей і ін. пристроїв, а також ковшів для розливання металу роблять із матеріалів, що володіють вогнетривкістю, здатністю витримувати навантаження при високих температурах, протистояти різким змінам температур і хімічному впливу шлаків і грубних газів.

Вогнетривкі матеріали застосовують у вигляді цегл різних форм і розмірів, фасонних виробів (трубок, пробок), а також порошків і розчинів для заповнення швів між цеглами при кладці печей.

По хімічних властивостях вогнетривкі матеріали бувають кислі, основні й нейтральні.

Матеріали, у яких утримується велика кількість кремнезему (Sі2), називаються кислими.

Матеріали, у яких багато перевелися (СаО) і окису магнію (Mg) називаються основними.

Матеріали з високим змістом глинозему (Al2O3) або окису хрому (Сr2O3) ставляться до нейтральних.

Якщо робочий простір плавильної печі викладено з кислих вогнетривких матеріалів, то пекти називається кислої, а якщо з основних матеріалів, те основний.

По ступені вогнетривкості матеріали розділяють на вогнетривкі (1580 - 1770°С), високо вогнетривкі (1770 - 2000°С) і вищої вогнетривкості (вище 2000°С).

До кислих матеріалів ставляться:

1.кварцовий пісок, у якому не менш 95% Sі2. Застосовують для наварки й набивання подин кислих сталеплавильних печей.

2.динасова цегла й вироби виготовлені із кварциту й кварцового піску, що містить більше 93 - 97% Sі2. Вогнетривкість динасу не менш 1690 - 1720°С. Їм футерують мартенівські, електро сталеплавильні печі, конвертери, коксові печі.

До основних матеріалів ставляться:

1.магнезитовий металургійний порошок, що виходить після отжигу природного магнезиту (MgCO3). Він містить 85 - 88 % Mg і застосовується для наварки й набивання подин основних сталеплавильних печей.

2.магнезитову цеглу виготовляють із обпаленого магнезиту. Він містить не менш 86 - 90% Mg, його вогнетривкість більше 2000° С, застосовується для кладки поду й стін основних мартенівських і электро сталеплавильні печей. Володіє щодо невисокою термостійкістю.

3.магнезитохромитова цегла містить 60 % Mg і 8 - 13 % Сr2O3. Володіє вогнетривкістю понад 2000°С, термостійкістю й шлакостійкістю, застосовується для кладки зводів мартенівських печей.

4. доломітовий порошок одержують після випалу доломіту (MgCO3?СаCO3) він містить 32 - 36 % Mg і 50 - 58 % Сао. Застосовується разом з магнезитовим порошком для наварки подин і укосів основних сталеплавильних печей.

5.хромомагнезитова цегла містить 42 % Mg і 15 - 20 % Сr2O3. Вогнетривкість понад 2000°С. Застосовується в мартенівських печах.

До нейтральних матеріалів ставляться:

1.шамотна цегла й вироби. Їх виготовляють із суміші сирої й обпаленої глини. У їхньому складі втримується 50 - 60 % Sі2 і 30 - 42 % Al2O3. Вогнетривкість шамоту 1580 - 1730°С. Шамотні вироби застосовують для футеровки доменних печей, розливних ковшів, газогенераторів і ін..

2. вуглецева цегла, блоки й ін. виробу містять 92 % З, вони високо вогнетривкі, застосовуються для кладки доменних печей, електролізних ванн для одержання алюмінію, стале розливних ковшів, тиглів для плавки мідних сплавів.

Глава 2. Виробництво чавуну

Чавуном називається сплав заліза з вуглецем від 2,14 % до 6,67 %. Крім того, в чавуні є постійні домішки: Sі, Mn, S і P.

Чавун виходить із залізних руд або залізовуглецевих матеріалів які піддають плавці в доменних печах.

Залежно від складу вихідних матеріалів і умов плавки виплавляють чавун різного складу й призначення:

- передільний чавун, призначений для переробки в сталь;

- ливарний чавун, використовуваний на машинобудівних заводах для виробництва виливків;

- доменні феросплави, що служать добавками й розкислювачами при виробництві виливків і злитків.

2.1 Матеріали, застосовувані в доменному виробництві

Основними матеріалами, необхідними у виробництві чавуну, є руда, паливо й флюси.

2.1.1 Залізні руди

Для одержання чавуну використають чотири види залізних руд, що містять залізо в різних з'єднаннях.

"Червоний залізняк - містить Fe2O3. Руда кускова, пориста, що легко відновлюється, найчастіше червоного кольору. Добувається на Криворіжжя, Курськом, Ангаро-Питском і ін. родовищах.

"Бурий залізняк - містить Fe2O3 · Н2О. Руда жовто-бурого кольору, кускова, м'яка, порошкова. Добувається: Керченське, Лисаковске, Байкальське.

"Магнітний залізняк містить Fe3O4. Руда у вигляді щільних порід сірого кольору. Добувається в Магнітогорськом, Курськом, Качканарскому і ін. родовищах.

"Шпатовий залізняк - містить FeCO3 . Зустрічається у вигляді щільних порід сірого кольору - Байкальське родовище.

Зміст заліза в рудах коливається від 15...16% (Качканарске) до 55...65% (Криворізьке й Курське).

Криворізьке родовище займає площу близько 300 км2 . Розробка ведеться як закритим (25 %) так і відкритим способами (75 %).

Порожня порода криворізьких руд складається в основному із кремнезему. Зміст сірки не перевищує 0,05 %, фосфору - не більше 0,02...0,04 %.

2.1.2 Марганцеві руди

Залізні руди містять мало марганцю, що необхідний для виплавки чавуну. Тому в шихту додають марганцеві руди. Заводи України забезпечуються марганцевими рудами Нікопольського й Чиатурского (Грузія) родовищ.

2.1.3 Флюси

Флюси бувають основні - вапняк, доломитизований вапняк і доломить, кислі - кварцит, і нейтральні - боксити.

Тому що порожня порода залізних і марганцевих руд містять в основному кремнезем, те й флюси, застосовувані в чорній металургії, у більшості - основні (вапняків).

2.1.4 Паливо

Паливо в доменній печі служить одночасно носієм тепла, восстановлювачем і розпушувачем шихти.

У цьому зв'язку до нього пред'являються наступні вимоги:

"висока механічна міцність, що зберігається при нагріванні до високих температур;

"відсутність дрібних, а тим більше пилоподібних фракцій;

"висока пористість, що забезпечує інтенсивне горіння;

"висока теплота згоряння;

"низький зміст золи, сірки й фосфору;

"низький зміст летучих речовин;

"невелика вартість.

Основним видом палива в доменній печі є кам'яновугільний кокс. Використаються також природний газ і мазут.

2.2 Підготовка руд до плавки

Вихідні матеріали (шихта) перед завантаженням у піч спеціально підготовляють. Останнім часом підготовці шихти до плавки приділяють велику увагу, тому що від її якості залежить продуктивність доменних печей.

Витрати на підготовку шихти значно зросли й становлять 26 - 28 % всіх витрат, при витратах на видобуток - 25 - 27 %.

Найбільше просто підготовляють кокс. Відсівають дріб'язок на роликові або дискових грохотах.

Флюси дроблять у дробарках, а потім відсівають дріб'язок на грохотах.

Підготовка руд до плавки складається з наступних операцій:

"дроблення;

"сортування на класи по крупності;

"збагачення - для підвищення змісту корисного окислу металу й зниження шкідливих домішок;

"окусковання дріб'язку, що вийшла в результаті дроблення або збагачення;

"усереднення хімічного складу.

2.2.1 Дроблення руди

Дроблення руди може бути як самостійною операцією, так і підготовчої для подальшого збагачення й окусковання. Для забезпечення нормального ходу доменної печі руда й концентрат повинні мати пористість і певні розміри шматків від 30 до 80 мм. Тому багаті руди зі шматками більших розмірів (більше 100 мм) дроблять, потім сортують.

Процес дроблення полягає в руйнуванні шматків руди роздавлюванням, розколюванням, ударом, стиранням або комбінацією цих видів дроблення.

Застосовуються щокові, конусні, грибоподібні й валкові дробарки. М'які й тендітні матеріали дроблять на молоткових дробарках.

Здрібнювання руди відбувається в кульових або стрижневих млинах.

Процеси дроблення чергуються з розсівом - просіванням у стаціонарні або пересувних грохотах.

2.2.2 Збагачення руди

У практиці відомо кілька процесів збагачення:

1.Промивання - перетирання грудок і відмивання глинистих часток. Застосовується для бурих залізняків з піщано-глинистою порожньою породою.

2.Гравітаційне збагачення засноване на поділі мінералів по питомій вазі в який - або середовищу. Наприклад, відділення руди від іншої більше дрібної породи шляхом пропущення струменя води через дно вібраційного сита, на якому лежить руда. При кожному коливанні сита пульсуючий струмінь відокремлює більше легку порожню породу від більше важкої руди й несе її.

3.Магнітне збагачення засноване на розходженні магнітних властивостей поділюваних компонентів. Воно полягає в тім, що тонко здрібнену бідну руду піддають дії магніту, що притягає до себе частки руди, що містять окисли заліза, відокремлюючи їх від порожньої породи. Застосовують для цього сепаратори барабанного типу.

4.Магнетизирующий випал руд складається в нагріванні руди до 600 - 800°С у печах з метою перекладу слабомагнітного окису заліза Fе2ПРО3 у сильно магнітний закис заліза Fе3ПРО4 . Руду після випалу направляють на магнітне збагачення.

2.2.3 Окусковання залізних руд

При видобутку залізних і марганцевих руд, а також при дробленні й відсіванні руд утвориться багато дріб'язку. Рудний дріб'язок у доменній печі перешкоджає руху газового потоку й плавному сходу шихтових матеріалів. Тому в доменну піч можна завантажувати тільки грудковий матеріал.

Способи окусковання дрібних руд і концентратів діляться на три групи:

"брикетування;

"спікання;

"огрудкування.

Брикетування - пресування руд у шматки однакової форми. За пресуванням треба термічна або хімічна обробка брикетів, що поліпшує їхня міцність.

Однак низька продуктивність, неможливість видалення шкідливих домішок, зниження змісту заліза й низька міцність брикетів перешкоджає широкому застосуванню брикетування.

2.2.4 Агломерація (спікання)

Полягає в тому, що руду, концентрат або їхню суміш із добавкою палива змішують до утворення грудочок, завантажують на колошникові ґрати агломераційної машини, нагрівають, пальне шихти не запалиться й не почне горіти за рахунок атмосферного повітря, що просмоктує. При горінні палива рудні зерна нагріваються, частково плавляться й спікаються в шматки.

Для агломерації використають рудний дріб'язок розміром менш 10 мм, колошниковий пил і рудний концентрат.

У процесі агломерації віддаляється до 98 % сульфідної й до 70 - 80 % сульфатної сірки. Фосфор, цинк, свинець і мідь звичайно не віддаляється й повністю переходять в агломерат.

Агломерат має достатню механічну міцність, високу пористість. Залізо з агломерату добре відновлюється в доменній печі. Застосування агломерату збільшує продуктивність печі й скорочує витрата палива на 1 тонну чавуну.

2.2.5 Огрудкування

Процес заснований на здатності тонко здрібнених концентратів у зволоженому стані при обробці в обертових барабанах, чашах або інших пристроях (огрудкувателях) огрудкуватися в кульки діаметром 15 - 38 мм (окатиші). Наступний випал збільшує міцність окатишів. Окатиші міцні, пористі і є гарним сирим матеріалом для доменної печі.

2.3 Будова доменної печі

Сучасна доменна піч має більші розміри, (загальна висота досягає 70 м) і високу продуктивність (до 5000 т чавуну в добу для печей обсягом 2700 м3). Вони працюють на коксі із застосуванням повітряного дуття.

Доменна піч - це вертикальна піч шахтного типу. У сталевому кожухом кожусі стінки печі викладені з вогнетривкої шамотної цегли. Робочий простір печі має 5 частин: колошник, шахта, распар, заплічка й горн.

Колошник - верхня циліндрична частина в сполученні із засипним апаратом забезпечує розподіл матеріалів, що визначає характер розподілу газового потоку.

Шахта - усічений конус із більшою підставою внизу. Конічна форма шахти забезпечує плавний схід шихтових матеріалів. У шахті відбуваються основні процеси відновлення окислів.

Распар - середня циліндрична частина печі, що з'єднує шахту й заплічка.

Заплічка - усічений конус із більшою підставою вгорі. У заплічках відбуваються процеси плавлення й шлакоутворення, горіння коксу, одержання чавуну. Це найбільш відповідальна частина доменної печі.

Горн складається з 3 частин: лещадь, метало приймач і фурмена зона.

Нижня підстава, якою доменна піч опирається, називається лещадью. У верхній частині горна розташовані повітроохолоджувальні мідні фурми для подачі гарячого повітря в доменну піч. У лещади накопичується чавун і шлаки, які потім випускаються через льотки.

Вище лещади, до рівня жужільних льоток, розташовується метало приймач. Лещадь, фурмена зона й метало приймач укладені в броню й прохолоджуються плитовими холодильниками.

Чавунна льотка розташована на 400 - 500 мм вище лещади, тому на лещади завжди залишається шар рідкого чавуну, що охороняє його від руйнування. Чавунна льотка між випусками чавуну забивається вогнетривкою масою. Жужільна льотка піднята над лещадью на 1,5 - 1,6 м. Вона являє собою латунну або мідну конічну повітроохолоджувальну круглу коробку.

2.4 Робота доменної печі

Сировинні матеріали, що пройшли попередню підготовку до плавки, надходять у спеціальних вагонах на рудний двір, розташований паралельно лінії печей. За допомогою мостового крана матеріали зі складу перевантажують у приймальні бункери доменної печі. Кокс подають у бункери спеціальним транспортером. За допомогою вагонів шихту підвозять у завантажувальній (скіпової) ямі. Через лійку шихта попадає у вагонетку (скіп), що піднімається сталевим канатом по рейках похилого підйомника доменної печі до самої верхньої крапки й там перекидається. Через завантажувальний пристрій (приймальню лійку малого конуса, лійку великого конуса) шихта надходить у доменну піч. Конуси по черзі опускаються й піднімаються. Прийомна лійка з малим конусом після завантаження чергової порції шихти може повертатися на 60°. Це дозволяє рівномірно розподіляти шихту на поверхні великого конуса перед завантаженням її в піч.

У доменну піч завантажують велика кількість шихти. Так для виробництва 1 тонни передільного чавуну потрібно 1900 кг агломерату офлюсованого й руди, приблизно 700 кг коксу, 2200 м3/хв повітря. При цьому крім чавуну, виходить приблизно 700 кг шлаків і 3000 м3 доменного газу.

Для забезпечення сучасних доменних печей необхідною кількістю гарячого повітря будують великі повітронагрівачі (каупери) і застосовують потужні турбоповітродувки, продуктивністю 5000 м3/хв і тиском повітря 4,3 - 4,5 атм.

Повітронагрівач укладений у сталевий зварений кожух. Стінки й купол його викладають шамотною цеглою. Усередині повітронагрівача є камера горіння й вогнетривка насадка, виконана із шамотної цегли із просвітами (осередками) між цеглами.

Холодне повітря, що подається повітродувною машиною, проходить через нагріту вогнетривку насадку каупера, де підігрівається до 800 - 1200°С и надходить через фурми в горн печі.

Звичайно повітронагрівач працює при нагріванні повітря не менш 1 ч. Для безперебійної роботи доменної печі необхідно мати 3 каупери: з них один нагрівається, іншої віддає тепло холодному повітрю, а третій - у резерві.

Устрой доменної печі:

1.прийомна лійка малого конуса;

2.малий конус;

3.прийомна лійка великого конуса;

4.великий конус;

5.колошникова фурма;

6.колошник; 7. шахта; 8. распар; 9.заплічка;

10.горн; 11. лещадь;12.фурми; 13.чавунна льотка;

14.жужільна льотка; 15.металлоприемник;

16.шлаковоз;17.чугуновоз; 18. скіпова яма;

19.скіп; 20.каупери

2.5 Процеси, що протікають у доменній печі

Процес перетворення руди в чавун відбувається в результаті взаємодії потоку повільно, що опускаються матеріалів, і потоку газів, що піднімаються, які, стикаючись із матеріалами, нагрівають і відновлюють їх. Весь робочий простір печі зайнятий шихтовими матеріалами, які завантажуються на колошник через засипний апарат. У міру згоряння коксу поблизу фурм у печі утворюється вільний простір. Це викликає переміщення (схід) матеріалів у нижні обрії печі назустріч, що рухається потоку, розпечених газів. Найбільш високі температури (до 1900 0 С) досягаються поблизу фурм. Тут відбувається горіння коксу завдяки кисню повітря, підігрітого до 1200°С по реакції:

С + О₂ = СО₂

У результаті цієї реакції виділяється велика кількість тепла. двоокис, Що Утворився, вуглецю стикається з розпеченим коксом і розкладається по реакції:

СО₂ + С = 2 СО

Газоподібні продукти в зоні горна й нижньої частини заплічок містять багато окису вуглецю й мають різко відбудовні властивості.

У доменній печі роль восстановлювача виконують вуглець, окис вуглецю й водень. Відновлення окислів за допомогою окису вуглецю називається непрямим, і за допомогою вуглецю - прямим.

Пряме відновлення вимагає більших витрат тепла, тому бажано, щоб частка непрямого відновлення була можливо більшою.

Відновлення окислів заліза йде по шляху послідовного відібрання атомів кисню за схемою

Fe2O3 > Fe3O4 >Fe >Fe

При температурах до 900°С протікають реакції непрямого відновлення заліза:

3 Fe2O3 + СО = 2 Fe3O4 + СО2 + виділяється тепло

Fe3O4 + СО = 3 Fe + СО2

FeО + СО = Fe + СО2

При більше високих температурах понад 1000 - 1100°С одержують розвиток реакції прямого відновлення:

Fe + С = Fe + С

До 50 - 60 % заліза утвориться по реакціях непрямого відновлення, а 40 - 50 % - прямого.

Пряме відновлення заліза відбувається в распарі печі й тем краще, чим вище температура матеріалів, що перебувають тут, тому що ця реакція йде з поглинанням тепла. металеве залізо, Що Утвориться, перебуває у твердому стані, тому що має високу температуру плавлення 1539 С. У присутності окису вуглецю й розпеченого коксу залізо поступово навуглецьовується, у результаті чого температура його плавлення знижується до 1150 - 1200 °С.

Навуглецьоване залізо, що містить 1,8 - 2 % З, переходить у рідкий стан і стікає між шматками розпеченого коксу на лещадь печі. При цьому відбувається додаткове насичення заліза вуглецем до 3,5 - 4,0 % С. Аналогічно відбувається й процес відновлення заліза воднем.

Паралельно з відновленням і навуглецювання заліза в доменній печі відбувається часткове відновлення марганцю, кремнію й фосфору. Ці елементи переходять у метал і змінюють його хімічний склад. Їхнє відновлення відбувається тільки за рахунок вуглецю коксу.

Марганець утвориться в результаті в результаті взаємодії його нижчого окислу з вуглецем:

MnО + С = Mn + СО

Ця реакція протікає з поглинанням тепла при температурі вище 1100 - 1200°С. Для неї потрібно збільшити витрату коксу й мати більше високу температуру дуття 800 - 1000°С.

Кремній відновлюється із кремнезему по реакції:

SіО2 + 2 C = Sі +2 CO

Найбільш активне відновлення кремнію йде при температурі 1100С.

Фосфор відновлюється з фосфатно-кальцієвих солей у присутності кремнезему:

P2O5 (Ca)4 +5 C + 2 SіО2 = 2 P + 2 (Ca)2 SіО2 + 5 CO

Ця реакція розвивається в доменній печі до кінця, тому фосфор повністю переходить у чавун.

Сірка частково віддаляється з колошниковими газами у вигляді SO2 і H2S , але основна її кількість залишається у вигляді сульфідів і розподіляється між шлаками й чавуном. Найбільш небажаним є сульфід заліза Fe, що добре розчиняється в металі.

При великому насиченні шлаків вапном (45 - 50 %) у горні печі відбуваються реакції:

FeS + CaO + C = Fe + CaS + CO

MnS + CaO + C = Mn + CaS + CO

У результаті сірка переходить у шлаки у вигляді нерозчинного в металі серистого кальцію Ca. Частина сірки у вигляді S і Fe розчиняється в чавуні.

Чавун накопичується в горні печі й періодично (6 - 10 разів у добу) випускається через чавунну льотку. Рідкий чавун зливається в чавуновозні ковші ємністю 100 тонн і більше й транспортують до розливної машини, де його розливають в виливниці й одержують злитки (паці) вагою 40 - 60 тонн.

У нижній частині доменної печі (розпарі, заплічках) утворяться шлаки. Утворення шлаків починається тоді, коли основна маса заліза вже відновлена. Шлаки утвориться в результаті сплавки окислів порожньої породи руди, флюсів і золи коксу. Шлаки формується поступово, змінюючи склад у міру стікання в горн, де він накопичується над шаром чавуну й випускається через жужільну льотку. Для транспортування рідких шлаків від доменної печі служить шлаковоз, що представляє собою візок з жужільною чашею, ємністю до 16-24м3.Для зручності танспортування подальшого використання доменні шлаки гранулюють: рідкі шлаки поливають струменем води, прохолоджуючись вони розсипається на дрібні шматки.

2.6 Продукти доменного виробництва

До продуктів доменного виробництва відносять чавун, шлаки й доменний (колошниковий газ).

У доменних печах виплавляються наступні чавуни:

1.передільний- близько80%;

2.ливарний- близько16%;

3.спеціальний і феросплави-4%.

Передільний чавун призначений для переробки в сталь. Цей чавун розділяють на 3 класи:

1.мартенівський чавун М- 1 і М-2 містить 1,5-2,2%Mn і 0,4-1,5%Sі;

2.бесемерівський чавун Б-1 і Б-2 містить 0,6-1,5%Mn і 0,9-2%Sі;

3.томасівський чавун Т-1 містить 0,8-1,3%Mn і <0,6%Sі й 1,6-2%Р.

Ливарний чавун використають для виробництва фасонного чавунного лиття. Його виплавляють при великій витраті коксу із шихти з достатньою кількістю кремнезему.МаркиЛК-00,ЛК-0,ЛК-1,ЛК-2 і до ЛК-5.Залежно від марки втримується 1,25-4,25%Mn і до 1,3%Sі.

Виплавляють також спеціальні чавуни: хромонікелеві, ванадієві, ферохромові та ін.

Доменні феросплави застосовують у якості розкислювачів або присадок до виплавлюваної сталі.

До них відносять:

"феромарганець-70% Mn і більше;

"феросиліцій - 9-13% Sі;

"дзеркальний чавун - 10-25% Mn і до 2% Sі.

Шлаки доменних печей складаються з 33-40%Sі2; 42-48%(Сао+Мgо); 10-20%Al2O3. На 1 тону чавуну виходить 0,6 тони шлаків. Шлаки використають для одержання цементу, цегли, брущатки ,вати, ситалів та ін. матеріалів для будівництва.

Размещено на Allbest.ru