Продукты доменного производства доклад

Обновлено: 05.07.2024

Продуктами доменного производства являются чугун, шлак и доменный газ.

Чугун выплавляют в зависимости от назначения трех сортов: передельный, литейный и специальный (ферро-сплавы). Передельный чугун идет на переработку в сталь, производство его составляет более 80%.

Литейный чугун предназначается для получения все-возможных фасонных отливок. Его выплавляется около 16% от всего производства чугуна. Он содержит повы-шенное количество кремния, улучшающего литейные свойства чугуна.

Доменные ферросплавы применяют при производстве стали (как присадки и для раскисления) в сталепла-вильных печах и при производстве чугуна в вагранках. Их выплавляют примерно 4% от всего производства чу-гуна. Ферросплавы отличаются от передельных и литей-ных чугунов повышенным содержанием марганца и кремния. К ним относятся ферромарганец доменный, содержащий ?70—75% Mn и 2% Si, зеркальный чугун (с зеркальным блеском в изломе), содержащий 10— 25% Mn и до 2% Si, ферросилиций доменный, содержа-щий ?9—13% Si и 3% Mn.

Образующиеся при плавке чугуна доменные шлаки обычно подвергают грануляции водой для получения мелкозернистой массы. Обработанные указанным спосо-бом шлаки используют для изготовления цемента, кир-пичей, шлакоблоков и других строительных материалов.

Доменный газ после очистки от пыли используют как газообразное топливо в воздухонагревателях для отопле-ния различных печей, нагрева ковшей и пр.

Доменная печь работает непрерывно 5—6 лет и более с момента пуска до очередного капитального ремонта.

Остановка печи производится главным образом по при-чине выгорания огнеупорной кладки. Для контроля тол-щины кладки используют радиоактивный изотоп кобаль-та 60Со. При постройке или ремонте доменной печи в наиболее уязвимые части кладки заделывают указан-ный изотоп кобальта. В процессе эксплуатации печи периодически к местам, где замурован 60Со, подносят счетчик Гейгера, с помощью которого можно обнаружить Y-излучение. Когда кладка выгорит до определенной толщины, 60Со расплавится в чугуне и уйдет вместе с ним из печи; в этом случае излучения не будет. Регистрируе-мое при этом ослабление или полное исчезновение Y-излучения позволяет установить срок остановки печи накапитальный ремонт.

Получение поковок в машиностроении. Их виды.

Технологический процесс изготовления поковки включает следующие операции: отрезка проката на мерные заготовки, нагрев, штамповка, обрезка облоя и пробивка пленок, правка, термическая обработка, очистка поковок от окалины, калибровка, контроль готовых поковок.

Перед штамповкой заготовки должны быть нагреты равномерно по всему объему до заданной температуры. При нагреве должны быть минимальными окалинообразование (окисление) и обезуглероживание поверхности заготовки. Используются электроконтактные установки, в которых заготовка, зажатая медными контактами, нагревается при пропускании по ней тока; индукционные установки, в которых заготовка нагревается вихревыми токами; газовые печи, с безокислительным нагревом заготовок в защитной атмосфере.

Штамповку осуществляют в открытых и закрытых штампах. В открытых штампах получают поковки удлиненной и осесимметричной формы. В закрытых штампах — преимущественно осесимметричные поковки, в том числе из малопластичных материалов. Поковки простой формы штампуют в штампах с одной полостью. Сложные поковки с резкими изменениями сечений по длине, с изогнутой осью и т.п. штампуют в многоручьевых штампах.

После штамповки в открытых штампах производят обрезание облоя и пробивку пленок в специальных штампах, устанавливаемых на кривошипных прессах.

Правку штампованных поковок выполняют для устранения искривления осей и искажения поперечных сечений, возникающих при затрудненном извлечении поковок из штампа, после обрезания облоя, после термической обработки. Крупные поковки и поковки из высокоуглеродистых и высоколегированных сталей правят в горячем состоянии либо в чистовом ручье штампа сразу после обрезания облоя, либо на обрезном прессе (обрезной штамп совмещается с правочным штампом), либо на отдельной машине. Мелкие поковки правят на винтовых прессах в холодном состоянии после термической обработки.

Термическую обработку применяют для получения требуемых механических свойств поковок и облегчения их обработки резанием. Отжиг снимает в поковках из высокоуглеродистых и легированных сталей остаточные напряжения, измельчает зерно, снижает твердость, повышает пластичность и вязкость. Нормализацию применяют для устранения крупнозернистой структуры в поковках из сталей с содержанием углерода до 0,4%.

Очистку поковок от окалины производят для облегчения контроля поверхности поковок, уменьшения износа металлорежущего инструмента и правильной установки заготовки на металлорежущих станках. На дробеструйных установках окалину с поковок, перемещающихся по ленте конвейера, сбивают потоком быстро летящей дроби диаметром 1…2 мм. В галтовочных барабанах окалина удаляется благодаря ударам поковок друг о друга и о металлические звездочки, закладываемые во вращающийся барабан.

Калибровка поковок повышает точность размеров всей поковки или отдельных ее участков. В результате этого последующая механическая обработка устраняется полностью или ограничивается только шлифованием. Различают плоскостную и объемную калибровку. Плоскостная калибровка служит для получения точных вертикальных размеров на одном или нескольких участках поковки. Объемной калибровкой повышают точность размеров поковки в разных направлениях и улучшают качество ее поверхности. Калибруют в штампах с ручьями, соответствующими конфигурации поковки.

Конечные продукты доменной плавки – выпускаемые из печи в огненно-жидком виде чугун и шлак, а также доменный (колошниковый) газ.

В зависимости от назначения чугуна и состава шихтовых материалов в нем может содержаться хром, никель, ванадий, титан, медь и мышьяк. Содержание этих элементов регламентируется соответствующим ГОСТом или техническими условиями и определяется при анализе проб, отбираемых в ходе плавки и при выпуске металла из печи.

Все доменные чугуны по своему назначению подразделяют на три основных вида:

· передельный, предназначенный для дальнейшего передела в сталь;

· литейный, используемый после переплава в чугуноплавильных цехах для отливки чугунных изделий;

· доменные ферросплавы, используемые в качестве раскисителей или присадки в сталеплавильном и чугунолитейном производствах.

Передельный чугун является преобладающим видом продукции доменного производства. На его долю приходится около 90 % общего производства чугуна. Он предназначен для производства стали в конвертерах или мартеновских печах и обычно содержит 0,3-1,2 % Si; 0,2-1,0 % Mn; 0,15-0,2 % P и 0,02-0,07 % S.

Литейный чугун по содержанию фосфора делят на четыре класса: А – до 0,1 % Р (малофосфористый), Б – 0,1-0,3 % Р (обычный) и высокофосфористые чугуны классов В и Г с содержанием фосфора соответственно 0,31-0,7 и 0,71-1,2 %. Для изготовления высокопрочных изделий применяют чугуны с низким содержанием фосфора, а для художественного литья – высокофосфористые чугуны.

К доменным ферросплавам относятся: ферромарганец (70-75 % Mn и более, до 2 % Si, 0,33-0,45 % P, до 0,03 % S); ферросилиций (9-13 % Si и иногда до 18 % Si, до 3 % Mn, до 0,2 % P, до 0,04 % S) и зеркальный чугун (15-25 % Mn, до 2 % Si, до 0,22 % P и до 0,03 % S).

В последние годы выплавка ферросплавов в доменных печах сократилась, а ферросилиция прекращена полностью вследствие неэкономичности передела. Более выгодно выплавлять ферросплавы в электропечах, где одновременно обеспечивается их более высокое качество.

Выплавка чугуна в доменных печах неизбежно сопровождается получением значительного количества доменного шлака. Шлак образуется в доменной печи из флюсов, золы, кокса, пустой породы руды и агломерата. Обычно при выплавке передельного и литейного чугунов выход шлака составляет 0,3 - 0,6 т на 1 т чугуна.

Основными составляющими шлака являются окислы кремния (SiO2), кальция (CaO), алюминия (Al2O3), магния (MgO), а также небольшое количество закиси железа (FeO), закиси марганца (MnO) и сульфидов металлов (FeS, MnS, CaS, MgS).

До недавнего времени доменный шлак почти не находил применения. Значительные его количества вывозились в шлаковых ковшах в отвал. Разработку шлаковых отвалов вели лишь с целью утилизации попавших в шлак корольков чугуна. В настоящее время в связи с развитием техники переработки доменные шлаки широко применяют в качестве сырья для производства различных строительных материалов: цемента, вяжущих веществ, растворов и бетонов, шлаковой пемзы и ваты, стеновых материалов, дорожной брусчатки и др. Ежегодно перерабатывают и используют около 80% всех шлаков.

Переход металлургических предприятий на работу без шлаковых отвалов высвобождает земельные площади и снижает загрязнение окружающей среды. В перспективе должна быть полная переработка шлаков и постоянное использование старых шлаковых отвалов.

Газы, выходящие из печи через ее верхнюю часть – колошник, называют колошниковыми. Они состоят из СО, СН4, Н2, СО2 и N2. После очистки от пыли газы используют как топливо для нагрева насадок воздухонагревателей, стальных слитков, коксовых батарей, отопления котлов и др. Горючие компоненты в газе: СО, Н2 и СН4.

В процессе очистки колошникового газа получают колошниковую пыль, содержащую 45-55 % Fe в виде окислов и 5-10 % С. Вынос пыли составляет от 10 до 80 кг/т чугуна. Основная масса пыли поступает на агломерационную фабрику. Можно также использовать колошниковую пыль в качестве наполнителя для асфальтных покрытий и дорог.

Конечные продукты доменной плавки – выпускаемые из печи в огненно-жидком виде чугун и шлак, а также доменный (колошниковый) газ.

В зависимости от назначения чугуна и состава шихтовых материалов в нем может содержаться хром, никель, ванадий, титан, медь и мышьяк. Содержание этих элементов регламентируется соответствующим ГОСТом или техническими условиями и определяется при анализе проб, отбираемых в ходе плавки и при выпуске металла из печи.




Все доменные чугуны по своему назначению подразделяют на три основных вида:

· передельный, предназначенный для дальнейшего передела в сталь;

· литейный, используемый после переплава в чугуноплавильных цехах для отливки чугунных изделий;

· доменные ферросплавы, используемые в качестве раскисителей или присадки в сталеплавильном и чугунолитейном производствах.

Передельный чугун является преобладающим видом продукции доменного производства. На его долю приходится около 90 % общего производства чугуна. Он предназначен для производства стали в конвертерах или мартеновских печах и обычно содержит 0,3-1,2 % Si; 0,2-1,0 % Mn; 0,15-0,2 % P и 0,02-0,07 % S.

Литейный чугун по содержанию фосфора делят на четыре класса: А – до 0,1 % Р (малофосфористый), Б – 0,1-0,3 % Р (обычный) и высокофосфористые чугуны классов В и Г с содержанием фосфора соответственно 0,31-0,7 и 0,71-1,2 %. Для изготовления высокопрочных изделий применяют чугуны с низким содержанием фосфора, а для художественного литья – высокофосфористые чугуны.

К доменным ферросплавам относятся: ферромарганец (70-75 % Mn и более, до 2 % Si, 0,33-0,45 % P, до 0,03 % S); ферросилиций (9-13 % Si и иногда до 18 % Si, до 3 % Mn, до 0,2 % P, до 0,04 % S) и зеркальный чугун (15-25 % Mn, до 2 % Si, до 0,22 % P и до 0,03 % S).

В последние годы выплавка ферросплавов в доменных печах сократилась, а ферросилиция прекращена полностью вследствие неэкономичности передела. Более выгодно выплавлять ферросплавы в электропечах, где одновременно обеспечивается их более высокое качество.

Выплавка чугуна в доменных печах неизбежно сопровождается получением значительного количества доменного шлака. Шлак образуется в доменной печи из флюсов, золы, кокса, пустой породы руды и агломерата. Обычно при выплавке передельного и литейного чугунов выход шлака составляет 0,3 - 0,6 т на 1 т чугуна.

Основными составляющими шлака являются окислы кремния (SiO2), кальция (CaO), алюминия (Al2O3), магния (MgO), а также небольшое количество закиси железа (FeO), закиси марганца (MnO) и сульфидов металлов (FeS, MnS, CaS, MgS).

До недавнего времени доменный шлак почти не находил применения. Значительные его количества вывозились в шлаковых ковшах в отвал. Разработку шлаковых отвалов вели лишь с целью утилизации попавших в шлак корольков чугуна. В настоящее время в связи с развитием техники переработки доменные шлаки широко применяют в качестве сырья для производства различных строительных материалов: цемента, вяжущих веществ, растворов и бетонов, шлаковой пемзы и ваты, стеновых материалов, дорожной брусчатки и др. Ежегодно перерабатывают и используют около 80% всех шлаков.

Переход металлургических предприятий на работу без шлаковых отвалов высвобождает земельные площади и снижает загрязнение окружающей среды. В перспективе должна быть полная переработка шлаков и постоянное использование старых шлаковых отвалов.

Газы, выходящие из печи через ее верхнюю часть – колошник, называют колошниковыми. Они состоят из СО, СН4, Н2, СО2 и N2. После очистки от пыли газы используют как топливо для нагрева насадок воздухонагревателей, стальных слитков, коксовых батарей, отопления котлов и др. Горючие компоненты в газе: СО, Н2 и СН4.

В процессе очистки колошникового газа получают колошниковую пыль, содержащую 45-55 % Fe в виде окислов и 5-10 % С. Вынос пыли составляет от 10 до 80 кг/т чугуна. Основная масса пыли поступает на агломерационную фабрику. Можно также использовать колошниковую пыль в качестве наполнителя для асфальтных покрытий и дорог.

Помощь студентам

I. Предельный белый чугун (80-85 % всех выплавляемых чугунов): используется для выплавления из него сталей, содержит С = 2÷4,5 %, Si = 0,2÷2,0 % – способствует получению серого чугуна, то есть графитизирующий компонент; Мn = 2÷3,5 % – отбеливающий компонент; S ≤ 0,08 % – вредная примесь, так как (понижает прочность, увеличивает хрупкость, густотекучесть и пузырчатость чугуна); Р = 0,1÷1,2 % – понижает прочность, увеличивает хрупкость и жидкотекучесть.

Предельные чугуны делятся на:

  1. Мартеновские марки М1 и М2;
  2. Бессемеровские марки Б1 и Б2;
  3. Томасовские марки Т1 и Т2.

II. Литейный чугун (15÷20 %) – из которого путем литья получаются те или иные промышленные и бытовые изделия, после соответствующей термической обработки.

При замедлении скорости охлаждения с высоких температур идет процесс графитизации

Химический состав литейных чугунов состоит из:

С = 2÷4,3 %; Mn ≤ 1,3 %; Si = 1,25÷4,25 % – графитизирующий компонент.

Р ≤ 0,1÷1,2 %; S ≤ 0,08 %.

Чугун устойчив к вибрации, не чувствителен к нагревам и обладает хорошими литейными свойствами. Хорошо обрабатывается резанием, не чувствителен к чистоте обработки поверхности и в 1,5 раза дешевле стали.

1. Простые серые чугуны – наименее прочные, так как С (графит) имеет форму пластинки (трещин): получают из отливок белого чугуна при очень малой скорости охлаждения температур выше нижней критической Асm.

2. Ковкие – углерод находится в виде хлопьевидной формы.

Отжиг на ковкий чугун наиболее дорогостоящая операция (длится до 5 суток при температуре 950-1050°С). Предварительная закалка с 850-950°С – ускоряет превращение белого чугуна в ковкий и ~ 0,015% Аl на 25–30% сокращает время отжига.

Содержат минимальное количество углерода в пределах С = 2,2÷3,0 %, кремния – Si = 0,7÷1,5 ↑.

Чугуны не куются, то есть не подвергаются обработке давлением.

3. Модифицированный или высокопрочный чугун, в котором С (графит) находится в шаровидной форме.

III. Доменный шлак – используется для получения строительных материалов: цемента, гравия, шлакоблоков, спец.кирпичей и шлаковаты (изоляционные материалы).

IV. Доменный (колошниковый) газ – смесь различных газов или газовых соединений: используется для отопления ими различных тепловых агрегатов, для чего предварительно очищают от пыли (грубая – сухая, полутонкая и тонкая – мокрая газоочистка).

1) Железняки – источник железа. 2) Кокс – топливо и восстановитель. 3) Известняк – при высокой температуре разлагается в образованием СаО, который действует как флюс и переводит кремнистые пустые породы в шлак CaSiO3. 4) Воздух – поддерживает горение кокса с выделением тепла. Удаляет некоторые неметаллические примеси (кремний, мышьяк) в виде летучих оксидов. Окисляет окись железа FeO в руде до Fe2O3, что способствует сохранению железа в руде. Окись железа FeO, основная по природе, реагирует с SiO2 c образованием шлака FeSiO3. Воздух делает руду пористой, что способствует однородному восстановлению железа.

Понятие доменной печи и плавки

Современная цивилизация неразрывно связана с развитием техники производства, невозможной без совершенствования орудий труда и материалов, используемых для их изготовления.

Среди всех материалов природного происхождения или созданных человеком, самое значимое место занимают черные металлы – сплав железа и углерода с присутствием других элементов.

Сплавы, в составе которых часть углерода составляет 2 – 5%, относятся к чугунам, при наличии углерода менее 2% сплав относится к сталям. Для плавки металлов используется специальная технология доменного производства.

Доменная плавка – это процесс производства чугуна из железной руды, перерабатываемой в доменных печах или, как их еще называют, домнах.

Основными материалами, необходимыми в процессе такого производства, являются:

  • топливо, в виде получаемого из каменного угля кокса;
  • железная руда, являющаяся непосредственным сырьем для производства;
  • флюс – специальные добавки из известняка, песка, а также других материалов.


Доменная печь — устройство для производства чугуна восстановительной плавкой железных руд или концентратов.

Основное оборудование доменного цеха — доменная печь — это круглая шахтная печь, футерованная огнеупорной кладкой.

Для защиты кожуха печи от разгара используют холодильные устройства. Кожух печи и колошниковое устройство установлены на фундаменте и удерживаются колоннами.

Исходный материал для плавки называется шихтой и состоит из железной руды, марганцевой руды, агломерата, окатышей. Шихта на колошник печи подается скипами или ленточным конвейером. Через приемную воронку скипы разгружаются в печь. Воздух подается через воздухонагреватели, продукт плавки выходит через летки в ковши, находящиеся в нижней части.


Современные доменные печи оснащены системой централизованного управления и контроля, обеспечивающей регистрацию показателей приборов и комплексных показателей работы доменной печи — расхода кокса на 1 т чугуна и суточной производительности доменной печи в тоннах.

Применяется дополнительное топливо, что снижает расход кокса и себестоимость чугуна. Усовершенствование конструкции доменной печи направлено на увеличение ее мощности (объема), улучшение подготовки сырья, внедрение новых прогрессивных, высокопроизводительных технологий.

Чугун выплавляют в доменных печах, представляющих собой шахтную печь. Сущность процесса получения чугуна в доменных печах заключается в восстановлении оксидов железа, входящих в состав руды, газообразными (СO, Н2) и твердым (С) восстановителями, образующимися при сгорании топлива в печи.


Процесс доменной плавки является непрерывным. Сверху в печь загружают исходные материалы (агломерат, окатыши, кокс), а в нижнюю часть подают нагретый воздух и газообразное, жидкое или пылевидное топливо.






Газы, полученные от сжигания топлива, проходят через столб шихты и отдают ей свою тепловую энергию. Опускающаяся шихта нагревается, восстанавливается, а затем плавится.

Большая часть кокса сгорает в нижней половине печи, являясь источником тепла, а часть кокса расходуется на восстановление и науглероживание железа.

Доменная печь является мощным и высокопроизводительным агрегатом, в котором расходуется огромное количество материалов. Современная доменная печь расходует около 20000 тонн шихты в сутки и выдает ежесуточно около 12000 тонн чугуна.

Подготовка руды для производства чугуна

Для нормальной работы доменной печи она должна загружаться кусковым материалом оптимальных размеров. Слишком крупные куски руды и других материалов не успеют должным образом прореагировать, и часть материала уйдет бесполезно. Слишком мелкие куски слишком плотно прилегают друг к другу, не оставляя необходимых проходов для прохождения газов, что затрудняет работу печи.

Оптимальными считают размер кусков шихты 30-80 мм. Более крупные куски измельчают до оптимального размера.

С другой стороны, при дроблении материалов и при добыче руды наряду с крупными кусками образуется мелочь, также не пригодная к плавке. Такие материалы окусковывают до нужных размеров методами агломерации и скатывания.

Кроме агломерации и скатывания производят обогащение руды. Обогащением называют предварительную обработку руды без изменения химического состава основных минералов и их агрегатного состояния. Обогащение руды производят для повышения содержания в ней железа. При этом из руды удаляется значительная часть пустой породы. При обогащении руд применяют различные методы: промывание руды, метод флотации, гравитационный метод и магнитное обогащение.

Обслуживание и ремонт доменной печи

Любому оборудованию, работающему в круглосуточном режиме, требуется постоянное обслуживание. Регламенты закладываются в технический паспорт оборудования. Несоблюдение графика технического обслуживания влечет за собой сокращение срока эксплуатации.

Работы по техническому обслуживанию доменных печей делятся на периодические и капитальные ремонты. Периодические работы проводятся без остановки рабочего процесса.

Капитальный же ремонт по объему выполняемых работ делится на три разряда. Во время первого разряда производится осмотр всего оборудования, при этом из шахты извлекаются расплавы. Во время второго разряда производится ремонт футеровки, замена вышедших из строя элементов оборудования. При третьем разряде производится полная замена агрегата. Обычно такой ремонт совмещают с модернизацией или реконструкцией домны. 

Конструкция доменной печи

Доменная печь представляет собой печь шахтного типа. Типичная доменная имеет внизу диаметр 6-8 м и высоту 20-36 м. Самая большая домна, японская, имеет диаметр 14,9 м. Профиль доменной печи и ее температурные зоны показаны на рисунке 1.


Рисунок 1 – Профиль доменной печи. Материалы на входе и выходе. Основные химические реакции

Доменная плавка

Доменная плавка заключается в раздельной загрузке в верхнюю часть печи (колошник) офлюсованного агломерата и кокса. Их располагают в печи слоями. Шихта нагревается за счет тепла горения кокса в горячем воздухе, который вдувается в нижней части домны. Шихта постепенно опускается вниз. В результате физико-химического взаимодействия компонентов шихты и поднимающихся газов в нижней части печи – горне – образуются два несмешивающихся жидких слоя – чугун на лещади горна и шлак – над чугуном.

Жидкий чугун выпускают каждые 2-3 часа, в больших печах – каждый час. Шлак из печи выпускают вместе с чугуном. Их разделяют с помощью специальных затворов.

Доменная печь обычно работает непрерывно в течение нескольких лет — до 10 лет.

Продукты доменного производства

Продуктами доменной плавки являются:

  • чугун;
  • шлак;
  • доменный (колошниковый) газ.

Чугун

Чугун является основным продуктом доменного производства, а шлак и доменный газ – побочными.
Выплавляемые в доменных печах чугуны в зависимости от способа дальнейшего использования делятся на три группы:

  • передельные идущие на передел в сталь;
  • литейные предназначенные для получения отливок из чугуна в машиностроении;
  • специальные (ферросплавы), используемые для раскисления стали в сталеплавильном производстве.

Чугун представляет собой многокомпонентный сплав железа с углеродом, марганцем, кремнием, фосфором и серой.

В чугуне также содержится незначительные количества водорода, азота и кислорода. В легированном чугуне могут быть хром, никель, ванадий, вольфрам и титан, количество которых зависит от состава проплавляемых руд.

Предельный чугун предназначается для переработки в сталь.

Такой чугун характерен тем, что углерод в нем (2,2—4%) находится в химически связанном состоянии.

Поверхность излома чугуна имеет белый цвет.

Доменная печь — назначение, элементы и продукты производства

В зависимости от состава и способа переработки различают:

  • мартеновский чугун, содержащий фосфора от 0,15 до 0,30% и серы до 0,07%;
  • бессемеровский, содержащий фосфора 0,07% и серы до 0,069%;
  • томасовский, содержащий фосфора 1,6% и серы до 0,08%.

Передельный чугун подразделяют на три вида:

  • Передельный коксовый (марки М1, М2, М3, Б1, Б2).
  • Передельный коксовый фосфористый (МФ1, МФ2, МФ3).
  • Передельный коксовый высококачественный (ПВК1, ПВК2, ПВК3).

Литейный чугун после выпуска из доменной печи разливают в чушки и в холодном виде направляют на машиностроительные заводы, где для отливки деталей машин его вторично подвергают расплавлению в специальных печах-вагранках.

Литейный коксовый чугун выплавляют семи марок: ЛК1-ЛК7.

Каждую марку подразделяют на три группы по содержанию марганца, пять классов по содержанию фосфора и на пять категорий по содержанию серы.

Особую группу составляют фосфористые чугуны, содержащие до 2% Р, в зависимости от содержания фосфора применяются различные технологии передела таких чугунов в сталь.

Доменная печь — назначение, элементы и продукты производства


Литейные чугуны.

Этот вид чугунов предназначен для производства литых изделий в чугуноплавильных цехах. Характерной особенностью этих чугунов является высокое содержание кремния (2,75 – 3,75% Si), а в некоторых случаях и фосфора. Объясняется это тем, что эти элементы придают расплавленному чугуну высокую жидкоподвижность или способность хорошо заполнять литейную форму.

Литейный чугун применяется после переплава на машиностроительных заводах для получения фасонных отливок.

Литейный чугун применяется для изготовления литых изделий:

  • труб;
  • радиаторов;
  • водопроводной арматуры;
  • станин;
  • блоков;
  • шестерен и т. п.

Доменная печь — назначение, элементы и продукты производства

Такой чугун в изломе имеет серый цвет. В нем часть углерода находится в свободном состоянии, в виде графита. В сером чугуне обычно содержится кремния 1,25-4,25%, углерода 2,5—4%, марганца 0,5—1,3%, фосфора 0,1— 1,2% и небольшое количество серы.

Марганец придает чугуну твердость и хрупкость.

Кремнии, наоборот, снижает твердость чугуна, благодаря чему отливки из такого чугуна легко поддаются механической обработке.

Фосфор делает чугун жидкоплавким, хорошо заполняющим тонкие сечения форм.

Отливки из чугуна, содержащего повышенное количество фосфора, хорошо сопротивляются истиранию, но вместе с тем обладают повышенной хрупкостью.

Восстановление окислов железа

Главная задача доменного процесса – восстановление железа из его оксидов. Основную роль в восстановлении железа играют окись углерода и атомарный сажистый углерод, которые образуются в результате доменного процесса.

Зоны реакций восстановления и их температуры в доменной печи показаны на рисунке 2.


Рисунок 2 – Схема восстановления окислов железа при производстве чугуна в доменной печи

Восстановление окислов железа идет в следующей последовательности:

Основными реакциями восстановления

В восстановлении железа также участвует водород, который образуется из воды, которая содержится в шихте.

Доменный процесс

Общая схема доменной печи с обслуживающими системами дана на рис. Литейный двор – принадлежность небольших доменных печей, дающих в основном литейный чугун. Большие домны дают свыше 80% переделочного чугуна, который чугуновоз с разливочной площадки тут же увозит в конверторные, мартеновские или электроплавильные цеха для передела в сталь. Из литейного чугуна отливают в земляные формы-опоки, как правило, болванки – чушки – которые отправляются производителям металлоизделий, где переплавляются для отливки в изделия и детали в печах-вагранках. Чугун и шлак традиционно выпускаются через отдельные отверстия – летки, но домны новой постройки все чаще снабжаются общим летком, разделенным на чугунный и шлаковый жароупорной плитой.

Общая схема устройства доменной печи

Общая схема устройства доменной печи

Примечание: болванки сырого железа без избытка углерода, полученного из чугуна и предназначенного для передела в высококачественную конструкционную или спецсталь (второй-четвертый переделы) называются слябами. В металлургии профессиональная терминология разработана не менее детально и точно, чем в морском деле.

В настоящее время запасов угля и коксовых печей при домнах, похоже, вовсе не осталось. Современная доменная печь работает на привозном коксе. Коксовый газ – смертельно ядовитый убийца экологии, но он же ценнейшее химическое сырье, которое нужно использовать немедленно, еще горячим. Поэтому коксохимическое производство давно уже выделилось в отдельную отрасль, а кокс металлургам поставляют транспортом. Что, кстати, гарантирует стабильность его качества.

Как работает домна

Непременное условие успешной работы доменной печи – избыток углерода в ней в течение всего доменного процесса. Термохимическую (выделена красным) и технико-экономическую схему доменного процесса см. на рис; выплавка чугуна в доменной печи происходит след. образом. Новую домну или реконструированную после капремонта 3-го разряда (см. ниже) заполняют материалами и разжигают газом; также разогревают один из кауперов (см. далее). Затем начинают дуть воздух. Сразу же усиливается горение кокса, повышающее температуру в домне, начинается разложение флюса с выделением углекислого газа. Его избыток в атмосфере печи при достатке вдуваемого воздуха не дает коксу догореть полностью, и в больших количествах образуется монооксид углерода – угарный газ. Он в данном случае не яд, а энергичный восстановитель, жадно отнимающий кислород у окислов железа, составляющих руду. Восстановление железа газообразным моноокислом, вместо менее активного твердого свободного углерода – принципиальное отличие домны от домницы.

Читайте также: