5.2. Исходные материалы для плавки

Состав шихты для стали и чугуна зависит от метода выплавки и применяемых плавильных печей, поэтому рассматривается для конкретного способа. Шихта для цветных сплавов: первичные и вторичные (переплавленные) металлы и сплавы, лигатуры (специальные сплавы из двух или нескольких металлов), флюсы (обычно хлористые и фтористые соли щелочных и щелочноземельных металлов). Для раскисления и легирования сталей и чугунов используются ферросплавы: ферросилиций Si = 13 … 92 % + Mn < 3 % и ферромарганец Mn = 70 … 75 % + Si < 2 %. Для образования легкоплавкого шлака, который служит для защиты металла от окисления и обеспечивает физико-химические процессы, способствующие

удалению вредных примесей, используются флюсы. По виду химических реакций, происходящих в шлаке, различают кислые флюсы (SiO2,P2O5) и основные (CaO, MgO, FeO). Для сталей и чугунов применяются только SiO2 и CaO, MgO. Причём только CaO, MgO могут обеспечивать удаление вредных примесей, которыми являются сера и фосфор.

Топливо для пламенных печей: природный газ, СН4, С2Н6, кокс, мазут. Огнеупорные материалы. Виды применяемых огнеупорных материалов зависят от вида процесса. При использовании кислых флюсов применяют кислые огнеупорные материалы: кварцевый песок, динасовый кирпич (≈ 95 % SiO2), огнеупорность (ОУ) ≈ 1700 °С. При использовании флюсов применяют основные: магнезитовые, магнезитохромитовые (MgO, CaO, Cr2O3), ОУ ≈ 2000 °С. Кроме того, применяются и нейтральные огнеупорные материалы: хромомагнезитовые, высокоглиноземистые (Al2O3), шамотные (50 ... 60 % SiO2 + 30...40 % Al2O3), уг-

леродистые (С до 92 %), ОУ = 1700 ... 2000 °С. Основные свойства: огнеупорность, термостойкость, химическая стойкость, прочность.

5.3. Получение чугуна в доменной печи

Изготовление передельного чугуна, являющегося основным сырьем для выплавки стали и получения различных марок литейного чугуна, производится в доменной печи (рис. 5.1). Основным компонентом, из которого получается чугун, является железная руда, состоящая из оксидов железа разного типа (Feo, Fe2O3,Fe3O4). Получение железа, которое является основой чугуна, происходит в результате реакции восстановления оксидов железа продуктами неполного сгорания кокса (CO, С – атомарный). Расход кокса составляет 2 … 15 % от веса шихты.

Шихта для доменной печи: железные руды, топливо (кокс) и флюс, которым

является известняк. Через фурмы подается воздушно-кислородная смесь, подогретая до 450 ... 550 °С. Для ускорения процесса могут подаваться природный газ и кислород. Шлак, получающийся в результате расплавления флюса (CaO), защищает капли восстановленного железа от окисления продуваемым воздухом. Они стекают в горн по кускам шихты, насыщаясь при этом углеродом и вредными примесями. Из горна чугун периодически сливается после вскрытия нижней лётки. После слива чугуна лётка забивается огнеупорным составом и процесс продолжается. Непрерывная выплавка чугуна может продолжаться несколько месяцев, т. к. процесс постоянно поддерживается загрузкой сверху руды, кокса и флюса. Длительность процесса ограничивается необходимостью периодического ремонта огнеупорного покрытия печи (футеровки). Для получения литейных чугунов различных марок (серого, ковкого, высокопрочного) применяются дуговые и индукционные печи объемом от 1 до 60

тонн. Процесс выплавки чугуна в них происходит периодически, т. е. имеется начало, когда происходит загрузка шихты, и конец, когда печь полностью освобождается от расплавленного чугуна и шлака. В качестве шихты используется передельный чугун, полученный в домнах, и возврат собственного литейного

Рис. 5.1. Схема доменной печи шахтного типа:

1 – засыпной аппарат, 2 – газоотвод, 3 – огнеупорный материал, 4 – фурма для подачи

воздуха, 5 – летка для скачивания шлака, 6 – летка для слива чугуна

38

производства (литники, прибыли, брак), чугунный и стальной лом, стружка в брикетах. В основном используются кислые флюсы ( SiO2).