5. Основы технологий производства чугуна, стали, Al,Cu,Ti: исходные материалы, оборудование, основные операции технологического процесса, получаемый продукт.

Чугун. Поучения осуществляется в доменных печах. Исходный материал –Fe(в земной коре 5%) в связанном состоянии (окислы, сульфиды).

Руда – горная порода, содержащая технически возможное и экономически целесообразное к добыче кол-во металла. В них содержатся вредные примеси.

Пустая порода – минералы, легко отделяемые от руды в процессе обогащения.

Руда:

1. красный железняк – гематит ,Fe 45-65 %

2. бурый железняк – лимонит

3. магнитный железняк – магнетит ,Fe 40-70 %

Вводят в домну флюсы для того чтобы рабочее пространство не «зарастало», а плавка пустой породы и золы происходило при низкой температуре. Т.к. пустая порода содержит, в основном, кислый окисел , то в качестве флюса применяют известняк(основный окисел).

Топливо – кокс, восстанавливает Feиз окислов и науглероживает его. Кокс – кусковое прочное образование, получаемое спеканием (удаление летучих в-в) коксующих углей. Зольность кокса от 9 до 13 % (,). Добавляют природный газ – для уменьшения кол-ва угля.

Подготовка руд и флюсов к плавке:

1. дробление 10-20 мм

2. гравитационное обогащение и промывка водой

3. магнитная сепарация

Агломерация шихты: аглоруда 70-80%, флюсы 20%, мелкий кокс 5-7%, Mnруда 1%.

Эксгауза – агломерационная печь, подсасывают воздух для горения, образуется пористый продукт. Идет окисление и разложение известняка. . При агломерации удаляется сера на 80-90%.

Делают окатывание – для кускования тонкоизмельченных концентратов. Ведут обжиг при tºC=1300ºС. Окатыши прочнее чем агломераты.

Горение топлива

Восстановление Fe

Прямое

Косвенное

Образование Feначинается при 400ºС и заканчивается при 1300ºС.

В шахте идет науглероживание

Одновременно с Feвосстанавливается окислыMn, попадают Р иS. Идет шлакообразование в районе распара при 1000ºС. Состав шлака:CaO40-50%,38-40%,7-10%.

Продукты доменной плавки скапливаются в горне, из него 2 летки: 1 – шлак, 2 – чугун.

Продукты: передельный чугун, литейный чугун.

Происходит производство ферросплавов: зеркальный чугун 75% Mn, ферросилиций 17%Siи до 3%Mn. Доменный шлак - для производства строй материалов.

Сталь.В стали теоретически 2% С, а практически больше 1,5% не бывает. Примеси в стали: до 0,8%Mn, до 0,4%Si, до 0,07% Р, до 0,06%S.

Способы производства: конверторный 70%, мартеновский 20%, электро 10%.

Конверторный способ – продувка чугуна воздухом без расхода топлива, соединяется с С и выдувает его. Конвертор - стальная реторта, огнеупорная, вертикальное дутье через водоохлаждаемую фурму, дутье дает пламя. Последовательность: завалка (лом,Feруда, жидкий чугун, известняк), опускание фурмы и дутье. Выгорание углерода, окислениеSi. Через 15-16 мин дутье прекращают; сливают шлак, анализируют металл. Опускают фурму: 2-ая продувка. Шлак*,*. Добавляют. Опять подъем фурмы, сливание шлак, выпуск стали через боковую летку. Весь цикл 1 час. При дутье удаляетсяS. Делают раскисление стали, добавляютFeSiилиFeMn, кислород связывается сSiиMn. Чтобы сталь не разливать кипящей,Mn– до полуспокойной,Si– до спокойной.FeAlхорошо раскисляет.

Мартеновский способ. Скраппроцесс: лом 60-70%, 30-40% чушковый чугун. Скраб-рудный процесс: 20-50% скрабп жид чугун 50-80%, руда, ,. Печи бывают основные и кислые(основные – вход и стенки выложены магнезитным кирпичом, кислые – дилосовым кирпичом).

Основной скрап процесс: завалка через окна ( скрап 55-70%, чугун чушковый 45-30%, 5-6% от массы металла, 3%Feруды). Период плавления: образуется основной железистый шлак, дефосфорация.. Период рафинирования: медленно кипит, доводят до нужной концентрации С.. На высокотемпературных стадиях кипения идет удалениеS. Период раскисление окончательно проводят глубинным, вводят раскислителиFeS,FeMn,FeAl,SiO.

Выпуск стали в ковш.

Электро способ. Позволяет получить очень высокую температуру и восстановительную атмосферу. В дуговых печах. Загрузка через свод приподнятой отодвинутой крышки. Те же стадии плавки. В индукционных печах. Индуктор окружают огнеупорным тиглеми доводят до расплава руды. Хороши для переплава и выплавки чистых шихтованных материалов в вакууме с низким содержанием С.