Основи металургійного виробництва. Виробництво чавуну
Сучасне металургійне виробництво є комплексом різних виробництв, що базуються на родовищах руд і коксівного вугілля, енергетичних комплексах. Воно включає:
шахти і кар'єри по видобутку руд і кам'яного вугілля;
гірничо-збагачувальні комбінати, де збагачують руди, готуючи їх до плавки;
коксохімічні заводи (підготовка вугілля, їх коксування і витягання з них корисних хімічних продуктів);
енергетичні цехи для отримання стислого повітря (для дуття доменних печей), кисню, очищення металургійних газів;
доменні цехи для виплавки чавуну і феросплавів або цехи для виробництва залізорудних металізованих окатишів;
заводи для виробництва феросплавів;
сталеплавильні цехи (конвертерні, мартенівські, електросталеплавильні);
прокатні цехи (зливок в сортовий прокат).
Основна продукція чорної металургії :
чавуни: передільний, використовуваний для переділу на сталь, і ливарний, для виробництва фасонних відливань;
залізорудні металізовані окатиші для виплавки сталі;
феросплави (сплави заліза з підвищеним вмістом марганцю, кремнію, ванадію, титану і так далі) для легованих сталей;
сталеві зливки для виробництва прокату
сталеві зливки для виготовлення великих кованих валів, дисків (ковальські зливки).
Основна продукція кольорової металургії :
зливки кольорових металів для виробництва прокату;
зливки для виготовлення відливань на машинобудівних заводах;
лігатури - сплави кольорових металів з легуючими елементами для виробництва складних легованих сплавів;
зливки чистих і особливо чистих металів для приладобудування і електротехніки.
Матеріали для виробництва металів і сплавів
Для виробництва чавуну, сталі і кольорових металів використовують руду, флюси, паливо, вогнетривкі матеріали.
Промислова руда - гірська порода, з якої доцільно витягати метали і їх з'єднання (вміст металу в руді має бути не менше 30...60% для заліза
3...5% Для міді, 0,005…0,02% для молібдену).
Руда складається з мінералів, що містять метал або його з'єднання, і порожньої породи. Називають руду по одному або декількох металах, що входять до їх складу, наприклад: залізні, мідно-нікелеві.
Залежно від змісту елементу, що добувається, розрізняють руди багаті і бідні. Бідні руди збагачують - видаляють частину порожньої породи.
Флюси - матеріали, що завантажуються в плавильну піч для утворення легкоплавкого з'єднання з порожньою породою руди або концентратом і золою палива. Таке з'єднання називається шлаком.
Зазвичай
шлак має меншу щільність, ніж метал,
тому він розташовується над металом і
може бути видалений в процесі плавки.
Шлак захищає метал від пічних газів і
повітря. Шлак називають кислим, якщо в
його складі переважають кислотні оксиди
(
фосф,
кремн), і основним, якщо в його складі
більше основних оксидів (
)
Вводять у вигляді агломерату і окатишів.
Паливо - в металургійних печах використовується кокс, природний газ, мазут, доменний (колошниковий) газ.
Кокс отримують сухою перегонкою при температурі 10000С (без доступу повітря) кам'яного вугілля сортів, що коксуються. У коксі міститься 80...88% вуглецю, 8...12% золи, 2...5% вологи. Шматки коксу повинні мати розміри 25...60 мм. Це міцне паливо, що не спікається, служить не лише пальним для нагріву, але і хімічним реагентом для відновлення заліза з руди.
Вогнетривкі матеріали застосовують для виготовлення внутрішнього облицювального шару (футерування) металургійних печей і ковшів для розплавленого металу.
Вони здатні витримати навантаження при високих температурах, протистояти різким змінам температури, хімічній дії шлаку і пічних газів.
За хімічними властивостями вогнетривкі матеріали розділяють на групи: кислі (кварцевий пісок, динасовый цеглина), основні (магнезитова цеглина, магнезитохромитовый цеглина), нейтральні (шамотна цеглина).
Взаємодія основних вогнетривких матеріалів і кислих шлаків, і навпаки, може привести до руйнування печі.
Вуглецева цеглина і блоки містять до 92% вуглецю у вигляді графіту, мають підвищену вогнетривкість. Застосовуються для кладки лещади доменних печей, електролізних ванн для отримання алюмінію, тиглів для плавки і розливання мідних сплавів.