2. Способы изготовления или добычи сырьевых материалов

Изготовление передельного чугуна

В металлургическом производстве чугуны выплавляют в доменных печах. Получаемые чугуны подразделяют на: передельные, специальные (ферросплавы) и литейные. Передельные и специальные чугуны используют для последующей переработки в сталь.

Доменная печь работает по принципу противотока. Шихтовые материалы постепенно опускаются вниз. Навстречу им движется поток горячих газов, образующихся при сгорании топлива.

Горение топлива. В районе воздушных фурм (верхняя часть горна) происходит полное сгорание кокса. При этом выделяется большое количество тепла и в фокусе горения развивается температура 1800-2000 °С. Эти продукты сгорания не являются конечными. Они взаимодействуют с раскаленным коксом. Образуется смесь восстановительных газов, в которой СО является главным восстановителем железа из его оксидов.

Восстановление железа в доменной печи происходит последовательно - от высших оксидов к низшим (принцип А. А. Байкова). Восстановителями являются оксид углерода СО2, твердый углерод и водород. Восстановление твердым углеродом принято называть прямым, газами - косвенным восстановлением. Прямое восстановление твердым углеродом происходит при температурах выше 950-1000 °С в зоне распара печи. Оптимальное соотношение между прямым и косвенным восстановлением (определяющее минимальный расход кокса) зависит от конкретных условий доменного процесса: температуры воздушного дутья, количества природного газа и других факторов. В доменной печи железо восстанавливается почти полностью. Потери со шлаком составляют 0,2-1 %.

Науглероживание железа. Образование металлического железа начинается при 400-500 °С (в верхней части шахты печи) и заканчивается при 1300-1400 °С (в распаре). При этих температурах восстановленное железо с Т= 1539 °С находится в твердом состоянии в виде губчатой массы. Однако уже в шахте печи наряду с восстановлением железа происходит и его науглероживание и образуется сплав железа с углеродом.

Эта реакция итоговая; процесс протекает в две стадии: 2СО - С(сажа)+ СО2; 3Fe+ С(сажа) - Fe2C и получает развитие при 400--700 °С; содержание углерода в сплаве достигает 0,8-1 %. При температуре выше 900 С науглероживание может происходить и по другому механизму: сажа растворяется в высокотемпературной модификации Fe, образуя твердый раствор углерода в железе - аустенит.

С повышением содержания углерода температура плавления сплава значительно понижается. При 1,8-2 % С она составляет 1200-1250°С, и примерно в зоне распара начинается плавление сплава. Стекая каплями в горн, расплав омывает куски раскаленного кокса и дополнительно интенсивно науглероживается.

Образование чугуна. При стекании жидкого сплава в горн и в самом горне в нем растворяются восстановленные Mn, Si и другие примеси и образуется сложный по составу железоуглеродистый сплав - чугун (3,7-4 % С). Его конечный состав устанавливается в горне и в значительной мере зависит от состава, свойств и количества шлака. В составе чугуна всегда есть постоянные примеси: полезные - Мn и Si и вредные - Р и S. В чугуне могут быть и другие полезные примеси - никель, хром, ванадий и др. Они попадают в доменную печь в виде соответствующих примесей используемой железной руды.

Образование металлолома

Использование вторичных металлов имеет важнейшее значение, поскольку обеспечивает большую экономию общественного труда. Это связано с тем, что затраты на вовлечение металлоотходов в оборот значительно меньше, чем на выплавку первичного металла из руды. Использование 1 т подготовленного лома черных металлов позволяет экономить свыше 1,8 т руды, агломерата и окатышей, 0,5 т кокса, 45 кг флюсов, около 100 м3 газа. При этом экономится более половины энергии, необходимой на выплавку металлов из руды.

В общем виде металлолом — это металлические изделия, оборудование, машины, здания и сооружения или их металли­ческие части, непригодные для дальнейшей эксплуатации. Металлолом может быть военным, судовым, бытовым и бесхозным.

Скрап — зашлакованные отходы черных металлов. Скрап может быть стальным и чугунным. Стальной скрап — мелкие стальные час­тицы, образующиеся при разбрызгивании стали во время ее транспор­тировки и разливки в изложницы, а также остывшая сталь на стенках и дне разливочного ковша. Максимально возможное использование скрапа при выплавке стали зависит от способа производства стали. Скрап стальной - это магнитоактивный материал с содержанием общего железа 60-80%, фракцией 20-1000 мм, хорошо поддающийся брикетированию для последующей металлургической переработки. Погрузка на машины и вагоны осуществляется магнитной шайбой.

Амортизационный лом образуется от ликвидации основных средств, при капитальном и текущем ремонте оборудования, при ремонте и замене технологической оснастки и инструмента, а также при ремонте и замене малоценного инвентаря.

Изготовление флюса

Флюсы - материалы, применяемые в металлургических процессах с целью образования или регулирования состава шлака, предохранения расплавленных металлов от взаимодействия с внешней газовой средой, а также служащие для связывания окислов при пайке и сварке металлов.

Компоненты флюса должны храниться раздельно по партиям согласно нормативно-технической документации. При подготовке шихты выполняются крупное, среднее и мелкое дробление кусковых компонентов, их мойка и сушка. Далее производятся их взвешивание, дозировка согласно рецепту и смешивание.

Выплавка флюса осуществляется в электродуговых или газопламенных печах. Сварочный флюс после выплавки в газопламенной печи всегда гранулируется мокрым способом и получается стекловидным, а флюс, выплавленный в электродуговой печи может гранулироваться сухим способом и быть пемзовидным.

Грануляция флюса может выполняться мокрым и сухим способом. При мокрой грануляции расплав выливается в наполненный водой бассейн и при соприкосновении с холодной водой делится на мелкие частицы. При сухом способе грануляции расплав сливают в металлический поддон или изложницу с последующим дроблением слитка.

При обработке флюса выполняются его сушка, дробление и просеивание. По окончании просеивания мелкую и крупную фракции, не соответствующие ТУ, возвращают на переплав.

При контроле качества флюса проверяются размер зерен, удельный вес, химический состав, влажность и другие характеристики.

Упаковка флюса может осуществляться в полиэтиленовые мешки, пятислойные бумажные мешки, металлические барабаны или ящики.