Контрольные вопросы для подготовки к экзаменам по ТКМ

Производство черных и цветных металлов

1. Производство чугуна (исходные продукты, физико-химические процессы, продукция доменного производства).

Чугун-железоуглеродистый сплав, содержащий более 2%углерода.Также в нем присутствуют кремний(до 4%), марганец(до 2%), фосфор и сера. Чугун является основным исходным материалом для получения стали.

Исходные материалы для получения чугуна:

1. Железная руда- горная минеральная порода, содержащая металл.

Железосодержащие руды:

1)красный железняк( 55-60% Fe)

2)магнитный железняк(55-60%Fe)

3)бурый железняк( 50-55% Fe)

4)шпаковый железняк( до 40% Fe)

2. Флюсы- вещества, которые используются вместе с рудой для образования легкоплавкого шлака в результате соединения при высокой температуре с пустой породой. Необходимы для удаления из печи тугоплавкой пустой породы и золы топлива. Известняк- CaCO3, MgCO3.

+3. Топливо используется как для получения высоких температур при окислении оксидов, так и для восстановления железа и его оксидов. Главное топливо-кокс-твердое топливо, которое получается путем спекания высококачественных коксующихся углей при высокой темп.

Физико-химические процессы:

1)Сгорание топлива. СО+О2=СО2

2)Восстановление железа из оксидов. Правило Байкова: восстановление железа из оксида происходит по направлению от высших оксидов к нижним. FeO+CO=Fe+CO2 Выделенное железо при высоких температурах поглощает углерод и образуется Fe3C(карбид железа, представл-щий структуру получившегося чугуна). 3Fe+C=Fe3C

Кроме железа в состав руды попадают оксиды марганца. Марганец улучшает свойства чугуна,повышает прочность. MnO+C=Mn+CO2

Кремний окисляет раствор в железе, является полезной примесью, повыш жидкотекучесть чугуна. Вредными примесями являются сера и фосфор.

Продукция доменного производства(чугуны):

1)белый чугун

2)ферросплав(сплав железа с различными металлами)

3)доменный шлак(явл исходным продуктом для строит материалов

4)доменный(колошниковый) газ(имеет высокую температуру ,его используют для нагрева производственных помещений

Недостатки: доменный процесс требует много энергии, воды

2. Производство стали (исходные материалы, физико-химические процессы).

Исходными материалами являются передельный чугун и стальной скрап (лом). 1 массовыми способами получения расплавленной стали явились бессемеровский и томасовский процессы. Для передела в сталь расплавленный чугун продували воздухом (снизу). Но было невысок качество стали, и использовались только чугуны с опред содержанием Si, S, P. В 1864-5гг разработан мартеновский процесс- менее производительный, но более качественная сталь. В стали по сравнению с чугуном содержится меньше углерода, кремния, серы и фосфора. Для получения стали из чугуна необходимо снизить концентрацию веществ путем окислительной плавки.

[Mn]+O=MnO; [Si]+O=SiO*(SiO2); [Al]+[O]=Al2O3

Для уменьшения раствор О2 вводят ферромарганец, ферросилициум, алюминеферро

Кипящая сталь- получают добавлением раскислителя FeMn, при этом О2 образ в виде пузырьков из расплавленной стали. Дешевая, облад низкими мех св-вами. Спокойная – используют FeAl + FeSi, СО отсутствует, интенсивно раскисляется, лучше физико-мех св-ва

Полуспокойная- промеж св-ва

Выход гот стали составл 93% от массы продуваемого ме

FeC -5-6%, (FeO)-1-2%, Fe-1.5%, мелкие капли- 1%,крошки ме – 0,5%. Итог-10%