Тема 2. Технология производства чугуна и стали

2.1. Производство чугуна

Металлургия — одна из древнейших областей деятельности человека. Неслучайно отдельные эпохи истории названы, исходя из распространения того или иного металла: "бронзовый век", "железный век".

В глубокой древности была разработана оригинальная, весьма интересная технология прямого получения железа. На территории нашей страны еще в 1400 году до нашей эры, как утверждают археологи, уже выплавляли железо так называемым кричным методом. Сначала в гopнаx при температуре около 1000 градусов (такую температуру можно создать, не применяя современных способов нагрева) восстанавливали железную руду обыкновенным углем, получали так называемую крицу. Затем крицу, своего рода железную губку, - многократно проковывали в горячем состоянии. В результате появилось довольно чистой железо, из которого можно было изготовить различные предметы быта и оружие.

Кричным же способом изготовлена и знаменитая металлическая колонна, которая высится близ города Дели. Воздвигнута она в начале V века нашей эры и изготовлена из железа феноменальной чистоты - металл содержит лишь 0,28 % примесей. Простояла колонна более 1500 лет без каких-либо признаков коррозии.

Со временем двух ступенчатая система восстановления железа углем с последующей ковкой – единственная тогда промышленная схема черной металлургии – отошла в небытие. Ее заменил доменный процесс, который в сочетании с мартеновским и кислородно-конверторным царствует в современной металлургии.

Методы выплавки чугуна:

1. доменный (доменная печь)

2. бездоменный (индукционные и электропечи)

Доменное производство

1. Подготовка руд к доменной плавке

осуществляется для повышения производительности доменной печи, снижения расхода кокса и улучшения качества чугуна. Метод подготовки зависит от качества руды.

ДРОБЛЕНИЕ И СОРТИРОВКА руд по крупности служат для получения кусков оптимальной величины, осуществляются с помощью дробилок и классификаторов.

ОБОГАЩЕНИЕ РУДЫ основано на различии физических свойств минералов, входящих в ее состав:

а) промывка – отделение плотных составляющих от пустой рыхлой породы;

б) гравитация (отсадка) – отделение руды от пустой породы при пропускании струи воды через дно вибрирующего сита: пустая порода вытесняется в верхний слой и уносится водой, а рудные минералы опускаются;

в) магнитная сепарация – измельчённую руду подвергают действию магнита, притягивающего железосодержащие минералы и отделяющего их от пустой породы.

ОКУСКОВЫВАНИЕ производят для переработки концентратов в кусковые материалы необходимых размеров. Применяют два способа окусковывания: агломерацию и окатывание.

Использование агломерата и окатышей исключает отдельную подачу флюса– известняка в доменную печь при плавке.

1. АГЛОМЕРАЦИЯ (от латинского agglomero - присоединяю, накопляю)- в металлургии - термический способ укрупнения, окускования мелких частиц руд, концентратов и пр. (спеканием) для улучшения их металлургических свойств. При агломерации образуются легкоплавкие химические соединения, которые при остывании связывают частицы. Агломерация улучшает металлургические свойства шихты и уменьшает ее потери при плавке. Разработана в США и впервые использована в 1908 - 10. В 90-х гг. мировое производство агломерата превысило 300 млн. т. Продукт агломерации - агломерат, используемый в качестве сырья для черной и цветной металлургии.

2. ОКАТЫВАНИЕ (ГРАНУЛЯЦИЯ) руды. Окатывание применяют для обработки тонко измельчённых концентратов. Шихта, состоящая из измельчённых концентратов флюса, кокса и руды увлажняется и подвергается окатыванию во вращающихся чашах (грануляторах). В результате окатываня получают окатыши (шарики) диаметром 1-30 мм. Полученные окатыши высушивают и обжигают при 1200-1300 градусах по Цельцию на специальных установках. Обожжённые окатыши отличаются высокой механической прочностью. При использовании окатышей исключается раздельная загрузка в доменную печь руды, кокса и извести. Кроме того повышается производительность плавки чугуна в доменной печи.

окатыши - рудный материал, получаемый из мелкой (пылевидной) руды или тонкоизмельчённых концентратов, в виде весьма прочных комков сферической формы крупностью от 2—3 до 30 мм (обычно 10—15 мм); железорудные О. применяются главным образом в доменной плавке. О. способны переносить транспортирование с перегрузками и длительное хранение без заметного разрушения или образования мелочи. Железорудные О., в которых часть окислов железа (до 95%) восстановлена до металла, называется металлизованными (используются главным образом в электросталеплавильных печах для получения качественной стали).