18. Загальна характеристика систем чорної металургії.

Чо́рна металургі́я — одна з найважливіших галузей важкої промисловості, яка охоплює виробництво чорних металів та спорідненої сировини і напівфабрикатів. До чорної металургії входить видобуток всіх видів чорних металів та виробництво з них, тобто чавун, прокат чорних металів, сталь, феросплави, як також вторинні виробництва: сталеві і чавунні труби, порошки чорних металів та металеві вироби індустріального призначення. Серед провідних країн світу домінує конвертерний тип виробництва сталі із середнім показником на рівні 52,3%, на другому місці — електродугові печі — 41% відповідно. Але слід зазначити, що в Україні, яка посідає третє місце серед провідних експортерів сталі, домінує мартенівський спосіб одержання сталі, який іншими країнами активно замінюється на більш прогресивні, зокрема на киснево-конверторний або електросталеплавильний. Сьогодні найхарактерніший процес чорної металургії – доменне відновлення заліза з оксидів руди з отриманням чавуну. Доменна піч, домна — велика металургійна вертикально розташована піч для виплавки чавуну з залізорудної сировини.

Верхня частина доменної печі служить для завантаження шихти. В шихті є руда, кокс і шлакотворні матеріали, що сприяють зниженню температури плавлення шлаку і видаленню шкідливих домішок. У домні розплавляють не залізняк, а агломерат (дрібну породу, що зпікається в шматки) або окатиші (грудки сферичної форми, що отримуються з дрібної руди або тонкоподрібненого концентрату).

В печі на різній висоті встановлюється різна температура, завдяки чому протікають різні процеси переходу руди в метал.

У нижній частині печі, де притока повітря достатньо велика, кокс згорає, утворюючи діоксид вуглецю, який, поступаючи вгору вступає в реакцію з коксом і утворює монооксид вуглецю.

Монооксид вуглецю у свою чергу діє на оксиди заліза, віднімаючи у них кисень і відновлюючи до металу:

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2

Отримане залізо в присутності кокса насичується вуглецем і виходить сплав, що містить 2 - 4 % вуглецю. Такий сплав називається чавуном. Він крихкий. У нього входять невелика частка кремнію і марганцю. В кількості десятих часток відсотка до складу чавуну входять також шкідливі домішки — сірка і фосфор.

Після вигорання коксу чавун розплавляється і стікає в горн - нижню частину доменної печі, а шлаки, що містяться в ньому, піднімаються на поверхню чавуну. Рідкі продукти плавки видаляються через чавунну льотку. безпосередньо до чавунної льотки прилягає головний жолоб в якому проходить розділення чавуну та шлаку завдяки різниці в густині. чавуну через чавунну канаву зливається у чавуновози або міксери, а шлак - у шлаковози або надходить безпосередньо до установки припічної грануляції шлаку.

20. Система технологій одержання чавуну.

Шихтові матеріали завантажують зверху, які складаються з металевої частини, що складається з ливарного чавуну, чавунного брухту, повернення власного виробництва (літники, шлюб), сталевого скрапу, добавок феросплавів (передільний коксовий чавун М1: 3,8% С, ≤ 0,5 - 1,3% Si, ≤ 0,5-1,3% Mn, ≤ 0,15-0,3% P, ≤ 0,02-0,06% S). Для випуску плавки піч нахиляють у бік зливного жолоба.

Плавку проводять методом переплаву. Пуск печі здійснюється за допомогою пускової болванки необхідного хімічного складу масою близько 10-12% загальної ємності тигля, за формою, відповідною формою тигля, але трохи меншого діаметру. Болванку поміщають в тигель і розплавляють. Після цього завантажують складові шихти. У момент завантаження піч повинна бути відключена. На дзеркало рідкого металу завантажують електродну стружку, потім легковагі відходи металообробки і в останню чергу - повернення власного виробництва. Після повного розплавлення шихти в піч вводять феросплави. Метал в печі перегрівають до температури 1350-1400 C. По досягненні цієї температури піч вимикають і відбирають проби для аналізів.

Після коригування доводять температуру металу до 1450-1470 C і проводять випуск його в ковші, попередньо підігріті до температури 600 - 800 C щоб уникнути охолодження металу. В кінці періоду плавлення на метал завантажують флюс, необхідний для утворення шлакового покриву. У якості флюсу використовують вапно і плавиковий шпат. Шлаковий покрив захищає метал від окислення і насичення газами атмосфери, зменшує втрати тепла. Під дією електромагнітного поля індуктора при плавці відбувається інтенсивний рух (циркуляція) рідкого металу, що сприяє прискоренню хімічних реакцій, отриманню однорідного за хімічним складом металу, швидкому Спливання неметалевих включень, вирівнюванню температури. У кінці плавки проводять дифузійне розкислення шляхом подачі на шлак порошкоподібного коксу, феросиліцію і алюмінію. У всіх випадках у печі повинен залишатися рідкий метал у кількості 25-50% загальної ємності, в який знову завантажують шихту.

З плавильної печі чавун випускають у ківш, який мостовим краном переносять до місця розливання чавуну.