Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ответы на млы распечатать.doc
Скачиваний:
41
Добавлен:
21.04.2019
Размер:
258.56 Кб
Скачать

34. Теоретические и технологические основы производства чугуна.

Для выплавки железа из руды разработан доменный процесс с получением в нем чугуна, поступающего затем на выработку стали. Домна — высокая шахтная печь высотой до 30 м, шириной более 6 м. Стенки доменной печи выложены из огнеупорного кирпича, а снаружи кладка заключена в стальной кожух толщиной 20—40 мм. Загрузка рудой, коксом, флюсом послойная, причем обычно железорудный материал переводится в сыпучий агломерат. Схема работы доменной печи ): в нижней части домны сгорает кокс: С + 02 = СО2. Углекислый газ, поднимаясь, соприкасается с раскаленным коксом и переходит в оксид углерода: СО2 + С = 2СО. Еще выше в шахте оксид углерода взаимодействует с раскаленной рудой: СО + Fe2O3 = 2FeO + СО2 и далее: FeO + СО = Fe + СО2. Чугун стекает в нижнюю часть домны. Из домны чугун выпускают через специальное отверстие — летку. Первые капли чугуна образуются при температуре 1250°С и стекают между кусками кокса в горне. Температура чугуна в домне равна 1480—1520°С. Содержание углерода в чугуне составляет 4—4,5%. Флюсы играют роль плавня, способствуя переводу пустой породы в шлак. Доменный шлак с содержанием в нем CaSiO3 легче чугуна и собирается выше его с последующим выпуском наружу из другого отверстия домны. Он служит ценным сырьем для производства различных строительных материалов. Выделяющиеся из домны газы, именуемые колошниковыми, содержат оксид углерода СО, поэтому как сгорающее топливо направляются для обогрева каналов кауперов домны и воздуха в них, который затем поступает в доменную печь и поддерживает в ней горение кокса. Каупер сложен из огнеупорного кирпича и заключен в железный кожух. Имеет нагреваемую насадку. Запущенная в действие доменная печь функционирует непрерывно в течение нескольких лет. Руду, кокс и флюсы периодически добавляют через верхнее отверстие (колошник) печи. Также периодически производится выпуск из нее чугуна и шлака — через каждые 4—6 ч. При этом 99—99,8% железа переходит в чугун и только 0,2—1,0% — в шлак. Кроме углерода в составе чугуна присутствуют элементы кремния, марганца, серы, фосфора и пр. По назначению доменные чугуны разделяют на литейный и передельный. Литейный чугун переплавляют, и из него отливают чугунные изделия. Из передельного чугуна получают сталь. Он составляет около 90% всей выплавки чугуна. В нем содержится повышенное количество углерода, 0,3—1,2% 81, 0,2—1,0% Мп, 0,2—1,0% Р, 0,02—0,07%

35. Способы производства стали.

Cталь может производиться тремя методами: конверторным — продувкой расплавленного чугуна сжатым воздухом или кислородом в больших грушевидных сосудах — конверторах с различной внутренней огнеупорной футеровкой; мартеновским — в печах Сименса-Мартена с регенерацией тепла отходящих газов; электроплавкой — в электродуговых, индукционных или высокочастотных печах .

2Fe+O2=2FeO FeO+Si=SiO2+2Fe. FeO+C=CO+Fe В верхней части нагревание при t=200-400, происходит восстановление железа, которое заканчивается при t=1000-1000

При плавке в мартеновских печах или при электроплавке добавляется в расплавленный чугун железная руда или скрап (отходы ржавого железа, железный лом). Кислород добавляемых оксидов также выжигает примеси, а железо понижает содержание углерода в общей массе металла. Можно переплавлять в печи и железный лом, превращая его в продукт, годный к вторичному употреблению, что экономически весьма выгодно. При использовании железа, спеченного в куски при бездоменном производстве, сталь получают насыщением его углеродом с помощью переплавки с чугуном. Полученные тем или иным методом углеродистые стали с содержанием углерода до 1,3% широко используют в машиностроении, на транспорте, в строительстве и т. п. При производстве стали часто добавляют в печь легирующие вещества (металлы), получая специальные сорта стали с необходимыми свойствами, например хромоникелевую (нержавеющую) сталь и др. Упрочненные низколегированные стали, содержащие хром, никель, марганец, кремний, выпускают в качестве массовых технических материалов, тогда как специальные сорта с повышенной прочностью, жаростойкостью, коррозиестойкостью и другими улучшенными свойствами содержат увеличенное количество легирующих компонентов. В конверторах выплавляется более 50% в мире стали, причем эта доля стали, выплавляемой высокопроизводительными методами (конвертор и электроплавка), имеет тенденцию к непрерывному увеличению, тогда как доля мартеновской выплавки постепенно уменьшается. В нем железо образует термодинамически неустойчивое химическое соединение с углеродом Fe3С, называемое цементитом. Значительная часть железа находится в чистом виде с температурой плавления 1539°С. Железо имеет четыре полиморфные модификации: a-Fe, B-Fe, y-Fe и дельта-Fe. Практическое значение имеют модификации a-Fe и y-Fe. Переход железа из одной модификации в другую происходит при определенных критических температурах. Модификация a-Fe имеет кубическую объемно-центрированную кристаллическую решетку, y-Fe — кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку. В процессе охлаждения расплавленного железа при температуре 1535°С образуется площадка, характеризующая формирование кристаллической модификации 5-Fe; при температуре 1392 С происходит полиморфная модификация дельта-Fe в модификацию y-Fe, которая при температуре 898°С переходит в модификацию B-Fe; при температуре 768°С модификация B-Fe переходит в модификацию a-Fe. Изучение этих четырех форм существования кристаллического железа показало, что в модификации y-Fe имеется межатомное расстояние в кристаллической решетке, меньшее, чем в модификации B-Fe, и поэтому переход y-Fe в B-Fe сопровождается увеличением объема кристалла.