8. Приведите и охарактеризуйте виды чугунов, которые выплавляют в доменной печи?

Конечными продуктами доменной плавки является чугун. Он представляет собой многокомпонентный сплав железа с углеродом, марганцем, кремнием, фосфором и серой. В чугуне также содержится незначительное количество водорода, кислорода и азота.

В зависимости от назначения выплавляемые в доменных печах чугуны разделяют на 3 вида: передельный, идущий на передел в сталь; литейный, идущий для получения отливок из чугуна; доменные ферросплавы, используемые для раскисления стали в сталеплавильном производстве.

Передельный чугун подразделяют на:

мартеновский (предназначен для передела в сталь в мартеновских печах)

Бессемеровский (характеризуется низким содержанием фосфора (до 0,07%), так как в бессемеровском конвертере с кислой футеровкой фосфор удалить с металла невозможно)

Томасовский чугун переделывают в сталь в конверторах с основной футеровкой. В этом процессе фосфор является полезной примесью, обеспечивая томасовский процесс теплом при выгорании.

Высококачественный чугун по содержанию кремния подразделяют на марки ПВК1 (передельный высококачественный коксовый) и ПВК2 и ПВК3.

Литейный чугун после выпуска из ДП разливают в чушки массой 45 кг и в холодном виде направляют в машиностроительные заводы. Структура отливок из литейного чугуна зависит от содержания кремния, марганца и скорости охлаждения отливки. Чем выше содержание кремния, ниже марганца, и меньше скорость охлаждения тем больше выделится углерода в виде графита.

К доменным ферросплавам относятся ферромарганец, зеркальный чугун и ферросилиций.

11. Физико-химические процессы происходящие в фурменной зоне доменной печи?

Горение углерода топлива в фурменных очагах доменной печи принципиально отличается от горения

топлива в любой другой топке наличием вокруг фурменных очагов движущейся коксовой насадки (коксового тотермана) с температурой кусков кокса не менее 1300 ˚С. Появляющиеся в результате горения топлива CO2 и H2O, а также водяные пары дутья, быстро восстанавливаются углеродом кокса до СО и H2 по известным реакциям: CO2 + С = 2СО – Q; H2O + C = H2 + CO – Q. Кроме основного твердого топлива (преимущественно кокса, в исключительных случаях – древесного угля) в фурменных очагах горит заменяющее кокс «дополнительное» пылеугольное (ПУТ), газообразное или очень редко − жидкое топливо − мазут, которые вдувают через фурмы вместе с дутьем и техническим кислородом. В результате сгорания основного и дополнительного топлив из фурменных очагов выходит в плавящийся слой шихты газовая смесь, состоящая из трех компонентов – СО, H2. и N2. Для процессов горения всех видов топлив в фурменном очаге характерны три стадии:

1. В условиях избытка кислорода, в начале процесса горения, углерод полностью окисляется с выделением максимального количества тепла:

С + О2 = CO2 + Q

Углеводороды также сгорают полностью:

CH4 + 2О2 = CO2 + 2H2O + Q

2. По мере уменьшения концентрации кислорода в газовой фазе протекают реакции неполного горения углерода и углеводородов:

С + 0,5О2 = СО + Q; CH4+ 0,5О2 = СО + 2H2+ Q

3. При дефиците и затем полном исчезновении кислорода в конце фурменной зоны углерод примыкающих к очагам горения кусков кокса восстанавливает CO2 и H2O до СО и H2 по вышеуказанным реакциям.

Границы фурменной зоны, как уже отмечалось ранее, определяются содержанием окислительных ингредиентов CO2 и O2 в газовой смеси. Окислительная зона очерчена поверхностью, в конце которой на удалении от торца фурмы, равном 1600 – 1800 мм, содержание CO2 составляет 2%, а кислородная зона ограничена поверхностью на расстоянии около 1400 мм от фурмы при содержании O2 в смеси 1%. Для слоевого процесса горения кокса (периоды задувки, тихого хода) характерно плавное изменение концентраций O2 и CO2 в газе по оси воздушной фурмы, начиная от ее торца. При нормальной, интенсивной работе печи кинетическая энергия дутья, истекающего из фурмы, имеет такую величину, при которой куски кокса отбрасываются струями дутья в сторону оси печи.