Тема 1.3. Виробництво чавуну

1. Поняття чавуну.

2. Початкові матеріали для виплавки чавуну.

3. Конструкція доменної печі.

4. Суть доменного процесу.

5. Заходи для інтенсифікації доменного процесу.

6. Показники роботи доменної печі.

7. Продукти доменного виробництва.

8. Класифікація і маркування чавунів.

Поняття чавуну. Початкові матеріали для виплавки чавуну.

Чавун – залізовуглецевий сплав, який містить більше 2,14% вуглецю.

Крім вуглецю, домішками в чавуні є кремній, марганець, сірка і фосфор. Сірка і фосфор – шкідливі домішки.

Для одержання чавуну використовують залізні руди:

• червоний залізняк (гематит) Fe₂O₃ – містить в середньому 45 – 65% заліза; колір – від яскраво- до темно-червоного;

• бурий залізняк (лимонит) Fe₂O₃^.H₂O – містить в середньому 25 – 50% заліза; колір – від коричнево-жовтого до темно-бурого;

• магнітний залізняк (магнетит) Fe₃O₄ – містить в середньому 40 – 70% заліза; має сильні магнітні властивості; колір – чорний;

• шпатовий залізняк (сидерит) FeCO₃ - містить в середньому 30 – 42% заліза; колір – світло-сірий, жовтувато-білий.

Основне паливо для виплавки чавуну – кам’яновугільний кокс. Його функції під час плавки:

• нагрів печі до потрібної температури;

• відновлення оксидів заліза.

Флюс для виплавки чавуну – вапняк СаСО₃, іноді – доломіт CaMg(CO₃)₂. Його функції під час плавки:

• плавка пустої породи і золи палива;

• шлакування сірки.

Конструкція доменної печі

Чавун одержують із залізних руд в доменних печах.

Доменна піч (домна) – піч шахтного типу. Діючі печі мають корисний об’єм 1300 – 2300 м³, висоту близько 30 м і виплавляють до 2000 т чавуну за добу. Доменна піч має стальний корпус, футерується шамотом.

Основні зони доменної печі:

• колошник;

• шахта;

• розпар;

• заплечики;

• горн.

Схема будови доменної печі наведена на рисунку 1.1.

а б

Рисунок 1.1. Схема конструкції (а) і профіль (б) доменної печі:

1 - льотка для чавуну; 2 - фурма; З - розпар; 4 — шахта; 5 – стальний кожух;

6 - шамотна футерівка; 7 - конус великий; 8 — труба газовивідна; 9 - колошник;

10 - чаша; 11 - конус малий; 12 - заплечики; 13 - горн; 14 - льотка для шлаку.

У колошник через колошниковий затвор, що складається з двох конусів – великого і малого, завантажують шихту окремими порціями – колошами (окремо агломерат, кокс, флюси). До колошника шихту доставляють два похилі під’ємники. Шахта має форму зрізаного конусу.Заплечики утримують тверду шихту в розпарі і шахті. У верхній частині горна розташовані фурменні отвори (фурми) (16 – 20 шт.), через які в піч подається збагачене киснем повітря при температурі 900 – 1200^оС та тиску 300 кПа. При вдуванні гарячого повітря кокс горить, шихта нагрівається, плавиться і опускається назустріч газам, що піднімаються. Компоненти шихти і гази взаємодіють в горні, де утворюються чавун і шлак, які періодично випускають через льотки (кожні 2-3 години). Рідкий чавун (температура під час випуску – 1300 – 1450^оС) направляється по жолобах в чавуновозні ковші, з яких розливається у форми або зливається у міксер. Шлак по жолобу стікає в шлакові ковші, потім гранулюється.

Стальний кожух печі охолоджується водою. Піч працює безперервно на протязі 4 -8 років.