Доменне виробництво чавуну

Чавун – це сплав заліза з вуглецем та деякою кількістю силіцію Si, мангану Mn, фосфору P, сірки S. Масова частка Карбону в чавуні перевищує 1,7 %.

Чавун – твердий і крихкий матеріал. Його виробляють у доменних печах, виготовлених з вогнетривких матеріалів.

У доменну піч завантажують шихту. Шихта – суміш сировинних матеріалів, що складається із залізної руди, палива і флюсів.

Як паливо найчастіше використовують кам’яновугільний кокс. Він є джерелом теплоти, підтримує високу температуру в печі і бере участь у відновленні заліза з оксидів, що містяться в руді.

Спочатку кокс згоряє, внаслідок чого розвивається висока температура (екзотермічний процес):

Утворений карбон(IV) оксид проходить через розпечений кокс і, поглинаючи теплоту, відновлюється до карбон(ІІ) оксиду:

Карбон(ІІ) оксид за високої температури легко відновлює залізо:

Залізо утворюється у твердому стані. Губчасті грудочкі його вбирають Карбон та інші елементи і перетворюються на чавун. Чавун плавиться і стікає у горно.

Паралельно відбувається хімічна взаємодія заліза з коксом і карбон(ІІ) оксидом з утворенням цементиту – триферум карбіду Fe₃C, який також входить до складу чавуну:

Разом з рудою у доменну піч потрапляє пуста порода, що містить SiO₂ та інші тугоплавкі домішки. Аби їх видалити, додають флюси – вапняк СаСО₃, який під впливом високої температури розкладається. Утворений кальцій оксид взаємодіє з тугоплавкими оксидами і переводить їх у легкоплавкий шлак:

Шлак плаває на поверхні чавуну і захищає його від окиснення. Чавун і шлак збираються у горні, звідки їх періодично випускають. Раніше шлак вважали відходом, а нині його використовують для виготовлення щебеню, гравію, шлакобетону, шлаковати та інших будівельних матеріалів.

З чавуну виливають різні вироби. Такий чавун називають ливарним. З нього виготовляють станини машин, махові колеса, плити, грати, художні вироби.

Чавун має важливу особливість, яка полягає в тім, що під час тверднення він не стискується, як більшість металів, а розширюється як вода, коли вона переходить у лід. Чавун – крихкий матеріал, аби зменшити крихкість, вводять добавки магнію.

На частку ливарного чавуну припадає 10 % маси всього чавуну, що виробляється. Решту використовують для переробки на сталь. Це так званий переробний чавун.

З верхньої частини доменної печі виходить доменний газ – суміш CO (28 %), CO₂, N₂ та пилу. Його спалюють у повітронагрівниках – кауперах, а теплоту

використовують для попереднього нагрівання повітря, збагаченого киснем,

що надходить у піч.

Дата добавления: 2014-01-05