Утворення шлаку

Відновлення домішок

Навуглецьовування заліза і утворення чавуну

Відновлення заліза

Горіння палива

Кисень дуття реагує з вуглецем палива з виділенням тепла

С + О₂ = СО₂ + Q.

Температура в горні досягає 1800 – 1900 °С. Діоксид вуглецю (СО₂) піднімається догори, досягає розжареного коксу і відновлюється, утворюючи оксид вуглецю:

СО₂ + С = 2СО – Q.

Якщо як паливо застосовують природний газ, то горіння протікає за реакціями:

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O + Q.

СO₂ + С = 2СО + 0.

Залізо відновлюється в шахтній частині печі із рудних оксидів заліза оксидом вуглецю (СО) і воднем (частково), який утворюється від роз­кладання вологи повітря. Процеси відновлення йдуть послідовно від вищих оксидів до нижчих і до чистого заліза за реакціями:

3Fе2O₃ + СО = 2Fе₃O₄ + СO₂ + Q

Fе_3O0₄ + СО = 3FеО + СO₂ + Q0

FеО + СО = Fе + СО₂ + Q

Fе₂O₃ + 3Н₂ = 2Fе + 3Н₂O.

В циліндричній частині печі – розпарі при температурах нижче температури плавлення (1539 °С) залізо відновлюється твердим вуглецем:

FеО + С = Fе + СО + Q.

Отримане залізо має твердий стан і називається губчастим залізом.

Губчасте залізо, що утворилося після відновлення, – це твердий по­ристий продукт. В інтервалах температур від 400 – 500 °С до 1100 – 1200 °С починається і продовжується насичення заліза вуглецем:

3Fe + С = Fе₃С

3Fе + 2СО = Fе₃С + СО₂ + Q.

Навуглецьоване залізо розплавляється, переходить у рідкий стан, розчиняє відновлені домішки і стікає до горна домни. В горні зби­рається рідкий, залізовуглецевий сплав – чавун.

У доменній шихті разом із залізом і вуглецем – основними елемен­тами, що утворюють чавун, завжди присутні домішки, які є корисни­ми або шкідливими для властивостей чавуну.

Корисні домішки кремнію (Sі) і маарганцю (Мn) відновлюються із оксидів (SіO₂, МnО, та ін.) і переходять у чавун.

Шкідливими домішками у чавуні є фосфор (Р) і сірка (S). Відновле­ний фосфор практично повністю переходить у чавун. Відновлена сірка частково окислюється до сірчастого газу (SO₂) і виходить разом з до­менним газом, частково утворює сполуки, які переходять до шлаку, а деяка частка утворює сірчасте залізо (FеS), що розчиняється у чавуні.

Оксид кальцію при температурах вище 1000 °С взаємодіє з кремне­земом SіO₂, глиноземом А1₂O₃ та іншими складовими породи і коксо­вої золи. Утворюється шлак, який плавиться і спливає на поверхню чавуну. Чавун із печі випускають у ковші – чавуновози, у виливниці. Шлак випускають у шлаковози.

Продуктами доменного виробництва є чавуни, шлак, доменний газ і доменний пил.

Основний продукт – чавуни. Залежно від призначення їх поділяють на переробні, ливарні, спеціальні і леговані.

Переробний білий чавун є сировиною для переробки його в сталь. Частка переробного чавуна становить близько 90 % всього, що вироб­ляється. В ньому вуглець перебуває у вигляді цементиту Fе₃С, що на­дає переробному чавуну білого кольору, твердості і низької пластич­ності. Шляхом відпалу з нього отримують ковкий чавун.

Ливарний (сірий) чавун є важливим конструкційним матеріалом, має добрі ливарні властивості, добре обробляється металорізальними інструментами, але досить крихкий, погано витримує ударні наванта­ження. Широко застосовується в машинобудуванні, будівництві. З нього виробляють корпусні деталі машин, станини, санітарно-технічне обладнання, труби.

Спеціальні чавуни – феросплави. До них належать феросиліцій і феромарганець, їх використовують для розкислення і легування сталей.

Леговані чавуни одержують з руд, що мають включення легуючих елементів (Сr, Ni, Sі), або легуванням чавуну в процесі плавки. Вони мають підвищену міцність та корозійну стійкість, краще працюють в агре­сивних і високотемпературних середовищах.

Шлак – розплавлена суміш породи, попелу, рудних домішок, флюсів. Його застосовують для виробництва будівельних ма­теріалів, мінеральних добрив.

Доменний газ містить значну кількість горючих газів (СО, Н₂), має теплотворну здатність до 950 кал/м³. Після очищення від колошнико­вого пилу використовується в домнах для нагріву дуттьового повітря, а також як паливо.

Дата добавления: 2014-01-06