Сталь і чугун

ДОДАТОК (стисле изложение).

ВИРОБНИЦТВО ЧУГУНА.

Сировину: залізна руда.

Допоміжні матеріали: кокс (іноді природного газу), повітря, збагачений киснем, флюси (вапняк, доломит).

Основний хімічний процес: що міститься у руді оксид заліза (III) відновлюється оксидом вуглецю (II):

[pic].

Кокс згоряє до оксиду вуглецю (IV), у своїй виділяється теплота, необхідна для розплавлювання заліза, шлаків, і навіть здійснення самої реакции:

[pic].

Оксид вуглецю (IV) відновлюється коксом до оксиду вуглецю (II):

[pic] Побічні процеси: одночасно відновлюються оксиди інші елементи, які у залізної руде:

[pic].

Інформація в руді тугоплавка домішка (оксид кремнію) видаляється в вигляді шлаку взаємодією з оксидом кальция:

[pic].

Оксид кальцію утворюється під час розкладанні вапняку чи доломита:

[pic].

Особливості технологічного процесу: чавун одержують у спеціальних печах — домнах. У верхню частина домни (вищий) подають послідовно сировину й допоміжні матеріали, в нижню (горн) продувают противотоком повітря, попередньо нагрітий в регенераторе з допомогою спалювання колошникового газу. Виробництво безупинне (проте засипання шихти і випуск чавуну виробляються періодично), використовуються теплота реакції і принцип противотока.

Основна продукція: чугун.

Склад: сплав заліза, у якому більш 2,5% З; 0,3—5% Si; до 1% Mn; 0,1% P. S і 0,2% Р, іноді легирующие метали (Аl, Сr, Ni і др.).

Властивості: найдешевший металевий матеріал, має хорошими ливарними і антифрикционными властивостями, зносостійкості, здатністю гасити вібрації. Розрізняють переробний, ливарний і легований чавун. Легований чавун відрізняється жаростойкостью і коррозионной стойкостью.

Застосування: переробний чавун — для стали; ливарний — для виготовлення поршнів, циліндрів, гальмівних барабанів, шестерні, деталей автомобілів (задній міст, картер, маточини та інших.); легований — для виготовлення дверцятих мартенівських печей, колосників, деталей парових котлів, пічний арматури, футерованных плит, газотурбінних установок.

Побічні продукти: шлак, колошниковый газ.

Утилізація побічних продуктів: шлак використовують під час виробництва гравію, щебеню, цементу, шлаковой вати, колошниковый газ — для обігріву воздухонагревателей.

ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ.

Сировину: чавун, металобрухт, оксиди железа.

Допоміжні матеріали: повітря, збагачений киснем, добавки (наприклад, оксид кальцію, ферромарганец).

Основний хімічний процес: які у рідкому чавуні елементи (вуглець, кремній, марганець, фосфор і сірка) окислюються кислородом:

[pic].

Виниклий оксид заліза (II) теж бере участь у окислюванні примесей:

[pic].

Оксиди кремнію і фосфору з вапном утворюють шлак:

[pic].

Побічні процеси: видалення що утворюється оксиду заліза (II) додають феромарганець (так званий раскислитель):

[pic].

Оксид марганцю (II) перетворюється на шлак:

[pic].

Особливості технологічного процесса:

1) киснево-конверторний спосіб. Окислювання домішок проводять у спеціальних апаратах— конверторах продуванием повітря через розплавлений чавун (нижнє дуття) чи кисню над расплавом (верхнє дутье);

2) мартенівський спосіб. Домішки окисляют в мартенівських печах, пропускаючи попередньо нагрітий в регенераторах повітря і топочные гази над розплавленим чавуном. Виробництво периодическое.

Основна продукція: сталь.

Склад: сплав заліза, у якому менше двох% З, 0,35% Si, 0,6% Mn, 0,06% P. S, 0,07% Р, легирующие метали (З, Cr, Ni, W, A1 і др.).

Властивості: висока міцність, пластичність, свариваемость, жаростійкість, износостойкость.

Застосування: конструкційні матеріали, у будівництві, виробництві труб для газоі нафтопроводів, деталей машин і немає механізмів (осі, шестерні, пружини, колінчасті вали), апаратів і деталей в хімічному машиностроении.

Побічні продукти: шлак, який відходить газ.

Утилізація побічних продуктів: шлак, у якому фосфор, використав ролі мінеральних удобрений.

Новітнім напрямом у виробництві сталі є пряме відновлення залізної руди воднем, природним чи генераторным газом, минаючи доменні процеси. У цьому отримують губчатий залізо, склад якого на відміну доменного чавуну дуже близький до стали. Мартенівський спосіб в час також застарів. Набагато більше прогресивними є конверторний і электроплавильный. Відбувається бурхливий розвиток технології безперервного розливання сталі завдяки її винятково високою ефективності. Основних напрямів економічного та високого соціального розвитку до 2000 р. передбачено збільшити виплавку конверторной сталі та електросталі в 1,3—1,4 разу, разливку стали безперервним способом щонайменше ніж у 2 рази, й випуск металевих порошків більш ніж 3 раза.