Главная Обратная связь

Дисциплины:






Продукты доменного производства.



Конечными продуктами доменной плавки являются чугун, шлак (выпускаются из доменной печи в огненно-жидком виде) и доменный газ. Чугун является основным продуктом домен­ного производства, а шлак и доменный газ - побочными.

Цель доменного производства состоит в получении чугуна, пред­ставляющего собой многокомпонентный сплав железа с угле­родом, кремнием, марганцем, фосфором и серой. В зависи­мости от назначения чугуна и от состава проплавляемых шихтовых материалов в нем может содержаться, кроме того, еще хром, никель, ванадий, титан, медь и мышьяк. Содержа­ние основных элементов (С, Si, Мn, Р, S, Cr, Ni, Cu, As) в чугуне регламентируется соответствующим стандартом или техническими условиями.

Все доменные чугуны по своему назначению подразделяют на три основных вида:

передельный, предназначенный для дальнейшего передела в сталь;

литейный, используемый после переплава в чугунопла­вильных цехах для отливки чугунных изделий;

доменные ферросплавы - в основном ферромарганец, используемый в сталеплавильном производстве в качестве добавки в жидкую сталь для ее раскисления и легирования.

 

Из всей выплавки более 80% составляют передельные чугуны (он используется в качес­тве шихтового материала при производстве стали в конвер­терах, мартеновских и электродуговых печах), которые переплавляются в сталь. Передельный чугун в соответствии с существующими стандартами может содержать 0,3-1,2 % Si, 0,15-1,0 (иногда до 1,5 %) Мn и делится на три класса по содержанию фосфора (не более0,1; 0,2 и 0,3 %) и на пять категорий по содержанию серы(не более 0,01; 0,02; 0,03; 0,04 и 0,05 %). В небольших количествах выплавляют высококачественный передельный чугун, маркируемый буквами ПВК, что означает передельный высококачественный коксовый. Он отличается от обычного передельного пониженным содержанием фосфора (<=0,02-0,05 %) и серы (<=0,015-0,025 %).

Белый чугун - это чугун, у которого углерод химически соединен с железом. Углерод в белом чугуне находится в виде цементита Fe3C - связанное состояние. Цементит придает излому чугуна блеск, а графит - серый цвет. Поэтому чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии, получил название белого чугуна.
Белый чугун, предназначенный для переработки в сталь, называется передельным чугуном, он содержит пониженное количество кремния и повышенное содержание марганца.
Детали из белого чугуна получают методом литья. Специальное легирование и замедленное охлаждение, а также последующая термическая обработка позволяют получить ковкий чугун.
Белый чугун обладает высокой твердостью и хрупкостью, трудно обрабатывается резаньем. Дальнейшая металлообработка крайне затруднена из-за высокой поверхностной твердости материала.



Около 20% приходится на долю литейных чугунов (литейный чугунотличается от передельного повышенным содержанием кремния и в некоторых марках - фосфора) и ферросплавов. Из литейного чугуна отливают фасонные детали, а ферросплавы используют в качестве добавок (раскислителей) при выплавке стали.

Легированные чугуны содержат значительное количество специальных элементов (никеля, хрома, марганца, титана, ванадия, меди), которые способствуют измельчению структуры и повышению физико-механических свойств. Легированные чугуны получаются присадкой специальных элементов в обыкновенный жидкий чугун или применением в качестве шихтовых материалов природно-легированных чугунов. Природно-легированные чугуны выплавляются в доменных печах из руд.

Легирующие элементы оказывают существенное влияние на свойства и структуру чугуна. При этом их влияние тем выше, чем меньше свободного графита в составе чугуна. Поэтому при выплавке легированного чугуна необходимо стремиться к тому, чтобы, отливки имели минимальное содержание графита. Из всех легирующих элементов наибольшее влияние на прочность и твердость чугуна оказывают хром, титан, ванадий, никель и медь.

Применение легированного чугуна дало возможность отечественному машиностроению освоить жаростойкие, жаропрочные, износостойкие, кислотостойкие и конструкционные классы чугунных отливок. В настоящее время автомобильная, тракторная, дизельная, станкостроительная и другие отрасли промышленности резко увеличили срок службы литых деталей благодаря применению легированного чугуна, физико-механические свойства которого значительно превосходят свойства обыкновенного серого чугуна.

Шлак — побочный продукт, он является очень дешевым строительным материалом высокого качества и идет на изготовление цемента, бетона, кирпича, на грунтовку дорог. Количество получаемого при плавке шлака очень велико (примерно 60% веса выплавляемого чугуна). Шлаки бывают основные и кислые. Кислый шлак имеет высокую прочность. Если его в жидком виде продуть паром или воздухом, получится шлаковая вата, являющаяся хорошим изолятором.

В доменной печи шлак образуется под действием высоких температур в результате

плавления пустой породы железосодержащих материалов и флюса, к которым в горне

присоединяется зола сгоревшего кокса. Основными составляющими шлака являются оксиды кремния (Si02), кальция (СаО), алюминия (АI2Оз), магния (MgO).

 

Образованию шлака предшествуют процессы размягчения и спекания пустой породы

и флюса, сопровождающиеся образованием твердых растворов и различных

химических соединений. Эти процессы представляют собой промежуточное звено

при переходе вещества из твердого состояния в жидкое. Чем больше

температурный интервал, в котором протекает превращение шлакообразующих

компонентов из твердого состояния в жидкое, тем большую часть по высоте печи

занимает вязкая масса, заполняющая пустоты между кусками кокса и

препятствующая движению и распределению газов. В связи с этим температурный

интервал размягчения шлакообразующих компонентов должен быть по возможности

меньшим.

 

В процессе шлакообразования различают первичный, промежуточный и конечный

шлаки. Первичный шлак появляется в начальной стадии шлакообразования в

результате плавления легкоплавких соединений. Первичный шлак, перемещаясь в

зоны с более высокими температурами, нагревается, а химический состав его

непрерывно изменяется. Конечный шлак образуется в горне после

растворения в шлаке золы сгоревшего кокса и остатков извести и окончательного распределения серы между чугуном и шлаком.

 

В горн стекает расплавленный шлак и всплывает над чугуном, так как его плотность меньше, чем чугуна. Расплавленные чугун и шлак периодически выпускают через специальные отверстия — чугунную и шлаковую летки, сначала шлак, а затем — чугун.

 

Газ, выходящий из печи через ее верхнюю часть - колошник, называют колошниковым. Колошниковый газ — также важный побочный продукт. Это высококалорийное топливо. В состав колошникового газа входит около 35% окиси углерода СО, 2—3% водорода Н2, 0,5% метана СН, остальное — азот.

После очистки от со­держащейся в нем пыли, газ используют как топливо для на­грева насадок воздухонагревателей, стальных слитков, кок­совых батарей, отопления котлов и других целей.

При сжигании 1 т кокса получается около 4000 м3 газа. Очищенный газ используют для нагрева воздухонагревателей и мартеновских печей, для обогрева коксовых батарей, паровых котлов.

Колошниковую пыль используют как сырье при агломерации (термический процесс окускования мелких материалов, являющихся составными частями металлургической шихты, путем их спекания с целью придания формы и свойств, необходимых для плавки). Так как она содержит руду и кокс в нужной пропорции, ее спекают вместе с мелкой рудой.

 

Чугун
В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:
Белые чугуны, в которых весь углерод находится в связанном состоянии.
Серые чугуны, в которых углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме пластинчатого графита.
Высокопрочные чугуны, в которых углерод в значительной степени или полностью находится в свободном состоянии в форме шаровидного графита.
Ковкие чугуны, получающиеся путем отжига отливок из белого чугуна. В ковких чугунах весь углерод или значительная часть его находится в свободном состоянии в форме хлопьевидного графита (углерода отжига).
Таким образом, отличительной структурной особенностью чугунов (кроме белых) является наличие графитовых включений.
Структура чугуна.

Существует два вида чугуна, резко отличающихся по структуре, - белый и серый.
Белый чугун. Такое название он получил по виду излома, который имеет матово-белый цвет. Структура его (при нормальной температуре) состоит из цементита и перлита. Следовательно, в белом чугуне весь углерод находится в форме цементита, степень графитизации равна нулю. Белый чугун обладает высокой твердостью и хрупкостью; практически не поддается обработке

 

 





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...