Основы технологии черных металлов

Основной способ производства черных металлов — получение чугуна из руды и последующая его переработка в сталь. Для получения стали используют также металлолом. В последние годы начало развиваться непосредственное получение стали из железных руд.

 

Производство чугуна.

Чугун получают в доменных печах высокотемпературной (до 1900 °С) обработкой смеси железной руды, твердого топлива (кокса) и флюса.

Флюс (обычно известняк СаС0₃) необходим для перевода в расплавленное состояние пустой породы (состоящей в основном из Si0₂ и Аl₂0₃), содержащейся в руде, и золы от сжигания топлива.

Эти компоненты, сплавляясь друг с другом, образуют доменный шлпортландцементу.

Доменная печь — очень большое инженерное сооружение. Полезный объем печи — 2000…3000 м3, а суточная производительность — 5000…7000 т.

В печь (рис. 7.1) сверху через устройство 3 загружают шихту, а снизу через фурмы 7 подают воздух.

Рис. 7.1. Схема доменной печи:

 

1 — летка для выпуска жидкого чугуна;

2 — расплавленный шлак;

3 — загрузочное устройство;

4 — газоотводная труба;

5 — капли расплавленного чугуна;

6 — капли шлакового расплава;

7 — фурма для подачи воздуха;

8 — летка для выпуска расплавленного шлака;

9 — жидкий чугун

 

По мере продвижения шихты вниз ее температура поднимается.

Кокс, сгорая в условиях ограниченного доступа кислорода, образует СО, который, взаимодействуя с оксидами железа, восстанавливает их до чистого железа, окисляясь до С0₂.

 

Железо плавится и при этом растворяет в себе углерод (до 5 %), превращаясь в чугун.

Расплавленный чугун 9 стекает в низ печи, а расплав шлака 2, как более легкий, находится сверху чугуна.

Чугун и шлак периодически выпускают через летки 1 и 8 в ковш.

 

На каждую тонну чугуна получается около 0,6 т огненно-жидкого шлака.

Доменный шлак — ценное сырье для получения строительных материалов: шлакопортландцемента, пористого заполнителя для бетонов — шлаковой пемзы, шлаковой ваты и др.

 

Чугун главным образом (около 80%) идет для производства стали, остальная часть чугуна используется для получения литых чугунных изделий.

 

В зависимости от состава различают

· белый и

· серый чугуны.

Белый чугун твердый и прочный, содержит большое количество цементита;

 в сером из-за присутствия кремния цементит не образуется и углерод выделяется в виде графита.

 

Производство стали.

Сталь получают из чугуна и железного металлолома и специальных добавок, в том числе и легирующих элементов, плавлением в мартеновских печах, конверторах или электрических печах.

 

Выплавка стали — сложный процесс, складывающийся из целого ряда химических реакций между сырьевой шихтой, добавками и топочными газами.

Выплавленную сталь разливают на слитки или перерабатывают в заготовки методом непрерывной разливки.

 

Термическая обработка сталей. Виды термообработки: отжиг, нормализация, закалка, отпуск

Термической обработкой (термообработкой) называют совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твердых сплавов с целью получения заданных свойств за счет изменения внутренней структуры.

 

Так как основными параметрами термической обработки являются температура и время, то любой процесс термообработки может быть представлен графиком в координатах “температура-время”.

Если термическая обработка состоит только из одной операции (нагрев-выдержка-охлаждение), то она называется простой, а если из нескольких операций - сложной.

 

 

Простая                                                                          Сложная