Как да получите чугун? Желязна сплав с кое вещество позволява да се получи чугун?

Чугунът е метал, широко използван в различни отрасли, с забележителни експлоатационни характеристики. Процесът на получаването му е относително непълен и не включва твърде много стъпки сами по себе си. Този материал се стопява в доменни пещи - специални пещи, които са нещо като увеличено копие на епруветка. Как да получите чугун и говорете по-подробно във всички подробности.

Минно-обогатителни инсталации

Основните суровини, използвани за производство на чугун, е желязна руда. Те го извличат в кариери в различни части на нашата страна. Както е известно, добитата руда съдържа голям брой различни видове примеси. Използвайте го за топене на чугун в такава "сурова" форма, разбира се, не. Ето защо на първия етап става дума за специални предприятия - рудодобивни и преработвателни предприятия. Тук празните скали се отстраняват и се смачкват. Тогава вече чистата руда се зарежда във вагоните на влаковете и се изпраща към металургичните растения.

Процесът на агломерация

Всъщност, как да получите чугун, ще разгледаме по-долу. Сега нека поговорим как рудата е подготвена за топенето си директно в металургичните заводи.

Ако се използва обикновен разтопен материал за топене, производителността на доменната пещ ще падне рязко. Факт е, че такова зареждане има ниска степен на газопропускливост. Следователно, преди зареждането на рудата в доменната пещ, процесът на агломерация задължително се извършва.

Тази процедура се извършва в специализираните магазини на металургичните заводи и представлява процесът на синтероване на скалата на парчета от определен размер, най-подходящи за топене на чугун. Залепва се при висока температура, достатъчна за лесно топене на повърхността на частиците на заряда. В резултат на това последните просто се слепват заедно, оформяйки парчета. По този начин рудите се смесват с въглища. В резултат на изгарянето на последната се достига температурата, необходима за получаване на парчета. Стимулира процеса на агломерация, като преминава през слой руда с въглищен поток въздух (отгоре надолу).

За да се получи агломерат, може да се използва не само руда. Понякога тя също е направена от малки парчета желязо. Нейната сплав с това, което позволява да се получи чугун, ще бъде разгледано по-долу. Разбира се, за производството на този метал не се използва желязо при прасета. Обичайният скрап се разтопи до чугун.

Какво се случва във фурната

Така че, нека видим как те получават чугуна във високата пещ. От вътрешната страна печката на този дизайн е обърната с тухли. Принципът на функционирането му е сравнително прост. При производството на чугун, в допълнение към агломератите, се използват кокс, вар и поток. Смес от тези материали се приготвя в определено съотношение. Тя се нарича доменна пещ. Излива се в специални асансьори и се вдига до самия връх на фурната.

За да се запали коксът, е необходимо голямо количество въздух, обогатен с кислород. Тя се сервира в доменна пещ отдолу, през специални дупки, наречени куки. Той се вкарва в пещта под много голям натиск. Това е необходимо, за да може въздухът да проникне през слоя на заряда, подаван отгоре. В същото време предварителният поток се нагрява до 600-800 градуса, в противен случай температурата вътре в пещта ще намалее.

Чугунът, получен по време на разпространението на заряда, тече надолу и се разтоварва около веднъж на всеки 40 минути през специална дупка, наречена кран. Освен това се излива в купи с голям капацитет и се транспортира до магазини за топене на стомана.

Възстановяване и натрупване на желязо в пещта

Всички доменни пещи работят в съответствие с принципа на противопотока. В този случай последователно се появяват последователно химични процеси:

1. Възстановяване на желязо. Този процес протича последователно и изглежда така: Fe₂О₃ - Fe₃О₄ - FeO - Fe. Като редуциращ агент в този случай въглероден оксид (СО), образуван от СО₂ с гореща кокс, както и твърдия въглерод на последния.
2. Карбуризация на желязо. В този случай реакцията е следната: 3Fe + 2CO = Fe₃C + CO₂ + Р. Карбид Фе₃C лесно се смесва с твърдо желязо, което води до образуването на сплав от последната с въглерод. Притискайки надолу, той измива парчетата кокс и карбин още повече. В допълнение, той разтваря вещества като манган, сяра, силиций и др.

По този начин става ясно, че метал с доменна пещ е сплав от желязо, с която се използва вещество. Можете да получите чугун просто чрез нагъстяване на стопилката на заряда.

Възстановяване на други елементи

Mn, силиций, сяра и фосфор навлизат в доменната пещ заедно с заряда под формата на различни химични съединения. По-високи оксиди манган се редуцират до MnO приблизително по същия принцип като желязото: MnO₂ - Mn₂О₃ - Mn₃О₄ - Манганов. Чисто манган се освобождава, както следва: MnO + C = Mn + CO - Q. Силицийът влиза в пещта под формата на силициев диоксид SiO₂. Възстановяването му се осъществява чрез реакцията на SiO₂ + 2С = Si + 2CO-Q.

Фосфорът се редуцира от водород, твърд въглерод и СО и, за съжаление, преминава почти изцяло в чугуна. Този елемент деградира желязото от доменната пещ. Тя дава възможност да се получи добро качество чугун в силициев диоксид, присъстващи в заряда, както и по-високи манганови оксиди. Mn в някои случаи се добавя специално към доменната пещ. В този случай се получава специален вид чугун - манган.

Отстраняване на сярата

Въпросът как да се получи чугун с добро качество се намалява, наред с други неща, да се почисти от този нежелан елемент. Сярата е основната вредна примес, която значително влошава свойствата на крайния продукт на топенето. Основното количество се съдържа в кокса. Премахнете сярата чрез увеличаване на съдържанието на вар (CaO) и повишаване на температурата в пещта. Реакцията в този случай е следната: FeS + CaO = FeO + CaO + Q. Други методи могат да бъдат използвани за намаляване на процента на сяра в чугуна. Например, понякога вече стопеният материал се обработва в изходния улей или купа със сода. Отстраняването на сярата се получава в резултат на реакцията на FeS + NaCO₃ = FeO + Na₂S + CO₂.

Формиране на шлака

По този начин разбрахме как да получим чугун. Въпреки това, при топенето на този материал се използва още един продукт в националната икономика. При топене на 1 тон чугун, 0,6 т листа от шлака. Факт е, че дори в пречистена желязна руда има доста голямо количество глина. Съставът на кокса е пепел. За да премахнете тези ненужни елементи в зареждането, между другото, смесете потоците (калциеви и магнезиеви карбонати). При процеса на топене те влизат в химическа реакция с различни видове примеси, което води до образуване на шлака. Това е алумосиликатна или силикатна стопилка.

Плътността на шлаката е по-малка от тази на течното желязо. Следователно, в процеса на топене, той се намира под него. Отстранете го периодично чрез отделен кран, наречен шлака. Този страничен продукт на желязната леярна се използва главно за производството на цимент и строителни блокове като пълнител.

Видове чугун

Както можете да видите, въпросът за това как да се получи чугун в доменната пещ е сравнително непълен. В крайна сметка, обаче, от пещта може да излезе материал, малко по-различен по отношение на химичния състав и физичните свойства. Всички гласове са главно подразделени на две разновидности: излишни (бели) и леярски (сиви). Първият вид се използва като суровина за производство на стомани. Леярна се използва за производство на всички видове чугунени продукти, които са търсени на пазара.

Бял чугун

Делът на този вид метал, изпичан в доменни пещи, е 75-80%. Основните свойства на такъв чугун са: висока твърдост, чупливост и устойчивост на износване. Манганът и сярата в него обикновено съдържат повече, отколкото в леярната. обработване бял чугун се заема с голяма трудност. Използвайте за производството на всички продукти от него, обичайните режещи инструменти на съвременните машини не могат. Но стоманата се получава от чугун от този сорт доста просто. Преразпределеният метал от доменната пещ се подразделя по метода на по-нататъшно топене в три класа: отворено огнище (М), Бесемер (В) и Томас (Т).

Чугун

Въглеродът в този материал се съдържа основно във формата на свободен графит, който има силиций в състава си. Доставя се за производство на чугунени продукти под формата на прасета. Този материал е обозначен с буквата "L" и номера от "1" до "6", в зависимост от целта. Има и магнезиев рафиниран чугун, обозначен с буквите "LR".

Е, надяваме се, че напълно отговорихме на въпроса дали една сплав от желязо, с която веществото ни позволява да получим чугун. Това е обикновен въглерод, който заменя кислорода в доменната пещ. Основните свойства на чугуна зависят от количеството на примесите в неговия състав: манган, фосфор, силиций и сяра.