Тольяттінська ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

Машинобудівний факультет

Кафедра «Різання, верстати та інструмент»

РЕФЕРАТ

«Технологія виробництва чавуну і сталі »

Студент: Сергєєв Андрій

Група: М - 104
Викладач: Малишев В.І.

Тольятті - 1999 р.

1.Виробництво чавуну і сталі.

Залізо мало промислове застосування вже до нашої ери. У стародавнічаси його одержували в пластичному стані в горнах. Шлак відокремлювали,видавлюючи його з губчатого заліза, ударами молота.

У міру розвитку техніки виробництва залоза поступово підвищуваласятемпература, при якій вівся процес. Метал і шлак сталі плавитися;стало можливим розділяти їх набагато повніше. Але одночасно в металіпідвищувався зміст вуглецю й інших домішок, - метал стававтендітним і нековким. Так з'явився чавун.

Пізніше навчилися переробляти чавун; зародився двоступінчастийспосіб виробництва заліза з руди. У принципі він зберігається дотеперішнього часу: сучасна схема одержання сталі складається з доменногопроцесу, в ході якого з руди виходить чавун, і сталеплавильногопереділу, що приводить до зменшення в металі кількості вуглецю й іншихдомішок.

Сучасний високий рівень металургійного виробництва заснований натеоретичних дослідженнях і відкриттях, зроблених у різних країнах, іна багатому практичному досвіді. Чимала частка в цьому процесі належитьросійським ученим. Наприклад, російські вчені першими широко застосувалиприродний газ для доменної плавки.

2. Виробництво чавуну.

2.1. Вихідні матеріали.

Залізні руди. Головний вихідний матеріал для виробництва чавуну вдоменних печах - залізні руди. До них відносять гірські породи, що містятьзалізо в такій кількості, при якому виплавка стає економічновигідною.

Залізна руда складається з рудної речовини і порожньої породи. Рудноюречовиною найчастіше є окисли, силікати і карбонати заліза. А порожняпорода звичайно складається з кварциту пісковика з домішкою глинистихречовин і рідше - з чи доломіту вапняку.

У залежності від рудної речовини залізні руди бувають багатими,яких використовують безпосередньо, і бідними, котрих піддаютьзбагачення.

У доменному виробництві застосовують різні залізні руди.

Червоний залізняк (гематит) містить залізо у виді безводного окисузаліза. Вона має різне фарбування (від темно-червоного до темно-сірої). Рудамістить багато заліза (45-65%) і мало шкідливих домішок. Відновимо остьзаліза з руди гарна.

Бурий залізняк містить залізо у виді водяних окислів. У ньому міститься
25 - 50% заліза. Фарбування міняється від жовтої до буро-жовтої. Порожня породазалізняку глиниста іноді кременисто-глиноземиста.

Магнітний залізняк містить 40-70% заліза у виді закису-окису заліза.руда має добре виражені магнітні властивості, має темно-сірийабо чорний з різними відтінками колір. Порожня порода руди кремнеземиста здомішками інших окислів. Залізо з магнітного залізняку відновлюєтьсяважче, ніж з інших руд.

Шпатовий залізняк (сидерит) містить залізо у вигляді вуглекислої солі. Уцьому залізняку міститься 30-37% заліза. Сидерит має жовтувато-білий ібрудно-сірий колір. Він легко окислюється і переходить у бурий залізняк. Зусіх залізних руд він володіє найбільш високою відновлюваністю.

Марганцеві руди містять 25-45% марганцю у виді різних окислівмарганцю. Їх додають у шихту для підвищення в чавуні кількості марганцю.

2.2. Виробництво чавуну в доменній печі.

Виплавка чавуна виробляється у величезних доменних печах, викладених звогнетривких цеглин досягають 30 м висоти при внутрішньому діаметрі близько
12 м.

Розріз доменної печі схематично зображений на малюнку.

Верхня її половина зветься шахти і закінчується нагоріотвором - калашником, що закривається рухливим стовпчиком --кколашниковим затвором. Сама широка частина печі називається распаром, анижня частина - горном. Через спеціальні отвори в горні (фурми) до друкувдувається гаряче чи повітря кисень.

Доменну піч завантажують спочатку коксом, а потім пошарово агломератом ікоксом. Агломерат - це певним чином підготовлена руда, спеченнаяз флюсом. Горіння і необхідна для виплавки чавуну температурапідтримуються вдмухуванням у горн підігрітого повітря або кисню.
Останній надходить у кільцеву трубу, розташовану навколо нижньої частинипечі, а з її по вигнутих трубках через фурми у горн. У горні коксзгоряє, утворити З2, що, піднімаючи нагору і проходячи крізь шаринаколінного коксу, взаємодіє з ним і утворить. Утворивсяоксид вуглецю утворився, і відновлює велику частину руди, переходячи знову в З2.

Процес відновлення руди відбувається головним чином у верхній частинішахти. Його можна виразити сумарним рівнянням:

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2

Порожню породу в руді утворять, головним чином діоксид кремнію SiO2.
Це - тугоплавка речовина. Для перетворення тугоплавких домішок у більшлегкоплавкі з'єднання до руди додаються флюс. Звичайно як флюсвикористовують CaCo3. При взаємодії його з SiO2 утворюється CaSiO2,легко відокремлюється у виді шлаку.

При відновленні руди залізо виходить у твердому стані.
Поступово воно опускається в більш гарячу частину печі - распар - ірозчиняє в собі вуглець; утвориться чавун. Останній плавиться і стікає внижню частину горна, а рідкі шлаки збираються на поверхні чавуна,охороняючи його від окислювання. Чавун і шлаки випускають у міру нагромадженнячерез особливі отвори, забиті в інший час глиною.

Вихідні з отвору печі гази містять до 25% СО. Їх спалюють уособливих апаратах-кауперах, призначених для попереднього нагріваннявдмухується в піч повітря. Доменна піч працює безперервно. У міру тогояк верхні шари руди і коксу опускаються, у піч додають нові їхні порції.
Суміш руди і коксу доставляється підйомниками на верхню площадку печі ізавантажується в чавунну лійку, закриту знизу колошниковим затвором. Приопусканні затвора суміш попадає в піч. Робота печі продовжується протягомкількох років, поки пекти не зажадає капітального ремонту.

Процес виплавки може бути прискорений шляхом застосування в доменних печахкисню. При вдмухуванні в доменну піч збагаченого киснем повітряпопередній підігрів його стає зайвим, а виходить, відпадаєнеобхідність у громіздких і складних кауперах і всьому процесі спрощується.
Разом з тим продуктивність печі підвищується і зменшується витратапалива. Така доменна піч дає в 1,5 рази більше заліза і вимагає коксуна