Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Строим малый и большой бизнес на производстве чугуна

Строим малый и большой бизнес на производстве чугуна

чугун

При выплавке стали из железной руды он является промежуточным продуктом производственного процесса, так как температура его плавления на 300 градусов ниже температуры плавления стали.

На следующем этапе процесса при повышении температуры плавки и удаления примесей из него получают сталь. Для этого используется около 85% всего выплавляемого чугуна.

В силу этих обстоятельств он стоит гораздо дешевле стали.

Высокое содержание углерода делает чугун хрупким и уязвимым для ударных воздействий. Но при этом он обладает большой устойчивостью при сжатии.

Из-за его структуры изделия из этого материала не чувствительны к повреждениям своей поверхности и такие повреждения не ведут к деформации или разрушению всего изделия в целом.

Эти свойства обуславливают большую, чем у стали, лёгкость резки чугуна, особенно при обработке на токарном станке.

Поэтому его часто применяют для изготовления деталей различных устройств, которые не подвергаются ударным и растягивающим воздействиям.

История промышленного производства чугуна в России насчитывает без малого 300 лет. В 20-и веке СССР занимал первое место в мире по выплавке чугуна и стали. За это время валовое производство черных металлов достигло в России вместе с Украиной 153 млн. тонн.

После распада СССР выплавка сократилась более чем в два раза. В 2008 году в России выплавлялось 68, 5 млн. тонн. Сейчас на долю России досталось четвертое место в рейтинге производителей черной стали после Китая, Японии и США.

Особенность современного положения дел в чугунолитейной отрасли в России состоит в том, что она большей частью работает на экспорт, производя чугун главным образом в виде чушек, отправляемых за рубеж для дальнейшей обработки.

В результате сложилась ситуация, когда в России, несмотря на большой объём валового производства чугуна, существует постоянный дефицит готовых изделий из литейного чугуна.

Благодаря этому в России создалась ниша для малого бизнеса, занимающегося фасонным литьём чугуна.

Следует сказать, что это производство относится к числу сложных и предъявляет высокие требования к технической грамотности и технологической дисциплине, как менеджеров, так и рядовых работников.

Постараемся дать в общих чертах представление об основных способах выделки чугуна и их привлекательности для малого бизнеса.

Доменный способ производства чугуна

Доменное производство имеет своей целью выплавку железа из руды, при этом в ходе плавки удаляются пустая порода и вредные примеси.

Принципиальная схема работы доменной печи остаётся неизменной со времён создания в России чугунолитейного производства.

Колошник оснащён газоотводами, через которые из доменной печи удаляется смесь из колошниковых газов и шихтовой пыли, скопившихся во время плавки. Затем смесь сепарируется, и пыль уходит в агломерацию, снова попадая в шихту, а газ применяется для использования на вспомогательных производствах.

  • Сама печь представляет собой сооружение с вертикальной рабочей камерой, внутренняя поверхность которой выложена огнеупорным кирпичом.
  • Шихта – сырьё для плавки, подаётся в верхнюю часть доменной печи, называемую колошником.
  • Основная часть рабочей камеры – шахта, выполнена в виде усеченного конуса, расположенного основанием вниз.
  • Под шахтой расположена ёмкость цилиндрической формы – распар. В распаре происходит расплавление шихты, он опирается на столбы, которые укреплены непосредственно в фундаменте доменной печи.
  • Под распаром находится ещё одна ёмкость цилиндрической формы – горн. В верхней части горна имеется летка для выпуска шлака, а в нижней – летка для выпуска чугуна. Через летки во время плавки периодически происходит вывод чугуна и шлака из доменной печи.
  • Выше шлаковой летки расположены отверстия – фурмы, через которые производится подача кислорода, нагретого воздуха и прочих добавок.

Выплавка в доменной печи происходит следующим образом:

  1. Поданный через фурмы кислород вступает в реакцию с содержащимся в шихте углеродом, температура горения при этом составляет до 2000 градусов.
  2. Расплавленное железо, освобожденное от сгоревшего углерода, скапливается в переходной камере конусообразной формы между горном и распаром – заплечиках. Здесь часть выделившегося из шихты углерода соединяется с железом, науглероживая его. Здесь же с железом соединяются освобожденные из шихты марганец с кремнием, сера, фосфор и другие элементы.
  3. Образовавшийся таким образом чугун стекает из заплечиков в горн, а расплавленный шлак скапливается над ним.
  4. Чугун и шлак выпускаются из доменной печи через соответствующие летки.
  5. Из летки расплавленный чугун, температура которого при этом составляет около 1500 градусов, по желобу попадает в раздаточный ковш.

Выплавленный чугун делится в зависимости от его назначения на следующие виды:

  1. Передельный чугун, который в дальнейшем будет переделан в сталь.
  2. Литейный чугун, который характеризуется увеличенным содержанием кремния и уменьшенным содержанием серы, служит для выделки чугунного литья.
  3. Специальный (ферросплавный) чугун, в котором может быть увеличено содержание таких элементов, как марганец или хром, служит для производства специальных сталей.
Читайте так же:
Из чего состоит ареометр

При разливе из раздаточного ковша, передельный чугун отправляется в миксер, откуда его отбирают для передела в сталь. Литейный же чугун заливается в формы для изготовления чугунных чушек.

Объём доменной печи составляет от 1500 до 5000 м3, высота её может достигать нескольких десятков метров

Работа доменной печи происходит в непрерывном режиме на протяжении нескольких лет, что требует постоянной подачи огромного количества шихты и топлива.
При этом функционирование доменной печи обеспечивается сложной и высокоразвитой инфраструктурой, состоящей из вспомогательных производств и коммуникаций по транспортировке сырья и конечного продукта.
Инвестиции, необходимые для организации доменного производства, исчисляются миллиардами рублей. Поэтому его организация под силу только крупным корпорациям.

В силу всего вышесказанного можно резюмировать, что организация доменного производства чугуна слишком далеко выходит за рамки возможностей малого бизнеса.

Переплавка чугуна в вагранке

В отличие от доменной плавки, переплавка чугуна в вагранке при грамотном подходе способна приносить прибыль при относительно небольших вложениях и представляет несомненный интерес для малого бизнеса.

Вагранка, как и домна, принадлежит к печам шахтного типа. В качестве топлива в ней используется кокс, в последнее время всё большее распространение получают вагранки, работающие на газе.

Для достижения высокой температуры горения используется нагнетание воздуха в рабочую камеру.

В отличие от доменной печи, где металл выплавляется из руды, в вагранке производится переплавка лома чугуна и чугунных чушек с последующим разливом расплава в формы для получения готовых изделий.

Ввиду небольшого размера обслуживание таких печей на порядки проще, чем обслуживание домны. По этой же причине упрощен их ремонт и процедура остановки.

Принципиальная схема вагранки, работающей на коксе, выглядит так:

  • Основной частью вагранки является металлический цилиндр — кожух, изготовленный из листов стали 6-12 мм. Внутренняя поверхность его выложена жаропрочным кирпичом или иным огнеупорным материалом, толщина которого равняется 200-300 мм.
  • Основанием для кожуха служит подовая плита, которая опирается на четыре колонны. Для удаления остатков чугуна при ремонте служит отверстие, расположенное в центре плиты, закрытое заслонкой.
  • Для загрузки кусков чугуна, кокса и присадок служит завалочное окно.
  • Часть рабочего пространства от подовой плиты до завалочного окна называется шахтой.
  • Часть пространства кожуха, находящаяся выше завалочного отверстия, называется трубой.
  • Нижняя часть шахты называется горном. В горне имеются фурмы для подачи воздуха или кислорода, а так же летки, чугунная и шлаковая.
  • Часть горна в районе фурм – плавильный пояс.
  • Розжиг производится через рабочее окно с помощью дров.

Процесс плавки происходит таким образом:

  1. Через завалочное окно в шахту загружаются куски чугуна и кокса, а так же флюса и иных присадок.
  2. При сгорании кокса, температура горения которого повышается благодаря нагнетаемому через фурмы воздуху, происходит расплавление чугуна, который выходит через чугунную летку.
  3. Шлак, который в силу своей лёгкости плавает поверх чугуна, выходит сквозь шлаковую летку.
  4. Газообразная смесь, образовавшаяся при горении, уходя вверх по шахте, нагревает опускающуюся от завалочного окна шихту и уходит в трубу.

Для облегчения заливки больших форм и выдерживания постоянного химического состава чугуна вагранки, как правило, оснащены еще одним горном – копильником, в котором накапливается выходящий из летки кожуха чугун.

В этом случае раздача расплава производится из копильника.

Рабочий цикл составляет от 10 до 20 часов, после чего вагранка гасится и производится ремонт жаропрочной облицовки её внутренней поверхности.

Производительность такой печи может равняться от 0,2 до 25 т/час, соответственно, при диаметре шахты от 500 до 2000 мм, при полезной высоте шахты от 3 до 5 метров.

Инвестиции, необходимые для начала производства по литью в вагранке

Постараемся определить рентабельность, которой обладает литейное производство, при использовании вагранки производительностью 0,2-0,35 т/час.

Потребляемая электроэнергия такой печи равна 2 кВт/ч.

Она способна выплавлять чугун нескольких видов – литейный, модифицированный и рафинированный.

Это происходит за счёт использования технологии ШПР – шлейфовой продувки расплава.

За месяц такая печь способна производить 22 плавки с выходом готового продукта на одну плавку – 5400 кг. Что за месяц составит 118 т чугуна.

Стоимость такой печи около 3000000 р. В эту цифру, кроме оборудования, входит стоимость его доставки и монтажа, а так же обучения сотрудников.

Читайте так же:
Вольфрам что из него делают

Аренда производственных помещений и их подготовка к монтажу оборудования, а так же закупка инструмента, спецодежды и тому подобного – 30000 р.

Итого, объём необходимых инвестиций равен 3300000 р.

Текущие расходы

На одну тонну чугуна расходуется:

  • 0,16 т кокса, что при цене 12000 р/т составляет 1920 р.
  • 0,05 т известняка, при цене 1500 р/т составляет 75 р.
  • 0,025 т ферросилиция, при цене 20000 р/т составляет 500 р.
  • 0,2-0,3 т стального лома, при цене 8000р/т составляет 1600 р.
  • 0,7-0,8 т чугунного лома, при цене 6000 р/т составляет 5400 р.

Таким образом, на одну тонну чугуна расходуется сырья на сумму 9495 р., на 118 т чугуна потребуется сырьё на сумму 1120410 р.

При трехсменной работе, когда в одну смену работают четыре человека, на зарплату им уйдет 420000 р. в месяц.

Расходы на электроэнергию за месяц составят 880 кВт*4=3520 р.

Итого сумма текущих расходов за месяц составит 1543930 р.

Доходы

Средняя цена за тонну литейного чугуна в чушках составляет около 25000 р/т. При месячной норме выпуска 118 т, общий доход за месяц составит 2950000 рублей. Вычтя сумму текущих расходов, получим чистый доход в месяц равный 1406070 р.

При такой доходности инвестиции полностью окупятся за три месяца.

Следует отметить, что в этих расчётах речь шла о выпуске литейного чугуна в чушках, при литье готовых изделий, даже таких простых, как канализационные люки, стоимость готовой продукции повышается не менее чем в 2,5 раза.

Организация такого производства требует дополнительных затрат для обустройства соответствующей формовки, но высокая его рентабельность с лихвой оправдывает все затраты.

Аналогичным образом обстоят дела и с выпуском рафинированного и модифицированного чугуна.

Заключение

Сделаем несколько важных замечаний.

Литейное производство относится к числу взрывоопасных и пожароопасных, кроме того, оно сопряжено с выбросом большого количества вредных веществ. Поэтому лицензирование его в России сопряжено с известными трудностями и затратами.

Функционирование такого производства требует повышенной технологической дисциплины и неуклонного соблюдения правил техники безопасности.

Характерным отличием литейного процесса является огромная роль, которую играет технически грамотный персонал, особенно это касается инженерно-технических работников. Поэтому к подбору их надо подходить с большой ответственностью и не скупиться на достойную оплату их труда.

Так же следует отметить большие резервы рентабельности, которыми обладает литейное дело в России. В основном они базируются на внедрении новых технологий и развитии производственной инфраструктуры, а так же на расширении ассортимента выпускаемых изделий.

Например, сейчас очень активно развивается внедрение новых видов форм, систем нагрева и поддува.

Что касается ассортимента, то при работе вагранок, как правило, 10% выпускаемой продукции составляет стальное литьё, которое гораздо дороже чугунного. Зачастую вагранку используют так же для выплавки цветных металлов.

В заключение надо сказать, что кроме шахтных печей, таких как домна и вагранка, производство чугуна и стали осуществляется и в других видах печей:

Производство чугуна и стали
материал для подготовки к егэ (гиа) по химии на тему

Казанцева Светлана Юрьевна

Представленная схема поможет в подготовке к ЕГЭ и ОГЭ.

Скачать:

ВложениеРазмер
pr-vo_chuguna_i_stali.docx59.61 КБ

Предварительный просмотр:

Материал для подготовки к ЕГЭ, ОГЭ

Производство чугуна и стали

1 этап – обогащение руды

Железная руда (железняки магнитный Fe 3 O 4 , красный Fe 2 O 3 , бурый FeOOH)

Кокс (углерод, полученный при разложении каменного угля без доступа воздуха – его коксовании)

Флюсы (доломит MgCO 3 *Ca CO 3 , известняк Ca CO 3 ), необходимы для удаления примесей.

2 этап – выплавка чугуна (содержание углерода ≥ 2 % )

Процесс непрерывный, производится в доменных печах

Реакции, проходящие в доменной печи – восстановление железа из оксидов

Fe 2 O 3 + 3 C → 2 Fe + 3 CO – Q

Fe 2 O 3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO 2 + Q

Виды выплавляемых чугунов:

Содержит углерод в виде цементита(Fe 3 С), хрупкий

Переплавка в сталь

Содержит графит, менее хрупок

Изготовление радиаторов, моховых колес, скульптуры

Содержит добавки Mg, высокопрочный

Содержит добавки Mn

Раскислитель (восстановитель) в производстве стали

3 этап – выплавка стали (содержание углерода ≤ 1,9 % )

Выжигание лишнего углерода

Восстановление окисленного железа раскислителями

Fe 3 С + 2O 2 → CO + 3FeO

Mn + FeO → MnO + Fe

MnO + SiO 2 → MnSiO 3

Виды сталеплавильных печей

Особенности производства, преимущества

Периодический процесс (6-8 ч). 900 т стали за одну плавку – можно разливать в крупную форму

Периодический процесс ( 40 мин.). Суммарная производительность выше – 2 млн.т. в год

Периодический процесс. Высокая температура ≥ 3000 0 , возможно перемешивание, изменение скорости нагрева, время протекания процесса. Получение легированных сталей более высокого качества

Способы обработки стали

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Урок по предмету «Основы материаловедения «. Тема: «Чугуны. Классификация чугунов»

Урок изучения нового материала.

Полипредметный урок (химия, география, информатика) «Химические реакции в производстве чугуна и стали» с использованием технологии сетевого взаимодействия Web2.0.

При изучении темы «Химические реакции в производстве чугуна и стали» применялись знания учащихся по географии об основных технологических стадиях металлургического производства. Для луч.

Программа профессионального модуля. ПМ.02 Сварка и резка деталей из различных сталей, цветных металлов и их сплавов, чугунов во всех пространственных положениях

1.Паспорт программы ПМ 2.Результаты осваения ПМ3.Структура и примерное содержание ПМ4.Условия реализации программы ПМ5.Котроль и оценка результатов освоения ПМ.

ПМ.02. Сварка и резка деталей из различных сталей, цветных металлов и их сплавов, чугунов во всех пространственных положениях

Несчастный случай приключился вдр.

Урок химии 11 класс Тема: «Химико-технологические принципы промышленного получения металлов. Производство чугуна и стали»

Тип урока: Урок усвоения новых знаний.Цель урока:Образовательная – ознакомить учащихся с производством чугуна и стали, изучить химические процессы при получении стали и чугуна, .

Производство чугуна и стали

Самый большой в мире карьер, добывающий руду открытым способом, находится в Белгородской облСамый большой в мире карьер, добывающий руду открытым способом, находится в БСамый большой в мире карьер, до.

ХИМИЯ И ПРОИЗВОДСТВО (алюминия, чугуна и стали, серной кислоты, аммиака и метанола)

Цель урока: создать условия для самостоятельного применения обучающимися комплекса знаний и способа деятельности на примере химического производства. Задачи:образовательные: обобщить и систематиз.

Производство чугуна и стали (стр. 1 из 4)

Железо имело промышленное применение уже до нашей эры. В древние времена его получали в пластичном состоянии в горнах. Шлак отделяли, выдавливая его из губчатого железа, ударами молота.

По мере развития техники производства железа постепенно повышалась температура, при которой велся процесс. Металл и шлак стали плавиться; стало возможным разделять их гораздо полнее. Но одновременно в металле повышалось содержание углерода и других примесей, — металл становился хрупким и нековким. Так появился чугун.

Позднее научились перерабатывать чугун; зародился двухступенчатый способ производства железа из руды. В принципе он сохраняется до настоящего времени: современная схема получения стали состоит из доменного процесса, в ходе которого из руды получается чугун, и сталеплавильного передела, приводящего к уменьшению в металле количества углерода и других примесей.

Современный высокий уровень металлургического производства основан на теоретических исследованиях и открытиях, сделанных в различных странах, и на богатом практическом опыте. Немалая доля в этом процессе принадлежит русским ученым. Например, российские ученые первыми широко применили природный газ для доменной плавки.

2. Производство чугуна.

2.1. Исходные материалы.

Железные руды. Главный исходный материал для производства чугуна в доменных печах – железные руды. К ним относят горные породы, содержащие железо в таком количестве, при котором выплавка становится экономически выгодной.

Железная руда состоит из рудного вещества и пустой породы. Рудным веществом чаще всего являются окислы, силикаты и карбонаты железа. А пустая порода обычно состоит из кварцита или песчаника с примесью глинистых веществ и реже – из доломита или известняка.

В зависимости от рудного вещества железные руды бывают богатыми, которых используют непосредственно, и бедными, которых подвергают обогащению.

В доменном производстве применяют разные железные руды.

Красный железняк (гематит) содержит железо в виде безводной окиси железа. Она имеет разную окраску( от темно-красной до темно-серой). Руда содержит много железа(45-65 %) и мало вредных примесей. Восстановим ость железа из руды хорошая.

Бурый железняк содержит железо в виде водных окислов. В нем содержится 25- 50% железа. Окраска меняется от желтой до буро-желтой. Пустая порода железняка глинистая иногда кремнисто-глиноземистая.

Магнитный железняк содержит 40-70% железа в виде закиси-окиси железа.

руда обладает хорошо выраженными магнитными свойствами, имеет темно-серый или черный с различными оттенками цвет. Пустая порода руды кремнеземистая с примесями других окислов. Железо из магнитного железняка восстанавливается труднее, чем из других руд.

Шпатовый железняк (сидерит) содержит железо в виде углекислой соли. В этом железняке содержится 30-37 % железа. Сидерит имеет желтовато-белый и грязно-серый цвет. Он легко окисляется и переходит в бурый железняк. Из всех железных руд он обладает наиболее высокой восстановимостью.

Марганцевые руды содержат 25-45% марганца в виде различных окислов марганца. Их добавляют в шихту для повышения в чугуне количества марганца.

2.2. Производство чугуна в доменной печи.

Выплавка чугуна производится в огромных доменных печах, выложенных из огнеупорных кирпичей достигающих 30 м высоты при внутреннем диаметре около 12 м.

Разрез доменной печи схематически изображен на рисунке.

Верхняя ее половина носит название шахты и заканчивается наверху отверстием – калашником, которая закрываетсяподвижной колонкой – кколашниковым затвором. Самая широкая часть печи называется распаром, а нижняя часть – горном. Через специальные отверстия в горне(фурмы) в печать вдувается горячий воздух или кислород.

Доменную печь загружают сначала коксом, а затем послойно агломератом и коксом. Агломерат – это определенным образом подготовленная руда, спеченная с флюсом. Горение и необходимая для выплавки чугуна температура поддерживаются вдуванием в горн подогретого воздуха или кислорода. Последний поступает в кольцевую трубу, расположенную вокруг нижней части печи, а из нее по изогнутым трубкам через фурмы в горн. В горне кокс сгорает, образуя СО2, который, поднимаясь вверх и проходя сквозь слои наколенного кокса, взаимодействует с ним и образует СО. Образовавшийся оксид углерода и восстонавливает большую часть руды, переходя снова в СО2.

Процесс восстановления руды происходит главным образом в верхней части шахты. Его можно выразить суммарным уравнением:

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2

Пустую породу в руде образуют, главным образом диоксид кремния SiO2.

Это – тугоплавкое вещество. Для превращения тугоплавких примесей в более легкоплавкие соединения к руде добавляются флюс . Обычно в качестве флюса используют CaCo3. При взаимодействии его с SiO2 образуется CaSiO2, легко отделяющийся в виде шлака.

При восстановлении руды железо получается в твердом состоянии. Постепенно оно опускается в более горячую часть печи – распар — и растворяет в себе углерод; образуется чугун. Последний плавится и стекает в нижнюю часть горна, а жидкие шлаки собираются на поверхности чугуна, предохраняя его от окисления. Чугун и шлаки выпускают по мере накопления через особые отверстия, забитые в остальное время глиной.

Выходящие из отверстия печи газы содержат до 25% СО. Их сжигают в особых аппаратах-кауперах, предназначенных для предварительного нагревания вдуваемого в печь воздуха. Доменная печь работает непрерывно. По мере того как верхние слои руды и кокса опускаются, в печь добавляют новые их порции. Смесь руды и кокса доставляется подъемниками на верхнюю площадку печи и загружается в чугунную воронку, закрытую снизу колошниковым затвором. При опускании затвора смесь попадает в печь. Работа печи продолжается в течение нескольких лет, пока печь не потребует капитального ремонта.

Процесс выплавки может быть ускорен путем применения в доменных печах кислорода. При вдувании в доменную печь обогащенного кислородом воздуха предварительный подогрев его становится излишним, а значит, отпадает необходимость в громоздких и сложных кауперах и весь процесс упрощается. Вместе с тем производительность печи повышается и уменьшается расход топлива. Такая доменная печь дает в 1,5 раза больше железа и требует кокса на ¼ меньше чем обычная.

3 Производство стали.

В стали по сравнению с чугуном содержится меньше углерода, кремния, серы и фосфора. Для получения стали из чугуна необходимо снизить концентрацию веществ путем окислительной плавки.

В современной металлургической промышленности сталь выплавляют в основном в трех агрегатах: конвекторах, мартеновских и электрических печах.

3.1. Производство стали в конверторах.

Конвертор представляет собой сосуд грушевидной формы. Верхнюю часть называют козырьком или шлемом. Она имеет горловину, через которую жидкий чугун и сливают сталь и шлак. Средняя часть имеет цилиндрическую форму. В нижней части есть приставное днище, которое по мере износа заменяют новым. К днищу присоединена воздушная коробка, в которую поступает сжатый воздух.

Емкость современных конвекторов равна 60 – 100 т. и более, а давление воздушного дутья 0,3-1,35 Мн/м. Количество воздуха необходимого для переработки 1 т чугуна, составляет 350 кубометров.

Перед заливкой чугуна конвектор поворачивают до горизонтального положения, при котором отверстия фурм оказываются выше уровня залитого чугуна. Затем его медленно возвращают в вертикальное положение и одновременно подают дутье, не позволяющее металлу проникать через отверстия фурм в воздушную коробку. В процессе продувки воздухом жидкого чугуна выгорают кремний, марганец, углерод и частично железо.

При достижении необходимой концентрации углерода конвектор возвращают в горизонтальное положение и прекращают подачу воздуха. Готовый металл раскисляют и выливают в ковш.

Бессемеровский процесс. В конвертор заливают жидкий чугун с достаточно высоким содержанием кремния (до 2,25% и выше), марганца (0,6-0,9%), и минимальным количеством серы и фосфора.

По характеру происходящей реакции бессемеровский процесс можно разбить на три периода. Первый период начинается после пуска дутья в конвертор и продолжается 3-6 мин. Из горловины конвертора вместе с газами вылетают мелкие капли жидкого чугуна с образованием искр. В этот период окисляются кремний, марганец и частично железа по реакциям:

Образующаяся закись железа частично растворяется в жидком металле, способствуя дальнейшему окислению кремния и марганца. Эти реакции протекают с выделением большого количества тепла, что вызывает разогрев металла. Шлак получается кислым (40-50% SiO2).

Второй период начинается после почти полного выгорания кремния и марганца. Жидкий металл достаточно хорошо разогрет, что создаются благоприятные условия для окисления углерода по реакции C + FeO = Fe + CO, которая протекает с поглощением тепла. Горение углерода продолжается 8-10 мин и сопровождается некоторым понижением температуры жидкого металла. Образующаяся окись углерода сгорает на воздухе. Над горловиной конвектора появляется яркое пламя.

По мере снижения содержания углерода в металле пламя над горловиной уменьшается и начинается третий период. Он отличается от предыдущих периодов появлением над горловиной конвертора бурого дыма. Это показывает, что из чугуна почти полностью выгорели кремний, марганец и углерод и началось очень сильное окисление железа. Третий период продолжается не более 2 – 3 мин, после чего конвектор переворачивают в горизонтальное положение и в ванну вводят раскислители (ферромарганец, ферросилиций или алюминий) для понижения содержания кислорода в металле. В металле происходят реакции

Выплавка чугуна и способы переработки чугуна в сталь

Схема химических процессов, протекающих в доменной печи

Задача 1121.
Дать схему химических процессов, протекающих в различных частях доменной печи, для чего при выплавке чугуна к руде добавляют карбонат кальция?
Решение:
а) В нижней части доменной печи кокс сгорает, образуя СО2, который поднимаясь вверх и проходя сквозь слои накалённого кокса, взаимодействует с ним и образует СО.

Протекаемые химические реакции в доменной печи имеют вид:

б) Образовавшийся оксид углерода и восстанавливает большую часть железной руды, переходя снова в СО2. Процесс восстановления руды происходит главным образом в верхней части доменной шахты:

Восстановление руды протекает по стадиям в зависимости от температуры:

3). FeO + CO Fe + CO2

в) В руде содержится пустая порода, которая состоит главным образом из диоксида кремния SiO2. Диоксид кремния – это тугоплавкое вещество. Для превращения тугоплавких примесей в более легкоплавкие соединения к руде добавляется флюс. Обычно в качестве флюса используют карбонат кальция СаСО3. При взаимодействии его с SiO2 образуется CaSiO3 легко отделяющийся в виде шлака.

Образующийся СО2 превращается в СО, который расходуется на восстановление руды, а СаСО3 в виде шлака выводится из доменной шахты.

Известные способы переработки чугуна в сталь

Задача 1122.
Перечислить известные вам способы переработки чугуна в сталь. Какие химические процессы протекают при этом?
Решение:
Существует несколько способов переработки чугуна в сталь. Они основаны на окислении, содержащегося в чугуне углерода и примесей, и отделении образующихся оксидов в газовую фазу или в шлак.

а) Мартеновский способ переработки чугуна в саль ведут в пламенной отражательной печи, в которую загружают чугун, металлический лом и некоторое количество руды. В печь вводятся предварительно нагретые воздух и топливо (в виде газа или расплавленной жидкости). При сгорании топлива образуется факел с температурой 1800 – 1900 0 С. Метал и руда плавятся, и в расплав вводят добавки, необходимые для получения стали заданного состава. Выгорание примесей происходит главным образом за счёт кислорода воздуха.

б) Конверторный способ (бессемеровский метод) переработки чугуна в саль состоит в продувании струи воздуха через расплавленный чугун. При этом углерод и примеси сгорают и удаляются в виде газов или переходят в шлак. Этот метод имеет ряд недостатков по сравнению с мартеновским методом. Качество бессемеровской стали ниже, чем мартеновской. Это объясняется тем, что в ходе дутья в металле растворяется много азота из воздуха, что и обусловливает склонность данной стали к старению – утрате с течением времени пластичности и возрастанию хрупкости. Качество бессемеровской стали можно улучшить, используя кислородное дутьё.

в) Способ получения стали в электрических печах. В электрических печах легко обеспечивается быстрый подъём и точное регулирование температуры; в ней можно создавать окислительную, восстановительную или нейтральную атмосферу. Это позволяет получать сталь высокого качества.

При выплавке стали протекают процессы окисления-восстановления углерода и примесей. Выгорание примесей происходит главным образом за счёт кислорода:

  • Назад
  • Вперёд
  • Вы здесь:  
  • Главная
  • Задачи
  • Химия-Глинка
  • Химические реакции комплексных соединений | Задачи 729 — 733
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector