12.3 Металлургическое топливо

Основными видами металлургического топлива являются _кокс, мазут, природный газ и др.

Важнейшей характеристикой топлива является его теплота сгорания

Q = q m,

где q - удельная теплота сгорания; m - масса.

Основными горючими компонентами топлива являются угле­род и водород. К негорючей части относят азот, влагу, золу. Сера в топливе - вредная примесь, ухудшающая качество металла.

Кокс - главное топливо при выплавке чугуна в доменных печах и в вагранках - печах для расплавления чугуна в литейных цехах. Кокс - твердая пористая масса, получающаяся из коксующихся каменных углей после удаления из них летучих веществ путем пиролиза в специальных печах, т.е. разложения при прокаливании из­мельченного угля без доступа воздуха при 950-1100°С в течение 15-18 часов. Кокс дорогое и дефицитное топливо. Оно содержит до 90 % углерода, до 2 % серы и пр., q= 6500-7500 ккал/кг.

Мазут применяют для отопления сталеплавильных марте­новских печей и др. Мазут - остаток при переработке нефти (после возгонки из нее бензина, керосина и пр.).

q = 9500-10500 ккал/кг.

Природный газ состоит из метана СН₄ (92-98 %) q=8000 ккал/м³. Используют в доменных и мартеновских печах.

12.4. Огнеупорные материалы

Огнеупорность - способность выдерживать высокие темпера­туры не расплавляясь. Различают огнеупорные материалы (1580-1750°С), высокоогнеупорные (1750-2000°С) и особо огнеупорные (выше 2000°С). Огнеупорные материалы используют в виде кирпичей для кладки стен и свода печей и в виде огнеупорных изделий - футеровочных трубок, стаканов и т.п.

Кислые огнеупорные материалы - динасовый кирпич, кварце­вый порошок, кварцевые трубки и стаканы. Содержат в основном SiO₂ (до 1750°С).

Основные (ударение на второе "о") огнеупорные материалы - магнезитовые, доломито­вые и др. Содержат MgO, CaO.

Магнезит (до 90-95 % MgO). Огнеупорность 2000-2400 °С.

Доломит. Содержит 35-49 % MgO и 53-58 % СО. Огнеупорность 1800-1980 °С.

Нейтральные огнеупорные материалы - шамот и др. Шамот содержит 50-60 % SiO₂, 30-45 % Al₂О₃. Огнеупорность 1580-1750 °С.

12.5. Производство чугуна

Чугун - железоуглеродистый сплав, содержащий более 2,14 % уг­лерода. В нем всегда присутствуют кремний (до 4 %), марганец (до 2 %), фосфор и сера. Чугун является основным исходным материалом для получения стали. Кроме того, чугун наиболее распространенный литейный сплав.

Чугун выплавляют из железной руды. Основные железные руды: красный железняк - гематит, окись железа Fe₂О₃ (70 % Fe); магнитный железняк - магнетит (Fe₃О₄ ) 72,4 % Fe.

Другие руды: бурый железняк, шпатовый железняк, железистые кварциты, титаномагнетиты.

Доменные флюсы необходимы для удаления из доменной пе­чи тугоплавкой пустой породы руды и золы топлива. Сплавляясь с флюсом, они образуют легкоплавкий сплав - доменный шлак, кото­рый удаляется из печи через шлаковую летку. Флюс обеспечивает по­лучение шлака с необходимым химическим составом, что в значи­тельной мере определяет состав и физические свойства чугуна. В ка­честве флюсов используют известняк СаСО₃.

Подготовка руды к плавке. До плавки руду подвергают пред­варительной обработке, включающей дробление, сортировку по крупности, усреднение по химическому составу, обогащение (водное и магнитное), агломерацию (окускование мелкой руды спеканием), либо скатывание.