§ 6. Продукты доменного производства

К продуктам доменного производства относят чугун, шлак и доменный (колошниковый газ).

В доменных печах выплавляются следующие чугуны:

1. передельный – около 80 %;

2. литейный – около 16 %;

3. специальный и ферросплавы – 4 %.

Передельный чугун предназначен для переработки в сталь. Этот чугун разделяют на 3 класса:

1. мартеновский чугун М-1 и М-2 содержит 1,5 – 2,2 % Mn и 0,4 – 1,5 % Si;

2. бессемеровский чугун Б-1 и Б-2 содержит 0,6 – 1,5 % Mn и 0,9 – 2 % Si;

3. томасовский чугун Т-1 содержит 0,8 – 1,3 % Mn и < 0,6 % Si и 1,6 – 2 % Р.

Литейный чугун используют для производства фасонного чугунного литья. Его выплавляют при большом расходе кокса из шихты с достаточным количеством кремнезема. Марки ЛК-00, ЛК-0, ЛК-1, ЛК-2 и до ЛК-5. В зависимости от марки содержится 1,25 – 4,25 % Mn и до 1,3 % Si.

Выплавляют также специальные чугуны: хромоникелевые, ванадиевые, ферохром и др.

Доменные ферросплавы применяют в качестве раскислителей или присадки к выплавляемой стали.

К ним относят:

• ферромарганец – 70 % Mn и более;

• ферросилиций – 9 – 13 % Si;

• зеркальный чугун – 10 – 25 %Mn и до 2 % Sі.

Шлаки доменных печей состоят из 33 – 40 % SiO₂; 42 – 48 % (СаО + МgО); 10 – 20 % Al₂O₃. На 1 тонну чугуна получается 0,6 тонны шлака. Шлаки используют для получения цемента, кирпича, брусчатки, ваты, ситаллов и др. материалов для строительства.

Глава ііі Производство стали

§ 1. Сущность процесса получения стали

Сталь представляет собой железоуглеродистый сплав, содержащий до 2,14 % С, а также постоянные примеси: Si, Mn, P, S. Легированные марки стали могут иметь легирующие элементы: Cr, Ni, Mo, W, V, Ti и др.

Основными исходными материалами для получения стали являются: передельный чугун и стальной лом (скрап).

Выплавку стали производят в плавильных печах: конвертерах, мартеновских, электропечах и др.

Чугун отличается от стали повышенным содержанием углерода и примесей. Чугун и стальной скрап помещают в печь и одновременно нагревают и подвергают окислению. В результате окислительного процесса в металле уменьшается содержание углерода и примесей.

Углерод, соединяясь с кислородом, превращается в газ – который удаляется в атмосферу печи. Si, Mn, P, Fe и S образуют окислы и другие соединения, нерастворимые или мало растворимые в металле. Они при благоприятных условиях плавки всплывают на поверхность расплавленного металла и вместе с флюсом образуют шлак. Образующаяся при окислении закись железа FeО частично растворяется в металле и этим ухудшает его свойства. Поэтому обязательным процессом, который завершает процесс получения стали, является ее раскисление (уменьшение содержания в ней кислорода). Сталь выпускают из печи в разливочный ковш, а затем разливают, в результате чего получаются слитки.

§ 2. Производство стали в конвертерах

Конвертер представляет собой сосуд грушевидной формы. Верхнюю часть конвертера называют козырьком или шлемом. Она имеет горловину, через которую заливают жидкий чугун и сливают сталь и шлак. Средняя часть конвертера имеет цилиндрическую форму. В нижней части конвертера имеется приставное днище, которое по мере износа заменяется новым. В днище имеется ряд отверстий, в каждое из которых вставляют фурмы от 7 до 12 шт. для продувки жидкого чугуна воздухом. К днищу присоединена на болтах воздушная коробка, в которую поступает сжатый воздух. Кожух конвертера сделан из листовой стали и футерован изнутри огнеупорным кирпичом. Кожух охватывается снаружи стальным опорным кольцом, снабженным двумя цапфами.

Эти цапфы служат для закрепления конвертера в опорных кронштейнах и поворота его вокруг горизонтальной оси при помощи зубчатой передачи механизма поворота. Воздушное дутье попадает в воздушную коробку через одну из двух цапф опорного кольца, сделанную полой и шарнирно соединенной с коленом воздухопровода.

Рис.

1. кожух;

2. футеровка;

3. горловина 3а. шлем;

4. днище;

5. отверстия для фурм;

6. воздушная коробка;

7. цапфы крепления;

8. воздуховод;

9. опорные кронштейны.

Подготовленный к работе конвертер наклоняют в горизонтальное положение и заполняют жидким чугуном так, чтобы отверстия фурм были 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 происходят химические реакции между кислородом воздуха и элементами, содержащимися в чугуне.

При этом образуются окислы, которые удаляются из металла в шлак и атмосферу печи. За счет реакций окисления элементов происходит нагрев металла до температуры 1550 – 1600°С. Таким образом используется физическое тепло чугуна, и химическое тепло, выделяемое при окислении элементов. Наличие избыточного тепла позволяет использовать при плавке в качестве шихты до 5 – 7 % стального скрапа. Это приводит к снижению температуры металла и увеличению выхода годной стали от 89 – 91 % до 92 – 94 %. Длительность процесса плавки в зависимости от емкости конвертера 12 – 28 мин.

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

Различают два процесса плавки в конвертере: бессемеровский и томасовский.