Практическая работа №1

Тема: Производство чугуна.

Задачи:

• закрепить знания о материалах, используемых для производства чугуна, и их назначении в процессе выплавки;

• иметь представление о технологиях подготовки руды и других материалов к плавке;

• знать устройство доменной печи и физико-химические процессы, происходящие при доменной плавке.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Чугуном называется сплав железа с углеродом, содержащий более 2,14% углерода. Кроме углерода в чугуне всегда присутствуют кремний (до 4%), марганец (до 2%), а также сера и фосфор. Для производства чугуна используют различные материалы, основными из которых являются железные руды, топливо и флюсы. Выплавку чугуна производят в специализированных шахтных металлургических агрегатах – доменных печах, работающих по принципу противотока. Доменная печь работает нормально, если она загружена кусковым материалом оптимального размера. Поэтому перед загрузкой шихты в доменную печь все материалы специально готовят с использованием специализированного оборудования. Доменная плавка осуществляется непрерывно и сводится к раздельной загрузке в верхнюю часть печи, называемую колошником, всех продуктов доменной плавки, которые располагаются в шахте печи слоями. При нагреве шихты за счет горения топлива, обеспечиваемого вдуванием в горн горячего воздуха, в печи идут сложные физико-химические процессы, и шихта постепенно опускается навстречу поднимающимся вверх газам. Другими словами, сущность процесса получения чугуна в доменных печах заключается в восстановлении оксидов железа, входящих в состав руды, оксидом углерода, водородом и твердым углеродом, выделяющимся при сгорании топлива в печи. Условно все процессы, протекающие в доменной печи, можно разделить на следующие этапы: горение углерода топлива; разложение компонентов шихты; восстановление оксидов; науглероживание железа; шлакообразование. Эти этапы процесса происходят в печи одновременно, переплетаясь друг с другом, но с разной интенсивностью, на разных уровнях печи. Основным продуктом доменного производства является передельный чугун, использующийся для производства стали. Также выплавляется литейный чугун для производства фасонных отливок на машиностроительных заводах. Он отличается повышенным содержанием кремния. Основными продуктами доменной плавки также являются ферросплавы. Это сплавы железа с кремнием – ферросилиций, марганцем – ферромарганец или другими элементами: ферротитан, феррохром. Их применяют для раскисления и легирования стали. Побочными продуктами доменной плавки являются шлак и доменный газ.

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ

Для выполнения работы необходимо, используя материалы лекции и рекомендованную литературу, заполнить обзорно-повторительные таблицы 1, 2 и 3, форма которых приведена ниже.

В таблице 1 нужно привести все основные и вспомогательные материалы, а также их разновидности, используемые при выплавке чугуна. В графе «Химический состав» необходимо указать химические формулы веществ, составляющих основу данного материала. Графа «Назначение» предназначена для краткого описания функции, которую выполняет данный материал в процессе выплавки.

В таблице 2 нужно привести последовательное, в соответствии с технологией, название операций (и их разновидностей), проводимых при подготовке железных руд к плавке. В графу «Схемы» поместите схематичное изображение технологического оборудования и, если необходимо, снабдите рисунок пояснениями. В графе «Назначение» сформулируйте цель проведения названной операции.

В таблице 3 должны быть перечислены все физико-химические процессы, протекающие в доменной печи при выплавке чугуна, соответствующие им химические реакции, название зон доменной печи, где происходит процесс, и температура, при которой он протекает. Для наглядности изобразите разрез доменной печи, обозначьте элементы ее конструкции и выделите по высоте рассматриваемые температурные зоны.

ТАБЛИЦА 1