1.8. Процеси відновлення інших елементів і шлакоутворення в доменній печі

Разом з оксидами заліза в шихті звичайно є оксиди марганцю, кремнію, фосфору і з'єднання сірки. В ході доменного процесу ці з'єднання вступають в хімічну взаємодію з вуглецем. Реакції ці йдуть з поглинанням теплоти, а тому відновлення вказаних домішок залізняку відбувається при температурі 1000-1200° С. Відновлені марганець, кремній і фосфор переходять в чавун.

Таким чином, виплавлений в доменній печі чавун, окрім заліза і вуглецю, містить кремній, марганець, сірку і фосфор.

При нормальному ході плавки в районі розпару починається утворення шлаку з порожньої породи залізняку, золи і сірки коксу.

Вапняк, що вводиться в шихту як флюс, при високій температурі розкладається на оксид кальцію (СаО) і вуглекислий газ (СО₂).

СаСО₃ + Q → СаО + СО₂ - реакція термічної дисоціації.

Оксид кальцію реагує з порожньою породою (оксидами кремнію, алюмінію і т. п.) і іншими домішками утворює шлак. Частково віддаляються в шлак і сірка (у вигляді з'єднання CaS), закис заліза і оксид марганцю.

Регулюючи склад шлаку, що утворюється, можна регулювати склад чавуну, що виплавляється.

Кількість шлаку, що утворюється в доменній печі, складає приблизно 40-50 % від об'єму чавуну, що виплавляється.

1.9. Продукти доменного виробництва

Продуктами доменного виробництва є чавун, шлак і доменний (колошниковий) газ.

Основним продуктом доменної плавки є чавун - сплав заліза з вуглецем та іншими хімічними елементами. Він використовується для переробки в сталь і отримання литих виробів. Чавун для литва у доменних печах виробляють дуже рідко тому, що його виробництво коштує дорожче, ніж переробного.

Побічним продуктом є шлаки, що підрозділяються на оснóвні і кислі.

Приблизний склад оснóвного шлаку: 30-35 % SiO₂, 40-45 % СаО, 10-15 % А1₂О₃, 1-1,5 % FeO, 2-5 % CaS. Його питома вага 2-3 г/см³, в гранульованому вигляді - 0,6-1,0 г/см³.

Побічним продуктом є і доменний або колошниковий газ. Нормальний склад його: 8-10 % СО₂; 25-35 % СО, 1-3 % Н_2, 55-60 % N_2. Температура газів що йдуть з доменної печі, 150-300 °С, їх теплотворна здатність 3300-4200 кДж/м³, таким чином, колошниковий газ є висококалорійним паливом і після очищення він використовується як паливо у повітронагрівачах, металургійних печах, коксівних батареях.

2. Загальні відомості про виробництво сталі

Отримання сталі - це процес зниження вмісту вуглецю в сплаві. Воно досягається шляхом окислення вуглецю чистим киснем або киснем повітря. Одночасно з вуглецем окислюються і інші домішки, що містяться в чавуні – кремній, марганець, фосфор і інші.

Чисте залізо плавиться при 1539 ^оС температурі більш високій, ніж температура плавлення чавуну. В процесах отримання сталі з чавуну підвищення температури металу відбувається за рахунок теплоти реакцій окислення домішок чавуну. Сталь виплавляють у конвертерах, мартенівських і електричних печах. Таким чином, за способом виробництва розрізняють сталі: конвертерну, мартенівську та електросталь.

Конвертерний спосіб отримання сталі, у свою чергу, підрозділяється на бесемерівський, томасівський, з продуванням металу атмосферним повітрям, і киснево-конвертерний, з продуванням металевої ванни майже чистим киснем. Чистота кисню сягає 99,6 - 99,8 %.

Характерною особливістю вказаних способів є те, що сталь отримують у вигляді металевої рідини, розігрітої вище 1550 ^ОС. Сталь, що розлита у форми (виливниці, кокілі і т.інш.) або на установках безперервного литва заготовок і затверділа сталь, називається литою.