1.3.2. Технологія виплавки чавуна.

Чавун виплавляють у печах шахтного типу - доменних печах. Сутність процесу одержання чавуна в доменних печах полягає у відновленні оксидів заліза, що входять до складу руди, оксидом вуглецю, воднем і твердим вуглецем, що виділяється при згорянні палива в печі.

Доменна піч (рис. 1.) має сталевий кожух, який обкладено усередині вогнетривкою шамотною цеглою. Робочий простір печі включає колошник, шахту, распар, заплечники, горн, лещадь. У верхній частині колошника знаходиться засипний апарат, через який у піч завантажують шихту (офлюсований агломерат і окатиші). Шихту зважують, подають у вагонетки підйомника, що пересуваються по мосту до засипного апарата і, перекидаючись, висипає шихту в прийомну лійку розподільника шихти. При опусканні малого конуса засипного апарата шихта попадає в чашу, а при опусканні великого конуса - у доменну піч, що запобігає виходові газів із доменної печі в атмосферу. Для рівномірного розподілу шихти в доменній печі малий конус і прийомна лійка після чергового завантаження повертаються на кут, кратним 60 градусам.

При роботі печі шихтові матеріали, проплавляючи, опускаються, а через завантажувальний пристрій у піч попадають нові порції шихти в такій кількості, щоб весь корисний об’єм печі був заповнений. У верхній частині горна знаходяться фурмені пристрої, через які в піч надходить нагріте повітря, необхідну для горіння палива. Повітря нагрівають для зменшення втрат теплоти і зниження витрати коксу. Повітря надходить у доменну піч із повітронагрівача, усередині якого маються камера згоряння і насадка. Насадка вилощена з вогнетривких цеглин, так, що між ними утворяться вертикальні канали. У камеру згоряння до пальника подається очищений від пилу доменний газ, що згоряє й утворить гарячі гази. Гази, проходячи через насадку, нагрівають її і віддаляються через димар. Потім подача газу до пальника припиняється і через насадку пропускається повітря, подаваний турбоповітродувною машиною. Повітря, проходячи через насадку, нагрівається до температури 1000-1200 градусів і надходить до фурменого пристрою, а відтіля через фурми - у робочий простір.

Чавун випускають із печі кожні 3-4 години, а шлак - через 1-1,5 години. Випускають його через чавунну льотку (отвір у кладці), розташовану трохи вище лещади, а шлак - через жужільну льотку. Чавунну льотку відкривають бурильною машиною, після випуску чавуна її закривають вогнетривкою масою.

Процес відновлення руди відбувається головним чином, у верхній частині шахти. Він може бути виражений сумарним рівнянням:

Fе₂О₃ +3СО=2Fе+3СО₂.

Чиста порода, що утримується в руді, вступає у взаємодію з доданими флюсами, та утворює шлаки.

Залізо, що виділяється, опускається ще у твердому виді в більш гарячу частину печі - распар і тут при температурі 1600 градусів плавиться в зіткненні з вугіллям, почасти розчиняючи його і, перетворюючи в чавун.

Двоокис вуглецю, що утвориться при відновленні руди, піднімаючи у верхню частину шихти, почасти знову перетворюється в окис вуглецю. Тому вихідні з отвору домни гази містять до 25% окису вуглецю. Їх спалюють в особливих апаратах, призначених для попереднього нагрівання, що вдмухається в піч повітря.

Для прискорення процесу виплавки чавуна в доменних печах великі перспективи має застосування кисню. При вдмухуванні в доменну піч збагаченого киснем повітря попередній підігрів його стає зайвим, завдяки чому відпадає необхідність у складних установках. Доменна піч, що працює на кисневому дутті, дає в 1,5 рази більше металу, а коксу вимагає на 1/4 менше, ніж при звичайному дутті.

Сучасна доменна піч - могутній і високопродуктивний агрегат. У ньому переробляється величезна кількість матеріалів. У печі об’ємом 2000 кубічних метрів витрачається близько 7000 тонн агломерату і 2000 тонн коксу в добу. При цьому виходить 4000 тонн чавуна. Інакше кажучи, у великій печі щохвилини виплавляється близько 2,5 тонн чавуна.