6. Продукты доменного производства

Современная доменная печь поглощает большое количество шихто­вых материалов и воздуха. Так, для производства каждых 100 т пере­дельного чугуна необходимо в среднем подать в печь 190 т железной руды (включая агломерат), 95 т кокса, 50 т известняка и около 350 т воздуха. В результате кроме 100 т чугуна получается около 80 т шлака и 500 т доменного газа.

В доменных печах выплавляют:

1 Передельный чугун (примерно 80—90% всего произ­водства чугуна), который направляют на переработку в сталь:

а) мартеновский чугун марок М-1 и М-2. Его получают при умерен­ном ходе доменной печи; он содержит 1,5—2,5% Мп; 0,4—1,5% Si; 0 15-0,30% Р; 0,03-0,07% S;

б) бессемеровский чугун марок Б-1 и Б-2 получают при горячем ходе печи из малофосфористых руд; он содержит 0,6—1,0 — 1,5% Мп; 0,9—2,0% Si; до 0,07% Р; до 0,04% S;

в) томасовский чугун марки Т-1 выплавляют из фосфористых руд при умеренном ходе печи; содержит 1,6—2,0 Р; 0,8—1,3% Мп; 0,2—0,6% Si;

до 0,08% S

2 Литейный чугун, составляющий 8—17% всего произ­водства чугуна, марок ЛК-00, ЛК-0, ЛК-1 и до ЛК-5, применяют для получения отливок. Его получают при горячем ходе печи из шихты с достаточным содержанием кремнезема. В зависимости от марки чугун содержит 1,25—4,25% Si и до 1,3% Мп.

3. Специальные чугуны, или доменные ферро­сплавы, составляют 2—3% всего производства чугуна: ферросили­ций (9—13% Si), бедный ферромарганец (10—25% Мп), богатый ферро­марганец (70—75% Мп) и др. Их применяют для раскисления и леги­рования сталей и некоторых других нужд.

Состав шлака зависит от состава шихты и марки чугуна. При про­изводстве в коксовых доменных печах передельного и литейного чугунов основность шлаков, т. е. отношение (CaO -f- MgO)/Si0₂, принима­ется выше единицы (1,20—1,5). Состав шлаков коксовых доменных пе­чей, например, таков: 35—40% Si0₂, 36—55% (CaO + MgO); 10—12% А1₂0₃. Шлаки древесноугольных доменных печей более кислые, т. е. содержат больше Si0₂.

Из доменных шлаков можно изготовлять цементы и другие матери­алы для нужд строительства (шлаковые кирпичи, шлаковую вату, шлаковую щебенку, брусчатку для покрытия дорог и т. п.). При пере­работке шлака на отечественных металлургических заводах в среднем около 40—50% его уходит в отвалы. Металлургический шлак находит широкое применение в дорожном строительстве.

Лекция № 3 ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

Сталь является материальной основой промышленного производства и строительства, важнейшим продуктом черной ме­таллургии. В сравнении с чугуном она имеет более высокие механи­ческие свойства, ее можно обрабатывать давлением; многие сорта стали в расплавленном состоянии, обладают достаточной жидкотекучестью для получения фасонных отливок.

Основная масса стали (до 90—92 %) подвергается обработке давлением . Стальные изделия получают также из порошков .

Шихтовыми материалами для выплавки стали являются жидкий или твердый чугун, стальной и чугунный лом, стружка, обрезки (скрап), железорудные окатыши, ферросплавы (перечисленные ма­териалы называют металлошихтой); известняк, известь, боксит, плавиковый шпат, марганцевая руда, кварцевый песок (флюсы); железная руда, окалина, агломерат, кислород, воздух (окисли­тели). Отнесение перечисленных материалов к группам металло-шихты, флюсов и окислителей сделано в соответствии с основным их назначением; многие из материалов одной группы содержат элементы другой (например, в окалине, боксите есть железо, в скрапе — кисло­род и т. п.).

Задача передела чугуна в сталь состоит в том, чтобы из чугуна удалить избыток углерода, кремния, марганца и других примесей. Особенно важно при этом удалить вредные примеси серы и фосфора, придающие стали хрупкость. Углерод чугуна, соединяясь с кисло­родом, превращается в газ (оксид углерода СО), который улетучи­вается. Другие примеси переходят в различные соединения, не­растворимые или малорастворимые в металле; эти соединения вместе с флюсами образуют на поверхности металла шлак.

При окислении марганец и кремний образуют оксиды МпО и Si0₂, нерастворимые в металле. Образующийся оксид фосфора Р₂0₅ растворяется в металле и шлаке. Чтобы удалить фосфор из металла, наводят шлак с избытком извести СаО, которая и связывает Р₂0₅ в соединение (СаО)₄-Р₂0₅, нерастворимое в металле. Непосредствен­ным окислителем примесей в процессе производства стали является оксид железа FeO, растворенный в металле.

Сера растворена в чугуне в составе соединения FeS, ее удаляют с помощью марганца или извести, которые образуют с ней или п лохо растворимые в металле соединения MnS или нерастворимое соединение CaS, переходящее в шлак. Конечной операцией процесса выплавки стали является ее раскисление (восстановление железа из FeO). Для легированной стали раскисление обычно совмещают с легированием.

В металлургии в основном применяют следующие способы полу­чения стали: кислородно-конвертерный, в мартеновских и двухванных печах и электротермический.