Науглероживание железа и образование чугуна.

Восстановленное железо получается в виде губки, которое науглероживается по реакции:

3Fe+C→Fe₃C

В результате науглероживания образуется карбид железа, растворимый в железе. Железо, содержащее более 2% углерода, называется чугуном.

Наиболее легкоплавкий сплав углерода с железом содержит 4,3% углерода и плавится при температуре 1130⁰С.

В качестве флюса для ошлакования пустой породы и золы топлива в доменную печь вводят известняк CaCO₃, который при температуре ~ 900⁰С распадается на окись кальция CaO и углекислоту H₂CO₃.

Известь, взаимодействуя с кремнеземом SiO₂, глиноземом Al₂O₃, пятиокисью фосфора P₂O₅ и другими кислотными окислами, находящимися в пустой породе и золе топлива, образуют шлак, который плавится в распаре и заплечиках и стекает в горн печи.

Шлак в основном состоит из суммы кислотных и основных окислов.

Качество шлака существенным образом влияет на качество получаемого чугуна и производительность доменной печи.

 

Выпуск и разливка чугуна и шлака

Чугун выпускают из доменных печей четыре-восемь раз в сутки. Чугун, выпушенный из ковша при помощи специальной разливочной машины, отливают в чушки, заливают в миксер или направляют непосредственно в сталеплавильные цехи. В сталеплавильных цехах чугун заливают в сталеплавильные печи для выплавки стали.

Шлак из доменной печи выпускают в шлаковые ковши, из ковшей его выливают в бассейн с водой для грануляции. Основные шлаки используют для производства цемента, шлаковых кирпичей и шлакового гравия.

Продуктами доменного производства являются чугун, шлаки и доменный газ.

 

Технико-экономические показатели работы доменной печи

Важнейшими показателями работы доменной печи являются:

1)                коэффициент использования полезного объема доменной печи;

2)                расход топлива на 1 m выплавленного чугуна.

Коэффициент использования полезного объема доменной печи к представляет собой отношение полезного объема печи к суточной ее производительности:

, м³/т

Доменная печь работает тем лучше, чем меньше числовое значение к; обычно коэффициент к находится в пределах от 0,45 до 1,35 и на его величину влияют следующие факторы:

а) содержание железа в руде;

б) подготовка шихтовых материалов к плавке;

в) сорт выплавленного чугуна.

Расход топлива зависит от сорта выплавляемого чугуна. Для выплавки m передельного чугуна расход кокса составляет от 600 до800 кг, бессемеровского чугуна от 800 до 1000 кг, литейного чугуна от 800 до 1200 кг, специальных чугунов и ферросплавов от 1750 до 2500 кг. Расход шихты и степень ее использования являются весьма важными показателями, характеризующими экономичность работы доменной печи.

Снижение себестоимости чугуна зависит от снижения расходов топлива, которое является одним из важнейших факторов, так как стоимость кокса составляет от 40 до 50% себестоимости чугуна.

Продолжительность работы доменной печи, т.е. длительность кампании от начала пуска (задувки) до капитального ремонта, составляет от 4 до 5 лет, а некоторых печей – до 10-11 лет. Она зависит от совершенства конструкции печи, качества применяемых огнеупоров для кладки печей и характера их эксплуатации.

В последнее время у нас проводится большая работа по интенсификации доменного процесса и улучшению технико-экономических показателей работы доменных печей. При этом особенно глубоко рассматриваются вопросы предварительной подготовки сырья: сортировка по крупности кусков железных руд, усреднение, агломерация, получение более качественного кокса, использование природного газа и технического кислорода при плавке, повышение давления газа под колошником и другие.

При повышении давления газа под колошником с 0,5 до 0,91 am производительность печей повышается на 2%. Кроме этого, благодаря использованию технического кислорода в количестве 50-80 м³/мин, автоматическому контролю температуры печи, расходу воздуха, пара, воды, газа и т.д. величина коэффициента использования полезного объема доменной печи уменьшается.

Важным мероприятием для дальнейшей интенсификации доменного процесса являются увеличение доли агломерата, окатышей, природного газа, увлажненного дутья, обогащения его кислородом и автоматизация всех процессов плавки.