Производство чугуна в печах шахтного типа

2.1. Производство чугуна

Чугун выплавляют в печах шахтного типа, у которых рабочее про­странство располагается вертикально – доменных печах. Крупные доменные печи выплавляют за сутки до 4000 т чугуна. Сущность процесса заключается в восстановлении железа из окислов, насыщении восста­новленного железа углеродом и постоянными примесями до состава чугуна, в расплавлении чугуна и отшлаковании пустой породы.

Доменная печь (рис. 1) представляет собой вертикальную шахту, в которую засыпают сырые материалы: руду, кокс и флюсы в строго определенных весовых соотношениях. Эти материалы, называемые ших­той, засыпаются в печь порциями. Каждая порция называется колошей, в связи с чем верхняя часть печи носит название колошник.

В нижнюю часть печи – горн подается под давлением нагретый воздух. В горне происходит активное горение топлива и развивается наи­более высокая температура, достигающая 1900 °С.

Загруженное в доменную печь топливо, опускаясь вместе с рудой и флюсом вниз, постепенно нагревается и поступает в горн в раскаленном состоянии, где, соединяясь с кислородом вдуваемого воздуха, интенсивно горит, выделяя углекислый газ. По мере продвижения шихтовых материалов происходит образование чугуна, т.е. восстановление железа из руды, его науглероживание и плавление.

Восстановление железа из его оксидов протекает в несколько ста­дий — от высшего оксида к низшему: Fe2O3 —> Fe3O4—> FeO —> Fe.

Восстановителем в основном служит оксид углерода СО. Некоторая часть руды восстанавливается Н₂ и твердым углеродом.

Восстановленное железо находится в твердом состоянии в виде пористой губчатой массы, которая, опускаясь вниз, поглощает углерод, превращаясь в чугун. В результате плавки получают: передельные и литейные чугуны; доменные ферросплавы, предназначенные для раскисления и легирования стали, шлаки и колошниковый газ.