Технология изготовления корпусных литых деталей станков из чугуна, страница 11

Одновременно с чугуном в доменной печи образуется шлак из невосстановившихся окислов  . Горизонт, на котором начинается шлакообразование, непостоянен. Различают шлаки первичные – первые жидкие расплавы, образованные при расплавлении наиболее  легкоплавких химических соединений эвтектического состава ; промежуточные – шлаки , формирующиеся от горизонта образования до горна и имеющие переменный состав; конечные – образующиеся ниже уровня фурм ( в горне ) в результате перехода в их состав  окислов золы кокса и восстановления большей части оксида железа и оксида марганца, а так же некоторого количества оксида силициума и содержащие в основном три компонента – оксиды силициума, кальция и алюминия. Конечные шлаки выпускаются из печи, их состав и свойства учитывают при расчете шихты.

Горение кокса в горне.

Кокс горит у фурм не в слое, а во взвешенном состоянии; в образующихся полостях возникает вихревое движение газов, горячие куски кокса циркулируют. На место отталкиваемых от фурм кусков поступают новые. Развивается температура более 1900 –2000 градусов С. В области горения кокса  у фурм образуется газовая фаза,  отличающаяся повышенным кислородным потенциалом  от  газов во всем остальном объеме доменной печи ( окислительная зона ). Ее размеры, зависящие от свойств кокса ,  величины его кусков, пористости, реакционной способности, количества, давления и состава дутья, его нагрева, вдувания  дополнительного топлива через фурмы, играют важную роль в регулировании движения материалов в доменной печи, так как окислительная зона совпадает с зоной циркуляции.

Конечным продуктом сгорания углерода является окись углерода, вследствие избытка углерода, высокой температуры ( до 2000 градусов С ).

Поведение серы в доменной печи и борьба с серой.

В чугуне может раствориться до 9% серы, тогда как в стали и в литейном чугуне ее содержание не должно превышать сотых долей процента. Поэтому ее удалению в доменном производстве уделяется особое внимание. Основной источник серы в чугуне – кокс,  а в меньшей степени – руды и агломерат. Содержание серы в шихте  в среднекм составляет 8 – 9 кг на одну тонну чугуна . При движении шихтовых материалов в печи происходит перераспределение серы между фазами, разложение высших сульфидов, частичное взаимодействие сульфидов с окислителями и выделение серы в газовую фазу, разложение более прочных сульфатов, переход в газовую фазу части серы, содержащейся в шихтовых материалах. Однако образующиеся при взаимодействии  SO2 c С  и  H2 газообразные продукты энергично поглащаются опускающимися шихтовыми материалами и доходят  до области образования жидких фаз. С газовой же фазой удаляется  от 5 до 40%. Основными способами борьбы с серой в доменной печи являются повышенная основность шлака и высокий температурный режим. Доменная печь имеет благоприятные условия для удаления серы из чугуна: коэффициент перехода серы в шлак составляет 0.88  - 0.96 или  0.97 – 0.99 для литейного чугуна.

Продукты доменной плавки.

В доменной печи получают два жидких продукта – чугун и шлак, а так же колошниковый газ.

Различают чугун  трех видов:  передельный ( для производства стали), литейный   ( для производства литья ) и ферросплавы.

Передельный чугун используют в мартеновских печах  и конвертерах. Его состав : 0.5 –  1.2% силициума ; 0.2 – 1.2% марганца;  0.15 – 0.2 % фосфора; 0.02 – 0.07% серы. Для передела в сталь в кислых конвертерах чугун должен содержать  Р  меньше 0.07%,  а для передела в качающихся мартеновских печах 1.3 – 2% фосфора.

Литейный чугун делят по содержанию Р, Mn, Si, S на классы, классы делятся на марки, марки содержат группы и категории.

Доменные ферросплавы: ферромаргонец, бедный ферросилиций, зеркальный чугун.

Доменные шлаки используются для производства строительных материалов: цемента, шлаковаты, шлакоблоков, в качестве заполнителя бетона и др. Шлак чаще всего гранулируют. Колошниковый газ используется в качестве топлива в цехах металлургических заводов.

Технология плавки и управление работой печи.