Что требуется для выплавки чугуна

Что требуется для выплавки чугуна

На современных металлургических заводах железо из руды выплавляют в доменных печах. В них получают чугун. Из чугуна разными спо­собами (о них будет рассказано ниже) произво­дят сталь. Ту или иную необходимую форму металл получает на прокатных станах или путем ковки и литья. Путь от железной руды до готового металла — его называют металлур­гическим циклом — длинный и сложный.

Металлургический цикл начинается с под­готовки руды — её обогащения (см. ст. «Как полезные ископаемые становятся «еще более полезными»). Специальной подготовки требует и уголь: ведь в нем содержится много примесей, крайне вредно влияющих на металл. Поэтому минеральный уголь «коксуют». Делается это так: уголь размалывают в тончайший порошок и погружают в высокие печи — камеры. 60— 80 таких камер образуют коксовую батарею. Порошок прогревают без подачи воздуха, по­степенно увеличивая температуру. Когда вся масса угольного порошка прогреется насквозь, порошок спекается; получается каменноуголь­ный «пирог» — кокс. Тогда к камере подходит машина и выталкивает «пирог» из печи на желез­нодорожную платформу, а затем его увозят к тушильной башне. Там его заливают водой, и он разваливается на мелкие куски, которые идут сначала на сортировку, а потом к домен­ным печам.

Кокс порист и поэтому быстрее вступает в контакт с горячим воздухом. Кокс крепок и при падении с высоты не крошится. В нем остается гораздо меньше примесей, так как часть их уже ушла вместе с коксовым газом, кото­рый выделяется при нагреве угля. Из этого газа затем извлекают много полезных продуктов.

Руда и кокс приготовлены, но этого еще не­достаточно. Вместе с рудой и коксом в печь закладывают и флюсы (известняки). Это спо­собствует образованию легкоплавких шлаков, отделяющихся от расплавленного металла. В последние годы стали примешивать флюсы к руде еще при ее обогащении. Большинство доменных печей Советского Союза теперь рабо­тает именно на таком сырье.

Смесь материалов, загружаемых в плавиль­ную печь для получения металла заданного химического состава, называется шихтой.

Но для плавки нужен также и воздух. Без него, точнее без кислорода, нет горения. Но и воздух необходимо подготовить — нагреть. Предварительный подогрев воздуха, подавае­мого в доменные печи, сыграл очень важную роль в развитии выплавки чугуна. Когда вду­вали холодный воздух, приходилось затрачи­вать слишком много топлива на его нагрев, производительность печей оставалась низкой. С переходом на горячее дутье процесс стал про­текать гораздо быстрее.

Для нагрева воздуха используют тепло отхо­дящих из доменных печей горячих газов. Их отводят по трубам после очистки к воздухона­гревателям (кауперам) — высоким башням, разделенным внутри на две части по вертикали. В башню пускают доменный газ и воздух. Газ загорается и идет сначала к куполу башни, а потом спускается по каналам, проложенным в кирпичных насадках другой половины башни, отдавая кирпичу тепло. Когда кирпич доста­точно нагреется, доступ газу закрывают и впус­кают в воздухонагреватель холодный воздух. Проходя между горячими кирпичами, воздух нагревается до температуры 800—1000°. Затем его направляют по трубам к доменной печи.

Кирпичные камеры нагревают обычно около двух часов, а потом в течение часа воздухонагре­ватель подает в доменную печь горячий воздух. Поэтому для бесперебойной работы печи мало одного воздухонагревателя — нужны три-че­тыре. Два или три из них греются, а третий или четвертый в это время подает нагретый воздух в доменную печь.

А теперь познакомимся с устройством домен-вой печи. Доменные печи существуют около 500 лет. Их размеры и производительность не­прерывно растут. В старой России преобладали доменные печи объемом в 200—300 м³, а на Урале действовали маленькие двадцати-, тридцатикубовые печи. В годы индустриализации в нашей стране начали строить печи объемом более тысячи кубометров. Теперь чугун у нас плавят самые большие в мире домны, есть проект еще более мощных — в 2700 м³. Каждая из домен, построенных на заводах Криворожсталь, Ждановском им. Ильича, Челябинском, Орско-Халиловском, Череповецком и др., выплавляет до полутора миллионов тонн чугуна в год. Огромные печи построили в 1964 г. на Магни­тогорском и Западно-Сибирском комбинатах.

Современная доменная печь — одно из са­мых мощных сооружений. Загруженная ших­той, она весит много тысяч тонн.

Доменная печь — это башня высотой с пят­надцатиэтажный дом, одетая в стальную «ру­башку». Внутри она выложена огнеупорным кирпичом. В кирпичи замурованы змеевики, по которым циркулирует охлаждающая вода. Главные части домны — колошник, шах­та и горн. Через колошник отводят газы и загружают в печь сырые материалы. Затем материалы опускаются в шахту, а оттуда в горн, куда под большим давлением через специальные отверстия — фурмы — вдувают горячий воз­дух, поступающий с воздуходувной станции. В горне сгорает кокс и развивается очень высо­кая температура — более 2000°. В нижней части горна отверстия — лётки: одна для выпуска чугуна, а другая, повыше,— для шлака.

В последние годы в доменные печи стали вду­вать природный газ. Это позволяет значительно снизить расход кокса при выплавке металла. В результате применения газа и ряда других мер, способствовавших лучшему использова­нию тепла доменных печей, удельный расход кокса на 1 т чугуна на наших заводах за по­следние двадцать лет снизился более чем на 300 кг, т. е. на одну треть. Советские металлурги расходуют на каждую тонну чугуна гораздо меньше кокса, чем американские, западногер­манские и др. Особенно эффективно применение природного газа вместе с чистым кислородом.

Посмотрим, как обслуживаются доменные печи. Возле доменных печей делают бункера (ямы). Это склады, откуда доменные печи полу­чают необходимое им питание. Здесь при помощи автоматизированных вагонов-весов составляет­ся набор сырых материалов (шихта), нужных для плавки чугуна. На новейших домнах при­меняется транспортерная подача.

С транспортера материалы высыпают в бун­кер. В него упирается нижняя часть наклонного моста, приставленного к печи. По мосту при помощи канатов и подъемных механизмов вверх и вниз ездят особые тележки — скипы. В то время как один скип наверху разгружается в печь, другой внизу нагружается.

А теперь разберемся, что происходит внутри печи. У фурм воздух (дутье) встречается с кок­сом. Сгорая, кокс образует углекислый газ. Под влиянием высокой температуры углекислый газ превращается в окись углерода. Последняя вступает в контакт с железной рудой, освобож­дая ее от кислорода — восстанавливая железо. Железо восстанавливается также в результате соприкосновения с раскаленным коксом. Про­ходя через слой кокса, восстановленное железо насыщается углеродом. Поэтому из домен вы­ходит не железо, а чугун.

По мере накопления в печи жидкого чугуна его выпускают через лётки. Расплавленный шлак легче металла и всплывает наверх. По­этому шлаковая лётка расположена выше чу­гунной. Глиняную пробку лётки высверливают специальной машиной, а закрывают ее при помощи пневматической или электрической «пушки». Чугун выпускают через точно уста­новленные промежутки времени, обычно в сут­ки делают 7—8 выпусков. Шлак выпускают чаще, чем чугун.

Жидкий чугун из домны по желобу течет в канавы, выложенные огнеупорной массой, а дальше — в стоящие наготове на железно­дорожных путях ковши. Часть жидкого чугуна на специальных машинах разливают в формы. Застывшие продолговатые бруски чугуна назы­вают—чушками. В основном чугун используют для получения стали.

• ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ  

• Железо, сталь, чугун 
• Что требуется для выплавки чугуна 
• Из чугуна в сталь 
• Кислородные конвертеры 
• Легированная. или специальная сталь 
• Рождение стального слитка 
• Мартеновская печь 
• Непрерывная разливка стали 
• Блюминги и слябинги  
• Металл приобретает форму                      Новая домна Магнитки 
• Сегодня и завтра металлургии    Несколько советов тем кто собирается паять