Получение чугуна Для производства чугуна в доменных печах необходимо иметь следующие исходные материалы: железные руды, топливо и флюсы. Эти исходные материалы называются шихтой. Железные руды представляют собой оксиды и карбонаты железа, и другие соединения. Оксиды: Fe2O3-красный железняк, Fe3O4-магнитный железняк, Fe2O3·пH2O-бурый железняк. Карбонаты: FeСО3-шпатовый железняк. Топливом для доменной плавки служит кокс продукт сухой перегонки каменного угля. Как частичные заменители кокса могут быть использованы природный газ, мазут или пылевидное топливо. В качестве флюса используют известняк CaCO3 или доломитизированный известняк nCaCO3 ·mMgCO3. Пустая порода вместе с флюсами образует жидкий шлак. Флюс придает шлаку необходимые состав и свойства, благодаря чему обеспечиваются заданный режим работы печи и очистка чугуна от серы. При сжигании топлива в доменной печи первым процесс является сгорание углерода. 2С+О2=2СО+Q Второй процесс характеризуется восстановлением железа, марганца кремния фосфора серы и других элементов. Восстановителями являются СО, Н2(образующийся в результате воздействие углерода на влагу дутья в виде водяного пара) и твердый углерод С. 3 Fe2O3+СО=2Fe3O4+ СО2+Q; Fe3O4+ СО=3FeО+СО2-Q; FeО+ СО=Fe+ СО2+Q. Восстановленное в доменной печи железо активно поглощает углерод (науглероживается) также капли жидкого металла интенсивно взаимодействуют с углеродом при контакте с раскаленным коксом. 3Fe+2CO= Fe3C+ СО2+Q; 3Fe + С= Fe3C. Насыщенное углеродом железо имеет пониженную (до 1150...1200?С) в сравнении с чистым железом (1539?С) температуру плавления. Выделяется чугун. Марганец восстанавливается твердым углеродом. MnO+C=Mn+CO-Q MnSiO3+CaO+C=Mn+CaSiO3+CO-Q Восстановление кремния осуществляется по реакции. SiО2+2C=Si+2CO-Q В доменном процессе удалению серы из металла придается большое значение. FeS+CaO+C=CaS+Fe+CO.
    7 8
    
     6 5 4 3 2 1
     Рисунок доменной печи 1 шлаковая летка, 2 лещадь, 3 горн, 4 чугунная летка, 5 шахта, 6 выпуск газов, 7 вагонетка, 8 наклонный мост. Таким образом, в результате процессов восстановления окислов железа , растворения в железе С, Mn, Si, P, S в печи образуется чугун. В нижней части печи образуется шлак в результате с плавления окислов пустой породы руды, флюсов и золы топлива. По мере скопления чугуна и шлака их выпускают из печи. Чугун выпускают через 3-4 ч., а шлак через 1,0-1,5 ч. Чугун выпускают через чугунную летку, а шлак через шлаковую летку. Переработка чугуна в сталь. В настоящее время применяется два главных способа переработки чугуна в сталь. Оба они основаны на окислении содержащихся в чугуне примесей. Бессемеровский способ заключается в продувании сквозь расплавленный чугун сильной струи воздуха. Бессемерование производится в огромных стальных грушевидных сосудах, так называемых конверторах, выложенных внутри кирпичом из керамзита и вмещают до 40-50 т чугуна. Конвертор может вращаться на горизонтальных цапфах при помощи зубчатого колеса. Ко дну конвектора, в котором находится много мелких отверстий, приделана воздушная камера для нагнетания воздуха. Конвектор наполняют расплавленным чугуном, а в воздушную камеру нагнетают воздух. Проходя через отверстия в дне конвертора, воздух пронизывает всю массу чугуна и окисляет примеси. Прежде всего, выгорает, переходя в шлак, кремний и марганец, затем уже углерод. ............