ЧУГУНЫ.

Производство чугуна – первичный процесс получения черных металлов из природного сырья. Сырье для производства чугуна: железные руды, флюсы и кокс. Наиболее часто используемые железные руды:

магнитный железняк ( Fе3О4 ),

красный железняк ( Fе2О3 ),

бурый железняк ( 2Fе2О3*3Н2О ),

шпатовый железняк ( FеСО3 ),

которые содержат 30…70 % железа, пустую породу из различных природных химических соединений ( SiO2, Al2O3 и др.), и вредные

примеси ( сера, фосфор).

Флюсы – известняк СаСО3 или доломит СаСО3*МgСО3, если в пустой породе содержится большое количество кислотных оксидов, кварц, кварцит, песчаник, если в пустой породе имеется повышенное содержание основных оксидов. Флюсы вводятся для понижения температуры плавления пустой породы, для ошлаковывания золы топлива и удаления вредных примесей.

Кокс в доменном процессе выполняет роль топлива и восстановителя железа. При его горении выделяется большое количество тепла

С + О2 = СО2 + 402 192 Дж.

При последующем продвижении в домне снизу вверх СО встречается с кусками раскаленного кокса и восстанавливается его углеродом по реакции

С + СО2 = 2СО – 157 920 Дж.

Максимальная температура доменного процесса составляет 1900 С.

Восстановление железа в домне идет по схеме

Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe

с образованием губчатого железа. В поры губчатого железа проникает углерод, и железо науглероживается (до 3,5…4 %) по реакции

3Fе + 2СО = Fе3С + СО2 .

Далее науглероженный металл расплавляется и стекает в горн доменной печи, при этом происходит его дальнейшее насыщение углеродом за счет соприкосновения с раскаленным коксом.

При доменной плавке восстанавливаются также и другие элементы, находящиеся в руде, по следующим реакциям:

SiO2 + 2C = Si + 2CO;

MnO + C = Mn + CO;

Р2О5 + 5С = 2Р + 5СО.

Эти элементы, а также часть серы в виде FеS, переходят в чугун.

Продукты доменного производства: чугун, накапливающийся в нижней части горна, огненно-жидкие шлаки, как более легкие, собирающиеся поверх чугуна, и доменный газ, выходящий из верхней части домны.

ДОМЕННЫЙ ГАЗ – топливо длянужд металлургической промышленности.

ДОМЕННЫЕ ШЛАКИ – ценное сырье в промышленности стройматериалов; их используют для производства шлаковой ваты, шлаковой пемзы, шлакопортландцемента, заполнителей для легких бетонов, шлакоситаллов и т.п.

ЧУГУН – литейный, передельный и ферросплавы.

Передельный чугун составляет 80…90 % всей выплавки, цвет его белый, так как весь углерод связан с железом в Fе С, идет на переделку в сталь. Из белого чугуна, кроме того, получают ковкий чугун путем длительного отжига при высоких температурах, что вызывает частичный распад карбида железа. Ковкий

чугун более прочен и пластичен, легче обрабатывается.

Литейный чугун серый (СЧ) за счет свободного углерода, который в виде графитовых пластин перерезает металлическую основу чугуна; применяется для конструкций, работающих на сжатие, для санитарно-технических и архитектурно-художественных изделий, плит для пола и др.

Модифицированный серый чугун (МСЧ) имеет более высокие механические свойства за счет шаровидной раздробленной формы графита; применяется для отливок ответственных деталей.

Механические свойства чугунов.

Вид чугуна Предел прочности Предел прочности

на растяжение. ПМа на сжатие, МПа

СЧ 120…280 280.. .480

МСЧ 280…480 380… 600

Ферросплавы – специальные чугуны,в которых содержание углерода может достигать 5 % и более. Кроме того они содержат повышенное количество кремния и марганца:

ферросилиций – Si – 9…13 %,

ферромарганец – Mn – 10…25 % или 70…75 %.

Применяют их для раскисления и легирования стали.