Химия

Сталь и чугун

                       ПРИЛОЖЕНИЕ (краткое изложение)


ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА

    Сырье: железная руда.
    Вспомогательные  материалы:  кокс  (иногда  природный   газ),   воздух,
обогащенный кислородом, флюсы (известняк, доломит).
    Основной химический процесс: содержащийся в  руде  оксид  железа  (III)
восстанавливается оксидом углерода (II):
    [pic]
    Кокс сгорает до оксида углерода  (IV),  при  этом  выделяется  теплота,
необходимая для  расплавления  железа,  шлаков,  а  также  проведения  самой
реакции:
    [pic]
    Оксид углерода (IV) восстанавливается коксом до оксида углерода (II):
                                    [pic]
  Побочные процессы: одновременно восстанавливаются оксиды других элементов,
                        содержащихся в железной руде:
                                    [pic]
    Содержащаяся в руде тугоплавкая примесь  (оксид  кремния)  удаляется  в
виде шлака взаимодействием с оксидом кальция:
                                    [pic]
    Оксид кальция образуется при разложении известняка или доломита:
                                    [pic]
    Особенности технологического процесса:  чугун  получают  в  специальных
печах — домнах. В верхнюю  часть  домны  (колошник)  подают  последовательно
сырье и вспомогательные материалы, в нижнюю  (горн)  продувают  противотоком
воздух,  предварительно   нагретый   в   регенераторе   за   счет   сжигания
колошникового газа.  Производство  непрерывное  (однако  засыпание  шихты  и
выпуск чугуна производятся периодически),  используются  теплота  реакции  и
принцип противотока.
    Основной продукт: чугун.
    Состав: сплав железа, содержащий более 2,5% С; 0,3—5%  Si;  до  1%  Mn;
0,1% S и 0,2% Р, иногда легирующие металлы (Аl, Сr, Ni и др.).
    Свойства:  самый  дешевый  металлический  материал,  обладает  хорошими
литейными  и  антифрикционными  свойствами,  износостойкостью,  способностью
гасить вибрации.  Различают  передельный,  литейный  и  легированный  чугун.
Легированный чугун отличается жаростойкостью и коррозионной стойкостью.
    Применение: передельный чугун — для производства стали; литейный —  для
изготовления поршней,  цилиндров,  тормозных  барабанов,  шестерен,  деталей
автомобилей (задний  мост,  картер,  ступицы  и  др.);  легированный  —  для
изготовления дверец мартеновских печей, колосников, деталей паровых  котлов,
печной арматуры, футерованных плит, газотурбинных установок.
    Побочные продукты: шлак, колошниковый газ.
    Утилизация побочных продуктов: шлак используют при производстве гравия,
щебня,  цемента,  шлаковой   ваты,   колошниковый   газ   —   для   обогрева
воздухонагревателей.

ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

    Сырье: чугун, металлолом, оксиды железа.
    Вспомогательные  материалы:  воздух,  обогащенный  кислородом,  добавки
(например, оксид кальция, ферромарганец).
    Основной химический процесс:  содержащиеся  в  жидком  чугуне  элементы
(углерод, кремний, марганец, фосфор и сера) окисляются кислородом:
                                    [pic]
    Образовавшийся оксид железа (II) тоже  принимает  участие  в  окислении
примесей:
                                    [pic]
     Оксиды кремния и фосфора с известью образуют шлак:
                                    [pic]
    Побочные  процессы:  для  удаления  образующегося  оксида  железа  (II)
добавляют ферромарганец (так называемый раскислитель):
                                    [pic]
    Оксид марганца (II) переходит в шлак:
                                    [pic]
    Особенности технологического процесса:
    1)  кислородно-конверторный  способ.  Окисление  примесей  проводят   в
специальных аппаратах— конверторах продуванием воздуха  через  расплавленный
чугун (нижнее дутье) или кислорода над расплавом (верхнее дутье);
    2)  мартеновский  способ.  Примеси  окисляют  в   мартеновских   печах,
пропуская предварительно нагретый в регенераторах  воздух  и  топочные  газы
над расплавленным чугуном. Производство периодическое.
    Основной продукт: сталь.
    Состав: сплав железа, содержащий менее 2% С, 0,35% Si, 0,6%  Mn,  0,06%
S, 0,07% Р, легирующие металлы (Со, Cr, Ni, W, A1 и др.).
    Свойства:    высокая    прочность,     пластичность,     свариваемость,
жаростойкость, износостойкость.
    Применение: конструкционные материалы,  в  строительстве,  производстве
труб для газо- и нефтепроводов, деталей машин и механизмов  (оси,  шестерни,
пружины, коленчатые валы), аппаратов и деталей в химическом машиностроении.
    Побочные продукты: шлак, отходящий газ.
    Утилизация побочных продуктов: шлак, содержащий  фосфор,  используют  в
качестве минеральных удобрений.
    Новейшим   направлением   в   производстве   стали   является    прямое
восстановление железной руды водородом, природным  или  генераторным  газом,
минуя доменные процессы. При этом получают губчатое железо, состав  которого
в отличие от доменного чугуна очень близок к стали.  Мартеновский  способ  в
настоящее  время  также  устарел.  Гораздо  более  прогрессивными   являются
конверторный и  электроплавильный.  Происходит  бурное  развитие  технологии
непрерывной   разливки   стали   благодаря    ее    исключительно    высокой
эффективности.  Основными   направлениями   экономического   и   социального
развития до 2000 г. предусмотрено увеличить выплавку  конверторной  стали  и
электростали в 1,3—1,4 раза, разливку стали непрерывным  способом  не  менее
чем в 2 раза и выпуск металлических порошков более чем в 3 раза.


смотреть на рефераты похожие на "Сталь и чугун"