Виробництво чавуну - основа чорної металургії

Відео: Навчальний фільм - Виробництво чавуну і сталі

Є в історії людства період під назвою залізний вік. В ті часи на зміну кам`яних знарядь праці прийшли аналогічні вироби, зроблені з заліза. Хоча цей метал в малих кількостях виплавляли і набагато раніше. В основному це було залізо, здобуте з метеоритів. Так, наприклад, на пам`ятниках Іраку і Сирії були знайдені залізні предмети. А «дата народження» цих пам`яток - 27 століття до нашої ери. Але справжній технологічний переворот стався вже тоді, коли люди навчилися виплавляти залізо з залізної руди. Спочатку це навчилися робити в Західній Азії, потім дана технологія потрапила в Грецію, Італію та поступово поширилася по всій Європі. Цей процес удосконалювався протягом багатьох століть, і поступово виробництво чавуну і сталі стало основою для інших галузей народного господарства.

Відео: Заливка чавуну чорна металургія

А головним процесом в ливарному виробництві є доменний процес. І відбувається він в доменній печі. Сучасна доменна піч - це потужний і високопродуктивний агрегат і в ній з величезної кількості шихти і дуття відбувається виплавка чавуну. Шихтою металурги називають суміш сирих матеріалів, яку заправляють в піч для подальшої переплавки. це Залізна руда в поєднанні з паливом. А паливом, без якого доменне виробництво чавуну стає неможливим, зазвичай служить кокс, який іноді замінюють вугільним пилом або природним газом. А кокс - цей той же кам`яне вугілля, який прожарили без доступу повітря. Він має високу температуру горіння і є хорошим паливом для доменних процесів.

Відео: Ливарне виробництво

Доменна піч влаштована так, що виробництво чавуну в ній є безперервним процесом. оксид заліза і вуглець безперервно рухаються по шахті печі зверху вниз, а їм назустріч рухається повітря. Вуглець міститься в коксі, який в цьому процесі відіграє подвійну роль. При згорянні він нагріває саму піч до потрібної температури і заодно утворює газ CO. І за допомогою цього газу оксид заліза перетворюється в метал. В результаті цієї реакції виходить диоксид вуглецю, який відводиться у верхній частині печі і рідкий метал, який випускається в нижній її частині. І процес цей зупиняють тільки тоді, коли потрібно зробити ремонт домни. Зазвичай при такому ремонті змінюють внутрішню цегляну кладку (футерування), яка з часом вигоряє.

Відео: Чорна металургія. Загальна інформація

А саме виробництво чавуну в такій печі можна описати за допомогою простих рівнянь. Повітря, який вдувають в піч, вступає в контакт з коксом і «змушує» його горіти. Останній згораючи, утворює монооксид вуглецю, який знаходиться в газоподібному стані. Цей газ відіграє головну роль у відновленні оксиду заліза. А відновлення це відбувається, коли температура суміші руди і коксу досягає 600-700 градусів. В результаті цього утворюється тверде, але губчаста і пористе залізо. Потім воно опускається в нижню, більш гарячу частину печі (горн), де плавиться і випускається назовні.

Але ці рівняння можна застосовувати тільки для ідеальної системи. Тобто оксид заліза повинен бути чистим, без домішок, те ж саме стосується і вуглецю. А повітря для продування повинен складатися з одного кисню. Тоді виробництво чавуну піде гладко і згідно з описаною вище схемою. Але насправді в залізній руді міститься багато (більше 50%) порожньої породи, яка в основному складається з силікатів. А повітря, як усім відомо, в основному складається з азоту, який просто проходить через піч, не вступаючи в реакцію. Але головна проблема полягає саме в силікату. І щоб вони відділялися від заліза і виводилися з печі, ці силікати потрібно довести до рідкого стану. А розплавляються силікати тільки після взаємодії з вапном CaO. І для цього в піч разом з рудою завантажують деяка кількість вапняку (флюсу). Його розташовують у верхній частині домни, і він після відповідної реакції перетворюється в вапно. І силікатні домішки залізної руди, вступаючи в реакцію з цієї вапном, розплавляються до рідкого стану і виводяться з доменної печі у вигляді шлаку. І шлаку цього виходить трохи менше, ніж самого чавуну.

А після затвердіння такий шлак перетворюється в склоподібний матеріал темного кольору. І ще в недавньому минулому біля металургійних підприємств можна було побачити цілі гори цього матеріалу. Але зараз виробництво чавуну стало в деякому роді безвідходним, оскільки шлак в наш час знайшов широке застосування. Його використовують як наповнювач для бетону і як залізничний баласт. З нього виготовляють шлаковату, і з його допомогою робиться протівоюзовое покриття автодоріг. А переробний чавун, отриманий з доменної печі, є вже основою для виробництва сталі, та й основою всієї чорної металургії.