Виплавка чавуну

Чавун виплавляють з залізної руди у доменних печах. Домен­на піч (рис. 1) — це вертикальна шахта, що має висоту 25—30 м і діаметр до 10 м. Піч викладається з вогнетривкої цегли і ззовні обтягується металевим кожухом. Завантажується вона шихтою, що складається з суміші залізної руди, коксу та флюсів порціями від 8 до 12 т.

У доменну піч по трубах, викладе­них зсередини вогнетривкою цеглою, надходить з спеціальних установок — кауперів — повітря з температурою до +800°. Нижня циліндрична частина до­менної печі називається горном. Біля дна горна є отвір для випуску готового чавуну — чавунна льотка. На час роботи печі вона забита вогнетривкою масою. Для випуску шлаку служать дві шла­кові льотки, які розміщають трохи вище від чавунної.

Доменна піч повинна працювати без­перервно протягом 5—7 років. Зупиня­ють її тільки для ремонту за певним графіком.

Доменну піч через верхню її части­ну — колошник — завантажують по черзі шарами залізної руди, палива (коксу) і флюсу (вапняку). Флюс служить для утворення з пустою породою руди шлаку такого складу, який потрібний при ви­плавці заданого сорту чавуну. У домен­ній печі відбуваються такі процеси:

Перший процес. Підсушування залізної руди у верхній частині печі, де температура досягає +400°.

Другий процес. Утворення чистого заліза (його відновлення) у се­редній частині печі при температурі близько +800°, завдяки окису вуглецю, який утворюється при неповному зго­рянні палива і забирає від руди кисень.

Схема доменної печі

Рис1. Схема доменної печі

1 — колошник.

2 — засипний апа­рат;

3 — газовідвідні труби;

4 — шахта;

5 — розпар;

6 — за плечи­ки;

7 — горно;

8 — під;

9 — ча­вунна льотка;

10—шлакова льот­ка;

11 — фурменні прилади;

12 — колони;

13 — зварний кожух;

14 — захисні кільця;

15 — кіль­цевий трубопровід для гарячого повітря.

Третій процес. Розчинення у відновленому залізі, що нагрівається до +1000о вуглецю, який виділяється з розжаре­ного коксу. Таким чином залізо навуглецьовується. Цей процес ще називають цементацією заліза. В горні сплав заліза з вуглецем — чавун — нагрівається до +1200°, розплавляється і разом з розплавленим шлаком стікає на дно горна.

Шлак, завдяки меншій питомій вазі, спливає на поверхню ча­вуну.

Шлак періодично випускають через шлакові льотки в шлакові ковші, а чавун випускають 6—7 раз на добу в ковші для чавуну.

Останнім часом з метою підвищення продуктивності праці в доменному виробництві запроваджують підвищення тиску газів під колошником і кисневе дуття.

Чавуни, що виплавляють у доменних печах, поділяються на переробні (білі), ливарні (сірі) та спеціальні (феросплави). Пере­робні та спеціальні чавуни служать головним Чином для виплавки сталі.

Переробний, або білий, чавун. У переробному чавуні вуглець хімічно зв’язаний з залізом у вигляді карбіду.

Переробний чавун має на злом дрібнозернисту сріблястобілу поверхню. Він дуже міцний та крихкий. Його переробляють на сталь і тому називають переробним чавуном.

Переробні чавуни поділяють залежно від складу та їх призна­чення на мартенівські, бесемерівські та томасівські, і залежно від палива, на якому їх виплавляють, — на коксові та деревовугільні.

Якщо переробний чавун нагрівати до 950—1000° тривалий час, а потім поступово охолоджувати, то він стає в’язким і має дрібнозернистий злом; після цього його легко обробляти різальним інструментом. Такий чавун називають ковким.

З ковкого чавуну виробляють деталі, що перебувають під удара­ми і витримують змінні навантаження,— гальмівні колодки, колос­ники, колеса вагонів, деталі для автомобілів.

Ливарний, або сірий, чавун. Ливарний чавун містить вуглець у вигляді графіту. Він менш крихкий і твердий, ніж білий, порів­няно з ним більш еластичний. З нього виливають різні деталі в машинобудуванні. В розплавленому стані сірий чавун добре заповнює ливарні форми, тому його називають ли­варним.

Ливарний чавун легко обробляється різальним інструментом і є основною сировиною в машинобудуванні.

Позначають його умовно, наприклад, ЛКЗ, ЛК2, ЛК0. Буква Л означає, що це чавун ливарний; буква К — коксовий, тобто озна­чає паливо, застосоване під час виплавки чавуну. Цифри 3, 2, 0 вказують середній вміст кремнію у чавуні (чим більший вміст крем­нію, тим цифра менша).

Спеціальний чавун. Якщо в чавуні підвищити вміст марганцю або кремнію, то вийде спеціальний чавун, або феросплав. Його вико­ристовують як спеціальну домішку при виплавці сталі.

Феросплави виплавляють в доменних печах. Вони поділяються на феросиліцій, феромарганець та дзеркальний чавун, Феросиліцій має сірий колір і вміст кремнію від 9 до 14%.

Феромарганець — темного кольору. Вміст марганцю у ньому від 70 до 80%.. Використовуєте для виплавляння мартенівської сталі.

Дзеркальний чавун має білий колір з променистим зломом і вміст марганцю від 10 до 25%.

Феросплави з дуже великим вмістом кремнію або марганцю виплавляють в електропечах.

Якщо до чавуну додати домішки інших хімічних елементів (вольфраму, нікелю, міді, хрому та ін.), то він набуває особливих властивостей: не іржавіє, стає зносостійким і т. д. Такий чавун на­зивають легованим (легувати в перекладі з латинської мови означає з’єднувати). З нього виготовляють різні відповідальні деталі.

Запитання для повторення

  1. Які матеріали доводиться обробляти слюсарю та на які основні групи вони поділяються?
  2. Які значення мають чорні метали для господарства?
  3. Які основні хімічні елементи входять до складу чорних металів?
  4. Які характерні властивості мають метали?
  5. Що таке залізна руда?
  6. Які залізні руди добувають в нашій країні і де?
  7. В яких печах виплавляють чавун?
  8. Як виплавляють чавун?
  9. Яке призначення флюсу?
  10. Які бувають чавуни і їх основні властивості?
  11. Що таке спеціальні чавуни та для чого вони застосовуються в проми­словості?
  12. Який чавун має найбільше застосування в промисловості?


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

4 × 3 =