ПРОДУКТЫ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ
Конечными продуктами доменной плавки являются чугун и шлак, выпускаемые из доменной печи в огненно-жидком виде, и доменный газ. Чугун является основным продуктом доменного производства, а шлак и доменный газ — побочными.
Виды, состав и назначение доменных чугунов.Цель доменного производства состоит в получении чугуна, представляющего собой многокомпонентный сплав железа с угле-
родом, кремнием, марганцем, фосфором и серой. В зависимости от назначения чугуна и от состава проплавляемых шихтовых материалов в нем может содержаться, кроме того, еще хром, никель, ванадий, титан, медь и мышьяк. Содержание основных элементов (С, Si, Мп, Р, S, Cr, Ni, Cu, As) в чугуне регламентируется соответствующим стандартом или техническими условиями.
Состав чугуна, получаемый в ходе доменной плавки, определяется требованиями потребителей и возможностями доменной плавки. Сообразно с этим стремятся подобрать состав шихтовых материалов и технологический режим плавки.
Все доменные чугуны по своему назначению подразделяют на три основных вида:
передельный, предназначенный для дальнейшего передела в сталь;
литейный, используемый после переплава в чугуноплавильных цехах для отливки чугунных изделий;
доменные ферросплавы— в основном ферромарганец, используемый в сталеплавильном производстве в качестве добавки в жидкую сталь для ее раскисления и легирования.
Передельный чугун является преобладающим видом продукции доменного производства. На его долю приходится около 90% общего производства чугуна. Он используется в качестве шихтового материала при производстве стали в конвертерах, мартеновских и электродуговых печах. Передельный чугун в соответствии с существующими стандартами может содержать 0,3-1,2% Si, 0,15-1,0 (иногда до 1,5%)Мп и делится на три класса по содержанию фосфора (не более 0,1; 0,2 и 0,3%) ина пять категорий по содержанию серы (не более 0,01; 0,02; 0,03; 0,04 и 0,05%). С целью экономии дефицитного марганца в настоящее время, как уже отмечалось (см. п.2 § 3), выплавляют маломарганцовистые чугуны с содержанием марганца 0,1—0,5 %.
В небольших количествах выплавляют высококачественный передельный чугун, маркируемый буквами ПВК, что означает передельный высококачественный коксовый. Он отличается от обычного передельного пониженным содержанием фосфора (=Ј0,02-0,05%) и серы (=Ј0,015-0,025%). На заводах, использующих высокофосфористые железные руды, выплавляют чугуны с повышенным содержанием фосфора; стандартом предусмотрены три марки подобных чугунов, различающихся со-
держанием фосфора (0,3-0,7; 0,7-1,5 и 1,5-2,0 %Р). Эти чугуны перерабатывают в сталь по специально приспособленной для этого технологии (в кислородных конвертерах и мартеновских печах) с получением помимо стали фосфатных шлаков.
Содержание углерода в передельном чугуне стандартами не нормируется, поскольку оно определяется содержанием других элементов; его можно приближенно определить по формуле: С = 4,8 + 0,03 Мп - 0,27 Si - 0,32 Р - 0,032 S, где Mn, Si, P и S — соответственно содержание в чугуне марганца, кремния, фосфора и серы, %. В малофосфористых (< 0,3 % Р) чугунах обычно содержится 4,0—4,8 % углерода.
Литейный чугун отличается от передельного повышенным содержанием кремния и в некоторых марках — фосфора. Шесть марок литейного чугуна (Л1—Л6) содержат от 1,2—1,6 до 3,2—3,6% Si и от 0,3 до 0,9—1,5% Мп; каждую марку делят на четыре категории по содержанию серы («0,02—0,05%) и на пять классов по содержанию фосфора (соответственно < 0,08; < 0,12; < 0,3; 0,3-0,7 и 0,7-1,2 % Р). Фосфор придает металлу хрупкость, поэтому отливки ответственного назначения делают из чугунов с низким содержанием фосфора. Высокофосфористые чугуны используют для получения художественного литья в связи с тем, что жидкий чугун с высоким содержанием фосфора обладает высокой жидкотеку-честью и поэтому хорошо заполняет литейные формы самой сложной конфигурации.
К доменным ферросплавам относятся: ферромарганец (70— 75%Мп и более, до 2% Si, 0,33-0,45% Р, до 0,03% S); а также выплавлявшиеся ранее бедный ферросилиций (9—15 % Si) и зеркальный чугун (15—25 % Мп). В настоящее время последние два ферросплава в доменных печах не выплавляют из-за неэкономичности передела.
Доменный шлак. Выплавка чугуна в доменных печах неизбежно сопровождается получением значительного количества доменного шлака, являющегося побочным продуктом доменной плавки. Шлак образуется в доменной печи из составляющих пустой породы железных руд, вносимых агломератом и окатышами, золы кокса и составляющих флюса, Tie. известняка (в основном, это СаО), который вводят в шихту агломерации и иногда добавляют в небольших количествах в доменную печь. Количество шлака определяется степенью обогащения желез-
ныхруд и требуемой основностью шлака. Чем больше в руде остается пустой породы и чем больше требуемая основность шлака, т.е. чем больше расход известняка, тем выше выход (количество) шлака. Обычно при выплавке передельного илитейного чугунов выход шлака составляет 0,3—0,6 т на 1т чугуна и иногда более.
Основными составляющими шлака являются оксиды кремния (SiOz), кальция (СаО), алюминия (А120,)„ магния (MgO), a также небольшое количество FeO, MnO, CaS. В шлаках обычно содержится 6—20% глинозема (А12Оз), 38—42% кремнезема (SiOz), 38-48% извести (СаО), 2-12% магнезии (MgO); 0,2-0,6% FeO; 0,1-2% MnO и 0,6-2,5% серы, в основном, в виде CaS. При этом шлаки характеризуются следующими значениями основности: СаО : SiOz = 0,9*1,3; (СаО + MgO): :Si02 = 1,05*1,45 и (СаО + MgO):(Si02 + А12Оз) = 0,7*1,2.
Основную часть (> 90—95 %) доменного шлака перерабатывают, получая сырье для производства различных строительных материалов (см. § 5, гл. 4).
Доменный (колошниковый) газ.Газ, выходящий из печи через ее верхнюю часть — колошник, называют колошниковым. Он состоит из СО, СН4, Н2, С02 и N2. После очистки от содержащейся в нем пыли, газ используют как топливо для нагрева насадок воздухонагревателей, стальных слитков, коксовых батарей, для отопления котлов и других целей. Горючими компонентами в газе являются СО, Н2 и СН4. Зная энтальпию химических реакций горения этих компонентов, можно подсчитать, что при полном сгорании каждого процента оксида углерода теплота сгорания 1 м3 газа повышается на 126 кДж, а каждого процента водорода и метана соответственно на 108 и 263 кДж. При выплавке передельного чугуна на атмосферном дутье (без вдувания природного газа) в газе содержится 12-18% С02; 24-30% СО; 0,2-0,5% СН4; 1,0—2,0% Н2 и 55—59% N2 и теплота сгорания газа составляет 3500—4000 кДж/м3. При применении комбинированного дутья снижается содержание азота и соответственно возрастает количество других составляющих газа, особенно водорода. Например, при обогащении дутья кислородом до 24—30% и соответствующей подаче природного газа содержание оксида углерода составляет 22—27 %, диоксида углерода 15—22 %, водорода 8—11 % и азота 43^55 %. Теплота сгорания такого газа равна 4200—5000 кДж/м3.
Дата добавления: 2015-06-22; просмотров: 2685;