Производство чугуна. Основы металлургического производства

Основы металлургического производства

Важнейшей задачей машиностроения на современном этапе является повышение качества выпускаемой продукции, её надежности и уменьшение металлоемкости. По этой причине в настоящее время большое внимание уделяется повышению качества традиционных материалов и разработке новых материалов.

Для получения черных металлов (чугуна, стали) используются руды. Рудой называется горная порода, из которой экономически целесообразно извлекать металлы и их соединения. Экономическая целесообразность определяется браковочным пределом по извлекаемому металлу. Так, для железа он составляет 20…60, для меди 1…3 % и т.д. Руды обычно называют по одному или нескольким металлам, которые содержатся в них. Так, для производства чугуна используются железные и марганцевые руды. Руда состоит из рудного минерала, пустой породы и примесей. Примеси могут быть полезными и вредными. К вредным примесям относятся сера, фосфор, мышьяк, цинк.

Рудным минералом называется природные химические соединения металлов (чащу всего оксиды). Пустая порода – балластные химические соединения, не содержащие основные металлы руды. Так, пустая порода железной руды обычно состоит из кварцита SiO₂ или песчаника с примесью глинистых веществ (Al₂O₃, 2SiO₂ ×2H₂O).

Для выплавки чугуна применяют красный, бурый, магнитный и шпатовый железняки. Красный железняк (гематит) содержит 55…60 % железа, а некоторые разновидности – до 69 % железа в виде в виде безводной окиси железа Fe₂O₃. Магнитный железняк Fe₃O₄ содержит 55…60 % Fe, который имеет высокую магнитную восприимчивость. Бурый железняк содержит 35…55 % железа в виде водных окислов (лимонит - 2Fe₂O₃ ×3H₂O и гетит - Fe₂O₃×H₂O). Шпатовый железняк (сидерит) содержит 30…40 % железа в виде FeCO₃.

Производство чугуна

Чугуном называется сплав железа с углеродом с содержанием его более 2,14%. Кроме этого в сплаве имеются кремний Si < 3,75%, марганец Mn < 2,5 %, содержание вредных примесей ограничивается, например S < 0,07 %. Содержание фосфора (Р) в чугуне, который используется для художественного литья, может достигать до Р < 1,2 %.

Чугун является исходным материалом для производства стали. Кроме того, чугун является наиболее распространенным литейным сплавом.

Для получения черных металлов чугуна используются руды. Рудой называется горная порода, из которой экономически целесообразно извлекать металлы и их соединения. Экономическая целесообразность определяется браковочным пределом по извлекаемому металлу.

Так, для железа он составляет 20…60, для меди 1…3 % и т.д. Руды обычно называют по одному или нескольким металлам, которые содержатся в них. Так, для производства чугуна используются железные и марганцевые руды. Руда состоит из рудного минерала, пустой породы и примесей. Примеси могут быть полезными и вредными. К вредным примесям относятся сера, фосфор, мышьяк, цинк.

Рудным минералом называется природные химические соединения металлов (чащу всего оксиды).

Пустая порода – балластные химические соединения, не содержащие основные металлы руды. Так, пустая порода железной руды обычно состоит из кварцита SiO₂ или песчаника с примесью глинистых веществ (Al₂O₃, 2SiO₂ ×2H₂O).

Для выплавки чугуна применяют красный, бурый, магнитный и шпатовый железняки. Красный железняк (гематит) содержит 55…60 % железа, а некоторые разновидности – до 69 % железа в виде в виде безводной окиси железа Fe₂O₃. Магнитный железняк Fe₃O₄ содержит 55…60 % Fe, который имеет высокую магнитную восприимчивость. Бурый железняк содержит 35…55 % железа в виде водных окислов (лимонит-2Fe₂O₃ ×3H₂O и гетит – Fe₂O₃×H₂O). Шпатовый железняк (сидерит) содержит 30…40 % железа в виде FeCO₃.

Чугун получают в доменных печах. Для получения чугуна используются железные и марганцевые руды, флюс (CaCO₃), кокс, природный газ.

В зависимости от количества пустой породы железные руды разделяются на богатые, содержащие 45 –70 % железа, и бедные. Богатые руды после дробления и сортировки направляют в плавку, а бедные подвергают обогащению, в результате которого увеличивается относительное количество окислов железа.