Індукційна піч для плавки металу
Побутова індукційна піч здатна з легкістю обігріти оселю. У промисловості дані пристрої задіяні в плавці різних…
В даний час основний спосіб отримання чавуну - плавка залізних руд в доменних печах. Для плавки необхідний ряд сирих матеріалів, таких як флюси, залізні або марганцеві руди, а також паливо. Як паливо використовується кокс, який, по суті, є кам`яним вугіллям. Роль коксу - забезпечити процес відновної енергією і певною кількістю тепла. Давайте розглянемо виробництво чавуну більш докладно. Так як це складний і тривалий процес, то його опис займе багато часу.
Як було зазначено вище, в якості палива використовують кокс. Але, крім цього, допустимо використання мазуту, вугільного пилу і природного, а також коксового газів. Проте практично завжди в якості основного пального застосовують саме кокс. Це речовина, яка утворюється при видаленні летючих газів з вугілля при температурі від 900 до 1 200 градусів. Сьогодні це єдиний вид твердого палива, який зберігає свою вихідну форму під час руху від колошника до горну. В принципі, до цього матеріалу висуваються жорсткі вимоги, які стосуються механічної міцності і жорсткості, що потрібно для сприйняття великих навантажень в нижній частині доменної печі. Вкрай важливо витримувати фракцію коксу. Занадто дрібні частинки сприяють газопроницаемости шихти, а надто великі руйнуються і утворюють дрібну фракцію. Крім цього, необхідно дотримуватися певний відсоток вологості, що потрібно для підтримання теплового режиму.
У земній корі досить багато заліза, проте в чистому вигляді воно не зустрічається, його завжди добувають з гірськими породами у вигляді різних сполук. Залізною рудою можна називати тільки ті породи, з яких з економічної точки зору вигідно добувати залізо за допомогою плавлення в печі. У природі існують багаті і бідні залізні руди. Якщо говорити з точки зору металургійної промисловості, то в руді є ряд корисних добавок, які необхідні при отриманні чавуну, - це хром, нікель, марганець та інші. Є й шкідливі включення: сірка, фосфор, мідь і т.п. Крім того, залізна руда може ділитися на кілька груп залежно від мінералу:
Логічно було б зробити висновок, що доменне виробництво чавуну повинно передбачати використання руди з другої групи. Але найпоширенішою є перша, тому її частіше і застосовують.
Не можна добути залізну руду з землі і тут же закинути її в завантажувальний пристрій доменної печі. Спочатку необхідно трохи поліпшити техніко-економічні показники, що дозволить використовувати для отримання чавуну відносно бідні руди, яких у земній корі значно більше. Наприклад, збільшення заліза в руді всього на 1% призводить до економії коксу на 2% і до збільшення продуктивності ДП на 2,5%. На першому етапі руда дробиться на фракції, а далі проходить просівання. Останній захід необхідно для поділу залізної руди по крупності. Далі йде усереднення, де вирівнюється хімічний склад. Один з найбільш важливих і складних етапів - збагачення. Суть процесу полягає у видаленні порожніх порід з метою збільшення вмісту в руді заліза. Зазвичай збагачення проходить в два етапи. Заключним етапом є окускование, яке потрібно для поліпшення протікання плавки в доменній печі.
Доменний процес - це сукупність механічних, фізичних і хіміко-фізичних процесів, які протікають в функціонуючої ДП. Офлайн флюси, руди і кокс в процесі плавки перетворюються в чавун. З точки зору хімії, це окисно-відновний процес. По суті, з оксидів відновлюється залізо, а відновники окислюються. Але процес прийнято називати відновних, так як кінцева мета - отримати метал.
Основним агрегатом для реалізації процесу плавки служить піч (шахтна). Вкрай важливо забезпечити зустрічний рух шихтових матеріалів, а також їх взаємодію з газами, які утворюються під час плавки. Для поліпшення процесу горіння використовується додаткова подача кисню, природного газу і водяної пари, що в сукупності називається дутьем.
Кокс, що надходить безпосередньо в горн, має температуру близько 1 500 градусів. В результаті в зоні горіння утворюється суміш газів температурою 2 000 градусів. Він піднімається в гору доменної печі і нагріває опускаються до горну матеріали. При цьому температура газу кільказнижується, приблизно до 1700-1600 градусів.
Шихта вантажиться в колошник порційно. Поширення в ДП відбувається шарами. Зазвичай завантажують одну порцію в 5 хвилин. Перерва потрібна для звільнення місця в колошнике. Коксування проходить ще в твердому стані заліза, після температура падає до 1 100 градусів. У цей період закінчується відновлення заліза і починається окислення кремнію, марганцю і фосфору. В результаті ми маємо науглероженного залізо, яке містить не більше 4% вуглецю. Воно плавиться і стікає в горн. Туди ж потрапляє і шлак, але так як питомі маси матеріалів різні, то вони не з`єднуються. Через чавунну летку випускають чавун, а через шлакові льотки - шлак. В принципі, це і вся технологія виробництва, описана коротко. Зараз розглянемо ще одне цікаве питання.
Чавун - сплав заліза з вуглецем. Зміст останнього елемента не повинно бути менше 2,14%. Крім цього, присутні і інші елементи, такі як кремній, фосфор, сірка та ін. Вуглець зазвичай знаходиться або в зв`язаному стані (цементит), або ж у вільному (графіт). Чавун можна поділити на такі види:
Можна говорити про те, що будь-який вид чавуну має своє подальше призначення. Наприклад, переробний використовується для переробки в сталь і для виробництва виливків. В цей же час марки ПЛ1 і ПЛ2 відправляться в ливарний цех, а П1 і П2 будуть використані в сталеплавильному виробництві.
Незалежно від виду і марки чавуну є ряд елементів, які значно впливають на його властивості і технічні характеристики. Як приклад візьмемо сірий чавун. Підвищений вміст кремнію сприяє зниженню температури плавлення і значно покращує його технологічні і ливарні властивості. З цієї простої причини в ливарний цех зазвичай відправляють чавун з великим вмістом цього елементу. А ось марганець - це свого роду противагу кремнію. Однак він є корисним хімічним елементом, так як збільшує міцність і твердість вироби.
Сірка - одне з найшкідливіших включень, що істотно знижує жидкотекучесть і тугоплавкость чавуну. Фосфор може надавати як шкідливий вплив, так і корисне. У першому випадку виготовляють вироби складної форми, тонкостінні і не вимагають великої міцності. А ось марки чавуну з великим вмістом фосфору неприпустимо використовувати в машинобудуванні, де потрібно домогтися великої міцності вироби.
Відновлене в ДП залізо поглинає в себе найрізноманітніші хімічні елементи і вуглець в тому числі. Як результат, утворюється повноцінний чавун. Як тільки він з`являється в твердій формі, відразу ж починається його коксування. Сам процес помітний при відносно невисоких температурах в 400-500 градусів. Крім того, варто відзначити, що чим більше вуглецю в складі заліза, тим нижче температура плавлення. Однак коли метал знаходиться вже в рідкому стані, процес протікає кілька інтенсивніше. Потрібно розуміти, що після того, як в чавуні буде остаточна кількість вуглецю, змінити це вже буде неможливо. Такі елементи, як марганець і хром, сприяють збільшенню вмісту вуглецю, а кремній і фосфор зменшують його кількість.
Лиття відомо людині вже досить давно, приблизно кілька тисяч років. Це технологічний процес, що дозволяє отримати заготовку необхідної форми. Зазвичай таким способом виготовляють тільки фасонні деталі і заготовки. Суть методу полягає в тому, що розплавлений метал або інший матеріал (пластмаса) виливається в форму, порожнина якої має необхідну конфігурацію майбутньої деталі. Через деякий час метал застигає і виходить заготівля. Вона проходить механічну обробку, яка полягає в поліпшенні якості посадкових поверхонь, отриманні необхідної шорсткості і т.п. Цікаво те, що ливарне виробництво чавуну для промислового обладнання здійснюється в землі. Для цього виготовляється разова піщана форма і підбирається відповідне обладнання.
Варто звернути вашу увагу на те, що ливарне виробництво використовує метал, який був отриманий в доменній печі. По суті, при вторинної плавці одержують вироби з необхідними властивостями, які змінюються в плавильної печі. В цей же час відливання, хімічний склад яких залишають незмінним в ливарному виробництві, виготовляють вкрай рідко. Зокрема це стосується чавуну. Коли потрібно отримати деталь з чорного металу, крім чавуну, в піч завантажують ряд модифікаторів, флюсів, розкислювачів, а також сталевий брухт і багнетної чавун. Останній потрібен для отримання сталевих і чавунних виливків. Сам же процес виробництва чавуну мало чим відрізняється від доменного виробництва.
Крім розглянутих нами, існують і інші способи виробництва чавуну. Наприклад, плавка в мартенівських печах. Але цей метод морально застарів, тому що він занадто енерговитратний, хоча якість металу знаходиться на хорошому рівні. Зовсім інша справа - конвертерний спосіб, який, навпаки, тільки набирає популярність з кожним роком. Наприклад, виробництво чавуну в Росії в конвертерах займає близько 30-45% від всього виробництва. Конвертерний метод має ряд істотних переваг, одне з них - висока швидкість плавки. Крім того, з конвертера чавун переливається безпосередньо в форми і використовується за призначенням. Варто відзначити, що зупинити ДП неможливо, так як виробництво безперервно. В крайньому випадку має місце консервація, при якій кокс тліє в горні. Якщо ж доменна піч зупиняється, то простіше побудувати нову, ніж запустити стару.
Побутова індукційна піч здатна з легкістю обігріти оселю. У промисловості дані пристрої задіяні в плавці різних…
Дачне поселення газифікувати складно. Навіть якщо газ вже проведено, його підключення вимагає великих витрат. Основним…
Що таке чавун"Чавун - це сплав заліза і вуглецю, при цьому зміст останнього елемента має бути не менше 2%. Сплави з…
Для ремонту різних деталей з нержавіючої сталі і алюмінію найбільше підходить зварювання аргоном. Це дуже складний…
Існує три основні класи неорганічних хімічних сполук: оксиди, гідроксиди та солі. Перші діляться на дві групи:…
Хімія - дуже захоплююча наука. Вона вивчає всі речовини, які існують в природі, а їх безліч. Вони поділяються на…
У природі існує три класи неорганічних хімічних сполук: солі, гідроксиди та оксиди. Перші є сполуками атома металу з…
Всього в природі існує 92 хімічні елементи (це не рахуючи тих, які синтезуються штучним шляхом). Всі вони поділяються…
Сталь - це не чистий метал, а сплав заліза і вуглецю. Його отримують в кисневих конвертерах або в мартенівських печах,…
Олово - один з найбільш вивчених людиною металів. Воно було відкрито ще в доісторичні часи. Вже стародавня людина знав,…
Залізо - основа життяМетали різного виду становлять основу людської цивілізації. Чорна металургія займає головну…
Сталь являє собою сплав заліза з вуглецем, концентрація якого не перевищує 2,14%. У стали загального призначення його…
Без всякого сумніву, можна говорити про те, що сталь - це один з найбільш затребуваних і важливих конструкційних…
Межа міцності - максимальна напруга, з яким може піддаватися матеріал до моменту його руйнування. Якщо говорити про…
Сталлю іменується ковкий, що деформується сплав заліза, деякої кількості вуглецю (не більше 2,14%), а також незначної…
Мартенівська піч представляє собою плавильний агрегат, який призначений для переробки брухту і чавуну в сталь…
Довговічність і надійність механізмів залежать від матеріалу, з якого вони були виготовлені, тобто від сукупності всіх…
Практично кожну хвилину ми стикаємося з виробами із сталі. Їх чимало і в побуті (ножі, інструменти), і в промисловій…