Стали специального назначения 7 страница

Водоэмульсионные лаки и краски (аквалиты) представляют собой эмульсию из диспергированных в воде масляных и дру­гих лакокрасочных композиций. Их преимущество — исключе­ние из состава огнеопасных и токсичных растворителей. Сушка ведется при повышенных температурах. Эти материалы приме­няются для окраски автомобилей, пропитки обмоток электри­ческих машин и трансформаторов

К смоляным лакокрасочным материалам относятся поли­хлорвиниловые смолы (ПХВ), кремнийорганические лаки, ор- ганосиликатнЫе, эпоксидные, полиуретановые и др.

Полихлорвиниловые смолы негорючи, стойки к действию кислот и щелочей, хлору и аммиаку, однако имеют низкую ад­гезию к металлам, невысокие теплостойкость (до 80 °С) и элек­троизоляционные свойства, плохую растворимость. Применяют эти смолы для покраски приборов, работающих в условиях агрес­сивных сред и тропиков. В авиации для окраски алюминиевых и магниевых сплавов широко используют лаки КС-77, КС-76, эмали ХВ-1100, ХВ-110, ХС-710.

Кремнийорганические лаки длительно сохраняют свои свой­ства при температурах до 200 °С, наполненные диоксидом тита­на, оксидом сурьмы — до 260 °С, оксидом алюминия (пудрой) — до 550 °С; химически инертны, обладают очень высокой водо-, масло- и бензостойкостью, а также стойки к действию растворов солей. Они нашли применение в качестве электроизоляционных материалов для изделий с повышенной температурой эксплуа­тации (до 500 °С). Для улучшения адгезии кремнийорганиче­ские лаки модифицируют полиэфирами.

Эпоксидные лаки и эмали обладают высокой адгезией, малой пористостью, хорошей атмосферо-, влаго- и термостойкостью (от -60 до +200 °С), устойчивы к действию щелочей и кислот средней концентрации. Выпускаются обычно в виде двухком- понентных композиций: собственно лак (эмаль) и отвердитель, вводимый непосредственно перед употреблением (полиамины, фенолы и др.). Применяются эти материалы для электроизоля­ции проводов, окраски металлических поверхностей приборов и электроаппаратуры, эксплуатируемых в различных климати­ческих условиях.

Полиуретановые лаки отличаются хорошей адгезией к ме­таллам, высокой атмосферостойкостью. Благодаря хорошим электроизоляционным свойствам, водо- и теплостойкости они получили широкое применение для эмалирования проводов, пропитки хлопчатобумажной и стекловолокнистой изоляции.

Покрытия на основе акриловых смол (АК, АС) эластичны, стойки к ударным нагрузкам, обладают хорошей адгезией к ме­таллам, сохраняют свои свойства при работе в условиях 98... 100%-ной влажности при температуре 55...60 °С.

К эфироцеллюлозным материалам относятся нитроцеллю- лозные и полиэфирные.

Нитроцеллюлозные лаки и эмали получили широкое приме­нение благодаря быстрому высыханию, что способствует созда­нию поточных методов окрашивания массовых изделий с обра­зованием пленки с хорошими диэлектрическими свойствами, высокими твердостью, бензо- и маслостойкостью и удовлетво­рительной атмосфероетойкостью. Недостатками покрытий явля­ются пониженная адгезия, невысокая термостойкость и легкая воспламеняемость.

Полиэфирные лакокрасочные материалы имеют высокую твер­дость, хороший блеск, удовлетворительную стойкость к истира­нию, но малоэластичны, нестойки к ударным нагрузкам, обла­дают низкой адгезией к металлам и применяются в основном для окраски древесины.

10.6.2. Основные характеристики лакокрасочных материалов

Основными характеристиками лакокрасочных материалов, определяющими технологические возможности их использова­ния, являются вязкость, укрывистость, расход, время высыхания.

Вязкость характеризуется временем истечения 50 мл испы­туемого материала через сопло вискозиметра при температуре 20 °С.

Под укрывистостью понимается способность лакокрасочного материала делать невидимым цвет покрываемой поверхности. Определяют укрывистость минимальным количеством материа­ла, необходимым для того, чтобы на пластине под слоем покрытия не были заметны предварительно нанесенные белые и черные квадраты. Укрывистость выражается в г/м².

Расход лакокрасочного материала при окраске выражается также в г/м² и показывает массовое количество материала, не­обходимое для получения покрытия требуемой толщины с нуж­ными физико-механическими свойствами.

При оценке времени высыхания различают время высыхания «от пыли» (до момента, когда покрытие перестает липнуть и к нему не приклеивается пыль) и время практического высы­хания (до момента, когда покрытие достигает степени отвер­ждения, при которой с деталью или поверхностью возможно производить дальнейшие технологические операции).

Основными физико-механическими характеристиками лако­красочных покрытий являются адгезионная способность, тол­щина пленки, твердость, эластичность, термостойкость, бензо- и маслостойкость, атмосферостойкость покрытия.

Адгезионная способность — способность лакокрасочных ма­териалов образовывать прочное сцепление отдельных слоев ма­териала друг с другом, а нижнего слоя — и с подложкой.

Твердость — способность материала сопротивляться проник­новению в него другого твердого тела. Твердость покрытия обес­печивает его целостность при механических воздействиях (уда­ре, царапании, давлении).

Эластичность — это способность материала испытывать зна­чительные упругие деформации без разрушения.

Атмосферостойкость — способность покрытия противосто­ять действию атмосферных влияний (влаги, кислорода воздуха, солнечной радиации), а также промышленных газов и выбросов.

Под термостойкостью понимается способность покрытий сохранять свой внешний вид и не разрушаться под действием высоких и низких температур.

Бензо- и маслостойкость подразумевает способность покры­тия противостоять разрушающему действию бензинов и масел.

10.6.3. Технология нанесения лакокрасочных

материалов

Лакокрасочное покрытие образуется в результате последова­тельного нанесения на предварительно подготовленную поверх­ность грунтовки, шпатлевки, а затем одного или нескольких слоев лакокрасочной пленки (рис. 10.15).

■1 Рис. 10.15. Лакокрасочные покрытия: 1 — слои лакокрасочного покрытия; 2 — шпатлевка; 3 — грунтовки; 4 — покрываемая поверхность

 

Для обеспечения качества наносимого покрытия необходима тщательная подготовка поверхности изделия, включающая ее выравнивание, очистку от ржавчины, старой краски и заусен­цев, обезжиривание и фосфатирование с целью повышения ад­гезии покрытия.

Для обеспечения надежной защиты окрашиваемой поверх­ности покрытие должно быть сплошным, толщиной не менее 100... 150 мкм. С увеличением толщины покрытия повышаются защитные свойства, но возрастают внутренние напряжения, снижается адгезия, увеличивается усадка. Поэтому при необхо­димости получения более толстого покрытия наносят несколько слоев. Для придания покрытию универсальных свойств могут использоваться слои различного состава.

Нанесение лакокрасочных материалов может осуществляться кистью, распылением, окунанием, обливанием и другими мето­дами в зависимости от геометрических размеров поверхности, ее формы и состояния, состава лакокрасочного материала и тре­бований, предъявляемых к внешнему виду изделия.

Метод нанесения лакокрасочных материалов кистью или ва­ликом наиболее прост, не требует специального оборудования, но малопроизводителен и неудобен при окраске быстросохнущи­ми эмалями. Применяется в основном для окраски пористых по­верхностей (деревянных, тканевых и т.д.), отдельных участков поверхности, внутренних поверхностей, труднодоступных при других методах окраски, и различных пазов.

Нанесение лакокрасочных покрытий распылением в 5...10 раз повышает производительность процесса по сравнению с нанесе­нием кистью или валиком, позволяет использовать материалы как на масляной основе, так и на быстролетучих растворителях (нитролаки, нитроэмали).

Метод окунания применяют при нанесении покрытия на не­большие, хорошо обтекаемые детали в серийном производстве. Окраска производится на специальных конвейерах, где детали крепятся на кронштейнах и поочередно опускаются в ванну с лакокрасочным материалом, затем выдерживаются для стока избытка краски и отправляются на сушку.

Окраска обливанием применяется для крупногабаритных поверхностей с хорошей обтекаемостью. При этом детали пере­мещаются по конвейеру, а обливание производится из специ­альных гидрофорсунок.

Сушку лакокрасочных покрытий производят с подогревом или без него (в зависимости от типа пленкообразующего). Сушка без подогрева (естественная) используется дли нитроэмалей и про­текает в течение 0,5...2 ч путем испарения растворителя при температуре не ниже 12 °С и относительной влажности воздуха не выше 70 % в хорошо вентилируемом помещении. Горячую сушку применяют для масляных и смоляных лакокрасочных материалов. Температуру сушки определяют исходя из приро­ды используемых пленкообразующих и пигментов. Она может составлять от 40 °С для эфироцеллюлозных лаков до 200 °С для черных масляных лаков.

ПЯД Склеивающие материалы

Клеи представляют собой коллоидные растворы органических или неорганических соединений, способные при затвердевании образовывать прочные клеевые соединения, которые обладают хорошей адгезией, когезионной прочностью, достаточной эла­стичностью и долговечностью. Они применяются для получения неразъемных соединений как однородных, так и различных по природе материалов без ослабления их сечения.

Преимуществами склеивания являются: сохранение исход­ных свойств склеиваемых материалов, герметичность клеевого шва, равномерное распределение нагрузок по площади клеевого шва, экономичность технологии. К недостаткам склеивания относят пониженную по сравнению с другими способами соеди­нения прочность и теплостойкость, необходимость изменения кон­струкции деталей для оптимального размещения клеевых швов.

В состав клеев входят следующие компоненты: пленкообра­зующее вещество, которое определяет адгезионные, когезионные и основные механические свойства клеевого соединения, раство­рители, пластификаторы, отвердители и катализаторы, напол­нители. В качестве пленкообразующих материалов наибольшее применение получили синтетические полимеры и каучуки.

Классифицировать клеи можно по разным признакам: пленко­образующему веществу, назначению, теплостойкости,- химической стойкости, условиям отверждения, агрегатному состоянию и т.д. В основном используется классификация по первому из перечис­ленных признаков: на смоляные, резиновые и неорганические.

Смоляные клеи бывают термореактивными и термопластич­ными. Термореактивные клеи при нагревании или в присутствии специальных отвердителей образуют тугоплавкое клеевое соеди­нение, причем данный процесс необратим. Термопластичные клеи под действием тепла теряют когезию, приобретая пластиче­скую консистенцию, а при Охлаждении вновь застывают. Данный процесс является обратимым.

Термореактивные клеи обладают высокими прочностными свойствами и теплостойкостью, обычно являются основой конст­рукционных клеев. Термопластичные клеи используют, как правило, для склеивания неметаллических материалов и при­клеивания их к металлам в изделиях несилового назначения. Типы клеев и области их применения приведены в табл. 10.1.

Таблица 10.1 Характеристики и области применения некоторых конструкционных клеев Тип клея Марка клея Предел прочности при сдвиге, МПа Термо­стой­кость, °С Склеиваемые материалы Феноло-формаль- дегидный В31-Ф9 13...15 45...100 Оргстекло между со­бой и с тканями, по­ристые материалы Феноло-каучуко- вый ВК-3, ВК-13М ВК-32-200, ВК-13 14...25 200 200 300 Металлы, стеклопла­стики Феноло-поливи- нил ацетатный БФ-2 БФ-4, ВС-1ат, ВС-350, БФР-2 17...18 80 200 300 кр. 350 Металлы, стеклопла­стики, древопластики и другие материалы Феноло-кремний- органический ВК-8 ВК-15 ВК-18 ВК-18М ВК-20 12...17 100 1200 кр. 200 900 кр. 700 Стали, титан, графит и др. Металлы и не­металлические мате­риалы Эпоксидный К-153, Л-4 10...30   Металлы, стеклопла­стики, неметалличе­ские материалы   ВК-32-ЭМ     Стальные, алюминие­вые и титановые сплавы, стеклопла­стики, полимеры   ВК-1     Металлы и стекло­пластики   Эпоксид П иПР     Металлы и неметал­лические материалы

 

Окончание табл. 10.1 Тип клея Марка клея Предел прочности при сдвиге, МПа Термо­стой­кость, °С Склеиваемые материалы Эпоксидный ВК-9 ЭПЦ-1 10...30 125 150 Стали, алюминиевые сплавы, неметалли­ческие материалы Асбоцемент, стали, неметаллические материалы Эпоксиднополи- уретановый ВК-16 10...15   Металлы, стеклопла­стики, неметалличе­ские материалы Эпоксиднокрем- нийорганический ТКМ-75 18...20 300 500 Металлы и стекло­пластики Полиуретановый ПУ-2 ВК-11 11...20   Металлы, неметалли­ческие материалы; декоративно-отделоч­ные ткани, поролон с деревом и алюми­ниевыми сплавами Кремнийоргани- ческий ВКТ-2 ВКТ-3 10...17 200 300...400 Стекловолокнистые материалы со сталями Полиэфирный ТМ-60 —   Полиэтиленовые пленки Перхлорвинило- вый ХВК-2а —   Хлопчатобумажные ткани с древесиной Полиамидный СП-6 15...30 300...375 Коррозийно-стойкие стали, титановые сплавы, композиты Полибензимида- зольный ПБИ-1К   350...540 Коррозийно-стойкие стали, титановые сплавы, композиты

Примечание, кр. — кратковременный.

 

Резиновые клеи, основу которых составляют каучуки, отли­чаются высокой эластичностью и применяются для склеивания резины или приклеивания резины к металлам. Они представля­ют собой растворы каучуков или резиновых смесей в органиче­ских растворителях.

Неорганические клеи — это клеи на основе клеящих веществ (связок) неорганической природы. К ним относят керамические (основа — оксиды магния, алюминия, кремния, щелочных ме­таллов), силикатные (калиевое или натриевое жидкое стекло), металлические (жидкий металл).

По форме выпуска клеи бывают однокомпонентными, посту­пающими к потребителю в готовом виде, и многокомпонентны­ми, приготавливаемыми непосредственно перед применением из поставляемых ингредиентов в соответствующих количест­вах с учетом срока жизнеспособности клея.

Клей характеризуется концентрацией, вязкостью, жизнеспо­собностью, адгезией (после склеивания).

Вязкость клея является важнейшим технологическим пара­метром. Для обеспечения вязкости клеи наносят в виде растворов, эмульсий, расплавов. Используют водные растворы и эмульсии, растворы на основе мономеров, жидкие полимеры с низкой моле­кулярной массой (олигомеры). После нанесения клея на поверх­ность склеивания требуется открытая выдержка для удаления растворителя. Полное удаление растворителя означает схваты­вание (затвердевание) клея, часть растворителя нужно оставить, чтобы обеспечить формирование клеевого шва. Неполное удале­ние растворителя понижает прочность шва, является причиной появления пор. Этот недостаток ограничивает применение кле­ев-растворов, особенно с органическими растворителями, огне­опасными, часто токсичными и экологически вредными.

Жизнеспособность клея — время с момента смешивания компонентов клея до начала желатинизации, когда клей невоз­можно наносить.

Адгезию клея оценивают по сопротивлению равномерному отрЫву или срезу образцов. Прочность адгезии должна быть не меньше прочности когезии, т.е. собственной прочности мате­риала клея. Разрушение клеевых швов, как правило, носит сме­шанный характер.

Для обеспечения требуемых свойств используют многокомпо­нентные клеевые композиции, в состав которых входят: связую­щее, носитель, катализаторы, отвердители, ускорители, инги­биторы, замедлители и различные модифицирующие добавки. Связующее — основа клея, которая определяет свойства клеевого соединения. Носителем клея выступает растворитель, пленка, бумага, различные ткани. Растворитель придает клею необходи­мую вязкость для нанесения слоя однородной толщины. Ката­лизаторы и отвердители обеспечивают отверждение клея, при этом катализаторы в реакцию не вступают, а отвердители реаги­руют со связующим и обеспечивают образование сетчатой струк­туры. В термопластичном клее присутствие катализатора и от- вердителя не требуется.

Ингибиторы и замедлители используют для предотвращения нежелательного отверждения при хранении клея, увеличивая тем самым его срок годности (хранения) — время, в течение кото­рого клей сохраняет пригодность для применения. При превыше­нии срока хранения изменяется способность клея отверждаться, его вязкостные и другие свойства, что отрицательно сказывается на прочности клеевого шва. Ускорители смешивают с клеем перед его употреблением, нейтрализуя тем самым действие ингибиторов и замедлителей.

Разнообразные модифицирующие добавки — наполнители, пластификаторы, стабилизаторы и другие — вводят для улуч­шения технологических свойств, уменьшения остаточных напря­жений и снижения хрупкости клеевого шва.

Прочность клеевого соединения определяется химической природой и структурой клеящего вещества (адгезива) и склеи­ваемого материала, состоянием склеиваемых поверхностей, усло­виями его формирования и рядом других факторов.

Различают адгезионное и когезионное разрушение клеевого соединения. Под адгезией понимается способность клеевой про­слойки прилипать и прочно удерживаться на поверхности склеи­ваемого материала, под когезией — собственная объемная проч­ность клеевого слоя. Соответственно, под адгезионным разруше­нием понимают разрушение клеевого соединения по границе «склеиваемый материал — адгезив», а под когезионНым — разру­шение по объему клеевой прослойки или склеиваемого материала.

Для хорошего адгезионного взаимодействия требуется обес­печить контакт подложки и клея на молекулярном уровне. Для этого нужно, чтобы клей был жидким и смачивал подложку, а на поверхности склеивания не было загрязнений (оксидов, пленок смазочных материалов и др.).

Технологический процесс склеивания изделий включает под­готовку поверхностей под склеивание, нанесение клея, сжатие склеиваемых изделий, отверждение клея, контроль качества клеевого соединения.

Подготовку поверхностей под склеивание производят меха­ническими и химическими методами. К механическим методам относится зачистка склеиваемых поверхностей посредством аб­разивного инструмента или пескоструйной обработки, после чего производится обезжиривание склеиваемых поверхностей бензи­ном, ацетоном или другим растворителем. Из химических методов применяют травление, оксидирование и др.

Технология нанесения зависит от консистенции клеевого со­става (жидкие, пастообразные, твердые). Жидкие клеи наносят кистью, валиком или распылением. При необходимости наносит­ся несколько слоев клея, но обязательно после просушки каж­дого из них перед нанесением следующего. Пастообразные клеи наносят под давлением шпателем, роликом и другими способа­ми. Порошкообразные клеи наносят в электрическом поле ана­логично порошковым лакокрасочным материалам.

Сжатие склеиваемых изделий является необходимой и ответ­ственной операцией, так как оно обеспечивает требуемый кон­такт склеиваемых поверхностей, способствует удалению из зоны склейки пузырьков воздуха и растворителя, обеспечивает расте­кание клея. Обычно давление сжатия составляет 0,05...2,00 МПа. После приложения давления детали нагревают до температуры отверждения клея и выдерживают определенное время. Клеи холодного отверждения могут отверждаться с помощью отвер- дителей без дополнительного нагрева.

В машиностроении склеивание применяют для соединения металлических деталей, деталей из пластмасс, а также при ре­монте машин; в самолетостроении склеивают обшивку самолета с элементами каркаса крыла; в автомобилях приклеивают обив­ку салона, панели, металл склеивают со стеклом и пластмассами при креплении ветровых стекол, сборке фар и сигнальных фона­рей. Клеевые швы, испытывающие значительные статические и динамические нагрузки, получают горячим отверждением тер­мореактивных клеев. Типичными примерами являются склеива­ние вала и шестерни, тормозных накладок с подложками, ре­жущих вставок из твердых сплавов или быстрорежущих сталей с корпусами из конструкционных сталей. Анаэробные клеи, не требующие очистки поверхности склеивания от масляных пле­нок и смазочно-охлаждакнцих жидкостей и отличающиеся бы­стротой отверждения, применяют при сборочных операциях, для фиксации резьбовых соединений, приклеивания порошковых изделий, которые из-за пористости невозможно обезжирить.

ПРОИЗВОДСТВО ЧЕРНЫХ И ШЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

11. Металлургия черных металлов

Раздел II

12. Металлургия цветных металлов

LI

МЕТАЛЛУРГИЯ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

т.

 

Производство чугуна

Сплавы железа с углеродом, содержащие свыше 2,14 % угле­рода, называют чугунами. Их получают путем восстановления железа из оксидов, содержащихся в рудах. Процесс восстановле­ния железа ведут в доменных печах. В зависимости от назначения и места дальнейшей переработки различают чугуны передельные (примерно 80 % от всего выпуска), предназначенные для перера­ботки в сталь, и литейные, поступающие на машиностроительные заводы и используемые в качестве исходного материала для изго­товления литых заготовок.

Общая схема взаимосвязи металлургического и машинострои­тельного производств, их связи с народным хозяйством показана на рис. 11.1. После добычи руду и коксующийся уголь 1 направ­ляют на подготовку и переработку, которая для кокса сводится к нагреванию в коксовых батареях 2, а для руды — к ее измель­чению, обогащению и окускованию 3. Подготовленные таким об­разом исходные материалы поступают в доменную печь 4, где и происходит восстановление железа из оксидов и его насыщение углеродом и другими примесями. В случае выплавки передель­ного чугуна последний направляется в сталеплавильные печи 5, в которых из него получают сталь. Сталь разливается в слитки 6, из которых после прокатки 7 получают заготовки для обработки резанием на станках 8 или готовый продукт (рельсы, балки, листы, трубы). Литейный чугун в виде чушек переплавляется в пла­вильных агрегатах 9 литейных цехов машиностроительных за­водов. Из этого чугуна получают литые заготовки, большая часть из которых проходит механическую обработку на станках и в виде готовых деталей подается на сборку и используется в народном хозяйстве. В свою очередь, машиностроительное производство и народное хозяйство поставляют отходы метал­лообработки (стружку) и лом черных металлов заводам по про­изводству стали, завершая таким образом круговорот металла.

Рис. 11.1. Связь металлургического и машиностроительного производства

 

11.1.1. Исходные материалы для доменного производства и их подготовка к плавке

Исходными материалами для доменного производства явля­ются руда, флюсы, топливо и огнеупоры.

Железная руда состоит из железосодержащих минералов и пустой породы, в состав которой входят оксиды кремния SiO_z (кремнезем), алюминия А1_г0₃ (глинозем), кальция СаО и маг­ния MgO. Качество руды определяется многими критериями, но прежде всего содержанием в ней железа, легкостью восстанов­ления железа из оксидов, составом пустой породы и концентра­цией вредных примесей, таких как фосфор, мышьяк и др. Для производства чугуна используют следующие руды. Магнитный железняк (магнетит) представляет собой смесь двух оксидов железа (FeO и Fe₂O_g) и содержит до 70 % железа. Его название связано с наличием в нем магнитного оксида FeO.

Руда имеет темный цвет, прочная и плотная; после измельче­ния легко обогащается методом магнитной сепарации.

Красный железняк (гематит) содержит до 60 % железа в виде оксида Fe₂0₃. Он менее плотен, чем магнетит, легко из­мельчается и восстанавливается.

Бурый железняк (гетит) представляет собой водный оксид железа Fe₂0₃• Н₂0 и содержит до 50 % железа. Это относитель­но рыхлая, легко восстанавливаемая порода.

Шпатовый железняк (сидерит) содержит до 40 % железа в виде карбоната FeC0₃.

Флюсы — это специально вводимые в доменную печь мате­риалы, снижающие температуру плавления пустой породы и ош- лаковывающие золу кокса. Различают основные и кислые флюсы. К основным относятся известняк СаС0₃ и доломит СаС0₃ • MgC0₃, дающие при разложении оксиды щелочной группы СаО и MgO, к кислым — кремнезем Si0₂(кислотный оксид).

Выбор флюса зависит от состава пустой породы. Если она имеет песчано-глинистый характер (смесь Si0₂и А1₂0₃), то в качестве флюсов применяют известняк или доломит, а если в ней превали­руют известковые породы, то флюсом служит песок, что в прак­тике встречается довольно редко.

Основным видом топлива в доменном производстве служит кокс, но в отдельных случаях в дополнение к коксу используют природный газ или пылевидный каменный уголь, которые подают вместе с воздухом, необходимым для горения топлива. Кокс по­лучают путем нагрева особых сортов коксующихся углей до 1000...1200 °С без доступа воздуха в коксовых батареях. Перед коксованием уголь измельчается в дробилках до частиц разме­ром 2...3 мм и обогащается. В процессе выдержки при высоких температурах в течение 15...20 ч происходит удаление летучих веществ и спекание угля в пористую массу, которую выгружают из батарей на транспортеры и гасят водой или инертным газом. Для доменного процесса используются куски кокса размером 25...200 мм и пористостью около 50 %. С ростом пористости растет поверхность контакта топлива с кислородом, в результа­те чего активизируются процессы горения и повышается темпе­ратура в рабочем пространстве печи. Кокс должен содержать не менее 80 % углерода и возможно меньшее количество серы (2 %), золы (12 %), влаги (5 %) и летучих веществ (1...2 %).

Огнеупоры служат для сооружения рабочего пространства доменных и других плавильных печей. Они должны обладать термостойкостью, механической прочностью и химической стой­костью по отношению к шлакам. По химическому составу огне­упоры разделяют на кислые, состоящие из кварцитов (динас), основные (доломит, магнезит) и нейтральные (шамот, углеро- досодержащие огнеупоры). Они поставляются в виде кирпичей, фасонных блоков и крошки. Состав применяемого огнеупора ока­зывает определяющее влияние на тип флюса, вводимого при плав­ке. Так, например, для кислого огнеупора использовать в качестве флюса известняк следует крайне осторожно, так как избыток щелочного оксида в шлаке приведет к быстрому разрушению ки­слотного оксида огнеупорной кладки. Наибольшее распростране­ние нашли так называемые шамотные огнеупорные материалы, обладающие слабокислыми свойствами и состоящие из смеси кремнезема и глинозема.

11.1.2. Доменная печь

Прошедшие предварительную подготовку руды вместе с кок­сом, расход которого составляет около 50 % от массы выплав­ляемого чугуна, подаются в доменную печь. Доменные печи относятся к разряду шахтных печей и работают по принципу противотока. Шихта (руда, кокс и, если необходимо, известь) подается сверху и по мере плавления руды и выгорания кокса опускается вниз. Воздух, наоборот, вдувается в нижнюю часть печи и перемещается вверх, навстречу шихте. Полезный объем печей обычно не превышает 2000 м³ при высоте примерно 30 м; выплавляется в них до 2000 т чугуна в сутки. Отдельные печи имеют объем свыше 5000 м³.

Схема доменной печи показана на рис. 11.2, а. Шихта 1 пода­ется в загрузочное устройство 2, оборудованное двумя приемными камерами и запирающими конусами. Попеременное открывание конусов исключает прорыв доменных газов в атмосферу. Под загрузочным устройством располагается колошник 3, из кото­рого печные газы по трубам удаляются из печи. Шахта 4 печи футеруется (выкладывается) огнеупорным шамотным кирпи­чом 5. Толщина кладки превышает 1 м. Ниже шахты находятся распар 6, заплечики 7 и горн 8. В верхней части горна, запол­ненного коксом, находятся 16...20 водоохлаждаемых медных