double arrow

Науглероживание железа в доменном процессе. Процессы образования чугуна. Формирование окончательного состава чугуна в горне


Значит так: металлическое железо — продукт восстановления руд — появляется в нижней части шахты печи и распаре. При большом избытке углерода в печи получение чистого железа даже в начальный момент его появления затруднительно. При извлечении из шахты проб материалов в них находят губчатое железо (пористый полупродукт), содержащее около 1-2% С. По мере опускания материалов в доменной печи и их дальнейшего нагрева железо растворяет в себе углерод (все больше и больше). При этом температура плавления его снижается, металл плавится и в виде капель стекает в горн. Окончательный состав чугуна формируется в горне печи.

Можно выделить 4 стадии науглероживания железа в современной ДП:

2) первая стадия — происходит выпадение сажистого углерода на поверхности свежевосстановленного железа; все факторы, способствующие протеканию реакций CO + H2 = Ссаж + H2O и 2CO = Ссаж + СО2 (400-1000 градусов), вызывают увеличение содержания углерода в чугуне (рост давления в печи, высокая восстановимость шихты, рост основности, повышение содержания водорода в газовой фазе);

3) вторая стадия — связана с первой и характеризуется диффузией Ссаж в массу металлического железа (950-1150 градусов) — 3Fe + 2СО = Fe3C + СО2;

4) третья стадия — плавление металла с содержанием ~2% С при температуре выше 1150 градусов и стекание капель по коксовой насадке с растворением углерода кокса в металле — 3Fe + Ск = Fe3Q

5) четвертая стадия — это процесс, протекающий в горне.

В горне, с одной стороны, продолжается растворение углерода кокса в жидком металле (связано с температурой в горне, временем пребывания и составом чугуна в горне), а с другой — идет окисление углерода чугуна в фурменных очагах (связано с размером печи).

По аналогии с процессом восстановления первые две стадии науглероживания могут быть названы «косвенным» науглероживанием, а вторые две — «прямым» науглероживанием.

В современных условиях доменной плавки содержание углерода в чугуне зависит главным образом от параметров плавки и колеблется в интервале 4,3-5,3%.

Окончательное содержание углерода в чугуне зависит от устойчивости карбидов, которая во многом определяется наличием примесей. Марганец, хром, ванадий образуют карбиды, способствуя увеличению содержания C. Кремний, алюминий, фосфор, медь способствуют, наоборот, снижению содержания C. Поэтому в ферромарганце (6,5-7% С) и зеркальном чугуне (5-5,5% С) всегда больше углерода, чем в передельном, а в ферросилиции (1,5-2% С) и литейный чугунах (3,5-4% С) — меньше.


[1] Составление уравнения баланса основных и кислотных оксидов при заданной основности шлака.


Сейчас читают про: