Технология изготовления чугуна

Технологический процесс изготовления чугуна состоит из следующих операций: подготовка руды, подготовка топлива, подготовка флюсов, доменный процесс.

Для получения высококачественного чугуна наиболее низкой себестоимости необходима подготовка шихтовых материалов к плавке. Прежде всего подготовке подвергают руду. Подготовка руды заключается в сортировке руд по химическому составу и размеру кусков. Мелкие и пылевидные фракции подвергаются окускованию, а крупные – дроблению.

Следующая операция-обогащение. Этой операции подвергаются «бедные руды», т.е., руды с низким содержанием железа (40-46%) Переработка таких руд характеризуется значительным увеличением расхода топлива, флюсов, снижением производительности доменных печей и в конечном итоге увеличением себестоимости чугуна. В процессе обогащения происходит удаление значительной части пустой породы, а в получаемом концентрате значительно возрастает содержание железа. В зависимости от характера и свойств руды применяют соответствующий способ ее обогащения (гравитационный, магнитный, флотационный). В результате обогащения получают тонкодисперстные концентраты с содержанием железа до 65-67%, которые в силу своих физических свойств не могут использоваться в доменном процессе.

Поэтому следующим этапом подготовки руды является агломерация (окускование), которая заключается в образовании пористого продукта- офлюсованного агломерата, получаемого в результате спекания шихты за счет сгорания кокса при определенной температуре. При использовании офлюсованного агломерата снижается расход кокса и известняка, улучшаются условия плавки и технико-экономические показатели работы доменных печей.

С развитием различных способов обогащения руд и увеличением удельного концентрата в общем объеме железорудного сырья начал применяться новый процесс подготовки руды- окомкование. Сущность процесса состоит в окатывании частиц исходной шихты и последующем обжиге полученных окатышей (размером до 25,30 мм) Обожженные окатыши по сравнению с агломератом обладают более высокой механической прочностью, хорошей восстановимостью, однородны по составу и характеризуются высоким содержанием железа (70-95%).

Подвергаются подготовке и другие шихтовые материалы. Кокс перед загрузкой в печь подвергается грохочению с целью удаления мелочи и снижения его потерь в процессе плавки за счет выноса мелких фракций.

Флюсы подвергаются дроблению, а затем грохочению для отсеивания мелочи. Подготовленные таким образом шихтовые материалы послойно загружаются в доменную печь в определенных взвешенных дозах, называемых калошами.

Доменный процесс осуществляют в доменных печах, которая представляет собой сооружение шахтного типа, имеющая форму усеченного конуса, выложенную внутри огнеупорным кирпичом, а снаружи печь имеет металлический кожух.

Шихтовые материалы хранятся на рудном дворе в бункерах. С помощью крана они перегружаются в специальные бункеры, автоматически взвешиваются и подаются в вагонетки или на транспортер к верхней части доменной печи, где автоматически разгружаются. Через специальное отверстие в доменную печь вдувают горячий воздух в целях интенсификации процесса плавки и экономии топлива. Сгорание кокса происходит с образованием углекислого газа, который, соприкасаясь с раскаленным коксом, превращается в окись углерода. По мере выгорания кокса шихтовые материалы перемещаются вниз, а навстречу им снизу вверх движется мощный поток раскаленных газов, в котором шихта высушивается и прогревается до определенной температуры при которой происходит основной процесс плавки –восстановление железа из руды. Этот процесс восстановление окислов железа окислами углерода принято называть косвенным восстановлением. Параллельно идет процесс прямого восстановления железа, т.е., процесс восстановления железа твердым углеродом раскаленного кокса. Восстановленное таким образом железо находится в виде твердой губчатой массы и по мере насыщения его углеродом плавится и стекает в горн печи. Полученный жидкий чугун скапливается на дне печи.

Одновременно идет процесс восстановления окислов марганца, кремния, фосфора, в результате образуются вредные примеси серы и фосфора в виде шлака. Одновременно с процессом восстановления Окислов происходит процесс плавления пустой породы, в результате которой также образуется шлак. Будучи легче чугуна шлак располагается над ним отдельным слоем, который исключает возможность соприкосновения жидкого чугуна с вдуваемым в печь воздухом и тем самым предохраняет чугун от окисления. Выпуск продуктов плавки производится раздельно через соответствующие отверстия: чугуна через каждые 1.5-2 часа, шлака –1 час. Далее чугун выпускается в ковши и транспортируется для разлива в чушки или дальнейшей переработки в сталеплавильные цехи.