§ 41. Основы технологии черных металлов [1986 Попов К.Н. - Материаловедение для каменщиков, монтажников конструкций]

Производство чугуна. Чугун получают в доменных печах термической обработкой (до температуры 1900°С) шихты - смеси железной руды, твердого топлива (кокса) и флюса. Флюс - обычно известняк СаСО₃ - необходим для перевода пустой породы (в основном SiО₂ и Аl2О³), содержащейся в железной руде, и золы от сжигания топлива в расплавленное состояние. Пустая порода и зола кокса, сплавляясь с известняком, образуют доменный шлак.

В доменную печь (рис. 25) сверху через устройство 3 загружают шихту, а снизу через фурмы 7 подают воздух. По мере продвижения вниз температура шихты повышается. Углерод кокса при высоких температурах восстанавливает железную руду до чистого железа. Железо плавится и при этом вбирает в себя углерод до 5% (науглероживается), превращаясь в чугун. Расплавленный чугун 9 стекает в низ печи, а расплавленный шлак 2 как более легкий находится сверху чугуна. Продукты плавки - чугун и шлак - периодически выпускают через летки 1 и 8 в ковш.

Рис. 25. Схема доменной печи: 1 - летка для выпуска жидкого чугуна, 2 - расплавленный шлак, 3 - загрузочное устройство, 4 - газоотводная труба, 5 - капли расплавленного чугуна, б - капли шлакового расплава, 7 - фурмы для подачи воздуха, 8 - летка для выпуска расплавленного шлака, 9 - жидкий чугун

Более 80% чугуна используют для получения стали, а остальное (около 20%) - для литых чугунных изделий.

В зависимости от состава различают твердый и прочный белый и серый чугуны. В состав белого чугуна входит большое количество цементита, а в сером чугуне из-за наличия кремния углерод находится в виде графита.

При доменном производстве на каждую тонну чугуна получают около 0,6 т огненно-жидкого шлака. Шлак - ценное сырье для промышленности строительных материалов. Из него получают шлакопортландцемент, шлаковую пемзу, шлаковую вату и другие материалы.

Производство стали. Сталь получают из сырьевой шихты: чугуна и железного металлолома плавлением в мартеновских печах, конвертерах или электрических печах. Выплавка стали - сложный процесс, складывающийся из целого ряда химических реакций между сырьевой шихтой, добавками и топочными газами. Выплавленную сталь разливают на слитки или перерабатывают в заготовки методом непрерывной разливки.

Стальные слитки - полуфабрикат, из которого различными методами получают необходимые изделия. В основном применяют обработку стали давлением: металл под действием приложенной силы деформируется, сохраняя приобретенную форму. При обработке металла давлением практически нет отходов. Для облегчения обработки сталь часто предварительно нагревают. Различают следующие виды обработки металла давлением: прокатка, прессование, волочение, ковка, штамповка. Наиболее распространенный метод обработки - прокатка; им обрабатывается более 70% получаемой стали.