Учебное пособие
Металлургическое производство
Введение
Получение металлов известно человечеству давно. Например, медь и олово добывались уже в пятом тысячелетии до нашей эры.
В России первый металлургический завод начал работать в 1701 г. на Урале. В дальнейшем производство чугуна и стали быстро развивалось . Россия даже стала экспортировать сталь. Однако в начале XX века на душу населения в России все же приходилось в 18 раз меньше чугуна и стали, чем в США, в 8 раз меньше, чем в Германии, в 4 раза меньше, чем во Франции.
Металлы и сплавы делят на черные и цветные.
Важнейшим промышленным металлом является железо (Fе), которое в сплавах с углеродом (С) и другими элементами образует группу сплавов черных металлов — сталь, чугун и ферросплавы. Из общего количества производимых в мире металлов свыше 90% приходится на долю черных металлов.
Из цветных металлов особое значение имеют медь (Си), алюминий (А1), магний (Мg), свинец (РЬ), цинк (Zn), олово (Sn), а также хром (Сr), никель (Ni), молибден (Мо) и другие.
Все перечисленные металлы называют техническими в отличие от благородных (платина, золото, серебро), редкоземельных и прочих металлов.
Наибольшее распространение в народном хозяйстве имеют металлические сплавы, так как их свойства лучше свойств составляющих их простых элементов.
1. Металлургия чугуна
1.1 Исходные материалы для выплавки чугуна
Сплавы черные металлов, как было сказано, представляют сплавы железа с углеродом; кроме того, они содержат примеси — кремний, марганец, фосфор, серу и некоторые другие.
Химически чистое железо в промышленности практически не применяется, поскольку механические свойства его невысоки.
Элементом, оказывающим главное влияние на свойства черных металлов, является углерод, и в зависимости от содержания его черные металлы делят на сталь и чугун.
Сталью называют железоуглеродистый сплав с содержанием углерода до 2,14%. Чугуном является железоуглеродистый сплав, содержащий углерода от 2,14% до 6,67%. Сталь обладает значительно более высокими механическими свойствами (прочностью, твердостью, пластичностью и др.) по сравнению с чугуном. Основное назначение чугуна — служить сырьем для получения стали.
Исходным сырьем для производства чугуна являются железные руды, топливо и флюсы. Агрегатом для выплавки чугуна служит доменная печь.
Рассчитанное в определенном соотношении количество загружаемых в доменную печь исходных материалов называется шихтой.
Железной рудой является горная порода, содержащая те или иные соединения железа, а также примеси соединений других элементов, являющихся пустой породой.
В настоящее время для получения чугуна употребляют следующие руды.
Магнитный железняк (Fе3О4) — минерал черного цвета, обладает магнитными свойствами; содержание в нем железа доходит до 72%,
Бурый железняк (2Fе2О3ЗН2О) — минерал желто-бурого цвета; содержание железа колеблется от 35% до.50%.
Красный железняк (Fе2О3) — минерал красного цвета, содержит до 60% железа.
Шпатовый железняк (FеСО3) — минерал серого цвета, содержит 30—42% железа.
Топливо, употребляемое для доменного процесса, должно иметь высокую теплотворную способность и малую зольность, обладать пористостью, прочностью при высоких температурах, а также содержать как можно меньше серы, которая частично переходит из топлива в чугун и ухудшает его свойства.
В качестве топлива при доменном производстве используется каменноугольный кокс. ............
