Окисление чугуна

?Сталь является основным сплавом, применяемым во целых мирах нынешней техники для изготовления самых различных конструкций, машин и их деталей.
Сталь, как и чугун, представляет собой сплав железа с углеродом и прочими примесями, но различается от него наименьшим содержанием их.
Поэтому процесс получения стали из чугуна сводится к окислению примесей чугуна до необходимых границ чистым кислородом или кислородом воздуха или руды.
Это достигается тремя способами : конверторным, мартеновским и электроплавкой.

В конвертерах получают сталь из жидкого чугуна путем окисления C, Si, Mn, P и S до заданных границ, должных составу стали.
Окислителем является, который нельзя отменить в воздухе, или технический чистый кислород.
Реакции окисления примесей экзотермичны, сопровождаются выделением огромного количества тепла, достаточного для нагрева стали до заданной температуры.
Подобным типом, в конвертерных процессах тепло должное для нагрева шихтовых материалов, выделяется в самом материале за счет химических реакций, т. е. за счет эффекта теплогенерации.

Разновидностью бессемеровского процесса является малое бессемерование ( малый бессемеровский процесс ), выполняемое в маленьких конвертерах ёмкостью обычно 0, 5 — 4 т, в которых дух не пронизывает толщу металла, а направляется на его поверхность.
При этом получается горячая сталь ( 1600 — 1650 °C ) с относительно небольшим содержанием азота ( примерно до 0, 0075 % ), используемая главным образом для тонкостенного и стального мелкого фасонного литья ;
жидкий чугун для малого бессемеровского процесса приготовляется в вагранках.

Корректировку состава чугуна осуществляют добавками соответствующих ферросплавов, смешением литейного и передельного чугунов или доменного и ваграночного.
При этом появляется полезный эффект модифицирования металла.
Для большинства типоразмеров изложниц качественный чугун получают при использовании шихты следующего состава : 40...
55 % литейного чугуна, 10...
15 % передельного чугуна, 30...
50 % боя изложниц.
При отливке мелких изложниц в шихте допускается до 10...
15 % стального лома [ 2 ].

В процессе производства стали мартеновским способом, принимает участие специальная отражательная печь.
Для того чтобы нагреть сталь до необходимой температуры ( 2000 градусов ), в печь вводят лишнее тепло с помощью регенераторов.
Это тепло получают за счет сжигания топлива в струе нагретого воздуха.
Непременное условие – топливо должно полностью сгорать в рабочем пространстве.
Особенностью мартеновского способа производства стали является то, что число кислорода, даваемого в печь, превышает должный уровень.
Это позволяет создать воздействие на металл окислительной атмосферы.
Сырье (, который нельзя отменить и стальной лом ) погружается в печь, где подвергается плавлению в течение 4 – 6 часов.
В процессе плавления есть возможность проверять качество металла, путем взятия пробы.
В мартеновской печи возможно получать особые сорта стали.
Для этого в сырье вводят нужные примеси.

Томасовский процесс получения стали, открытый в 1878 г. английским металлургом С. Томасом, дает возможность переплавлять чугуны с тонким содержанием фосфора ( до 1, 5 — 2, 5% ) и толстым содержанием кремния ( от 0, 2 до 0, 9% ).
В различие от бессемеровского, томасовский конвертор выложен не прокислым, а главным огнеупором — доломитом.
Томасовский конвертор по размерам несколько превосходит бессемеровский ( вычислены они на один емкость заливаемого чугуна ), так как в нем образуется полно шлака.
Фосфор в томасовском процессе выступает решающую роль ( сходную той, какую выступает кремний в бессемеровском ), так как он при выгорании выделяет немалое количество тепла, должное для повышения температуры в конверторе.
Перед заливкой чугуна в конвертор забрасывают известняк ( 12 — 20% от веса чугуна ) ;
после заливки чугуна делают продувку.

FeO + Mn = MnO + Fe, 2FeO + Si = SiO2 + Fe, 3FeO + 2Al = Al2O3 + 3Fe.
Готовую сталь выливают из конвектора в ковшик, а потом налаживают на разливку.
Чтобы получить сталь с предварительно заданным количеством углерода ( например, 0, 4 – 0, 7% С ), продувку металла прекращают в тот момент, когда из него углерод еще не выгорел, или можно предположить полнейшее выгорание углерода, а потом добавить определенное количество чугуна или содержащих углерод определенное количество ферросплавов.
Томасовский процесс.
В конвертор с основной футеровкой сначала загружают свежеобожженную известь, а затем заливают, который нельзя отменить 1, 6 - 2, 0% Р, до 0, 6%Si и до 0, 8% S.
В томасовском конвекторе образуется известковый, который нельзя отменить для извлечения и связывания фосфора.
Заполнение конвектора жидким чугуном, подъем конвертора, и пуск дутья происходят также как и в бессемеровском процессе.
В начальный период продувки в конвекторе окисляется железо, кремний, марганец и формируется известковый шлак.
В сей период температура металла несколько повышается.
Во другой период продувки выгорает углерод, что сопровождается некоторым снижением температуры металла.
Когда содержание углерода в металле достигнет менее 0, 1%, пламя уменьшится и скроется.
Наступает третий этап, вовремя которого интенсивно окисляется фосфор

В полость конвертера вводят фурму и включают подачу кислорода.
Перед началом продувки проверяют готовность систем, приспособлений и оборудования.
Прежде всего это касается котла - охладителя и газоочистки.
Особенно великое внимание уделяют работе тракта для отвода конвертерных газов по схеме без догорания СО.
По котлу контролируют давление и расход воды для питания контура.
Проверяют работу дымососа, газовые горелки и устройства для систем газоотводного тракта, расход воды.
Автоматом включается регулятор, выставляется заданное давление в устье кессона охладителя конвертерных газов, равняющееся 6 — 10 Па, и обеспечивается в отводимых газах 60 % СО.

Окисление кремния заканчивается в первые 3 — 5 минут продувки, и в дальнейшем по ходу плавки жидкий металл кремния не держит.
Реакция окисления кремния протекает до его полнейшего расхода и является необратимой, потому что продукт окисления — кислотный окисел SiO 2 связывается в щелочном шлаке в крепкое соединение ( CaO ) 2 ? SiO 2.