Производство чугун: Производство чугуна: оборудование, технология, сырье, производители

Производство чугуна в доменной печи

Производство чугуна – процесс, требующий наличия специального оборудования и соблюдения технологии. Рассмотрим его подробно, начиная от материалов, из которых выплавляется чугун, заканчивая самой технологией. 

Итак, выплавка чугуна происходит в доменной печи. Сырьем для производства являются железные руды. Состав железной руды следующий: рудное вещество и пустая порода. Рудное вещество составляют окислы, силикаты и карбонаты железа. А в основе рудной породы находятся кварцит или песчаник. Существует несколько видов железной руды для производства чугуна. 

Красный железняк

Окраска красного железняка варьируется от темно-красной до темно-серой. Железо, находящееся в составе красного железняка имеет вид безводной окиси.

Содержание железа в данном виде руды составляет 45-65%. 

Бурый железняк

Железо, находящееся в составе бурого железняка имеет вид водных окислов. Процент железа составляет варьируется от 25-50. Окраска может быть от желтой до буро-желтой. 

Магнитный железняк

Железо представляет собой закись-окись. Процент его содержания в руде — 40-70. Данный вид железняка обладает ярко выраженными магнитными свойствами. 

Шпатовый железняк

Железо в шпатовом железняке имеет вид углекислой соли. Содержание железа составляет 30-37%. Цвет желто-белый или серый. 

Марганцевые руды

Марганцевые руды в процессе выплавки используются для повышения количества марганца и добавляются в шихту. 

Существуют и другие классификации видов чугуна. 

Как мы уже сказали, процесс выплавки чугуна осуществляется в доменной печи. Рассмотрим этот процесс подробно. 

На первом этапе выплавки чугуна, в доменную печь помещают кокс, агломерат и снова кокс. Эти составляющие располагаются в печи слоями. Что такое агломерат? Агломерат – это железная руда, спеченная с флюсом. Для поддержания нужной температуры, в горн вдувается кислород или подогретый воздух. При сгорании кокс образует CO2. Далее CO2 превращается в CO. Именно CO является восстанавливающим средством для руды. При этом железо становится твердым. При опускании в распар (горячую часть печи) железо растворяет в себе углерод. На этом этапе происходит образование чугуна. Здесь чугун начинает плавиться и постепенно стекать в нижнюю часть печи. Благодаря тому, что на поверхности чугуна скапливаются жидкие шлаки, окисление не происходит. Выпуск чугуна осуществляется через специальные отверстия. В период выплавки эти отверстия закрыты глиняным раствором. Процесс выплавки чугуна в доменной печи является непрерывным. 

Технологии производства чугуна постоянно совершенствуются

Чугун является сплавом железа, содержащим углерод. Его состав может кроме них включать марганцевые, фосфорные, кремниевые, серные и др. компоненты. Изначально материалами для производства чугуна служат железосодержащие руды, топливные материалы, флюсы. Как правило, в виде сырья для производств чугуна применяются железняки, имеющие в составе от 30 до 70% железа и прочих химических веществ в пустой породе, а также вредных серо- и фосфоросодержащих соединений. Топливным материалом для производства чугуна служит кокс, представляющий собой результат сухой, то есть без участия воздуха, переработки каменного коксугля. Применяемые флюсы, чаще всего это кварц, доломит, песчаники и известняки, позволяют снизить температуру расплавления пустой породы, а также привести ее вместе с золой от топлива к шлаку.

 

Доменное производство чугуна

 

Наибольшее применение нашел в производстве чугуна доменный процесс. Он включает ряд физических, физико-химических, а также механических проявлений, наблюдаемых в действующей доменной печи. Помещенные в эту печь исходные компоненты (кокс, железосодержащие материалы с флюсами) при прохождении всех операций преобразуются в сплав чугуна, выделяющиеся доменные газы со шлаками. Задача доменного производства чугуна – создание этого сплава из железосодержащих компонентов посредством их переплавления в доменных печах в очень высокой температуре. 

Поэтому доменный цех – один из важнейших в структуре завода по производству чугуна. Помимо этого производство чугуна в доменной печи – основа для изготовления стали, прокатных изделий – конечной продукции металлургического цикла других предприятий. Часть чугуна является товарным продуктом, поставляемым в твердом виде в форме небольших слитков (чушек). Их получают на разливочных машинах, установленных в стороне от доменного цеха в специальном разливочном отделении. Другая часть чугуна идет на производство сталей. Газ, получаемый в ходе процесса производства чугуна, используют в мартеновском и коксохимическом производствах в металлургии. Он служит основным топливом нагревательных устройств прокатных цехов, доменных воздухонагревателей.

 

 

Чугун выплавляется в печах, куда помещаются, чередуясь слоями, железосодержащие компоненты с флюсами, топливом. От воздействия своей массы они спускаются в низ печи, куда в особые отверстия подается подогретый воздух под определенным давлением. Он поддерживает нужные условия горения загруженного кокса. Технологический процесс производства чугуна предполагает восстановление железа, а также других элементов из их окислов. В процессе восстановления кислород отнимают от окислов и получают из них компоненты или окислы меньшего содержания кислорода.

Одним из ведущих способов производства чугуна считается восстановление железа от действия окиси углерода. Она образуется от сгорания в горне печи природного газа. Еще стоит отметить, что восстановление железа, предусмотренное технологией производства чугуна для данных печей, осуществляется постепенно, в процессе поэтапного извлечения кислорода из окислов. Доменный процесс предполагает, что в процессе восстановления железа участвуют как окиси углерода, так и непосредственно сам твердый углерод.

 

 

Определенное количество железа также восстанавливается с помощью водорода. В схеме производства чугуна восстановление железа от действия водорода или окиси углерода считается непрямым (то есть косвенным), а восстановление с помощью твердого углерода называют прямым. На самом деле восстановление железа в данном случае осуществляется двумя стадиями. К моменту достижения железорудным составом зоны распада доменной печи, где установилась температура около 1000°С и больше, окислы железа успевают частично восстановиться непрямым путем в зоне, где действуют менее высокие температуры. В результате их прямого разложения углеродом получается полное восстановление железа.

 

Производство высокопрочного чугуна

 

При производстве высокопрочного чугуна большое место отводится науглероживанию железа. Чугун с такими характеристиками образуется, когда восстановленное в доменной печи из рудного материала железо принимает в себя много углерода и прочих элементов. Начало процесса науглероживания железа характеризуется его образованием в губчатом состоянии на участке печи, где действует температура до 500°С. Только что восстановленное железо выступает в качестве катализатора, способствующего распаду окиси углерода на два компонента: двуокись и сажистый углерод. В итоге распада окиси углерода от температуры 550-650°С получаются карбиды железа, прочих металлов. Наделенный особой активностью, сажистый углерод активно вступает в химическое взаимодействие с частицами железа.

При температуре в 1000°С и больше карбид железа распадается на железо с углеродом. С ростом количества углерода температура в процессе плавления становится существенно ниже. Так, чистое железо расплавляется при температуре от 1539°С, а сплав его с углеродом способен плавиться уже от 1147°С. Плавление сплава происходит в зонах доменных печей, где действуют высокие температуры, то есть внизу шахты. Образующийся жидкий сплав и есть чугун. При стекании вниз он, омывая раскаленные части кокса, еще больше науглероживается.

 

 

Науглероживание металла завершается ниже уровня шлаковой летки – в металлоприемнике.

Здесь на соотношение углерода с металлом оказывает влияние содержание других компонентов. Итоговое наполнение углеродом при производстве серого чугуна, например, может зависеть от стойкости карбидов, которая в большой степени определяется содержащимися в чугуне примесями. Например, примесь марганца способствует науглероживанию металла, так как он входит в состав карбида, растворяющегося в чугуне. Аналогичное действие оказывают ванадий, хром, титан. Кремний с фосфором или сера препятствуют образованию карбидов. Из-за этого ферромарганец и зеркальные чугуны всегда содержат больше углерода, чем чугуны передельные, ферросилиций или полученные в литейном производстве чугуны.

В ходе плавления восстанавливается не только само железо, но и ряд различных элементов, находившихся в рудной массе. В составе шихтовых материалов в печи, помимо окислов железа, поступают еще окислы и отдельные химические элементы, такие как марганец, хром, ванадий, титан, свинец, медь, цинк, мышьяк и др.

Они в полностью или частично восстановленном виде вместе с частицами серы попадают в чугун и влияют на его свойства в худшую или в лучшую сторону. В основах производства чугуна считается, что чаще всего ценными примесями служат кремний с марганцем, а вредоносными – сера с фосфором.

 

 

 

Наличие в чугуне серных компонентов можно уменьшить до оптимального предела путем внедоменного обессеривания. Если выдержать чугун с 2% марганца в ковше-чугуновозе или миксере, то некоторый объем серы в различных ее соединениях с марганцем перейдет из состава металла в шлак. Это возможно благодаря уменьшению растворяемости данного соединения в металлах от снижения температуры. Подобное обессеривание в ковше чугуна может достичь 60%. Кроме этого существуют еще методы внедоменного обессеривания чугунов. В производствах чугуна в мире довольно часто в этих целях используют обессеривающие присадки, такие как известь, кальцинированная сода или металлический магний.

 

Особенности процесса производства чугуна

 

В процессе плавления в горн с общей смесью стекает расплавленный шлак. Благодаря его плотности, меньшей, чем у чугуна, он всплывает поверх него. Это явление наблюдается в районе распара печи. Первоначальный шлак получается от сплавления находившихся в пустых породах руд, а также флюсах окислов. При стекании вниз, в процессе накапливания шлак значительно меняется по составу. Благодаря реакциям с компонентами не полностью прогоревшего кокса, расплавляющегося чугуна в нем получают восстановление из своих окислов марганец с железом, а кроме того растворяются соединения серы, зола и кокс.

 

 

Равномерность работы доменных печей, качественное производство отливок из чугуна с его видом зависят от таких свойств шлака, как плавкость, вязкость, текучесть, температура плавления, серопоглотительная способность. Данные качества шлака продиктованы его химическим наполнением, минералогическими свойствами исходных шихтовых компонентов. Химическое содержание шлака предопределяет итоговый состав чугуна, этим объясняется тот факт, что для производства различных чугунов (литейного, передельного и др. ) обычно выбирают шлак с определенными свойствами. Расплавленные шлаки и получаемый чугун поочередно выпускаются в особые отверстия – шлаковую и чугунную летки, сначала шлак, потом чугун.

 

 

Производство чугуна

Производство чугуна сосредоточено в домнах, где при высоких температурах происходит выплавка продукта из исходного сырья. Технология впервые использовалась в Китае, затем постепенно осваивалась в европейских государствах, России.

Содержание

1. Процесс производства чугуна
2. Классификация чугуна
3. Сфера применения
4. Заключение

Процесс производства чугуна

Доменная печь – это сооружение сложной формы с высотой до 80 м. Внутренние стены выложены огнестойким кирпичом, наружная поверхность покрыта стальным кожухом. Части домны имеют специальные названия:

• верхняя половина – это шахта;
• отверстие сверху – колошник;
• широкая средняя часть – распар;
• нижняя – горн.

Исходными материалами в производстве чугуна служат:

• руда с высокой концентрацией оксида железа,
• коксовое сырье,
• флюсы.

Кокс – это хорошее топливо. При его сжигании интенсивно выделяется тепловая энергия, необходимая для получения конечного продукта. Помимо энергии кокс необходим как источник монооксида углерода – восстановителя для руды. Флюсы способствуют образованию из бесполезной породы легкоплавких шлаков.

Исходную смесь для производства чугуна послойно подают в домну через колошники. Для поддержания горения в горн нагнетают горячий воздушный поток. В результате химических процессов из кокса получается монооксид углерода. Он вместе с углеродом восстанавливает железо из руды. Расплавленная железная масса стекает вниз, где некоторое ее количество, соприкасаясь с горячим коксом, образует цементит (карбид железа). Остальной расплав растворяет в себе цементит, кремниевые, марганцевые, фосфорные компоненты, образует жидкий чугун.

Порода вместе с продуктом прокаливания флюса образует шлак. Горячий поток из чугуна и шлака стекает в горн. Сплав выпускают из печи через нижнее отверстие, а шлак – по каналу, расположенному немного выше.

Классификация чугуна

Существуют разные принципы, согласно которым классифицируют чугун. Для понимания некоторой информации нужна специальная подготовка в области металлургии. Остальное понятно всем. Главный показатель основной классификации – это содержание и состояние углерода в сплаве.

• В белом чугуне этот элемент находится в виде карбида. Массовая доля железа превышает 3 %.Сплав характеризуется высокой хрупкостью, используется в основном после легирования.
• Серая модификация содержит углеродные пластины. Продукт имеет высокую стойкость к трению.
• Ковкая модификация включает в себя углеродные хлопья. Производство чугуна этого вида отличается сложностью, поэтому сплав стоит дороже, используется для изготовления особо важных деталей.

Эксплуатационные возможности металлического продукта определяются его специфическими качествами:

• стойкостью к износу;
• устойчивостью к трению;
• инертностью к коррозии;
• жаростойкостью;
• отсутствием реакции на магнит.

Согласно приведенным признакам чугун подразделяется на группы. Помимо этого сплавы классифицируются по твердости, сопротивлению к растяжению, другим физическим параметрам.

Сфера применения

Большие объемы чугуна, который называется передельным, используются для получения сталей. Литейные чугуны применяются при производстве декоративных и других различных чугунных изделий:

• сантехники;
• деталей машин;
• двигателей;
• гомогенизаторов;
• труб;
• запорной арматуры;
• радиаторов;
• электротехники;
• изоляторов.

Несмотря на обилие новых материалов, чугунные сплавы остаются неизменно востребованными во многих отраслях.

Заключение

Производство чугуна – технологически сложный процесс. Качественный продукт, изготовленный специалистами, обладает полезными эксплуатационными свойствами. Из чугуна производится как массовая, так и эксклюзивная продукция, пользующаяся спросом у потребителей.

Производство чугуна | Металлургический портал MetalSpace.ru

В Германии чугун и нерафинированную сталь получают посредством конкурирующих процессов на нескольких металлургических заводах с полным циклом, использующих доменные печи и основные кислородные конвертеры.

Растущее в полном соответствии со спросом производство чугуна служит основой увеличения мирового потребления стали. В этом контексте доменный процесс останется ведущим технологическим процессом восстановления железа из руды. В Германии чугун и нерафинированную сталь получают посредством конкурирующих процессов на нескольких металлургических заводах с полным циклом, использующих доменные печи и основные кислородные конвертеры. По уровню технологии и оборудования эти заводы являются ведущими в мире. В рамках иследовательских программ осваивается доменный процесс с кислородным дутьем, который – в сочетании с системами улавливания и хранения СО2 (CCS) – позволит существенно уменьшить выбросы СО2. С помощью процессов прямого восстановления железа из железной руды получают твердое железо прямого восстановления (DRI) без использования кокса. DRI используют главным образом в качестве сырья для электросталеплавильных печей. Большую часть DRI получают посредством газофазных процессов, особенно в тех регионах, где имеется недорогой природный газ. Цель твердофазных процессов прямого восстановления (основанных на применении угля) – получение жидкого чугуна без использования кокса или с очень малым его расходом. Из числа различных вариантов подобных технологических процессов наиболее широкое распространение в промышленных масштабах получили процессы Corex и Finex. В то время как в процессе Corex используют в качестве шихты кусковую руду, процесс Finеx может работать на руде мелких фракций. Оба эти процесса требуют применения технологии CCS для существенного уменьшения выбросов СО₂ в атмосферу.

Благодаря возможностям регулирования в широком диапазоне специфических свойств, благоприятному соотношению затрат и достигаемых с их помощью преимуществ, а также учитывая способность к рециклингу, сталь является базовым материалом и основой устойчивого развития современного индустриального общества. Сталь широко применяется во всех ключевых отраслях промышленности, в первую очередь – в общем машиностроении и приборостроении, мостостроении, строительстве, энергетике, транспорте и упаковке.

Важная роль доменного процесса

Доменный процесс и его предшественники обычно считаются родоначальниками черной металлургии. Это мнение утвердилось потому, что до начала использования металлолома в качестве шихтового материала в сталеплавильном производстве в основе всего металлургического процесса лежало восстановление железа из железной руды. Соотношение объемов производства жидкого чугуна и нерафинированной стали в мире и Германии наглядно свидетельствует о том, что до начала ХХ века сталь практически полностью получали из восстановленной железной руды (рис. 1). Снижение этого соотношения в первые 40 лет XX столетия было вызвано возрастающей долей повторного использования (рециклинга) стального лома. Однако начиная с 1940 г. соотношение выплавленного чугуна к нерафинированной стали остается практически постоянным. С тех пор растущая мировая потребность в стали удовлетворялась путем соответственного увеличения объема выплавляемого чугуна. Беспокойство, вызванное зависимостью доменного процесса от кокса, привело к появлению в 1960-х годах разработок альтернативных процессов восстановления железа из руды. В зависимости от получаемого продукта – жидкого чугуна или железа прямого восстановления (DRI) – эти процессы объединились под названиями «жидкофазное восстановление» (восстановительная плавка) или «прямое восстановление».

Рис. 1. Производство жидкого чугуна и нерафинированной стали в мире и Германии

В Германии в 2008 г. 31,2 млн.т нерафинированной стали (68 % общего объема производства) были выплавлены по технологической схеме «доменная печь – кислородный конвертер», а 14,6 млн. т – в электродуговых печах.

Производство чугуна в Германии

Реструктуризация черной металлургии. Увеличение размеров доменных печей, начавшееся в 1960-х годах, привело к фундаментальной реструктуризации черной металургии Германии (рис. 2) [1].

Рис. 2. Число действующих доменных печей и средняя годовая производительность одной печи в Германии

Для сравнения рассмотрим следующие показатели. В 1960 г. в Западной Германии в 129 доменных печах, входивших в состав 38 цехов, расположенных в 30 городах, было выплавлено 25,7 млн.т чугуна (рис. 3). Такому объему производства соответствовала средняя годовая производительность одной печи, равная 0,2 млн.т чугуна. В Германской Демократической Республике (ГДР) в восьми печах было выплавлено 2 млн.т чугуна. В 1974 г., когда наблюдался экономический подъем, в 78 доменных печах, действовавших в Западной Германии, выплавили 40 млн.т чугуна; средняя годовая производительность одной печи составила 0,5 млн.т. Для сравнения можно упомянуть, что в 2004 г. производительность каждой из 16 действующих доменных печей составила в среднем 2,1 млн.т, что означает рост на 950 % по сравнению с 1960 г. и на 320 % по сравнению с 1974 г. Такой прогресс является результатом не только увеличения размеров доменных печей, но и повышением их удельной производительности.

Рис. 3. Расположение доменных цехов в Германии в 1960 г.

В 1985 г. (в год 125-летия Института стали Общества немецких металлургов) в Западной Германии эксплуатировалось 26 доменных печей на 13 заводах (рис. 4).

Рис. 4. Расположение доменных печей в Германии в 1985 г.

В ГДР чугун выплавляли в шести доменных печах в Айзенхюттенштадте и двух доменных печах в Унтервелленборне.

Современное состояние. На рис. 5 показаны 15 доменных печей, находящихся в эксплуатации на семи заводах Германии в 2008 г. Центром производства чугуна в Германии является Дуйсбург с шестью доменными печами, выплавляющими 15,4 млн. т чугуна. Три доменные печи работают в Зальцгиттере и по две печи – в Диллингене, Бремене и Айзенхюттенштадте. Таким образом, в настоящее время Германия располагает несколькими высокоэффективными заводами с полным металлургическим циклом, на которых выплавляют нерафинированную сталь по конкурентоспособной технологии с использованием доменных печей и другого современного оборудования. Такая концентрация производства сопровождается постоянным совершенствованием технологии и оборудования с целью изыскания возможностей гибкого реагирования на колебания экономической ситуации.

Рис. 5. Расположение доменных печей в Германии в 2008 г.

Поставки руды, кокса и угля

Импорт железной руды

Импорт железной руды для немецкой черной металлургии резко изменился за последние десятилетия (рис. 6). Так, в 1970 г. основным поставщиком железной руды с объемом поставок 1,6 млн.т была шведская фирма LKAB. Кроме того, 8,2 млн.т импортировали из Либерии и 6,3 млн.т поступало из Бразилии. Вследствие гражданской войны в Либерии добыча руды была остановлена, и в 1990 г. рудники со всем оборудованием были закрыты [2]. К 2008 г. распределение импорта железной руды между странами-импортерами резко сместилось в сторону Бразилии, на долю которой приходится 53,7 %, или 22,5 млн. т, далее следуют Канада и Швеция.

Рис. 6. Распределение импорта железной руды в черную металлургию Германии по странам-импортерам в 1970-2008 гг.

Импорт кокса и угля

На протяжении 30 лет немецкая черная металлургия была вынуждена, в соответствии с конвенцией CenturyTreaty, заключенной в 1969 г. с германской угледобывающей фирмой Ruhrkohle, использовать исключительно уголь и кокс собственного производства. Только в начале 1990-х годов, по мере приближения срока окончания действия этого соглашения, ситуация начала меняться, а после 1999 г. немецкая черная металлургия начала постепенно повышать долю импортируемого кокса, коксующегося угля и угля для вдувания, доведя ее до 80 % и выше [3]. В дополнение к коксу, произведенному на собственных коксохимических предприятиях, металлургические заводы Германии в 2008 г. импортировали 3,3 млн.т из-за рубежа, присоединив этот импорт к 2 млн.т кокса, произведенного немецкой угледобывающей компанией RAGDeutscheSteinkohleAG (рис. 7) [1, 4]. Основными экспортерами кокса в Германию являются Польша (33,7 %), Франция (22,7 %), Испания (21,7 %) и Китай (16,7 %). Общий объем импорта коксующегося угля и угля для вдувания в 2008 г. составил 9,2 млн.т, причем основными странами-экспортерами угля были Австралия, США и Канада.

Рис. 7. Импорт угля и кокса для германской черной металлургии в 2008 г. из различных стран

Производство кокса в Германии

Производство кокса в Германии непрерывно сокращалось примерно с 40 млн.т в 1970 г., которые были произведены на 46 коксохимических предприятиях, до 8,26 млн.т в 2008 г., полученных только на пяти коксохимических заводах (рис. 8) [4]. Эту тенденцию можно объяснить, с одной стороны, сокращением потребления кокса в доменных печах в результате мероприятий по оптимизации и совершенствованию процесса, а с другой – потерей прочих рынков сбыта кокса. Особенно пострадали в этой ситуации коксохимические предприятия, принадлежавшие угледобывающим компаниям. Начиная с 1993 г. потребление кокса в доменных цехах и на агломерационных фабриках Германии превышало объем его производства в стране. С этого времени дефицит кокса покрывался поставками с мирового рынка.

Рис. 8. Производство и потребление кокса в Германии

Коксохимические цехи

Из пяти коксохимических цехов, действующих в Германии (рис. 9), цехи заводов, принадлежащих фирмам Pruna Schwelgern, Hьttenwerke Krupp Mannesmann (HKM), Zentralkokerei Saar (ZKS) и Salzgitter подключены к газораспределительным системам металлургических заводов с полным циклом [5]. Коксохимический цех Prosper компании RAG Deutsche Steinkohle имеет островную планировку и не связан с газопроводами металлургических заводов. Избыточный коксовый газ поставляется внешним потребителям. Коксохимический цех в Швельгерне, введенный в эксплуатацию в 2003 г., является наиболее современным цехом и производит 2,7 млн. т кокса/год в 140 коксовых печах [6]. Объем каждой камеры коксования достигает 93 м³, что является наивысшим в мире параметром. В 2008 г. эти пять коксохимических цехов обеспечивали около 75 % потребности немецкой черной металлургии в коксе.

Рис. 9. Расположение коксохимических заводов в Германии

Эволюция технологии доменного процесса

Диаметр горна и рабочий объем

В 1960 г. крупнейшие доменные печи производили около 2 тыс.т/сут. чугуна и имели горны диаметром 9 м, а рабочие объемы около 1400 м³ (рис. 10). Доменная печь Швельгерн-1, введенная в эксплуатацию в 1973 г., имела диаметр горна 14 м, а ее суточная производительность составляла 11 тыс. т чугуна [7]. В 1993 г. фирма ThyssenKruppSteel ввела в эксплуатацию доменную печь Швельгерн-2 (крупнейшую в то время в Западной Европе) с диамет ром горна 14,9 м, рабочим объемом 4769 м³ и производительностью 13 тыс.т/сут, или 4,3 млн.т/год чугуна [8]. Лишь немногие доменные печи в мире имеют годовую производительность, превышающую 4 млн. т чугуна. В их число входят доменные печи Кимицу-3, Оита-1 и Оита-2 фирмы NipponSteel, печи Чиба-6 и Кейхин-1 фирмы JFESteel, а также печь Кашима-3 фирмы SumitomoMetals в Японии; печь Швельгерн-2 фирмы ThyssenKruppSteelEurope в Германии; кроме того, печи № 1 и 4 фирмы BaoshanIronandSteel и печи № 1 и 2 фирмы ShougangJingtangIronandSteel в Китае. Крупнейшими в мире доменными печами являются печи Оита-1 и Оита-2 фирмы NipponSteel, имеющие диаметр горна 15,6 м и совместно выплавляющие 9,4 млн.т/год чугуна. Четыре новые доменные печи сопоставимых размеров сооружаются в настоящее время в Китае (фирмой WuhanIronandSteel в Фангченгганге и фирмой Baosteel в Чжанянг-Сити) [9].

Рис. 10. Эволюция размеров доменных печей в Германии с 1960 по 1993 г.

Технологические измерения и моделирование процесса

Прогресс в области технологических измерений (рис. 11) способствовал разработке моделей для оптимизации процесса плавки и контроля теплового баланса, а также внедрению их в доменный процесс. В этом плане решающую роль играет характер распределения материалов, температуры и газов на уровне засыпи и в массе шихты. Измерением давления и температуры по высоте печи можно определить расположение зоны когезии. Ключевым параметром для регулирования доменного процесса служит измерение теплопередачи в системе охлаждения и тепловых потерь над плоскостью фурм.

Рис. 11. Технологические измерения в доменной печи

Системы загрузки

Поток газов через столб шихтовых материалов регулируется целенаправленным распределением железосодержащей шихты (агломерата, окатышей, кусковой руды) и кокса на колошнике по периметру печи (рис. 12) [10]. Однако при использовании засыпного аппарата конусного типа, даже с регулируемым защитным сегментом на колошнике, такое регулирование возможно лишь в ограниченных пределах, так как невозможно контролировать распределение шихтовых материалов в тангенциальном направлении, вплоть до осевых зон колошника. Все известные засыпные аппараты конусного типа с регулируемыми защитными сегментами не могут решить проблемы распределения шихты. Операторы доменных печей искали пути решения проблемы целенаправленного распределения шихтовых материалов по периметру печи и их спирального или кольцевого перемещения к середине печи при плавной подаче материалов, которые обеспечили бы лишь небольшие зоны уплотнений, быстрое перемещение компонентов, низкий уровень капитальных затрат и небольшие расходы на ремонт и содержание оборудования. Полное удовлетворение этих требований возможно только в случае применения бесконусного загрузочного устройства с вращающимся желобом (рис. 13). Внедрение подобного загрузочного устройства в 1972 г. позволило значительно уменьшить массу оборудования (были исключены тяжелые конусы), а также сократить высоту конструкций над печью. С тех пор бесконусные загрузочные устройства подвергались непрерывному совершенствованию. В настоящее время почти все современные доменные печи имеют системы такого типа для загрузки и распределения шихты. В последние годы разработаны альтернативные бесконусные загрузочные устройства, которые внедрены лишь на нескольких печах [11, 12].

Рис. 12. Сравнение высоты конструкций загрузочных устройств доменных печей с диаметром горна 14 м

Рис. 13. Бесконусное загрузочное устройство доменной печи фирмы PaulWurth (1972г.)

Охлаждение и футеровка доменной печи

Конструкции систем охлаждения кожуха и футеровки доменных печей значительно отличаются для отдельных печей. Для охлаждения доменных печей, работающих на заводах Германии, применяются плитовые или коробчатые холодильники, а также сочетание этих двух типов холодильников. Новой разработкой в области охлаждения доменных печей являются медные плитовые холодильники, устанавливаемые в зонах, подверженных наиболее интенсивным тепловым нагрузкам (рис. 14) [13]. После первых успешных испытаний в некоторых зонах доменной печи Хамборн-4 медные плитовые холодильники впервые применили в промышленном масштабе в 1993 г. Так, на доменной печи Швельгерн-2 установили один ряд этих охлаждающих элементов, а затем на доменной печи в Зальцгиттере – три ряда охлаждающих элементов [8, 14]. Кроме охлаждения нижнего участка шахты, распара и заплечиков, такие элементы применяют также для охлаждения кожуха горна [15, 16].

Рис. 14. Установка медных холодильников на доменной печи в фирмы SalzgitterFlachstahlGmbH

По сравнению с холодильниками, изготовленными из чугуна с шаровидным графитом, медные холодильники могут обеспечивать более низкий уровень рабочих температур благодаря их большей теплопроводности. Из-за этого они менее подвержены растрескиванию и преждевременному износу (рис. 15). Еще одним их преимуществом является значительно меньшая толщина, что допускает увеличение рабочего объема доменной печи без изменения размеров кожуха.

Рис. 15. Изменение температуры холодильников горна из чугуна с шаровидным графитом и меди

 

Конструкция горна

На рис. 16 представлены типовые конструкции горнов доменных печей, работающих в Германии [17]. Слева показан вариант горна, изготовленного в нижней части из микропористых, а в верхней – из аморфных углеродистых блоков. С кожухом контактирует кладка из графитовых кирпичей, отличающихся высокой теплопроводностью. Днище горна выложено горизонтальными аморфными углеродистыми блоками, под которыми расположен слой графитовой кладки. На рис. 16 справа показан горн со стенками, изготовленными из микропористых углеродистых блоков. В этом варианте также имеется слой графитовых или полуграфитовых кирпичей между микропористыми блоками и кожухом. Днище горна выложено тремя верхними изолирующими слоями шамота, под которыми помещены углеродистые блоки. Горячая поверхность горна защищена керамической оболочкой.

Рис. 16. Типовые конструкции горна

Стойкостью горна определяется срок службы доменной печи. Учитывая, что при определенной глубине металлосборника становится невозможным равномерное дренирование ванны расплавленного металла и стабильный выпуск плавки без локализации износа, в настоящее время проявляется тенденция работы доменной печи с достаточно глубоким металлосборником. Кладка горна доменной печи часто подвергается преждевременному износу (эрозии), особенно на переходных участках от днища к стенке. Износ часто имеет форму «слоновьей ноги» или грибовидную форму. Выбор подходящей конструкции огнеупорной футеровки и геометрии горна гарантирует более равномерный износ днища горна (рис. 17) [18, 19].

Рис. 17. Типичные профили износа доменных печей

Продолжительность кампании

Условием экономичного производства чугуна является длительная кампания доменной печи. Самая длительная кампания в Германии – более 22 лет – была достигнута на доменной печи Хамборн-9 фирмы ThyssenKrupp Steel Europe. За время этой все еще продолжающейся кампании на доменной печи было выплавлено 36 млн.т чугуна. До настоящего времени на значительно более крупной печи Швельгерн-2 за 16 лет (все еще продолжающейся первой кампании, начавшейся в 1993 г.), было выплавлено 62 млн.т чугуна.

Мировой рекорд удерживает доменная печь № 1 фирмы ArcelorMittal Tubarao в Бразилии, на которой за 26 лет ее первой кампании было произведено 86 млн.т чугуна. Наряду с конструкцией важным условием длительной кампании доменной печи являются такие факторы, как непрерывная безаварийная работа с использованием высококачественных шихтовых материалов.

---

Совершенствование работы доменной печи

Наилучшие результаты работы доменной печи могут быть достигнуты только при использовании высококачественных шихтовых материалов. Растущая роль продуктов агломерированной железной руды в доменном производстве Германии проиллюстрирована на рис. 18. В настоящее время совместная доля агломерата и окатышей в шихте составляет примерно 86 %. Состав железосодержащей шихты на разных заводах значительно различается в зависимости от производительности агломерационных фабрик, которые обычно работают с полной загрузкой (рис. 19).

Рис. 18. Изменение среднего состава железосодержащей шихты доменных печей в Германии за период с 1950 г. и состав шихты в 2008 г.

Рис. 19. Состав железосодержащей шихты доменных печей на заводах Германии
(в среднем за 2008 г.)

Усилия операторов доменных печей и других специалистов металлургического производства привели не только к повышению производительности доменных печей, но и к снижению расхода кокса и/или сокращению общего расхода восстановительных агентов (рис. 20) [1]. До середины 1960-х годов в доменном процессе на 100 % использовали кокс в качестве восстановительного агента. В то время сокращение расхода кокса не было приоритетной задачей для операторов доменных печей ввиду относительной его доступности и низкого уровня цен. В начале 1950-х годов уровень потребления кокса все еще превышал 900 кг/т чугуна. Последовавшее сокращение расхода кокса можно объяснить в первую очередь использованием более высококачественных шихтовых материалов.

Рис. 20. Среднее потребление восстановительных агентов в доменных печах Германии

Повышение температуры дутья

Меры по повышению температуры дутья привели к росту температуры пламени и изменениям в положении и форме зоны когезии в доменной печи. Это, в свою очередь, оказало сильное влияние на производительность печи и расход восстановительных агентов в доменной плавке. Регулирование температуры пламени и приведение этого показателя в соответствие с конкретными рабочими условиями можно осуществить только вдуванием дополнительных восстановительных агентов через фурмы, учитывая температуру и влажность дутья, а также количество добавляемого в дутье кислорода. Решение об использовании конкретных восстановительных агентов во многом зависит от экономических соображений, например от энергетической концепции, которой руководствуется данная компания, от уровня инвестиций, закупочных цен и возможностей реализации колошникового газа [20, 21].

В связи с нефтяными кризисами 1972-1973 и 1980-х годов, которые сильно отразились и на металлургической промышленности, технологический процесс доменной плавки был серьезно пересмотрен. Например, вдувание нефти и других видов первичной и связанной энергии, например природного или коксового газов было сокращено из-за высокого уровня цен на них. Это заставило доменщиков вернуться к чисто коксовому варианту процесса плавки. На некоторых доменных печах это сопровождалось понижением температуры дутья, уменьшением количества добавляемого кислорода и снижением производительности [22].

В середине 1980-х годов были усовершенствованы способы утилизации тепла при предварительном нагреве в воздухо- и газонагревателях доменных печей, что вновь позволило получать температуру дутья 1200 °С и выше. Благодаря этому вдувание дополнительных восстановительных агентов через фурмы для стабилизации температуры пламени и минимизации расхода кокса стало вызывать большой интерес. Руководствуясь экономическими соображениями, многие доменщики Германии начали использовать вдувание порошкообразного угля, внедрение которого началось в середине 1980-х годов.

Первая установка по вдуванию порошкообразного угля была введена в эксплуатацию в 1985 г. на доменной печи Хамборн-4 фирмы ThyssenStahlAG в Дуйсбург-Хамборне [23]. В настоящее время на 12 из 15 доменных печей, действующих в Германии, применяется технология вдувания порошкообразного угля. Это согласуется также с концепцией использования высококалорийных отходов из других отраслей промышленности.

Например, в некоторых случаях обогащенные отходы пластмасс и высококалорийные автомобильные отходы вдувают через фурмы в качестве восстановительных агентов. При этом следует определять наличие в этих материалах необходимых химических и физических свойств для использования в доменном процессе [24].

За период с 1960 по 2008 г. общий расход восстановительных агентов удалось сократить на 40 % – до уровня 489,4 кг/т чугуна. В международном аспекте доменные печи Германии и Европы занимают ведущее место по такому показателю, как расход восстановительных агентов (рис. 21).

Рис. 21. Расход восстановительных агентов в доменных печах стран мира, 2007-2008гг.

Дальнейшее сокращение расхода восстановительных агентов путем использования в доменной печи скрапа или предварительно восстановленных шихтовых материалов (например, железа прямого восстановления – DRI или горячебрикетированного железа – HBI) возможно, однако неэффективно с точки зрения экономики и экологии. Эксперименты, проведенные на заводе CorusIjmuiden и результаты эксплуатации некоторых доменных печей в Северной Америке, на которых использовали шихту с HBI, подтвердили выводы, сделанные на основе теоретических расчетов, касающихся эффективности усовершенствований технологии доменного процесса и сокращения расхода восстановительных агентов [25].

Использование предварительно обработанных обогащенных железных руд и минимизированный расход восстановительных агентов в большой степени способствовали заметному уменьшению объема шлака (рис. 22). Так, с 1985 г. количество шлака уменьшилось до уровня ниже 300 кг/т чугуна. Доменный шлак на 100 % утилизируется как сырьевой или строительный материал. В цементном производстве используется до 86 % гранулированного доменного шлака, что существенно сокращает выбросы СО₂.

Рис. 22. Средний объем шлака в доменных печах Германии

Альтернативные доменные процессы

Выбросы СО

₂

Учитывая особенности традиционного доменного процесса, теоретическое минимальное количество углерода, необходимое для его проведения, составляет 414 кг/т чугуна, что соответствует выбросам СО₂ 1519 кг/т чугуна (рис. 23) [26, 27].

Рис. 23. Использование углерода в доменной печи в качестве химического сырьевого материала

С такими показателями доменная печь является одним из крупнейших источников выбросов СО₂ в технологическом цикле производства стали. В связи с этим доменщики с целью защиты климата должны использовать все потенциальные возможности для значительного сокращения выбросов СО₂. В доменной печи традиционной конструкции часть колошникового газа применяют для нагрева дутья, а избыточный колшниковый газ – для других целей и выработки электроэнергии.

Доменная печь с кислородным дутьем и рециркуляцией колошникового газа представляет собой вариант доменного процесса, направленный на сокращение выбросов СО₂ путем уменьшения потребности углерода (рис. 24) [28]. В этом процессе холодный кислород вдувают на уровне фурм вместо горячего дутья. Большая часть колошниковых газов подвергается очистке от СО₂ с помощью процесса VPSA (Vacuum Pressure Swing Absorption – абсорбция под переменным вакуумом). Оставшийся СО частично вдувают через фурмы при температуре до 1200 °С, а частично (при температуре 900 °С) – в нижнюю часть шахты через фурмы второго уровня. Моделирующие расчеты и эксперименты, проведенные в рамках европейского проекта ULCO S (Ultra Low СО₂ Steelmaking) на небольшой опытной доменной печи фирмы LKAB в Лулеа, показали, что потребность в углероде может быть снижена на 25–28 % [29]. Вдувание восстановительного газа в нижнюю часть шахты обеспечивает предварительное восстановление до 95 % железосодержащей шихты в этой зоне доменной печи. Это позволяет сократить потребность в углероде для проведения реакции Boudouard на нижних горизонтах печи со 107 до 15 кг/т чугуна, и в результате уменьшить общую потребность в углероде. Около 190 кг кокса на 1 т чугуна все еще должны находиться на нижних горизонтах печи, обеспечивая возможность прохождения газов и дренирования жидких фаз в ходе технологического процесса. При всестороннем анализе следует учитывать поступление энергии, необходимой для извлечения СО₂ из колошникового газа, и изменения в энергетическом балансе, связанные с возможностями использования связанной энергии, так как в таком варианте технологического процесса объем возможного экспорта колошникового газа значительно сокращается [30]. В настоящее время планируют внедрить процесс кислородного дутья на промышленных доменных печах небольшого объема. Однако заметного сокращения выбросов СО₂ можно достичь только после внедрения системы CCS (СО₂ Capture and Storage – улавливание и складирование СО₂).

Рис. 24. Доменная печь с кислородным дутьем

Прямое восстановление железных руд

Типы процессов

Все процессы прямого восстановления основаны на одном принципе. Железную руду восстанавливают до состояния твердого губчатого железа, называемого также DRI (Direct Reduced Iron – железо прямого восстановления) или HBI (Hot Briquetted Iron – горячебрикетированное железо) со степенью металлизации 85-95 %. При меньшей степени металлизации полученный продукт называют предварительно восстановленной рудой.

Процессы восстановления в зависимости от типа используемого восстановительного агента подразделяются на газо- и твердофазные. В промышленных масштабах газофазные процессы проводят в шахтных печах, ретортах и в псевдоожиженном (кипящем) слое. Твердофазное восстановление происходит во вращающихся обжиговых печах, печах с вращающимся подом или многоподовых. Основное направление развития процессов прямого восстановления – возможность восстановления железа без использования кокса (на котором основан доменный процесс).

Производство DRI в мире

В 2008 г. мировое производство DRI/HBI составило 68,5 млн.т [31]. Большая часть этой продукции затем подвергалась дальнейшей обработке в электросталеплавильных цехах (рис. 25). Около 14 млн.т (20,4 %) произведенного DRI/HBI были отгружены по суше или морю другим потребителям.

Рис. 25. Мировое производство и отгрузка DRI/HBI

В 1970-е годы многочисленные эксперты предсказывали быстрое расширение масштабов применения процессов прямого восстановления. Их прогнозы были основаны на следующих соображениях [32].

1. Уголь и избыточный природный газ, которые просто сжигаются в факелах, являются широко доступными и более дешевыми восстановительными агентами. Например, еще в 2004 г. в Нигерии 75 % производимого природного газа (около 15 млрд.м³), сжигалось, что составляло около 20 % газа, сжигаемого во всем мире.

2. Внедрение непрерывного литья и сокращение в результате этого объемов внутризаводского скрапа в черной металлургии, а также постоянное повышение выхода годного в металлургии и степени использования металла в металлообработке приведет к сокращению доли скрапа.

Однако мировое производство DRI не оправдало этих ожиданий. Несоответствие прогнозов и реальности можно объяснить двумя основными причинами:

– современная ситуация в энергетике ограничивает возможность работы таких предприятий лишь несколькими регионами с дешевыми энергоносителями, в частности природным газом;

– эволюция рынка стального скрапа, который стал продуктом мировой торговли, на протяжении многих лет опровергает прогнозы, предсказывавшие рост потребности в высококачественном DRI/HBI.

Производственные мощности процессов прямого восстановления

В соответствии с приведенной выше классификацией типов процессов прямого восстановления железа на установках Midrex с объемом производства 39,9 млн.т в 2008 г. было изготовлено около 58 % общего выпуска железа прямого восстановления. На долю газофазных процессов Midrex, HyL и Finmet суммарно приходится 74,3 % общего объема производства (рис. 26) [31].

Рис. 26. Производство DRI/HBI в 2008 г. по различным технологиям (общий объем производства 68,5 млн.т)

На протяжении нескольких последних лет новые производственные мощности по прямому восстановлению железа сооружались прежде всего в Азии и на Ближнем Востоке (рис. 27). Основными странами производителями DRI/HBI в 2008 г. являлись Индия (21,2 млн.т), Иран (7,5 млн.т), Венесуэла (6,9 млн.т) и Мексика (6 млн. т) [31].

Рис. 27. Производство DRI/HBIв 2000 и 2008 гг. по регионам

Склонность изготовленной DRI к повторному окислению, требует принятия специальных мер предосторожности при его транспортировании и складировании. Удельная поверхность DRI оказывает решающее влияние на его температуру воспламенения. В связи с этим Международная Морская Организация (IMO) установила особые правила транспортирования DRI [33]. Наиболее эффективным является брикетирование DRI и получение HBI с высокой плотностью.

Жидкофазное восстановление

Теоретически процессы жидкофазного восстановления позволяют получать жидкий чугун без использования кокса. Современные варианты процессов жидкофазного восстановления в общем случае можно разделить на процессы, использующие плавильные газификаторы (Corex, Finex), и процессы использующие реакторы жидкофазного восстановления (HIsmelt) [27]. Процесс Corex реализуется в своего рода доменной печи, разделенной на две части; при этом исключаются присущие доменному процессу зоны размягчения или когезии (рис. 28).

Рис. 28. Исключение зоны когезии в процессе Corex

Установки Corex работают на кусковой шихте (окатыши, кусковая руда). Восстановительный газ генерируется в процессе газификации кускового угля и небольшого количества кокса (который может быть более низкосортным, чем применяемый в доменной печи), происходящей под действием кислорода в плавильном газификаторе [34]. Генерированный газ с высоким содержанием СО, используют для получения DRI из железной руды в восстановительной шахте. Экономические показатели процесса во многом зависят от возможного поступления средств в результате утилизации или экспорта колошникового газа, образующегося в больших объемах. Этот газ может быть использован, например, для выработки электроэнергии или как восстановительный на других установках прямого восстановления.

Вариантами дальнейшего усовершенствования процесса Corex являются процессы, в которых можно использовать руду мелких фракций и мелкодисперсные отходы прокатного производства. Кроме того, восстановительный уголь может быть частично заменен отходами производства пластмасс, что позволяет осуществлять их рециклинг [35].

Установка Finex

Установка Corex, введенная в эксплуатацию фирмой Posco в Пхохане в 1995 г., была переоборудована на процесс Finex в 2003 г. после успешных испытаний восстановления железа из руды тонких фракций на пилотной установке [36]. Для этого установили четырехступенчатый реактор с кипящим (псевдо ожиженным) слоем, через который шихта (железорудная мелочь) поступает сверху вниз в плавильный газификатор и после восстановления в реакторах с кипящим слоем и перед загрузкой в плавильный газификатор подвергается горячему прессованию (рис. 29). После успешных испытаний на пилотной установке Finex производительностью 600 тыс.т/год фирма Posco приняла решение о сооружении второй подобной установки производительностью 1,5 млн.т/год, которая была введена в действие в апреле 2007 г.

Использование кислорода вместо горячего дутья позволяет получать колошниковый газ с низким содержанием N₂, пригодный для сепарации СО₂ и рециркуляции полученного газа, обогащенного СО, и возвращения его в технологический процесс (аналогично доменной печи с кислородным дутьем и рециркуляцией колошникового газа). На более крупной установке Finex фирмы Posco в Пхохане эта мера, совместно с регулированием температуры пламени путем вдувания порошкообразного угля через фурмы в количестве до 250 кг/т чугуна, позволила добиться общего расхода угля-восстановителя на уровне 700-750 кг/т чугуна.

При производстве чугуна в доменной печи уголь потребляется в количестве 650 кг/т чугуна, учитывая также садку коксующегося угля в коксовую печь (1,27 т сухой массы на 1 т сухой массы кокса) и коксовую мелочь, используемую на агломерационной фабрике (50 кг/т агломерата).

Основным преимуществом процесса Finex перед доменным является возможность прямого использования руды и угля мелких фракций, а также снижение расхода кокса.

В ноябре 2009 г. в мире работали четыре установки Corex и две Finex, суммарной мощностью 5,85 млн.т чугуна. Три установки Corex общей производительностью 3,1 млн.т чугуна в настоящее время сооружаются в Китае и Индии (таблица).

Установки Corex и Finex, находящиеся в эксплуатации, по состоянию на ноябрь 2009 г.
Фирма, страна	Число модулей	Год ввода в эксплуатацию	Железо-содержащая шихта	Производительность, млн.т/год чугуна	Использованиеэкспортируемого газа
Posco (Пхохан),Южная Корея	1	1995/2003 (Corex/Finex)	Железорудная мелочь	0,60	Энергоцех,сталеплавильный цех
Posco (Пхохан),Южная Корея	1	2007 (Finex)	Железорудная мелочь	1,50	Энергоцех,сталеплавильный цех
Jindal South West Steel (Торанагаллу), Индия	2	1999/2001	Кусковая руда, окатыши	1,60 (2´0,8)	Энергоцех,аглофабрика,сталеплавильный цех
ArcelorMittal South Africa Ltd. , ЮжнаяАфрика	1	1999	Кусковая руда, окатыши	0,65	Установка прямого восстановления Midrex (0,8 млн. т/год DRI), сталеплавильный цех
Baosteel (Люочжинь/Шанхай), Китай	1	2007	Кусковая руда, окатыши	1,50	Энергоцех,сталеплавильный цех
Baosteel (Люочжинь/Шанхай) Китай	1	2010	Кусковая руда, окатыши	1,50	Энергоцех,сталеплавильный цех
Essar Steel, Хазира, Индия	2	2009	Окатыши	1,60(2´0,8)	Сталеплавильный цех

Перспективы

В 2008 г. в мире было произведено 928 млн.т чугуна (из них 923 млн. т в доменных печах) и 68,5 млн.т DRI. Важная роль доменного процесса, основанного на восстановлении железной руды, как поставщика исходного материала для сталеплавильного производства, не подвергается сомнению. Однако необходимость общего сокращения выбросов СО₂ ставит перед операторами печей и разработчиками доменной технологии новые задачи. В долгосрочной перспективе широкомасштабное сокращение выбросов СО₂ возможно только в случае улавливания, транспортирования и хранения СО₂, отделенного после влажной очистки колошникового газа, даже в случае успешного внедрения доменных печей с кислородным дутьем в практику промышленного производства. Такой подход является приемлемым и в политическом плане. Доменный процесс достиг чрезвычайно высокого уровня развития, он допускает большую гибкость в выборе шихтовых материалов и восстановительных агентов, характеризуется высоким уровнем производительности. Однако как одностадийный процесс, проводимый в печи шахтного типа, он всегда будет зависеть от кокса и крупнокусковой руды как шихтовых материалов, а следовательно, от предшествующих стадий подготовки шихты и агломерации.

Аналогичным образом процессы прямого восстановления железа в шахтных печах и процесс жидкофазного восстановления Corex используют в качестве шихтового материала кусковую руду. В противоположность этому процесс Finex– восстановление железа из руды мелких фракций – в случае работы без использования кокса позволит исключить цехи подготовки шихты. Что касается сокращения выбросов СО₂, то ситуация для процессов жидкофазного восстановления Corex и Finex аналогична ситуации для доменных печей. Значительное сокращение выбросов СО₂ возможно только при использовании технологии CCS (улавливание и складирование СО₂). В отличие от жидкофазных процессов прямого восстановления, преимуществом газофазной технологии является меньший уровень выбросов СО₂. Однако локализация этих процессов будет ограничена регионами, в которых доступен дешевый природный газ.

• Люнген Х.Б.
• Петерс М.
• Шмёле П.

Производство чугуна служит основой увеличения мирового потребления стали.

• чугун,
• доменная печь,
• железная руда,
• колошниковый газ,
• выбросы СО₂,
• кислородное дутье,
• шихта,
• процесс прямого восстановления железа,
• природный газ,
• производительность.

1. VDEh-Hochofenaussehuss, 2009.
2. Siebel, С.N.A.; Haus, R.; Jacobs, W.; Baur, H.: Bong Mining Compa ny, Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf, 2000.
3. Jahrbuch Stahl 2010, Bd. 1, S. 311, Stahleisen Communications, Nov. 2009.
4. VDEh-Kokereiausschuss, 2009.
5. Dombrowski, G.; Jager, H.-W.; Lüngen, H. В.; Masuth, M.; Nelles, L.; Spitz, J.: stahl u. eisen 129 (2009) Nr. 6, S. 39/50.
6. Neuwirth, R.; Schuster, D.: MPT Internat. 26 (2003) Nr. 5, S. 38/48.
7. Zimmermann, К.-A.; Heynert, G.; Peters, К.H.: stahl u. eisen 94(1974) Nr. 25; S. 1283/91.
8. Peters, К.H.; Wilms, E.; Land, S. ; Schulz, E.; Kowalski, W.; Bachhofen, H.J.: stahl u. eisen 115 (1995) Nr. 11, S. 41/54.
9. Stahlinstitut VDEh, Anlagendatenbank Plantfacts, 2009.
10. Heynert, G.; Peters, K.H.; Ringkloff, G.: stahl u. eisen (1973) Nr. 12, S. 505/17.
11. N.N.: Modernization solutions – reach for the sky, Metals Ɛt Mining, Siemens VAI (2009) Nr. 3, S. 8/17.
12. Nogratnig, H.: Z. Ɛt J. bell less top charger, Sitzung des Fachaus schusses Hochofenverfahren, Dьsseldorf, 30. Okt. 2008 (unveröff.),
13. Heinrich, P.; Hille, H.: Der Kupfer-Stave – Ein wesentlicher Beitrag zur Wirtschaftlichkeit des Hochofenverfahrens, Fachausschussbe richt Nr. 1031 des Stahlinstitutes VDEh, Düsseldorf, Juli 1998.
14. Großpietsch, K.-H.; Stähler, K.; Jacob, A.; Zischkaie, W.: Neubau des Hochofens В der Preussag Stahl AG in Salzgitter, Eisenhüttentag 1993, 11. Nov. 1993, Düsseldorf (unveröff.).
15. Ringel, D.; Janz, J.; Trecker, K.: stahl u. eisen 120 (2000) Nr. 6, S. 27/32.
16. Eisen, P.: stahl u. eisen 121 (2001) Nr. 9, S. 51/57.
17. Peters, M.; Lüngen, H. В.: Iron making in Western Europe, Proc. 5. Internat. Congress on Science and Technology of Ironmaking, 19. – 24. Okt. 2009, Shanghai, China, S. 20/26.
18. Peters, M.; Schmöle, P.; Rüther, P.; Lüngen, H.В.: Blastfurnace campaign prolongation philosophies in Germany, Meeting of the European Blast Furnace Committee, 11. Okt. 2007, Linz, Österreich.
19. Peters, M.; Schmöle, P.; Rüther, H.P.; Leuermann, С.: stahl u. eisen 123 (2003) Nr. 1, S. 21/26.
20. Peters, M.; Schmöle, P.: stahl u. eisen 122 (2002) Nr. 4, S. 43/50.
21. Diemer, P.; Killich, H.-J.; Knop, K.; Lüngen, H.В.; Reinke, M.; Schmöle, P.: stahl u. eisen 124 (2004) Nr. 7, S. 21/30.
22. Peters, К. H.; Lüngen, H.В.: stahl u. eisen 110 (1990) Nr. 2, S. 55/64.
23. Cappel, J.; Geerdes, M.; Langner, K.; Lüngen, H.В.: stahl u. eisen 108 (1988) Nr. 9, S. 459/67.
24. Buchwalder, J.; Großpietsch, K.-H.; Hartig, W.; Janz, J.; Lüngen, H.В.; Schmöle, P.: Stahl u. eisen 123 (2003) Nr. 1, S. 29/37.
25. Schmöle, P.; Lüngen, H.В.: stahl u. eisen 127 (2007) Nr. 4, S. 47/54.
26. Scholz, R.: Gutachten zur stofflichen Nutzung von Kohlenstoff im Hochofenprozess, TU Clausthal, Clausthal-Zellerfeld, 2. Jan. 2004.
27. Lüngen, H.В.; Schmöle, P.: stahl u. eisen 124 (2004) Nr. 11, S. 63/72.
28. Birat, J.-P.; Hanrot, F.: ULCOS – European steelmakers efforts to reduce greenhouse gas emissions; Proc. 5. Europ. Coke and Iron-making Congress, 12. – 15. Juni 2005, Stockholm, Schweden.
29. Zuo, G. et al.: Trials for the new blastfurnace concept ULCOS, STAHL 2008, 13. Nov. 2008, Düsseldorf (unveröff.).
30. Schmöle, P.; Lüngen, H.В.: stahl u. eisen 124 (2004) Nr. 5, S. 27/34.
31. www.midrex.com: World Direct Reduction Statistics, 2008.
32. Lüngen, H.В.; Knop, К.; Steffen, R.: stahl u. eisen 126 (2006) Nr. 7, S. 25/40.
33. Direct from Midrex, 4. Quartal 2006, S. 4.
34. Delport, H.M.W.; Holaschke, P.J.: Corex Symposium 1990, Special Publications Series SP 4, The South African Institute of Mining and Metallurgy, Johannesburg, Südafrika, 1990.
35. Böhm, C.; Wieder, K.: Das Corex-Verfahren, Berichtsband des Ar beitskreises Verfahrensanalyse, Stahlinstitut VDEh, Düsseldorf, März 2003.
36. Lee, H.-G.; Joo, S.; Shin, M.-K.: An update on Finex plant operations, Proc, 3. Internat. Meeting on Ironmaking and 2. Internat. Sympos. on Iron Ore, 22. – 26. Sept. 2008, Sao Luis, Brasilien, S. 650/55.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

Производство чугуна

Чугун является железом или сплавом, который нагревают, пока он сжижается, а затем выполняют литье чугуна в форму для затвердевания. Это, как правило, сделано из чугуна. Компоненты сплава влияет на его цвет, когда перелом: белый чугун имеет карбид примесей, которые позволяют трещин пройти прямо через.  Серый чугун, или серого чугуна, имеет графитовых хлопьев, которые отклоняют проходящий трещины и инициировать множество новых трещин, разрывов материала.  Углерод (С) и кремний (Si) являются основными легирующими элементами, с количеством от 2,1 до 4% масс и от 1 до 3 мас%, соответственно. Железные сплавы с содержанием углерода менее известны, как сталь. Хотя это технически делает эти тройные сплавы на основе Fe-C-Si сплавов, литье принцип затвердевания железа понял из двоичной железоуглеродистых фазовой диаграммы. С композициями из самых чугуна составляет около эвтектической точки из системы железо-углерод, температура плавления тесно коррелируют, как правило, в диапазоне от 1150 до 1200 ° C (2102 до 2192 ° F), что составляет около 300 ° C (572 ° F) ниже, чем температура плавления чистого железа.  Чугун, как правило, хрупкий, за исключением ковкого чугуна. Благодаря своей относительно низкой температурой плавления, хорошей текучестью, литейные, отличную обрабатываемость, устойчивость к деформациям и износу, чугунов стали конструкционный материал с широким спектром применения и используются в трубах, машинной и автомобильной промышленности, таких как цилиндры, блоки цилиндров и коробки передач. Он устойчив к разрушению и ослаблению путем окисления (ржавчины). Самые ранние чугуна артефакты датируются 5 веке до н.э., и были обнаружены археологами в то, что сейчас современные Luhe County , Цзянсу в Китае. Чугун использовался в Древнем Китае для ведения войны, сельского хозяйства и архитектуры. Во время 15-го века, чугун стали использовать для артиллерии в Бургундии, Франции, и в Англии во время Реформации. Первый чугунный мост построен в 1770-х годах по Авраама Дарби III , и известен как Железный мост. Чугун производится переплавки чугуна, часто вместе с значительное количество металлолома, стальной лом, известняк, уголь (кокс) и принимают различные меры для удаления нежелательных примесей. Фосфор и сера может быть сожжена из расплавленного железа, но это также выгорает углерод, который должен быть заменен. В зависимости от приложения, углерода и кремния содержание корректируется до нужного уровня, который может быть от 2 до 3,5% и от 1 до 3% соответственно. Другие элементы, которые затем добавляются в расплав перед окончательной форме производится путем литья. Железный иногда плавится в специальной типа доменной печи известны как купол, но чаще плавят в электрических индукционных печах или электрических печах. После таяния завершена, расплавленный чугун заливается в раздаточную печь или ковш. Легирующие элементы Свойства чугуна изменяются путем добавления различных легирующих элементов. В составе с углеродом, кремнием является наиболее важным потому что она заставляет углерода из раствора. Вместо форм углерода графит, что приводит к более мягким железом, уменьшает усадку, снижает прочность, плотность и уменьшается. Сера, если присутствует, образуется сульфид железа, который препятствует образованию графита и увеличивает твердость. Проблема с серой является то, что она делает расплавленный чугун вялым, что приводит к небольшим дефектам в перспективе. Для борьбы с последствиями серы, добавляют марганец  потому что две формы в сульфида марганца, и сульфид железа. Сульфида марганца легче расплава поэтому, как правило, чтобы плавать из расплава и в шлак. Количество марганца, необходимого для нейтрализации серы составляет 1,7 × содержание серы 0,3%. Если больше, чем это количество марганца добавляют, то карбид марганца формы, что увеличивает твердость и охлаждение, за исключением серого чугуна, где до 1% марганца увеличивает прочность и плотность. Никель является одним из наиболее распространенных легирующих элементов, поскольку он уточняет перлит и графит структуру, улучшает прочность и твердость, сглаживает различия между разделами по толщине. Хром добавляется в небольших количествах в ковш для уменьшения свободного графита, производить холод, и потому, что является мощным карбида стабилизатора; никеля часто добавляют в совокупности. Небольшое количество олова может быть добавлено в качестве заменителя 0,5% хрома. Медь добавляется в ковше или в печи, порядка от 0,5 до 2,5%, чтобы уменьшить озноб, уточнить графит и увеличить текучесть. Молибден добавляется порядка от 0,3 до 1% увеличить холод и уточнить графита и перлита структуры, она часто добавляют в сочетании с никелем, медью, хромом и формировать высокие силы. Titanium добавлены в дегазатор и восстановитель, но он также увеличивает текучесть. От 0,15 до 0,5% ванадия добавляют в чугун для стабилизации цементита, повышения твердости и увеличения сопротивления носят и тепла. 0,1 до 0,3% циркония способствует формированию графита, раскисления и повышения текучести. В ковкие расплавы добавляют по шкале от 0,002 до 0,01%, увеличить, сколько кремния могут быть добавлены. В белом железо, бор добавлены, чтобы помочь в производстве ковкого чугуна, оно также снижает эффект огрубления. Серый чугун характеризуется графитовой микроструктурой, что приводит к переломам материала, чтобы получать серый цвет. Это наиболее часто используемый чугун и наиболее широко применяемый литой материал. Большинство чугунов имеют химический состав от 2,5 до 4,0% углерода, от 1 до 3% кремния, остальное железо. Серый чугун имеет меньшую прочность на разрыв и ударопрочностью, чем сталь, но его прочность на сжатие сравнима с низкой и средней углеродистой стали. Это железо, которое отображает белую поверхность скола в связи с присутствием цементита. С низким содержанием кремния и более быстрым охлаждением, углерод в белом чугуне выпадает из расплава как метастабильные фазы цементита, Fe 3 C, а не графита. Цементита, который осаждается из расплава формы, как относительно крупные частицы, как правило, в эвтектической смеси, где другие фазы аустенита (который при охлаждении может превращаться в мартенсит ). Эти эвтектические карбиды являются слишком большими, чтобы обеспечить дисперсионное твердение (как в некоторых сталях, где цементита осадки могут препятствовать пластической деформации, препятствующие движению дислокаций через ферритовые матрицы). Скорее всего, они увеличивают объем твердость чугуна просто в силу своей очень высокой твердости и их значительная доля объема, такая, что основную твердость можно приблизить правила смесей. В любом случае, они предполагают твердость за счет вязкости. Поскольку карбид составляет большую часть материала, белого чугуна может быть обоснованно классифицировать как металлокерамические. Белое железо слишком хрупкое для использования во многих структурных компонентов, но с хорошей твердостью и стойкостью к истиранию и относительно низкой стоимостью, она находит применение в таких местах, как износ поверхности ( рабочее колесо ) из шламовых насосов, раковины лайнеров, мельницы, мельницы самоизмельчения, зубья экскаватора на ковше (хотя мартенситной стали используются чаще для этого приминения).  Это затрудняется для быстрого охлаждения больших отливок, чтобы укрепить расплав в виде белого чугуна на всем периоде охлаждения. Тем не менее, быстрое охлаждение может быть использовано для укрепления корпуса из белого чугуна, после чего остаток охлаждается более медленно, чтобы сформировать ядро ​​из серого чугуна. В результате литье, называется охлажденным литьем.  Высокое содержание хрома в сплаве белого чугуна позволяет делать массивные отливки (например, 10-тонное рабочее колесо), т. е. высокая скорость охлаждения не требуется, а также предоставляется внушительное сопротивление от истирания. Ковкий чугун начинается в виде белого чугуна, который затем подвергается термической обработке при температуре около 900° C (1650° F). Графит выделяется гораздо медленнее, в этом случае, так что поверхностное натяжение есть время, чтобы сформировать его в сфероидальных частиц, а не хлопья. В связи с их более низкой пропорции, сфероидов относительно короткие и далеко друг от друга, и имеют более низкий сечение VIS-A-VIS распространяющейся трещины или фононов. Они также имеют тупые границ, в отличие от хлопьев, что облегчает концентрацию напряжений проблемах, с которыми сталкиваются серого чугуна. В целом, свойства ковкого чугуна больше похожи на мягкой стали. Существует предел тому, насколько большую роль может быть приведен в ковкого чугуна, так как он сделан из белого чугуна. В последнее время развитие узловой или высокопрочного чугуна. Небольшое количество магния или церия добавлен в этих сплавах замедлить рост графита осадка путем приклеивания к краям графитовых плоскостей. Наряду с тщательным контролем других элементов и сроки, это позволяет отделить углерода, как сфероидальных частиц в качестве материала затвердевает. Свойства похожи на ковкой железа, но детали могут быть поданы с большим сечением. Предыдущие статьи: Похожие статьи: Следующие статьи:

Американские металлургические компании оптимизируют производство чугуна — Новости металлургии

Американская металлургическая компания U.S. Steel, за последний месяц вернувшая в строй три доменные печи на своих меткомбинатах благодаря поступлению новых заказов и возобновлению поставок по долгосрочным контрактам с крупнейшими клиентами, сообщила, что часть ее активов будет простаивать, как минимум, до конца года.

Речь идет о двух доменных печах на комбинатах Gary Works в штате Индиана и Granite City в Иллинойсе совокупной мощностью около 2,6 млн. т чугуна в год и железорудном комплексе Keetac в Миннесоте, где ежегодно может производиться до 5,4 млн. т окатышей.

Кроме того, U.S. Steel пока не планирует возобновлять выплавку чугуна на комбинате Great Lakes Works, где три доменные печи были остановлены еще до начала эпидемии коронавируса. А коксохимический завод Clairton по-прежнему будет функционировать с неполной загрузкой мощностей.

По словам генерального директора U.S. Steel Дэвида Берритта, приоритетом корпорации остаются минимизация затрат и сохранение высокой ликвидности. Резервы наличных по состоянию на 30 июня достигли у нее $2,3 млрд. В будущем корпорация намерена выплавлять больше стали в электропечах и обязательно воспользуется своим правом выкупа до 2023 г. оставшихся 50,1% акций электросталеплавильного завода Big River Steel.

Между тем ArcelorMittal USA возвращает в строй доменную печь мощностью 1,56 млн. т в год на комбинате Indiana Harbor, где 16 июля произошла крупная авария на другой печи. Как сообщает компания, ремонт продлится «несколько недель».

По данным Platts, в июне 2020 г. выплавка чугуна в США составила 1,25 млн. т, что почти в два раза меньше, чем в том же месяце прошлого года. А по итогам первого полугодия спад составил 24%.

Если вы нашли ошибку в тексте, вы можете уведомить об этом администрацию сайта, выбрав текст с ошибкой и нажатием кнопок Shift+Enter

Чугун. Производство, преимущества, недостатки.

Историческая справка

В начале XVII века Петр I привез из Голландии в Россию первые чугунные котелки – это были тяжелые и массивные предметы посуды, но приготовленная в них пища получалась очень вкусной даже в походных условиях. Через несколько лет в России было налажено производство чугунной посуды.

Производство

Чугун – это сплав железа, углерода и фосфора. Именно эти элементы отвечают за прочность и долговечность материала. Их количество тщательно контролируется, ведь если в сплаве будет мало этих примесей, то посуда из него будет нагреваться неравномерно и даже трескаться. Одним из признаков обеденной железной смеси является так называемое «обесцвечивание» чугуна – когда при нагревании на изделии появляются светлые металлические пятна и борозды.

Как и много лет назад кухонные сковороды из чугуна изготавливают с помощью специальных форм из песка и глины. Их формуют при помощи пластиковых заготовок, затем высушивают. И уже в подготовленные формы заливают чугунный сплав. После того, как изделие застынет, песчаную форму аккуратно разламывают, а готовую сковороду отправляют на дополнительную обработку.

Достоинства и недостатки

Поскольку основу чугуна составляет железо, а этот материал подвержен коррозии, то, как правило, еще на стадии производства чугунные сковороды после песчаной формы прокаливают с использованием масла, чтобы на их поверхности образовался антикоррозионный слой, который, кстати, обладает антипригарными свойствами. Эту особенность чугуна отмечают как его недостаток. Однако с этим недостатком можно вполне успешно бороться и в домашних условиях, периодически прокаливая свою сковороду. К недостаткам относят и большой вес чугунной посуды.
Преимущества чугунных сковородок определяются уникальными свойствами чугуна.

1. Равномерное теплораспределение.
Сковородка из чугуна равномерно прогревается со всех сторон, на ее поверхности нет так называемых «горячих точек». Поэтому и продукты на такой сковороде прожариваются и протушиваются равномерно.

2. Длительное сохранение тепла.
Чугунная сковорода нагревается дольше по сравнению, скажем, с алюминиевой, но она и удерживает тепло намного дольше. Поэтому она идеально подходит для тушения, для приготовления гриля, жарки блинов.

3. Высокая теплоемкость.
Это значит, что для нагревания чугунной сковороды достаточно небольшого огня.

4. Прочность.
Чугунные сковороды славятся своей высокой прочностью и не деформируются при нагревании.

5. Устойчивость к высоким температурам.
Благодаря этому свойству чугунную сковороду можно использовать для приготовления пищи в духовке.

6. Экологичность и безопасность для здоровья.
При правильном уходе чугунная сковорода абсолютно безопасна. Даже если на ее поверхности появится ржавчина, ее можно легко убрать, прокалить сковороду и пользоваться ею дальше без вреда для своего здоровья.

Преимуществ у чугунных сковородок значительно больше, чем недостатков. Поэтому на протяжении нескольких столетий эти сковороды не теряют своей актуальности и популярности. Их активно используют на профессиональных и домашних кухнях для ежедневного приготовления привычных блюд и для создания оригинальных кулинарных шедевров.

Популярные товары категории чугунные сковороды:

Посмотреть больше предложений

Чугун | Международная ассоциация производителей чугуна

Обзор

Чугун — это продукт плавки железной руды (также ильменита) с использованием высокоуглеродистого топлива и восстановителя, такого как кокс, обычно с известняком в качестве флюса. Древесный уголь и антрацит также используются в качестве топлива и восстановителя.

Чугун получают путем плавки железной руды в доменных печах или плавки ильменита в электрических печах.

Чугун поставляется в различных размерах и весах слитков от 3 кг до более 50 кг.

Подавляющее большинство передельного чугуна производится и потребляется на металлургических комбинатах. В этом контексте термин «чушковый чугун» употребляется неправильно: на металлургических комбинатах доменный чугун перекачивается непосредственно на сталеплавильный завод в жидкой форме, более известной как «чугун» или «доменный чугун».

Термин «чугун в чушках» восходит к тому времени, когда чугун разливали в слитки перед загрузкой на сталелитейный завод. Формы были разложены на песчаных пластах таким образом, чтобы их можно было кормить с помощью обычного желоба.Группа форм напоминала помет сосущих свиней, слитки назывались «свиньями», а бегунок — «свиноматкой».

Товарный чугун

Товарный передельный чугун — это холодный чугун, отлитый в слитки и продаваемый третьим сторонам в качестве сырья для сталелитейной промышленности и черной металлургии.

Товарный чугун производят:

• специализированных торговых предприятий — вся продукция которых продается внешним покупателям: или
• интегрированные сталеплавильные заводы — чугун в избытке для их внутренних потребностей, разлитый в слитки и проданный на коммерческий рынок.

Виды товарного передельного чугуна

Товарный чугун включает три основных вида:

1. основной чугун: , используемый в основном в электродуговом производстве стали
2. литейный чугун (также известный как гематитовый чугун ): используется в основном при производстве отливок из серого чугуна в вагранках
3. передельный чугун высокой чистоты (также известный как чугун с шаровидным графитом ): используется при производстве отливок из ковкого чугуна (также известного как шаровидный или шаровидный графит — SG).

Существуют также различные подтипы, например, чушковый чугун с низким содержанием марганца , полушаровидный чугун и т. Д.

Состав и характеристики

Чугун содержит не менее 92% Fe и имеет очень высокое содержание углерода, обычно 3,5–4,5%.

Прочие компоненты приведены в таблице ниже:

Типичные характеристики передельного чугуна (% по массе)

Тип чугуна	C	Si	Mn	S	P
Базовый	3.5 — 4,5	≤1,25	≤1,0	≤0,05	0,08-0,15
Литейный завод	3,5 — 4,1	2,5 — 3,5	0,5 — 1,2	≤0,04	≤0,12
Высокая чистота / шаровидный	3.7 — 4,7	0,05 -1,5	≤0,05	≤0,025	≤0,035

Чугун поставляется в различных размерах и весах слитков от 3 кг до более 50 кг.

Преимущества при выплавке стали и литье черных металлов

Для получения дополнительной информации о передельном чугуне и его преимуществах при производстве стали в электродуговых печах и литье черных металлов, пожалуйста, ознакомьтесь с нашими информационными бюллетенями:

Транспортировка и транспортировка чугуна

Для целей Международного кодекса морских навалочных грузов Международной морской организации в соответствии с графиком для чугуна передовой чугун классифицируется как группа C (грузы, которые не склонны к разжижению и не обладают химической опасностью).Пожалуйста, обратитесь к нашему руководству: Чугун: Руководство по транспортировке и погрузке-разгрузке на терминалах

Чугун загружается различными способами, например: конвейерно или в скипах.

Чугун — маршрут доменной печи

В 2016 году во всем мире было произведено более 1,1 миллиарда тонн доменного чугуна. Экономика доменных печей такова, что более крупные агрегаты имеют более низкие производственные затраты, следовательно, наблюдается тенденция к все большему и большему размеру печей. Современные доменные печи производят более 10 000 тонн в сутки.

Для получения общей информации о товарном чугуне посетите страницу чугуна.

Современные доменные печи производят более 10 000 тонн в сутки.

Процесс в доменной печи

Доменная печь представляет собой противоточный реактор для газа / твердых частиц, в котором нисходящий столб шихты [кокс, железная руда и флюсы / добавки] вступает в реакцию с восходящими горячими газами. Процесс является непрерывным, сырье регулярно загружается в верхнюю часть печи, а расплавленный чугун и шлак выпускаются из нижней части печи через равные промежутки времени.

Ключевые этапы процесса следующие:

• верхняя часть печи — свободная влага отводится от шихтовых материалов, гидраты и карбонаты отделяются.
• нижняя часть шахты доменной печи — косвенное восстановление оксидов железа оксидом углерода и водородом происходит при 700–1000 ° С.
• Bosh Участок печи, где шихта начинает размягчаться и плавиться — прямое восстановление оксидов железа [и других] и карбонизация коксом происходит при 1000–1600 ° C.Расплавленный чугун и шлак начинают стекать на дно печи [под].

Между чушкой и подом расположены фурмы (медные сопла с водяным охлаждением), через которые в топку вдувается дутьевой воздух — воздух для горения, предварительно нагретый до 900–1300 ° C, часто обогащенный кислородом. Непосредственно перед фурмами находится зона горения, самая горячая часть печи, 1850–2200 ° C, где кокс реагирует с кислородом и паром в дутье с образованием окиси углерода и водорода [а также тепла] и железа. и шлак полностью плавится.

Расплавленный чугун и шлак скапливаются в поде печи. Менее плотный шлак плавает поверх чугуна. Шлак и железо выпускаются через определенные промежутки времени через отдельные летки. При производстве товарного чугуна чугун разливают в слитки; на металлургических комбинатах жидкий чугун или чугун в торпедных тележках-ковшах перемещается в сталеплавильные печи. Шлак поступает в шлаковые карьеры для дальнейшей переработки в полезные материалы, например, сырье для производства цемента, дорожного строительства и т. Д.

Машина для литья чугуна (любезно предоставлено Paul Wurth)

Реакции в доменной печи

Основные реакции:

2C + O ₂ → 2CO

C + H ₂ O → CO + H ₂

CO ₂ + C → 2CO

3Fe ₂ O ₃ + CO → CO ₂ + 2Fe ₃ O ₄

Fe ₃ O ₄ + CO → CO ₂ + 3FeO

FeO + CO → Fe + CO ₂

При загрузке доменной печи шихта добавляется слоями.Загрузка осуществляется либо с помощью элеватора, в котором ковш поднимается и опускается наверху печи для опорожнения непосредственно в печь [колокольная система], либо с помощью конвейерных лент к верхней части печи, где материалы загружаются в бункер, прикрепленный к верхней части печи [система без колпака], а оттуда в печь. С помощью вращающегося желоба можно добиться очень равномерного распределения шихты по печи. Система без колпака имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что во время загрузки теряется меньше энергоемкого доменного газа.

Добавки и флюсы служат для преобразования отходов или пустых пород в шихте [в основном кремнезема и глинозема] в шлак с низкой температурой плавления, который также растворяет коксовую золу и удаляет серу. Например:

CaCO ₃ → CaO + CO ₂

CaO + SiO ₂ → CaSiO ₃

FeS + CaO + C → CaS + FeO + CO

Сама доменная печь представляет собой стальную шахту футеровка огнеупорными, огнеупорными материалами.Самая горячая часть печи, где температура стенок превышает 300 ° C, имеет водяное охлаждение. Вся конструкция поддерживается снаружи стальным каркасом.

Доменный газ, выходящий из верхней части печи, представляет собой смесь двуокиси углерода, окиси углерода, водорода и азота и имеет теплотворную способность от 3200 до 4000 кДж / м³. После очистки он используется для различных целей, в том числе для нагрева дутьевых печей [«кауперов»], на предприятиях по агломерации железной руды и для выработки электроэнергии.Кредит на этот газ — важный фактор в снижении эксплуатационных расходов доменной печи.

Посмотрите видео ниже, чтобы увидеть:

• макет завода «Уральская Сталь» в России
• Производство передельного чугуна из вторсырья компанией DK Recycling в Германии

Для более подробного изучения процесса доменной печи, мы предлагаем ссылку на следующее:

Производство, формовка и обработка стали, 11-е издание, опубликовано Ассоциацией металлургических технологий.

Производство чугуна

Идеально измерен и сбалансирован

Высокое качество благодаря точному дозированию

Чугун производится в доменном цехе.Используемое сырье включает руду, агломерат, кокс, известь и различные заполнители.

Чтобы гарантировать, что производственный процесс поддерживает высокий и стабильный уровень качества, эти материалы должны точно дозироваться и поставляться в доменную печь партиями.

Работа в команде. Подача в доменную печь с управляемым процессом

Для питания доменной печи используется командная работа, то есть идеально согласованные процессы. Все начинается с точного дозирования материала. Бункерные весы , известные как загрузочные бункеры, используются для этой цели на конце входящего материала. Разгрузочные вибропитатели используются для транспортировки частичных объемов всех продуктов на общий подборочный конвейер. Для этой цели весы шихты и кокса часто оснащаются испытательным оборудованием.

На верхнем торце доменной печи находятся верхние весы доменной печи . В них используются элементы управления весом, чтобы установить заслонку для удерживания материала и, таким образом, контролировать подачу в доменную печь. По окончании доменного процесса чугун загружается в торпедный автомобиль и транспортируется на сталелитейный завод.

Технические решения для взвешивания для внутренней балансировки

Schenck Process производит идеально согласованные технические решения для взвешивания для внутренней балансировки передельного чугуна между доменной печью и сталеплавильным заводом. Их можно использовать в любой ситуации сборки.

Пневматическая конвейерная техника может использоваться для впрыска топлива и добавок в доменные печи и флюсов в процессе непрерывной разливки.

RotoFeed можно использовать в качестве дозатора объемного дозирования с приводом с регулируемой скоростью, а благодаря интеграции технологии взвешивания в систему создается гравиметрическая версия, которая может достигать точности выше ± 1% и диапазона изменения 10: 1.

Доменная печь | металлургия | Britannica

Доменная печь , вертикальная шахтная печь, производящая жидкие металлы за счет реакции потока воздуха, подаваемого под давлением в нижнюю часть печи, со смесью металлической руды, кокса и флюса, подаваемой в верхнюю часть. Доменные печи используются для производства чугуна из железной руды для последующей переработки в сталь, а также для обработки свинца, меди и других металлов. Быстрое горение поддерживается потоком воздуха под давлением.

Доменные печи производят чугун из железной руды за счет восстанавливающего действия углерода (поставляемого в виде кокса) при высокой температуре в присутствии флюса, такого как известняк. Доменные печи для производства чугуна состоят из нескольких зон: пода в виде тигля в нижней части печи; промежуточная зона, называемая чушкой, между подом и штабелем; вертикальная шахта (штабель), идущая от чушки до верха печи; и верх печи, который содержит механизм загрузки печи.Шихта из железосодержащих материалов (, например, железорудные окатыши и агломерат ), кокса и флюса (, например, известняк ) спускается по шахте, где она предварительно нагревается и вступает в реакцию с восходящим восстановлением. газы для производства жидкого чугуна и шлака, которые накапливаются в топке. Воздух, предварительно нагретый до температуры от 900 ° до 1250 ° C (1650 ° и 2300 ° F), вместе с впрыскиваемым топливом, таким как нефть или природный газ, вдувается в печь через несколько фурм (форсунок), расположенных по окружности топка у верха очага; количество таких форсунок может быть от 12 до 40 на больших печах.Предварительно нагретый воздух, в свою очередь, подается из нагнетательной трубы — трубы большого диаметра, окружающей топку. Предварительно нагретый воздух бурно реагирует с предварительно нагретым коксом, что приводит как к образованию восстановительного газа (монооксида углерода), который поднимается через печь, так и к очень высокой температуре около 1650 ° C (3000 ° F), при которой образуется жидкое железо и шлак.

Принципиальная схема современной доменной печи (справа) и доменной печи (слева).

Британская энциклопедия, Inc.

Подробнее по этой теме

обработка чугуна: Доменная печь

По сути, доменная печь представляет собой противоточный теплообменник и кислородный теплообменник, в котором поднимающийся дымовой газ теряет большую часть своего тепла на …

Чушь — самая горячая часть печи из-за ее непосредственной близости к реакции между воздухом и коксом. Расплавленное железо накапливается в поде, который имеет летку для отвода расплавленного железа и, выше, отверстие для шлака для удаления смеси примесей и флюса.Под и чушь представляют собой толстостенные конструкции, облицованные огнеупорными блоками углеродного типа, а дымовая труба облицована высококачественным шамотным кирпичом для защиты кожуха печи. Чтобы эти огнеупорные материалы не выгорели, в них встроены тарелки, козырьки или распылители для циркуляции холодной воды.

Кумба заполнена чередующимися слоями кокса, руды и известняка, поступающими наверху во время непрерывной работы. Кокс воспламеняется внизу и быстро сгорает за счет нагнетаемого воздуха из фурм.Оксиды железа в руде химически восстанавливаются до расплавленного железа углеродом и оксидом углерода из кокса. Образовавшийся шлак состоит из известнякового флюса, золы кокса и веществ, образующихся в результате реакции примесей в руде с флюсом; он плавает в расплавленном состоянии поверх расплавленного чугуна. Горячие газы поднимаются из зоны горения, нагревают свежий материал в дымовой трубе и затем выходят через каналы в верхней части печи.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Доменные печи могут иметь следующие вспомогательные помещения: складское помещение, где шихту готовят до ее подъема на верх печи скиповыми тележками или ленточной конвейерной системой; система верхней загрузки, состоящая из набора вертикальных двойных колпаков (конусов) или вращающихся желобов для предотвращения выхода топочного газа во время загрузки; печи, использующие отходящие газы печи для подогрева воздуха, подаваемого к фурмам; и литейный цех, состоящий из желобов, по которым жидкий чугун и шлак распределяются по соответствующим ковшам для передачи в сталеплавильные печи и участки утилизации шлака.

В Европе доменная печь постепенно развивалась на протяжении веков из небольших печей, эксплуатируемых римлянами, в которых древесный уголь использовался для восстановления руды до полутвердой массы железа, содержащей относительно небольшое количество углерода и шлака. Затем железную массу обрабатывали молотком для удаления шлака, получая кованое железо. Увеличение высоты печи в сочетании с механическими сильфонами для подачи в нее большего количества воздуха позволило повысить температуру, необходимую для производства высокоуглеродистого чугуна, известного как чугун.Этот способ производства использовался в Центральной Европе к середине 14 века и был введен в Англию около 1500 года. Древесный уголь был единственным топочным топливом до 17 века, когда истощение лесов, которые давали древесный уголь в Англии, привело к экспериментам с коксом. , который производится из угля. К середине XVIII века кокс получил широкое распространение в доменных печах, а принцип нагрева воздуха перед его поступлением в печь был введен в начале XIX века.

Размер современных доменных печей составляет от 20 до 35 м (от 70 до 120 футов), диаметр пода составляет от 6 до 14 м (от 20 до 45 футов), и они могут производить от 1000 до почти 10 000 тонн чугуна в день.

СЫРЬЕ | мировая сталь

Максимальное использование лома помогает снизить выбросы CO2

По оценкам, сегодня мировая сталелитейная промышленность использовала около 2 млрд тонн железной руды, 1 млрд тонн металлургического угля и 575 млн тонн стального лома для производства около 1,7 млрд тонн нерафинированной стали.

Переработанная сталь (также называемая стальным ломом) — одно из важнейших сырьевых материалов в отрасли. Это происходит из-за снесенных конструкций и отслуживших свой срок транспортных средств и оборудования, а также из-за потерь урожая в процессе выплавки стали.

Каждый сталеплавильный завод также является перерабатывающим заводом, и все производство стали использует лом, до 100% в электродуговой печи (EAF) и до 30% в доменной печи (BF).

Весь собранный лом перерабатывается, и на сегодняшний день общий уровень рециркуляции оценивается примерно в 85%. Такой высокий уровень переработки означает, что возможности для улучшения ограничены.

Лом играет ключевую роль в сокращении промышленных выбросов и потребления ресурсов. Каждая тонна лома, используемого для производства стали, позволяет избежать выброса 1.5 тонн углекислого газа и потребление 1,4 тонны железной руды, 740 кг угля и 120 кг известняка.

Будущее расширение производства стали на основе лома будет зависеть от наличия высококачественного лома.

В то время как предложение железной руды может меняться вместе со спросом, наличие лома во всем мире зависит от спроса на сталь и появления лома по окончании срока службы сталесодержащей продукции.

С начала 2000-х годов мировые сталеплавильные мощности пережили фазу взрывного роста, в основном за счет инвестиций в новые мощности в Китае.

Стальная продукция со средним сроком службы 40 лет, эта сталь начнет поступать на рынок лома в следующем десятилетии, что позволит значительно сократить выбросы сталелитейной промышленности.

Железная руда и металлургический уголь используются в основном в доменном процессе производства чугуна. В этом процессе коксующийся уголь превращается в кокс, почти чистую форму углерода, который используется в качестве основного топлива и восстановителя в доменной печи.

Обычно требуется 1.6 тонн железной руды и около 450 кг кокса для производства тонны чугуна — сырца, получаемого из доменной печи. Часть кокса можно заменить впрыскиванием пылевидного угля в доменную печь.

Железо — обычный минерал на поверхности земли. Большая часть железной руды добывается на карьерах в Австралии и Бразилии, доставляется в специализированные порты по железной дороге, а затем отправляется на сталелитейные заводы в Азии и Европе.

Согласно статистической базе данных COMTRADE США, мировой экспорт железной руды в 2017 году составил около 1 единицы.5 миллиардов тонн, что является вторым по величине объемом торговли сырьевыми товарами в мире после мирового экспорта сырой нефти.

Эффективное использование природных ресурсов имеет решающее значение для устойчивого развития.

Сталелитейная промышленность использует передовые технологии и методы для увеличения производительности, снижения потребности в энергии и облегчения использования побочных продуктов.

В среднем на тонну сырой стали, произведенной во всем мире, потребляется 20 ГДж энергии.Наиболее эффективные сталелитейные компании снизили потребление энергии на тонну стали примерно на 60% с 1960 года.

Дополнительную информацию о сырье для сталелитейной промышленности можно найти в нашем информационном бюллетене, доступном для загрузки справа от этого текста.

изменений в производстве железа | История западной цивилизации II

25.4.2: Изменения в производстве железа

Технологический прогресс в металлургии, в первую очередь в плавке с использованием угля или кокса, увеличил предложение и снизил цену на железо, что помогло ряду отраслей промышленности и сделало железо обычным в быстрорастущих секторах машиностроения и двигателей.

Цель обучения

Узнайте, как изменилось производство чугуна во время промышленной революции

Ключевые моменты

• В начале выплавки чугуна древесный уголь использовался как в качестве источника тепла, так и в качестве восстановителя. К 18 веку доступность древесины для производства древесного угля ограничивала расширение производства железа, поэтому Англия становилась все более зависимой от импорта из Швеции и России. Плавка с использованием угля (или его производного кокса) была долгожданной целью, с некоторыми ранними достижениями, достигнутыми в течение 17 века.Спрос Великобритании на железо и сталь в сочетании с большим капиталом и энергичными предпринимателями быстро сделал ее мировым лидером в металлургии.
• Основным изменением в металлургической промышленности в эпоху промышленной революции стала замена древесины и других видов биотоплива углем. Использование угля в плавке началось несколько до промышленной революции, основанной на нововведениях сэра Клемента Клерка и других из 1678 года, с использованием угольных отражательных печей, известных как вагранки. В случае с куполами примеси из угля не переходили в металл.
• Авраам Дарби добился больших успехов, используя кокс в качестве топлива для своих доменных печей в Коулбрукдейле в 1709 году. Однако коксовый чугун практически не использовался для производства кованого железа в кузнях до середины 1750-х годов, когда его сын Авраам Дарби II построил печи Horsehay и Ketley. Поскольку чугун становился все более дешевым и доступным, он стал конструкционным материалом после постройки новаторского Железного моста в 1778 году Авраамом Дарби III.
• Кованое железо, которое кузнецы использовали для изготовления потребительских товаров, все еще производилось в кузницах для украшений, как и раньше.Однако в последующие годы были приняты новые процессы. Первый сегодня называют заливкой и штамповкой, но его заменил процесс лужения Генри Корта. Корт разработал два важных процесса производства чугуна: прокатка в 1783 году и лужение в 1784 году. Прокатка заменила молоток для уплотнения кованого железа и удаления некоторого количества окалины. Прокатка была в 15 раз быстрее, чем удар молотком.
• Горячий дутье, запатентованный Джеймсом Бомонтом Нейлсоном в 1828 году, был самым важным достижением XIX века в области экономии энергии при производстве чугуна.За счет использования отработанного тепла выхлопных газов для предварительного нагрева воздуха для горения было уменьшено количество топлива для изготовления единицы чугуна.
• Поставки более дешевого железа помогли ряду отраслей промышленности. Развитие станков позволило улучшить обработку чугуна, расширив его использование в быстрорастущих машиностроительной и моторной промышленности. Цены на многие товары снизились, что сделало их более доступными и распространенными.

Ключевые термины

отражательные печи

Металлургическая или технологическая печь, которая изолирует обрабатываемый материал от контакта с топливом, но не от контакта с дымовыми газами.Термин «реверберация» используется здесь в общем смысле отражения или отражения, а не в акустическом смысле эха.

Железный мост

Мост через реку Северн в Шропшире, Англия. Открытый в 1781 году, это был первый арочный мост в мире, сделанный из чугуна и получивший широкую известность после постройки.

чугун

Промежуточный продукт черной металлургии. Он имеет очень высокое содержание углерода, обычно 3.5–4,5%, вместе с диоксидом кремния и другими составляющими шлака, что делает его очень хрупким и непригодным в качестве материала, за исключением ограниченного применения. Его получают путем плавления железной руды в транспортируемый слиток неочищенного железа с высоким содержанием углерода в качестве ингредиента для дальнейших этапов обработки. Это жидкий чугун из доменной печи, большой печи цилиндрической формы, загруженной железной рудой, коксом и известняком.

кокс

Топливо с небольшим количеством примесей и высоким содержанием углерода, обычно производимое из угля.Это твердый углеродсодержащий материал, полученный при деструктивной перегонке малозольного битуминозного угля с низким содержанием серы. Хотя он может быть образован естественным образом, обычно используется искусственная форма.

В начале выплавки чугуна древесный уголь использовался как в качестве источника тепла, так и в качестве восстановителя. К 18 веку доступность древесины для производства древесного угля ограничила расширение производства железа, поэтому Англия становилась все более зависимой от Швеции (с середины 17 века), а затем примерно с 1725 года от России в получении железа, необходимого для промышленности.Плавка с использованием угля (или его производного кокса) была долгожданной целью. Производство чугуна с коксом, вероятно, было достигнуто Дадом Дадли в 1620-х годах, а производство смешанного топлива из угля и древесины снова произошло в 1670-х годах. Однако это был скорее технологический, чем коммерческий успех. Shadrach Fox, возможно, плавил железо с коксом в Coalbrookdale в Шропшире в 1690-х годах, но только для изготовления пушечных ядер и других изделий из чугуна, таких как снаряды. В мирное время они не пользовались большим спросом.

Британский спрос на железо и сталь в сочетании с большим капиталом и энергичными предпринимателями быстро сделал ее мировым лидером в металлургии. В 1875 году на Великобританию приходилось 47% мирового производства чугуна и почти 40% стали. Сорок процентов британской продукции экспортировалось в США, где быстро развивалась железнодорожная и промышленная инфраструктура. Рост производства чугуна был резким. Британия поднялась с 1,3 миллиона тонн в 1840 году до 6,7 миллиона в 1870 году и 10,4 миллиона в 1913 году.

Основным изменением в металлургической промышленности в эпоху промышленной революции стала замена древесины и других видов биотоплива углем. При заданном количестве тепла для добычи угля требовалось гораздо меньше труда, чем для рубки древесины и преобразования ее в древесный уголь, а угля было больше, чем древесины. Использование угля в плавке началось до промышленной революции на основе нововведений сэра Клемента Клерка и других из 1678 года с использованием угольных отражательных печей, известных как вагранки.Они работали с пламенем, воздействующим на смесь руды и древесного угля или кокса, восстанавливая оксид до металла. Это имеет то преимущество, что примеси, такие как серная зола в угле, не мигрируют в металл. Эта технология применялась к свинцу с 1678 года и к меди с 1687 года. Она также применялась в чугунолитейных работах в 1690-х годах, но в этом случае отражательная печь была известна как воздушная печь. Литейный купол — отдельная (и более поздняя) новинка.

Отражательная печь.Отражательная печь могла производить чугун из добытого угля. Горящий уголь оставался отделенным от железной руды и поэтому не загрязнял железо такими примесями, как сера и зола. Это открыло путь к увеличению производства чугуна.

Авраам Дарби добился больших успехов в использовании кокса в качестве топлива для своих доменных печей в Коулбрукдейле в 1709 году. Однако полученный им чугун из кокса использовался в основном для производства чугунных изделий, таких как котлы и котлы. У него было преимущество перед конкурентами в том, что его кастрюли, отлитые по его запатентованной технологии, были тоньше и дешевле, чем у них.Коксовый чугун практически не использовался для производства кованого железа в кузнях до середины 1750-х годов, когда его сын Авраам Дарби II построил печи Horsehay и Ketley. К тому времени коксохимический чугун был дешевле, чем чугун на древесном угле. Поскольку чугун становился все более дешевым и доступным, он стал конструкционным материалом после постройки новаторского Железного моста в 1778 году Авраамом Дарби III.

Железный мост, открытый в 1781 году

Железный мост пересекает реку Северн в Шропшире, Англия, и является первым мостом в мире, сделанным из чугуна.Зимой 1773–1774 годов местные газеты рекламировали предложение подать прошение в парламент о разрешении на строительство железного моста с одним пролетом в 120 футов (37 м). В 1775 году казначеем проекта был назначен Авраам Дарби III, внук Авраама Дарби I и мастер по металлу, работавший в Coalbrookdale.

Кованое железо, которое кузнецы использовали для изготовления потребительских товаров, все еще производилось в кузницах для украшений, как и раньше. Однако в последующие годы были приняты новые процессы. Первый сегодня называют заливкой и штамповкой, но его заменил процесс лужения Генри Корта.Корт разработал два важных процесса производства чугуна: прокатка в 1783 году и лужение в 1784 году. Прокатка заменила молоток для уплотнения кованого железа и удаления некоторого количества окалины. Прокатка была в 15 раз быстрее, чем удар молотком. Валковые мельницы сначала использовались для изготовления листов, но также прокатывались конструкционные формы, такие как уголки и рельсы.

Puddling позволяет производить конструкционное железо по относительно низкой цене. Это был способ обезуглероживания чугуна путем медленного окисления с использованием железной руды в качестве источника кислорода, поскольку железо вручную перемешивалось с помощью длинного стержня.Обработка луж производилась в отражательной печи, что позволяло использовать уголь или кокс в качестве топлива. Обезуглероженное железо, имеющее более высокую температуру плавления, чем чугун, сгребало лужу на шарики. Когда шарик становился достаточно большим, лужица удаляла его. Лужа была изнурительной и очень жаркой работой. Мало кто из лужиц дожил до 40 лет. Этот процесс продолжался до конца 19 века, когда железо было вытеснено сталью. Поскольку лужа требовала от человека навыков распознавания железных шариков, механизация никогда не была успешной.

Горячий дутье, запатентованный Джеймсом Бомонтом Нейлсоном в 1828 году, был самым важным достижением XIX века в области экономии энергии при производстве чугуна. За счет использования отработанного тепла для предварительного нагрева воздуха для горения количество топлива для производства чушкового чугуна было сначала уменьшено на одну треть при использовании угля или на две трети при использовании кокса. Однако повышение эффективности продолжалось по мере совершенствования технологии. Горячий дутье также повысил рабочую температуру печей, увеличив их мощность. Использование меньшего количества угля или кокса означало внесение меньшего количества примесей в чугун.Это означало, что уголь более низкого качества или антрацит можно было использовать в районах, где коксующийся уголь был недоступен или слишком дорог.

Поставки более дешевого железа помогли ряду отраслей, например, производству гвоздей, петель, проволоки и других металлических изделий. Развитие станков позволило улучшить обработку чугуна, что привело к увеличению его использования в быстрорастущих отраслях машиностроения и двигателестроения. Железо использовалось в сельскохозяйственных машинах, что делало сельскохозяйственный труд более эффективным. Новые технологические достижения также имели решающее значение для развития железных дорог.Цены на многие товары, такие как железная кухонная утварь, снизились, что сделало их более доступными и широко используемыми.

Атрибуция

• Изменения в производстве чугуна

Производство чугуна и стального шлака: NIPPON SLAG ASSOCIATION

Основа шлака — известняк, используемый как вспомогательный материал при производстве чугуна и стали. Хотя может показаться, что известняк не имеет отношения к производству чугуна и стали, на самом деле он является важным вспомогательным материалом, добавляемым в процессе производства. В процессе восстановления железной руды необходимо удалить кремнезем, глинозем (Al 2 O 3 ) и другие цветные компоненты, содержащиеся в железной руде. Добавленный известняк плавится с этими компонентами и снижает их температуру плавления, что упрощает их отделение от железа и их извлечение.Это восстановленное вещество — шлак. Известняк Процесс образования чугуна и стального шлака Железный шлак и сталеплавильный шлак можно в целом разделить на доменный шлак, который образуется при плавке и восстановлении железной руды в доменной печи, и сталеплавильный шлак, который образуется в процессах производства стали, используемых для модификации компонентов железа. Доменный шлак представляет собой комбинацию кремнезема и других цветных компонентов железной руды, золы кокса, используемой в качестве восстановительного материала, и вспомогательного материала известняка. Поскольку его удельный вес меньше, чем у чугуна, во время процесса нагрева расплавленный шлак поднимается над передельным чугуном, что позволяет его легко отделить и восстановить. Сталеплавильный шлак образуется в процессе превращения передельного чугуна, произведенного в доменной печи, в прочную и хорошо поддающуюся обработке сталь. Конвертерный шлак — это окисленный материал, который образуется при добавлении извести и других вспомогательных материалов и продувке кислородом передельного чугуна для удаления углерода, фосфора, серы и других компонентов из чугуна и его очистки для производства прочной стали.Другой тип сталеплавильного шлака, шлак электродуговой печи, образуется при плавке и рафинировании железного лома. Продукция из чугуна и стального шлака и производственный процесс

.