Г. Реми - Курс неорганической химии (1109024), страница 93
Текст из файла (страница 93)
последнего пользуются дутьем (см. Рис. ЗО), Дггя такого передала чугуна в ионное жела<<о требуется трехкраткан его плавка. При первой пленке, таи называемой «ождса- с», сгорают только наиболее лепю окисляющпеси примеси — креьгимй и марганец. Окисление кремния, содеря«ащегося в я<елене в виде снлпцнда, происходит в основном по уравнению УеЯ+з/хОх=реб(Оз (метасгглвкат железа, так называемый «дисиаикащ»). (6) наряду с метасиликатом прп жом образуется также ортоснчнват железа Рогб»0« <*спг<гулосиликат») и, есин в железе содержался марганец, сиз»гнат марганца.
При второй плавне, «амром переде<с», происходит окисление фосфора, содержащегося (бе Г.гева 7 273 в железо цримерао в соотэегстэяп с уравнением ?Уе»Р — ', ВО»=Ге»(РО»)а+ РезО». (7) Одновременно часть жс.пза окисяяется до окиси железа(11, Ш), а она в свою отередь окпслвет часть у>кэрола, Растворенного в железе (в основном в виде нарби>Ш Уе»С): (3) (Э) ЗГе+20>=ус,Оп Уе»0»+ 4резС =13Ге+ 4СО Таким образок получается железо, содержащее еше 1 2",» углерода, т.
е, сталь (см. стр. 287). Для яр> вращения ее в кэ»зсе э»еле»» требуетсл еще одно фришеванве. В процессе, н,юыею поч воя»лик г»гаге»овиек» (или»спелым фрпшевапием»), железо благодаря эоачптюгьиопу снижению содержания углерода у>не полностью не о>кижается; вкэ п>ас и з данном случае обраауетса окись к>слеза(11, П1) (»спелый >плак»). Последние э соотве>ътви>г с реакцией (9) уменьпшет содержание углерода в железо до концгвтрсп>ш яснее (),5»й.
Процесс обезуглерожввания обычно ускоряют добавленном раисе образовавшихся спелых шлаков (Уе О»). Сера, содержащаяся в чугуно, при крнчном переделе улетает в виде сернистого газа; этот процесс происходят тем полнее, чем дольше длится фришэванне. )1(елезо, полученное таким способом, очень чистое н содержит сравнительно мале п>лаков. Однако этот метод сохранился только в некоторых странах, очень богатых ~леса»>п ()дзсция, СССР). Нерсдел в отражательных печах (пудляпговляпе). 77уд»и>ио»авве отлкчается от крнчного перодсяа, во-первых, тем, что прп пем плавление железа производится Р н с.
31. Отражательная псч>. для пудлпвтованик. Сварочное и энтое >кг:и во; к:авга в тпгелькой печи. Железо, образующееся при сплавлеяии болванок, полученных нричиым плп пудликговым методом, называют геарачк»ы> же»»гом. Вследствие неполного удаления пэ пего п>ла>га оно всегда более или менее неоднородно и нередко имеет трещины.
В середине ХРШ в. шеффклдский пе в бесколоспкковой топке, гдо оао находится вместэ с гор>очим, а и отрежатез»воя печи, прпведенкок на рис. 31. В ней пламя от топлива (обычно каменного угля), сгорающего в топочном пространстве, оборудованном колоски>га»>к !, проходит пад желе. зом, находящвмоя в плоской корытообразпой емкости 2 (»горке»). Расплаваенкое железо непрерывно перемешивается и поэтому првводктся в соприкосновение с воздухом. Это способствует обезуглерожпеапвю вплоть до получения ыягкого железа в течение одной пореплавни.
Само название этого процесса — пудлингование — произошло ог слова «перемешивать» (по-английски — со риЫЛс). По мере обезуглерекшвания жетсэо делается вес более вязким я наконец образует твердые сгустка — «болванки», так как температура стаковвтгн уже недостаточно высокой для коддерлгания его в расплавленном состоянии.
Болваякп содержат ещо довольно значительное Количество >алэкос, от которых пх затем осзсбо>ндаюг горячей ковкой я прокаткой. Ыето.п ч пудлоэгованяя кожно яотучать п сэ>а»». В этом случае после образования сгустзсз продолж»>от пэгргеавне восстановительным пламенея, »1тобы достигнуть яолпого окисления прпчгггй (кремния и фосфора), нагреванис ведут прк более высоиой те»а>ерэтуре и более продо>пкнтельпое время, чем прк фришеваипн стали до мягкого железа э кр»ч»ш> горне.
Восьмая груиои иериоуичеекол еисогеии часовщик Бенджамен Гаитсмап качал изготовление часовых пружин пз оолее однородной шали, полученном переплавкой з тиглях. Тиееяьияя иеаеяя позже была введена Крупном в Эссене в промыеилонном масштабе и нвогда примеияетсл з настоящее время для получения высокосортных сталей. Ткгэльиой плавкой козою не только сообщать однородность ужо переделанному друглми способами железу, но л пользоваться «ю одноиреыелно для фркшезанген. Однако в этом случае перздсяызасмый чугун (к нему добавляют окись гкииеяа) из дшгжен содержать фосфора и серы, 'гак как примеси прн зтсм способе ке учалиются. Плавку ведут з тиглях, изготовленных из смеси огнеупорной глины и г,:юфита вместимостью лриблнэитечько сзб ке.
Двенадцать нлк более тиглей устзпззлигшют в длвнион узкой хамсро, гдо их нагревают з регеператнвиой топко Сименса (см. ниже), Опнсыааегеьпгп ниже ыотодаше фрвшезанил получают непосредственно литое железо или литую сталь. Методы конвертирования (Бессемсра и Томаса — Джпльнрнстн). ЛХстоды хонвертироеаиил основаны иа продувке воздуха через расплавленное железо при помощи воздуходувок, что способствует выгоранию углерода и других примесей.
Наиболег старый пз этих способов — бесссггерование, открытый в 2855 г. англичанином хенрп Бессемером, применяют и до настоящего времени для передела чугуна, очень бедного фосфором. Переплавку осуществляют н сосуде грушевидной формы, выложенном изнутри огнеупорным материалом. Оп называется грушей Бсссгжера нли конвертером (рнс. 32); вращаясь вокруг оси, проходящей приблизительно на полонине его высоты, сосуд ьеожет опрокндыватьсн. В конвертер, установленный в горизонтальном положении, вливают чугун обычно непосредствонно из доменной печи. После наполнения конвертер приводят в вертикальное положопие и через отверстия в дне пропускают сквозь расплавленный чугун сжатый воздух.
При Р нс. 32. Груша Весэтом содоржащлеся в железо примеси окнсля- семера (конвертер). ютсн. Большое количество тепла, ныделяюн(егося прп их окислении, поддерл;ивает железо во время этого процесса в расплавленном состоянии (несмотря па то что температура плавления железа значительно повышается по мере спнжеппя содержания углерода). Прн бессемерозанил, как и в крячном переделе, можно з лрннцкпо различать трк разных процесса, соответствующих ожбеяке, сирому и еиееому сеежегеиию. Одеево при бсссемерозакин оки проявляются далеко не так отчехпшо, как пря фрмшоваинк кричиым способом. Отчасти это аавнсит от высокой температуры, которая способствует окислению углерода, а с другой стороны, от значительно более быстрого протекаище процесса продувки в коккер горо (обычно он длится 1Π— 20 геиик Поэтому нногд» жсяезо, полученное способом Ьссеемера, лри почти полком отсутствия углерода содернянт значительные количества кремния.
В некоторых случаях это даже целесообразно. Контроль за ходом продувал в конвертере осущестиллстсл путем наблюдения за выходящим нз него плаыоиеы. При бессемероваами в ого первоначальном виде можно было с успехом перерабатывать ва козкоз железо и сталь только те сорта чугуна, которые содержали .яснее 6,1то ~босфора. Вследствие постоянного переыешивавмн ишаков с ттлеролсодержащмы железом прн этом процессе из цервичпо окисленного фосфора опять образуетси фосфид уез(РОе)з+2усзС+Зуе ~~ 2ГезР+бесО+2СО.
(16) Кремнекислота, содержащаяся в футсровке конвертера, еще более благопрнятстзует протеканию этой реакции в направлении слева направо,тэл как ола образует с окисью железа(11) спликат, Позтоыу бессемеровсквй процесс з его первоначальной 278 Гка«а 1 форме, так называемое «кис,>ее«воавсртяровапие, пе освобождает железо от фосфора. Между тем присутствие фосфора в коаячсстаах бсжое О, > «4 является очень пежелательпьь>с, тая кая сообщает жеан|у х рупь ость п ломкость иа холоду («ххед>ло >елков» желеаод Переработка в конвертере чугуна, содержапсего значительные количества 8)осббора, оказалась возможиоп после того, как англичане Томас и Джилькрист в (йуй г. прпмекилн для футоровки конвертора осяовяыс хлаялсриаа»л (обоясжгппый доломит).
Последкхсй сиязывает фосфорную кислоту и препятствует ее восстановлению. Действие основной футеровки схце усиливас тгя прп добав тенин кусковой едкой извести Са(ОН)х. Шлаки, образу>очи«с«я с процессе «осысвыой» продувки (Томаса — Джилькриста), богатьщ фосфором (тех«игл»лая), являются ценным побочным продуктом. В токкора.>пологом виде оии поступают в продажу под названием щомасовой щуки.
Перстах фосфора в шлаьв происходит главным образом после сгорания большей части у>,»«рода. Примерное протепаппе кислого и осиеввого процессов приведено в виде;щ«грамм па рпс. 33 я 34. По осв ординат отло>кепо содержание в процентах 0 8 10 18 0 8 10 18 Вриия, мив Время,мии Р я о. 34. Обезуглероживапие и удаление других примесей в процессе «осиовного» фрпшеваияя. Р и с. 33. Обеауглеро>кива>пп к удааеяие других приме««я в процессе «кислого» фряшеваяин. углерода, крелпп>я. лшргепца и т. д. а к еле»с в еавпсимостп от иродол>яптельпости продуаия.
Иа С>а««СЛ>От>>«яоя»»ПХ дяа«раМЛ» СЛЕдуЕт, Чта Иа Првыа>>Е, ПеображЕПКОИ Иа иа рпс. 33 («кислый» процесс), кп«чаяе происходит главным образом оаясшеяие кремиия и после етого опислжпса тсаьпо углерод, в то время как содержание в жсвезе фосфора и серы почти ие меяяется, Па рис. 34 видев ход окислсиия фосфора в «о«вовком» процессе. уб 3,4 З2 80 2,8 2,6 2,4 '« 22 2,0 4 1,б 1,4 1,2 08 Об 04 02 Х8 88 Ю2 80 2,8 г,б «„2,4 й 2,2 й 20 ,й 1,8 3 1,8 1,4 12 08 08 02 Вос»м«л»рукла гмт»»дз«««кой «к«»лак»» Для удэлениа г«рм в «кислом» лроцесса наобходнмо дабаеюшь марганец ~ср.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
