Титов (550695), страница 54
Текст из файла (страница 54)
В этой же зоне происходит ошлакование твердой извести СаО жидким кремнеземом Б1О, с образованием шлака. Кислородная зона. Атмосфера в зоне Л~ более окислительная, чем в зоне Ш; так как в вей имеется свободный кислород. Капли металла перегреваются за счет теплоты газов и кокса и вследствие окисления примесей чугуна газовой фазой, Проходя струю холодного воздуха у фурм, капли шлака охлаждаются, а капли чугуна перегреваются за счет теплоты окисления примесей.
В зоне перегрева температура наивыс|ная — 1б00 — 1б50' С. Железо окисляется по реакции 2Ре+ О, = 2РеО. Затем кислород соединяется со следующими элементами: 2РеО+ Ь1 = 51О, + 2Ре; РеО+Мп = МпО+ Ре; РеО+ С = СО+ Ре Если в чугуне имеется хром, то и он окисляется: 3РеО + 2Сг = Сг,О, + 3Ре При сильном перегреве чугуна выгорание кремния, марганца и хрома может прекратиться.
Чем болыпе перегрев чугуна, тем интенсивнее выгорание углерода при одновременном насыщении жидкого чугуна углеродом из кокса. В зоне Ю вагранки сера кокса сгорает в основном в 50,. Горн вагранки. Атмосфера в горне окислительная в верхней части, в средней — слабоокислительная и у подины неокислительная. В зоне У металл и шлак охлаждаются за счет потерь тепл через стенки и дно горна. Влияние газовой фазы зависит от уровня металла и шлака, скапливающегося в горне вагранки.
Если уровень шлака в вагранке, не имеющей копнльника, поднимается до фурм или близко к ним, происходит окисление металла через шлак за счет кислорода воз. духа. Чем ниже уровень шлака, тем менее окислительной будер атмосфера в горне вагранки. Чем больше глубина горна, тем дальше от фурм находится уровень шлака, тем иеныне окисление металла в горне, и наоборот: чем меньше глубина горна, тем ближе к фурмам уровень шлака и больше окисление металла в горне.
Чем толще слой шлака, тем медленнее происходит процесс передачи кисло. рода металлу, тем меньше его окисление. Если вагранка имеет копильник, то угар металла при прохож. денни его через горн будет минимальным. В горне продолжается процесс растворения углерода в жидком металле, если это раство. рение не достигло предела насыщения в расположенных выше зонах 1П и 1Г Этим пределом насыщения можно считать содержание углерода, соответствующее эвтектнческому. При науглерожнвании содержание углерода обычно 'не превышает эвтектического более чем на О,1 — 0,2%. В первых порциях чугуна растворяется сера из поверхностных слоев кусков кокса, расположенных в горне вагранки.
Плавясь, металл стекает в горн отдельными каплями и струйками, не перемешивающимися друг с другом. Поэтому в вагранках, не имеющих копильника, достаточно полного перемешивания чугуна не происходит. Процессы, протекающие в копильнике. Чугун стекает с подины горна через соединительный канал в копильиик, где происходит перемешивание чугуна и за счет диффузии его состав выравни. вается. В копильнике кислородом закиси железа будут окислиться кремний и марганец, так как кремний и марганец имеют большое сродство с кислородом. Продукты окисления всплывают в шлак.
Чугун в копильнике остывает в результате потери теплоты через стенки копильника. Вследствие прохождения металла через все зовы вагранки происходит угар тех элементов, которые имеют большее сродство к кислороду, чем железо. Практически угар кремния составляет 20 — 25%, а иногда и больше; 25 — 30% Лйп, 20 — 25% Сг. Никель, кобальт и медь совсем не выгорают. Углерод угорает, но одно.
временно происходит насыщение чугуна углеродом, и поэтому чугун в конечном счете насыщается до эвтектического состава. В некоторых случаях необходимо получать в вагранках низкоуглеродистые чугуны. Для этого в шихту добавляют стальной лом, а фурмы располагают на небольшой высоте (250 — 300 мм) от подины, чтобы уменьшить науглероживание чугуна и его насыще 276 иие серой.
В этом случае можно получить чугун с содержанием ау — 2804 С. Низкоуглеродистые чугуны можно получать в вагранках с силикатной холостой колошей. Для этого часть холостой колоши ниже уровня фурм заменяют шамотным кирпичом, выложенным в клетку. Вту часть колоши предварительно сильно разогревают, чтобы уменьшить охлаждение чугуна. При добавке в шихту около 350о стального лома в вагранках с силикатной колошей можно получать чугун с содержанием до 2,2 — 2,3% С.
Шлаки в ваграночном процессе. Ваграночный шлак влияет на характер плавки и свойства чутуна. Количество и состав ваграночного' чутуна зависят от ряда факторов: режима плавки, качества исходных шихтовых материалов и флюсов, а также от конструкции вагранок. В процессе плавки источниками образования шлака являются: 1) зола топлива, переходящая в шлак (1 — 2'/о массы металла); 2) угар элементов: 10 — 350У0 51, 15 — 50',4 Мп, 0,25 — 1,2504 ге, в результате угара примесей в вагранке образуется 1 — 2% шлака; 3) оплавление футеровки (0,4 — 404 массы металла); 4) песок (0,3 — 2%) и окислы (0,25 — 0,750о), попадающие в вагранку с шихтой; 5) флюсы, которые добавляют для понижения вязкости шлака (3 — 4% массы металла). Всего в процессе плавки образующийся шлак составляет 3 — 4',6 массы металла.
Шлак состоит из кремнезема, окиси кальция и глинозема, суммарное содержание которых достигает 80 — 90',4 всей массы шлака. Соединения типа К,О и 1ча,О находятся в шлаке в небольших количествах (0,2 — 0,506), фосфор: в пределах 0,1 — 0,5%, сера 0,2 — 0,80ь и окислы металлов остальное.
Шлак содержит небольшое количество чугуна — 0,2 — 0,5'й завалки. Ваграночный шлак должен обладать низкой температурой плавления и хорошей жидкотекучестью (малой вязкостью). Высокое содержание окислов железа в шлаке ухудшает механические свойства чугуна, способствует образованию пористости в отливках, снижает стойкость футеровки и увеличивает угар элементов в вагранке. Окислы марганца (МпО) повьппают механические свойства чугуна в результате легирования его марганцем, но с увеличением содержания марганца снижается стойкость футеровки. Окислы магния (МяО до !004) в шлаке повышают прочность чугуна. Такие окислы, как СаО, А!,Оа и 5Ю, в допустимых пределах не влияют на механические своиства чугуна.
Шлаки, бедные окислами, не изменяют форму графита и структуру основной металлической массы. Шлаки разрушают футеровку, поэтому в печах с кислой футеровкой нельзя применять основные шлаки н наоборот. Для вагранок, футерованных шамотным кирпичом, желательно иметь шлаки следующего состава: 42 — 48',0 5Ю,, 10 — 15",4 А!еОэ, 25 — 30г0 СаО; менее 8!4 геО; 2 — 5'й МпО и 3 — 5!4 МдО. В вагРанке можно обогащать чугун фосфором, марганцем, никелем и другими элементами. Для этого следует увеличить количество окислов указанных элементов в шлаке.
Для ввода в чугун фосфора 2П ООО необходимо применять апатнто-нефелиновую руду, для ввода мар.: ганца — марганцевую руду, мартеновский шлак. Способы удаления серы из чугуна. Прп плавке чугуна в обычной вагранке на кислых ишаках содержание серы будет зависеть от содержания серы в шихте и топливе. Установлено, что серы перейдет в металл тем меньше, чем меньше ее в применяемом коксе, так как кокс является главным источником насыщения чугуна серой. Крупные куски и минимальное количество кокса в колоше уменьшают содержание серы, так как меньше площадь соприко- сновения металла с коксом.
Сосеу держание серы в чугуне зависит от высоты холостой колоши е кокса (чем ниже холостая колоша, тем меньше серы). Подача воздуха в вагранку способствует удалению серы в атмосферу с газами ($0е). Для удаления серы из чугуна применяют обработку ваграночного чугуна кальцинированной содой, карбидом кальОснаунасагь анака ция, магнием и кальцием, )Кидкий чугун обрабатывают Рнс. !74. Заваснмость содержания содой следующим образом: в серы в чугуне от основностн шлака ковш ил и копильнпк наливают жидкий чугун, а затем в жидкий чугун вводят присадку соды. При этом в присутствия углерода, действующего как раскислитель, будут протекать следую.
щие реакции: 1(а,СО, + Ге8+С = Хав8+ Ге+СО + СО,; )4аеСОа+Мп8+С = ХавВ+ Ми+СО+ СОв Чтобы сера не восстанавливалась и не перешла в чугун, необходимо на поверхность его насыпать известь, а затем удалять:. шлак с поверхности чугуна счищалкой. Расход соды на 1 т жидкого чугуна составляет 1 — 1,5 кг, прн этом количество серы в чугуне уменьшается на 30 — 40',а общего количества серы, находящейся в жидком чугуне, С целью уменьшения содержания серы и фосфора чугун плавят в вагранках с основной футеровкой, В качестве огнеупорного материала для футеровкн вагранки используют магнезитовый, доломитовый и хромомагнезитовый кирпич.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
