Cum se obține fonta? Aliajul de fier cu ce substanță permite obținerea fontei?

Fonta este un metal utilizat pe scară largă în diverse industrii, cu caracteristici remarcabile de performanță. Procesul de obținere este relativ necomplicat și nu include prea multe etape în sine. Acest material este topit în furnalele - cuptoare speciale, care sunt ceva de genul unei copii mărită a unui tub de testare. Cu privire la modul de a obține fontă, și să vorbim mai departe în toate detaliile.

Instalații de minerit și dressing

Principalele materii prime utilizate pentru producția de fontă, este minereu de fier. Ei îl extrag în cariere din diferite părți ale țării noastre. După cum se știe, minereul minat conține un număr mare de tipuri diferite de impurități. Utilizați-l pentru a topi fonta într-o astfel de formă "brut", desigur, nu. Prin urmare, în prima etapă, se adresează întreprinderilor speciale - instalații de extracție și prelucrare a minereurilor. Aici, roci goale sunt scoase din ea și zdrobite. Apoi, minereul deja pur este încărcat în vagoanele trenurilor și trimis la uzinele metalurgice.

Procesul de aglomerare

De fapt, cum să obțineți fonta, vom lua în considerare mai jos. Acum hai să vorbim despre modul în care minereul este pregătit pentru topirea sa directă la fabricile metalurgice.

Dacă materialul topit obișnuit este utilizat pentru topire, productivitatea cuptorului va scădea brusc. Faptul este că o astfel de încărcătură are un grad scăzut de permeabilitate la gaz. Prin urmare, înainte de încărcarea minereului în furnal, procesul de aglomerare are loc în mod necesar.

Această procedură se desfășoară în magazinele specializate ale uzinelor metalurgice și reprezintă procesul de sinterizare a pietrei în bucăți de o anumită dimensiune, cel mai potrivit pentru topirea fontei. Se lipsește o temperatură ridicată, suficientă pentru topirea ușoară a suprafeței particulelor încărcăturii. Ca rezultat, acestea din urmă lipesc doar împreună, formând bucăți. Astfel, preamestecul se amestecă cu cărbune. Ca rezultat al arderii acestuia din urmă, temperatura necesară pentru obținerea pieselor este atinsă. Stimularea procesului de aglomerare prin trecerea printr-un strat de minereu cu fluxurile de cărbune de aer (de sus în jos).

Pentru a obține aglomerat, nu se poate folosi numai minereu. Uneori este făcută și din bucăți mici de fier. Aliajul său cu ce substanță permite obținerea fontei se va lua în considerare mai jos. Desigur, pentru producția acestui metal, fierul în porci nu este folosit. Deșeurile obișnuite sunt topite la fontă.

Ce se întâmplă în cuptor

Deci, să vedem cum primesc fonta în furnal. Din interior, soba acestui design se confruntă cu cărămidă. Principiul funcționării sale este relativ simplu. În producția de fontă, în plus față de aglomerat, se utilizează cocs, var și flux. Un amestec din aceste materiale este preparat într-o anumită proporție. Se numește un furnal. Se toarnă în ascensoare speciale și se ridică la partea superioară a cuptorului.

Pentru ca cocsul să se aprindă, este necesară o cantitate mare de aer îmbogățită cu oxigen. Este servit în furnal de jos, prin găuri speciale numite tuyeres. El este suflat în cuptor sub presiune foarte mare. Acest lucru este necesar pentru ca aerul să pătrundă prin stratul încărcăturii alimentate de sus. În același timp, pre-curgerea este încălzită la 600-800 de grade, altfel temperatura din cuptor va scădea.

Fonta produsă în timpul împrăștierii încărcării curge în jos și este descărcată aproximativ o dată la 40 de minute printr-o gaură specială numită robinet. Mai mult, este turnat în boluri de capacitate mare și transportat la magazinele de topire a oțelului.

Recuperarea și carburizarea fierului în cuptor

Toate furnalele funcționează în conformitate cu principiul contracurentului. În acest caz, următoarele apar alternativ chimice:

1. Recuperarea fierului. Acest proces are loc în mod consecvent și arată astfel: Fe₂O₃ - Fe₃O₄ - FeO - Fe. Ca agent reducător în acest caz, monoxidul de carbon (CO), format din CO₂ cu un cocs fierbinte, precum și carbonul solid al acestuia din urmă.
2. Carburizarea fierului. Reacția în acest caz este după cum urmează: 3Fe + 2CO = Fe₃C + CO₂ + Q. Carbida Fe₃C este ușor de amestecat cu fier solid, rezultând formarea unui aliaj din acesta din urmă cu carbon. Stingându-se, el spală și mai mult bucățile de cocs și carbe. În plus, se dizolvă substanțe precum mangan, sulf, siliciu etc.

Astfel, devine clar că un metal de furnal este un aliaj de fier cu care substanța. Puteți obține fontă pur și simplu prin carburarea topiturii de încărcare.

Restaurați alte elemente

Mn, siliciu, sulf și fosfor intră în furnal împreună cu încărcătura sub formă de diferiți compuși chimici. Oxizi mai mari mangan sunt reduse la MnO aproximativ prin același principiu ca și fierul: MnO₂ - Mn₂O₃ - Mn₃O₄ - MnO. Manganul pur este eliberat după cum urmează: MnO + C = Mn + CO - Q. Siliciul intră în cuptor sub formă de silice SiO₂. Recuperarea acestuia are loc prin reacția de SiO₂ + 2C = Si + 2CO-Q.

Fosforul este redus de hidrogen, carbon solid și CO și, din păcate, trece în fontă aproape complet. Acest element degradează aliajul de fier din fier. Ea face posibilă obținerea fontei de calitate bună în silicele prezente în încărcătură, precum și a oxizilor de mangan mai mari. Mn în unele cazuri se adaugă în special la cuptor. În acest caz, se obține un tip special de fontă - mangan -.

Îndepărtarea sulfului

Problema cum se obține fonta de bună calitate este redusă, printre altele, pentru a fi curățată de acest element nedorit. Sulful este principala impuritate dăunătoare, care agravează în mod semnificativ proprietățile produsului final de topire. Cantitatea principală este conținută în cocs. Îndepărtați conținutul de sulf prin creșterea conținutului de calcar (CaO) și creșterea temperaturii cuptorului. Reacția în acest caz este următoarea: FeS + CaO = FeO + CaO + Q. Alte metode pot fi utilizate pentru a reduce procentul de sulf din fontă. De exemplu, uneori deja materialul topit este procesat în canalul de evacuare sau vasul cu sifon. Îndepărtarea sulfului are loc ca urmare a reacției FeS + NaCO₃ = FeO + Na₂S + CO₂.

Formarea zgurei

Astfel, am aflat cum să obținem fontă. Cu toate acestea, la topirea acestui material, un alt produs este utilizat pe scară largă în economia națională. La topirea unei tone de fontă, 0,6 t frunze de zgură. Faptul este că chiar și în minereul de fier purificat există o cantitate destul de mare de lut. Compoziția cocsului este cenușă. Pentru a elimina aceste elemente inutile la încărcare, printre altele, amestecați fluxurile (carbonați de calciu și magneziu). În procesul de topire, ele intră într-o reacție chimică cu diferite tipuri de impurități, ducând la formarea de zgură. Este o topitură de aluminosilicat sau silicat.

Densitatea zgurii este mai mică decât cea a fierului lichid. Prin urmare, în procesul de topire, este situat sub ea. Scoateți-l periodic printr-un robinet separat, numit zgură. Acest produs secundar al turnătoriei de fier este utilizat în principal pentru producția de ciment și blocuri de construcție ca umplutură.

Tipuri de fontă

După cum puteți vedea, întrebarea cum să obțineți fonta într-un furnal este relativ necomplicată. În final, totuși, un material puțin diferit în ceea ce privește compoziția chimică și proprietățile fizice pot apărea din cuptor. Toate foile de turnare sunt în principal subdivizate în două soiuri: redundant (alb) și turnătorie (gri). Primul tip este utilizat ca materie primă pentru producția de oțeluri. Turnătoria este utilizată pentru a produce toate tipurile de produse din fontă care sunt în cerere pe piață.

Fontă albă

Cota acestui tip de metal topită în furnale este de 75-80%. Principalele proprietăți ale acestor tipuri de fontă sunt: ​​duritatea ridicată, fragilitatea și rezistența la uzură. Manganul și sulful conțin mai mult decât în ​​turnătorie. prelucrare fontă albă se oferă cu mare dificultate. Utilizați pentru fabricarea de orice produse din ea, de obicei, unelte de tăiere a mașinilor moderne nu poate. Dar oțelul este obținut din fontă din acest soi pur și simplu. Metalul de furnal redistribuit este împărțit în conformitate cu metoda topirii ulterioare în trei clase: vatră deschisă (M), Bessemer (B) și Thomas (T).

Fontă

Carbonul din acest material este conținut în principal sub formă de grafit liber, care are compoziția siliciului. Se livrează pentru fabricarea produselor din fontă sub formă de porci. Acest material este etichetat cu litera "L" și numere de la "1" la "6", în funcție de scop. Există, de asemenea, o fontă rafinată cu magneziu etichetate cu literele "LR".

Ei bine, sperăm că am răspuns destul de complet la întrebarea dacă un aliaj de fier cu care substanță ne permite să obținem fontă. Acesta este un carbon obișnuit, înlocuind oxigenul în furnal. Principalele proprietăți ale fontei depind de cantitatea de impurități din compoziția sa: mangan, fosfor, siliciu și sulf.