Hoe wordt gietijzer verkregen? IJzerlegering met welke substantie kun je gietijzer krijgen?

Gietijzer - veel gebruikt in verschillende industrieënindustriemetaal met uitstekende prestaties. Het proces om het te verkrijgen is relatief eenvoudig en omvat niet te veel stappen. Dit materiaal wordt gesmolten in hoogovens - speciale ovens, die zoiets als een vergrote kopie van een reageerbuis zijn. Hoe ruwijzer wordt verkregen, en we zullen verder in detail praten.

Mijnbouw- en verwerkingsbedrijven

De belangrijkste grondstoffen die bij de productie worden gebruiktruwijzer is ijzererts. Het wordt gewonnen in steengroeven in verschillende delen van ons land. Zoals u weet, bevat gedolven erts een grote hoeveelheid verschillende soorten onzuiverheden. Het is natuurlijk onmogelijk om het te gebruiken voor het smelten van gietijzer in zo'n "ruwe" vorm. Daarom gaat het in de eerste fase naar speciale ondernemingen - mijnbouw- en verwerkingsfabrieken. Hier worden afvalstenen eruit gehaald en verpletterd. Vervolgens wordt het pure erts in treinwagons geladen en naar metallurgische fabrieken gestuurd.

Agglomeratieproces

In feite zullen we hieronder bekijken hoe ruwijzer wordt verkregen. Laten we het nu hebben over hoe erts wordt bereid om rechtstreeks in metallurgische fabrieken te smelten.

Als conventioneel smelten wordt gebruiktgebroken materiaal, zal de productiviteit van de hoogoven sterk dalen. Een dergelijke lading heeft namelijk een lage gasdoorlatendheid. Daarom moet het erts een agglomeratieproces ondergaan voordat het in een hoogoven wordt geladen.

Deze procedure wordt uitgevoerd in gespecialiseerdewerkplaatsen van metallurgische fabrieken en is een proces waarbij gesteente wordt gesinterd tot stukken van een bepaalde grootte die het meest geschikt zijn voor het smelten van ruwijzer. Het kleven vindt plaats bij een hoge temperatuur, voldoende om het oppervlak van de batchdeeltjes gemakkelijk te laten smelten. Als gevolg hiervan worden deze laatste eenvoudig aan elkaar gelijmd en vormen ze stukken. In dit geval wordt het erts voorgemengd met steenkool. Door de verbranding van deze laatste wordt de temperatuur bereikt die nodig is om de stukken te verkrijgen. Het agglomeratieproces wordt gestimuleerd door luchtstromen door de laag erts met steenkool te leiden (van boven naar beneden).

Om een ​​agglomeraat te verkrijgen, neealleen erts. Soms is het ook gemaakt van kleine stukjes ijzer. De legering met welke stof gietijzer kan worden verkregen, zal hieronder worden besproken. Natuurlijk wordt ijzer in blokken niet gebruikt om dit metaal te produceren. Gewoon schroot wordt omgesmolten tot gietijzer.

Wat gebeurt er in de oven

Dus laten we eens kijken hoe je gietijzer erin krijgthoogoven. Van binnenuit is een oven van dit ontwerp bekleed met baksteen. Het principe van zijn werking is relatief eenvoudig. Bij de productie van ruwijzer worden naast sinter cokes, kalk en flux gebruikt. Een mengsel van deze materialen wordt in een bepaalde verhouding bereid. Het wordt dan hoogovenlading genoemd. Het wordt in speciale takels gegoten en naar de bovenkant van de oven gehesen.

Om de coke te laten ontbranden, een grotede hoeveelheid met zuurstof verrijkte lucht. Het wordt vanaf de bodem in de hoogoven gevoerd, via speciale gaten die blaaspijpen worden genoemd. Het wordt onder zeer hoge druk in de oven geblazen. Dit is nodig om ervoor te zorgen dat de lucht de laag van de van boven aangevoerde lading kan binnendringen. In dit geval wordt de stroom voorverwarmd tot 600-800 graden, anders zal de temperatuur in de oven afnemen.

Het gietijzer dat wordt verkregen door de lading recht te trekken, stroomt naar benedennaar beneden en met een frequentie van ongeveer eens per 40 minuten wordt het naar buiten gelaten via een speciaal gat dat een kraangat wordt genoemd. Vervolgens wordt het in kommen met een grote capaciteit gegoten en naar staalfabrieken getransporteerd.

Vermindering en carbonering van ijzer in een oven

Alle hoogovens werken volgens het tegenstroomprincipe. Tegelijkertijd vinden daarin de volgende chemische processen plaats:

1. Herstel van ijzer. Dit proces vindt opeenvolgend plaats en ziet er als volgt uit: Fe₂oh₃ - Fe₃oh₄ - FeO - Fe. In dit geval koolmonoxide (CO), dat wordt gevormd door de interactie van CO₂ met hete cokes, evenals de vaste koolstof van de laatste.
2. Carburatie van ijzer. De reactie ziet er in dit geval als volgt uit: 3Fe + 2CO = Fe₃C + CO₂ + Q. Fe-carbide₃C mengt gemakkelijk met vast ijzer, inals resultaat wordt een legering van de laatste met koolstof gevormd. Het stroomt naar beneden, wast de stukjes cokes en carbureert nog meer. Daarnaast lossen stoffen als mangaan, zwavel, silicium etc. hierin op.

Zo wordt duidelijk dat het hoogovenmetaal een legering van ijzer is met welke stof. Gietijzer kan eenvoudig worden verkregen door de ladingsmelt te carboneren.

Andere elementen herstellen

Mn, silicium, zwavel en fosfor komen de hoogoven binnenoven samen met een lading in de vorm van verschillende chemische verbindingen. Hogere mangaanoxiden worden gereduceerd tot MnO volgens ongeveer hetzelfde principe als ijzer: MnO₂ - Mn₂oh₃ - Mn₃oh₄ - MnO. Zuiver mangaan komt als volgt vrij: MnO + C = Mn + CO - Q.Silicium komt de oven binnen in de vorm van silica SiO₂... Het herstel ervan vindt plaats door de reactie SiO₂ + 2C = Si + 2CO - Q.

Fosfor wordt gereduceerd door waterstof, vastkoolstof en CO en transformeert helaas bijna volledig in gietijzer. Dit element breekt de ijzerlegering van de hoogoven af. Maakt het mogelijk om gietijzer van goede kwaliteit, silica aanwezig in de lading, evenals hogere mangaanoxiden te verkrijgen. In sommige gevallen wordt expres Mn aan de hoogoven toegevoegd. Dit levert een speciaal soort gietijzer op: mangaan.

Verwijdering van zwavel

De vraag hoe je aan goed gietijzer komtkwaliteit, komt neer op het reinigen van dit ongewenste element. Zwavel is de belangrijkste schadelijke onzuiverheid die de eigenschappen van het gesmolten eindproduct aanzienlijk aantast. Het grootste deel zit in cokes. Zwavel wordt verwijderd door het gehalte aan kalk (CaO) in de lading te verhogen en de temperatuur in de haard te verhogen. De reactie ziet er in dit geval als volgt uit: FeS + CaO = FeO + CaO + Q. Er kunnen andere methoden worden gebruikt om het zwavelpercentage in gietijzer te verlagen. Soms wordt het reeds gesmolten materiaal bijvoorbeeld verwerkt in een uitloopgoot of frisdrankkom. In dit geval vindt de verwijdering van zwavel plaats als gevolg van de reactie FeS + NaCO₃ = FeO + Na₂S + CO₂.

Slakvorming

We hebben dus bedacht hoe we kunnen komengietijzer. Bij het smelten van dit materiaal wordt echter nog een product verkregen dat op grote schaal wordt gebruikt in de nationale economie. Bij het smelten van 1 ton ruwijzer komt 0,6 ton slak vrij. Feit is dat zelfs geraffineerd ijzererts een vrij grote hoeveelheid klei bevat. As is een onderdeel van de cola. Om deze onnodige elementen te verwijderen worden onder andere fluxen (calcium- en magnesiumcarbonaten) aan de lading toegevoegd. Tijdens het smeltproces gaan ze een chemische reactie aan met verschillende soorten onzuiverheden, waardoor slak ontstaat. Het is een aluminosilicaat- of silicaatsmelt.

De slakdichtheid is lager dan die van gesmolten ijzer.Daarom bevindt het zich tijdens het smeltproces eronder. Het wordt periodiek verwijderd via een apart kraangat dat slakken wordt genoemd. Dit bijproduct van de ijzergieterij wordt voornamelijk gebruikt voor de vervaardiging van cement en bouwstenen als vulstof.

Gietijzeren soorten

Zoals je kunt zien, de vraag hoe je gietijzer erin kunt krijgenhoogoven is relatief ongecompliceerd. Uiteindelijk kan er echter materiaal uit de oven komen dat enigszins verschilt in chemische samenstelling en fysische eigenschappen. Alle gietijzers zijn hoofdzakelijk onderverdeeld in twee typen: conversie (wit) en gieterij (grijs). Het eerste type wordt gebruikt als grondstof bij de staalproductie. Gieterij wordt gebruikt om allerlei gietijzeren producten te verkrijgen waar veel vraag naar is op de markt.

Wit gietijzer

Het aandeel van dit soort verloren was in de explosiemetaalovens is 75-80%. De belangrijkste eigenschappen van dergelijk gietijzer zijn: hoge hardheid, kwetsbaarheid en slijtvastheid. Het bevat meestal meer mangaan en zwavel dan een gieterij. Wit gietijzer is moeilijk te verwerken. Het is onmogelijk om gewone snijgereedschappen van moderne machines te gebruiken om er producten van te maken. Maar staal wordt heel eenvoudig uit gietijzer van deze soort verkregen. Het hoogovenmetaal wordt onderverdeeld in drie klassen, afhankelijk van de methode van verdere omsmelting: open haard (M), Bessemer (B) en Thomas (T).

Gietijzer

De koolstof in dit materiaal zit voornamelijk inde vorm van vrij grafiet dat silicium bevat. Het wordt geleverd voor de vervaardiging van gietijzeren producten in de vorm van blokken. Dit materiaal is gemarkeerd met de letter "L" en cijfers van "1" tot "6", afhankelijk van het doel. Er is ook magnesium geraffineerd gietijzer, gemarkeerd met de letters "LR".

Nou, hopelijk zijn we volledig genoegbeantwoordde de vraag met welke legering van ijzer het mogelijk maakt om gietijzer te verkrijgen. Dit is gewone koolstof, die zuurstof vervangt in het erts in de hoogoven. De belangrijkste eigenschappen van gietijzer zijn afhankelijk van de hoeveelheid onzuiverheden in de samenstelling: mangaan, fosfor, silicium en zwavel.