Hvordan oppnås støpejern? En legering av jern med hvilket stoff produserer støpejern?

Støpejern - mye brukt i ulike bransjerindustrimetall, preget av bemerkelsesverdige ytelsesegenskaper. Prosessen med å skaffe den er relativt enkel og inkluderer ikke for mange trinn. Dette materialet smeltes i masovner - spesielle ovner som er noe som en forstørret kopi av et reagensrør. Vi vil snakke om hvordan støpejern er laget mer i detalj.

Gruve- og prosessanlegg

De viktigste råvarene som brukes i produksjonenråjern er jernmalm. Det utvinnes i steinbrudd forskjellige steder i landet vårt. Som du vet, inneholder utvunnet malm en stor mengde forskjellige typer urenheter. Selvfølgelig kan det ikke brukes til å smelte støpejern i en slik "rå" form. Derfor, på det første stadiet, går det til spesielle bedrifter - gruve- og prosessanlegg. Her fjernes gråberg fra den og knuses. Deretter blir den rene malmen lastet inn i togvogner og sendt til metallurgiske anlegg.

Agglomerasjonsprosess

Faktisk skal vi se på hvordan støpejern produseres nedenfor. La oss nå snakke om hvordan malm tilberedes for smelting direkte ved metallurgiske anlegg.

Hvis en vanlig brukes til omsmeltingknust materiale, vil masovnens produktivitet synke kraftig. Faktum er at en slik ladning har en lav grad av gasspermeabilitet. Derfor, før lasting i masovnen, må malm gjennomgå en agglomereringsprosess.

Denne prosedyren utføres i spesialiserteverksteder av metallurgiske anlegg og er en prosess med sintring av stein til biter av en viss størrelse som er best egnet for smelting av støpejern. Adhesjon skjer ved en høy temperatur som er tilstrekkelig til å lett smelte overflaten av ladningspartiklene. Som et resultat holder sistnevnte ganske enkelt sammen for å danne stykker. I dette tilfellet blandes malmen først med kull. Som et resultat av forbrenningen av sistnevnte oppnås temperaturen som er nødvendig for å oppnå stykker. Agglomerasjonsprosessen stimuleres ved at luftstrømmer passerer gjennom malmlaget med kull (fra topp til bunn).

For å oppnå et agglomerat kan det ikke brukesbare malm. Noen ganger er den også laget av små jernbiter. Dens legering med hvilket stoff som gjør det mulig å skaffe støpejern, vil bli diskutert nedenfor. Det er selvsagt ikke råjern som brukes til å produsere dette metallet. Vanlig metallskrot smeltes ned til støpejern.

Hva skjer i ovnen

Så la oss se hvordan støpejern produseres imasovn Innsiden av en komfyr av dette designet er foret med murstein. Prinsippet for driften er relativt enkelt. Ved produksjon av støpejern brukes i tillegg til sinter, koks, kalk og flussmiddel. En blanding av disse materialene tilberedes i en viss andel. Dette er det som kalles en masovnsladning. Den helles i spesielle heiser og heves til toppen av ovnen.

For at koks skal antennes, må en stormengden luft beriket med oksygen. Den mates inn i masovnen nedenfra, gjennom spesielle åpninger kalt tuyeres. Det blåses inn i ovnen under svært høyt trykk. Dette er nødvendig for at luft skal trenge gjennom ladningslaget som tilføres ovenfra. I dette tilfellet forvarmes strømmen til 600-800 grader, ellers vil temperaturen inne i ovnen synke.

Støpejernet som oppnås ved å rette ut ladningen renner avned og med en frekvens på omtrent en gang hvert 40. minutt slippes ut gjennom et spesielt hull kalt et tappehull. Deretter helles den i skåler med stor kapasitet og transporteres til stålverksteder.

Reduksjon og karburisering av jern i en ovn

Alle masovner opererer etter motstrømsprinsippet. Samtidig forekommer følgende kjemiske prosesser vekselvis i dem:

1. Gjenvinning av jern. Denne prosessen skjer sekvensielt og ser slik ut: Fe₂Oh₃ - Fe₃Oh₄ - FeO - Fe. Reduksjonsmidlet i dette tilfellet er karbonmonoksid (CO), som dannes ved interaksjon av CO₂ med varm koks, samt det faste karbonet av sistnevnte.
2. Karbonisering av jern. Reaksjonen i dette tilfellet ser slik ut: 3Fe + 2CO = Fe₃C+CO₂ + Q. Fe-karbid₃C blandes lett med solid jern, innsom et resultat av at det dannes en legering av sistnevnte med karbon. Den renner ned, vasker koksbitene og karboniserer enda mer. I tillegg løses stoffer som mangan, svovel, silisium osv. opp i den.

Dermed blir det klart at masovnsmetall er en legering av jern med hvilket stoff. Støpejern kan fås ganske enkelt ved å karburere ladningssmelten.

Gjenopprette andre elementer

Mn, silisium, svovel og fosfor kommer inn i masovnenovn sammen med ladningen i form av ulike kjemiske forbindelser. Høyere oksider av mangan reduseres til MnO etter omtrent samme prinsipp som jern: MnO₂ -Mn₂Oh₃ -Mn₃Oh₄ - MnO. Rent mangan frigjøres som følger: MnO + C = Mn + CO - Q. Silisium kommer inn i ovnen i form av silika SiO₂. Reduksjonen skjer gjennom reaksjonen SiO₂ + 2C = Si + 2CO - Q.

Fosfor reduseres med hydrogen, fastkarbon og CO og går dessverre nesten helt inn i støpejern. Dette elementet forringer masovnens jernlegering. Lar deg få støpejern av god kvalitet med silika tilstede i ladningen, samt høyere manganoksider. I noen tilfeller tilføres Mn til masovnen med vilje. Dette produserer en spesiell type støpejern - mangan.

Fjerning av voks

Spørsmålet er hvordan man får tak i godt støpejernkvalitet, kommer også ned til å rense den fra dette uønskede elementet. Svovel er den viktigste skadelige urenheten som betydelig forverrer egenskapene til det endelige smelteproduktet. Hovedmengden er inneholdt i koks. Svovel fjernes ved å øke kalkinnholdet (CaO) i ladningen og øke temperaturen i ovnen. Reaksjonen i dette tilfellet ser slik ut: FeS + CaO = FeO + CaO + Q. Andre metoder kan brukes for å redusere prosentandelen svovelinnhold i støpejern. For eksempel blir det allerede smeltede materialet noen ganger behandlet i en utslippsrenne eller en skål med brus. I dette tilfellet skjer fjerning av svovel som et resultat av reaksjonen FeS + NaCO₃ = FeO + Na₂S+CO₂.

Slaggdannelse

Dermed har vi funnet ut hvordan vi kan fåstøpejern. Men når dette materialet smeltes, oppnås et annet produkt som er mye brukt i den nasjonale økonomien. Ved smelting av 1 tonn støpejern kommer det ut 0,6 tonn slagg. Faktum er at selv raffinert jernmalm inneholder en ganske stor mengde leire. Cola inneholder også aske. For å fjerne disse unødvendige elementene tilsettes blant annet flussmidler (kalsium- og magnesiumkarbonater) til ladningen. Under smelteprosessen inngår de i en kjemisk reaksjon med ulike typer urenheter, noe som resulterer i dannelse av slagg. Det er en aluminosilikat- eller silikatsmelte.

Tettheten av slagg er mindre enn for flytende støpejern.Derfor, under smelteprosessen, er den plassert under. Det fjernes med jevne mellomrom gjennom et separat tappehull, kalt slagghull. Dette biproduktet fra jernstøperier brukes hovedsakelig til produksjon av sement og byggeklosser som fyllstoff.

Typer støpejern

Som du ser er spørsmålet hvordan du får inn støpejernmasovn, relativt enkelt. Til syvende og sist kan imidlertid ovnen etterlate et materiale som er litt annerledes i kjemisk sammensetning og fysiske egenskaper. Alle støpejern er hovedsakelig delt inn i to varianter: råjern (hvitt) og støpejern (grå). Den første typen brukes som råstoff i produksjonen av stål. Støperi brukes til å produsere ulike typer støpejernsprodukter, som er godt etterspurt på markedet.

Hvitt støpejern

Andelen av denne sorten smeltes i masovnermetallovner er 75-80%. Hovedegenskapene til slikt støpejern er: høy hardhet, sprøhet og slitestyrke. Den inneholder vanligvis mer mangan og svovel enn støperi. Hvitt støpejern er vanskelig å bearbeide. Det er umulig å bruke konvensjonelle skjæreverktøy fra moderne maskiner for å lage noen produkter fra det. Men stål fås fra støpejern av denne typen ganske enkelt. Avhengig av metoden for videre smelting, er griseovnsmetall delt inn i tre klasser: åpen ildsted (M), Bessemer (B) og Thomas (T).

Støpejern

Karbonet i dette materialet finnes hovedsakelig ii form av fri grafittholdig silisium. Den leveres for fremstilling av støpejernsprodukter i form av griser. Dette materialet er merket med bokstaven "L" og tall fra "1" til "6", avhengig av formålet. Det finnes også magnesiumraffinert støpejern, merket med bokstavene "LR".

Vel, vi håper vi er fullt noksvarte på spørsmålet om hvilken legering av jern med hvilket stoff som gjør det mulig å få tak i støpejern. Dette er vanlig karbon som erstatter oksygenet som finnes i malmen i masovnen. Hovedegenskapene til støpejern avhenger av mengden urenheter som er inkludert i sammensetningen: mangan, fosfor, silisium og svovel.