Como obter ferro fundido? Uma liga de ferro com qual substância permite obter ferro fundido?

Ferro fundido - amplamente utilizado em várias indústriasindústria metalúrgica, caracterizada por notáveis ​​características de desempenho. O processo de obtenção é relativamente simples e não inclui muitas etapas. Este material é fundido em altos-fornos - fornos especiais, que são algo como uma cópia ampliada de um tubo de ensaio. Sobre como o ferro fundido é obtido, falaremos mais detalhadamente.

Plantas de mineração e processamento

A principal matéria-prima utilizada na produçãoferro fundido é minério de ferro. É extraído em pedreiras em diferentes partes do nosso país. Como você sabe, o minério extraído contém uma grande quantidade de vários tipos de impurezas. Obviamente, é impossível usá-lo para derreter ferro fundido em uma forma tão "bruta". Portanto, na primeira etapa, vai para empreendimentos especiais - usinas de mineração e processamento. Aqui, as rochas residuais são removidas e trituradas. Em seguida, o minério puro é carregado em vagões ferroviários e encaminhado para usinas metalúrgicas.

processo de aglomeração

Na verdade, como o ferro fundido é obtido, vamos considerar um pouco mais abaixo. Agora vamos falar sobre como o minério é preparado para sua fundição diretamente nas indústrias metalúrgicas.

Se comummaterial triturado, a produtividade do alto-forno cairá drasticamente. O fato é que essa mistura tem um baixo grau de permeabilidade ao gás. Portanto, antes de embarcar no alto-forno, o minério deve passar pelo processo de aglomeração.

Este procedimento é realizado em clínicas especializadasoficinas de usinas metalúrgicas e é um processo de sinterização de rocha em pedaços de um determinado tamanho mais adequado para a fundição de ferro. A aglomeração ocorre a uma temperatura alta o suficiente para derreter facilmente a superfície das partículas de carga. Como resultado, estes últimos simplesmente grudam uns nos outros, formando pedaços. Nesse caso, o minério é pré-misturado ao carvão. Como resultado da combustão deste último, atinge-se a temperatura necessária para obter as peças. O processo de aglomeração é estimulado pela passagem de correntes de ar pela camada de minério com carvão (de cima para baixo).

Para obter um aglomerado pode ser usado nãoapenas minério. Às vezes também é feito de pequenos pedaços de ferro. Sua liga com qual substância possibilita a obtenção de ferro fundido será discutida a seguir. Obviamente, o ferro dos porcos não é usado para produzir esse metal. Fundido para sucata comum de ferro fundido.

O que acontece no forno

Então, vamos ver como o ferro fundido é produzido emforno alto. Por dentro, a fornalha deste projeto é forrada com tijolos. O princípio de seu funcionamento é relativamente simples. Na produção do ferro-gusa, além do sínter, são utilizados coque, cal e fundente. Uma mistura desses materiais é preparada em uma certa proporção. É chamado de taxa de domínio. É despejado em elevadores especiais e elevado até o topo do forno.

Para que o coque se incendeie, uma grandea quantidade de ar enriquecido com oxigênio. É alimentado no alto-forno por baixo, através de aberturas especiais chamadas ventaneiras. É soprado no forno sob pressão muito alta. Isso é necessário para que o ar penetre através da camada de carga fornecida de cima. Ao mesmo tempo, o fluxo é pré-aquecido a 600-800 graus, caso contrário, a temperatura dentro do forno diminuirá.

O ferro-gusa obtido durante o endireitamento da carga flui para baixopara baixo e com uma frequência de cerca de uma vez a cada 40 minutos, ele é liberado para fora através de um orifício especial chamado entalhe. Em seguida, é despejado em tigelas de grande capacidade e transportado para as siderúrgicas.

Recuperação e carburação de ferro em forno

Todos os altos-fornos operam segundo o princípio da contracorrente. Ao mesmo tempo, os seguintes processos químicos ocorrem alternadamente neles:

1. Recuperação de ferro. Este processo ocorre sequencialmente e se parece com isso: Fe₂Oh₃ - Fé₃Oh₄ - FeO - Fe. Nesse caso, o monóxido de carbono (CO) atua como agente redutor, formado durante a interação do CO₂ com coque em brasa, bem como o carbono sólido deste último.
2. Carburização do ferro. A reação neste caso é assim: 3Fe + 2CO = Fe₃C + CO₂ + Q. Carboneto de Fe₃C mistura-se facilmente com ferro maciço,como resultado, uma liga deste último com carbono é formada. À medida que desce, lava os pedaços de coque e carboniza ainda mais. Além disso, substâncias como manganês, enxofre, silício, etc. se dissolvem nele.

Assim, fica claro que o metal de alto-forno é uma liga de ferro com qual substância. O ferro fundido pode ser obtido simplesmente carburando a carga fundida.

Restaurando outros itens

Mn, silício, enxofre e fósforo entram no alto-fornoforno juntamente com a carga na forma de vários compostos químicos. Óxidos superiores de manganês são reduzidos a MnO aproximadamente de acordo com o mesmo princípio do ferro: MnO₂ -Mn₂Oh₃ -Mn₃Oh₄ - MNO. O manganês puro é liberado da seguinte forma: MnO + C = Mn + CO - Q. O silício entra no forno na forma de sílica SiO₂. É restaurado pela reação SiO₂ + 2C = Si + 2CO - Q.

O fósforo é reduzido pelo hidrogênio, sólidocarbono e CO e, infelizmente, vai para o ferro fundido quase completamente. Este elemento degrada a liga de ferro do alto-forno. Permite obter ferro fundido de boa qualidade, sílica presente na carga, bem como óxidos de manganês superiores. Mn é adicionado ao alto-forno de propósito em alguns casos. Nesse caso, é obtido um tipo especial de ferro fundido - manganês.

remoção de enxofre

A questão é como obter ferro fundido bomqualidade, se resume, entre outras coisas, a limpá-lo desse elemento indesejado. O enxofre é a principal impureza nociva que piora significativamente as propriedades do produto final da fundição. Sua principal quantidade está contida no coque. Remova o enxofre aumentando o teor de cal (CaO) na mistura e aumentando a temperatura na fornalha. A reação neste caso é a seguinte: FeS + CaO = FeO + CaO + Q. Outros métodos podem ser usados ​​para reduzir a porcentagem de enxofre no ferro fundido. Por exemplo, às vezes o material já fundido é processado em uma calha de descarga ou tigela de refrigerante. Nesse caso, a remoção do enxofre ocorre como resultado da reação FeS + NaCO₃ = FeO + Na₂S+CO₂.

formação de escória

Assim, descobrimos como obterferro fundido. Porém, quando esse material é fundido, obtém-se também outro produto, amplamente utilizado na economia nacional. Ao derreter 1 tonelada de ferro fundido, sai 0,6 tonelada de escória. O fato é que mesmo o minério de ferro refinado contém uma quantidade bastante grande de argila. A composição do coque também inclui cinzas. Para remover esses elementos desnecessários, fundentes (carbonatos de cálcio e magnésio) são misturados à carga, entre outras coisas. No processo de fusão, eles entram em uma reação química com vários tipos de impurezas, resultando na formação de escória. É um aluminossilicato ou silicato fundido.

A densidade da escória é menor que o ferro líquido.Portanto, no processo de fusão, está localizado abaixo dele. Ele é removido periodicamente através de um entalhe separado, chamado de escória. Este subproduto da fundição de ferro é utilizado principalmente na fabricação de cimento e blocos de construção como carga.

Tipos de ferro fundido

Como você pode ver, a questão é como colocar ferro fundidoalto-forno, relativamente simples. Em última análise, porém, o forno pode deixar um material ligeiramente diferente em composição química e propriedades físicas. Todos os ferros fundidos são divididos principalmente em duas variedades: ferro gusa (branco) e ferro fundido de fundição (cinza). O primeiro tipo é utilizado como matéria-prima na produção de aço. A fundição é utilizada para produzir diversos tipos de produtos de ferro fundido, muito procurados no mercado.

Ferro fundido branco

A parcela desta variedade fundida em altos-fornosfornos metálicos é de 75-80%. As principais propriedades desse ferro fundido são: alta dureza, fragilidade e resistência ao desgaste. Geralmente contém mais manganês e enxofre do que a fundição. O ferro fundido branco é difícil de processar. É impossível usar ferramentas de corte convencionais de máquinas modernas para fabricar qualquer produto a partir dele. Mas o aço é obtido a partir de ferro fundido desse tipo de maneira bastante simples. Dependendo do método de fundição adicional, o metal do forno de gusa é dividido em três classes: lareira aberta (M), Bessemer (B) e Thomas (T).

Ferro fundido

O carbono neste material é encontrado principalmente emna forma de grafite livre contendo silício. É fornecido para a fabricação de produtos de ferro fundido na forma de gusa. Este material é marcado com a letra “L” e números de “1” a “6”, dependendo da sua finalidade. Há também ferro fundido refinado com magnésio, marcado com as letras “LR”.

Bem, esperamos que estejamos plenamente satisfeitosrespondeu à questão de que liga de ferro com que substância permite a obtenção do ferro fundido. Trata-se de carbono comum que substitui o oxigênio contido no minério do alto-forno. As principais propriedades do ferro fundido dependem da quantidade de impurezas que compõem sua composição: manganês, fósforo, silício e enxofre.