Переработка чугуна в железо и сталь
В настоящее время применяются два главных способа переработки чугуна в железо и сталь. Оба они основаны на окислении содержащихся в чугуне примесей.
Бессемеровский способ заключается в продувании сквозь расплавленный чугун сильной струи воздуха.
Бессемерование производится в огромных грушевидных железных сосудах, так называемых конверторах (рис. 155), выложенных изнутри кирпичом из кремнезема и вмещающих до 40—50 т чугуна. Конвертор может вращаться на горизонтальных цапфах при помощи зубчатого колеса. Ко дну конвертора, в котором находится много мелких отверстий, приделана воздушная камера для нагнетания воздуха. Конвертор наполняют расплавленным чугуном, а в воздушную камеру нагнетают воздух. Проходя через отверстия в дне конвертора, воздух пронизывает всю массу чугуна и окисляет примеси. Прежде всего выгорают, переходя в шлак, кремний и марганец, затем уже и углерод. Весь процесс бессемерования продолжается 10—20 мин., после чего конвертор можно опорожнить, повернув его отверстием вниз.
Бессемеровским способом получается железо, содержащее менее 0,3% углерода. Если желают получить сталь, то или заканчивают продувание воздуха раньше, пока еще не весь углерод чугуна. Получение малоуглеродистых сталей связано с еще большими потерями железа. Кроме того, вследствие сильного продувания воздуха в железо попадает часть шлаков, которые остаются в нем при остывании и понижают качество получаемого металла.
Более совершенным является мартеновский способ, при котором переработка чугуна производится в регенеративных печах.
В печи сплавляют чугун вместе с железным ломом и некоторым количеством руды. Выгорание примесей происходит отчасти за счет кислорода воздуха, поступающего в печь вместе с горючими газами, отчасти за счет кислорода прибавленной
руды.
В регенеративных печах можно применять как кислую обкладку печи из кремнезема, так и основную из извести. Добавляя к чугуну железный лом и руду в той или иной пропорции, можно получать сталь с любым содержанием углерода, обладающую более высокими качествами, чем бессемеровская.
Производительность мартеновских печей характеризуется количеством стали, получаемой за сутки с 1 м2 пода печи. Раньше считалось, что четыре тонны с метра в сутки — это высший предел, до которого может быть доведена производительность печи. Однако опыт передовых рабочих и инженеров наших заводов показал, что мартеновские печи могут работать гораздо более производительно. В настоящее время суточный съем стали с 1 м2 пода печи составляет в среднем 7,2 т.
В последнее время для выплавки стали широко используются электрические печи. Источником тепла в этих печах служит электрическая энергия, вследствие чего процесс выплавки значительно упрощается и создаются благоприятные условия для регулирования режима плавки. Наиболее распространены печи, в которых нагревание производится при помощи электрической дуги, причем легко достигается температура в 2000° и выше. Самый процесс выплавки стали в электрической печи почти не отличается от мартеновского процесса, но благодаря возможности точно регулировать температуру печи, а следовательно, и течение процесса сталь получается более высокого качества. Таким путем получают инструментальную сталь и различные специальные сорта стали.
При получении особо важных сортов стали для ответственных деталей и инструментов прибегают к так называемой тигельной плавке. Смесь различных сортов стали и специальных добавок загружают в тигли, которые накрывают крышками и затем устанавливают на под пламенной печи типа мартеновской, где происходит плавление смеси и получается сталь определенного сорта.
В настоящее время научная и техническая мысль работает также над разрешением проблемы получения железа методом прямого восстановления из руд при умеренных температурах. Для получения железа по этому методу измельченную железную руду восстанавливают углем или газами при 800—1000°, а затем, после отделения на магнитном сепараторе части пустой породы и золы восстановителя, перерабатывают полученное рыхлое железо в мартеновских или электрических печах на сталь. Для восстановления может быть применено любое твердое или газообразное топливо. Сталь, выплавленная из восстановленного железа, отличается высокими механическими качествами. Однако существующие установки по прямому получению железа из руд пока еще очень несовершенны и громоздки, что ограничивает применение этого метода.
Вы читаете, статья на тему Переработка чугуна в железо и сталь