Презентація "Виробництво чавуну та сталі"

Виробництво чавуну та сталі

Виробництво чавуну

Сировина для виробництва чавуну Сировиною для виробництва чавуну є залізні руди, основою яких можуть бути: Оксиди Феруму: червоний залізняк або гематит, магнітний залізняк, або магнетит, від чого походить назва явища магнетизму;гідроксиди Феруму: гетит, гідрогетит;карбонати Феруму: сидерит. Магнетит. Гематит. Гетит. Сидерит

Щоб одержати металічне залізо, його треба відновити. З огляду на величезні масштаби виробництва заліза (у світі його виробляється понад 500 млн. т щорічно), відновник повинен бути доступним і досить дешевим. Такими властивостями володіє вуглець у вигляді коксу,  але безпосереднім відновником виступає, в основному, карбон(II) оксид. Кокс кам`яновугільний. Сировина для виробництва чавуну Кокс (англ. coke, нім. Koks) — вид твердого палива, яке одержують нагріванням кам'яного вугілля, торфу тощо до високих температур без доступу повітря. Найчастіше застосовують кокс з кам'яного вугілля — твердий поруватий міцний високовуглецевий продукт сірого кольору отриманий при коксуванні (нагріві без доступу повітря до 1000—1100°С) суміші кам'яного вугілля

Сировина для виробництва чавуну Для видалення домішок, які завжди містяться в залізних рудах, використовують флюси. Флюс (нім. Fluß — «потік», «течія») — речовина, що додається до розплавленого металу для видалення його окисів і сторонніх шлаків. При виробництві чавуну найчастіше у якості флюсів використовують вапняки. Доломіт. Органогенно-детритовий вапняк

Хімізм виробництва чавуну. Відновлення Феруму з його оксидів відбувається коксом (С) або чадним газом (СО)2 Fe2 O3 + 3 C = 4 Fe + 3 CO2 Fe2 O3 + 3 CO = 2 Fe + 3 CO2 Чадний газ СО утворюється в доменній печі в результаті кількох реакцій. С + О2 = СО2, Н 0 СО2 + С = 2 СО, Н0.

Хімізм виробництва чавуну. Видалення пустої породи, яка містить пісок, глину тощо. Вміст цих речовин у чавуні дуже знижують його якість. Флюси забезпечують перетворення складових пустої породи в легкоплавкі сполуки – шлаки. Спочатку розкладається вапняк. Са. СО3 = Са. О + СО2 А вже кальцій оксид взаємодіє з піском, алюміній оксидом, що міститься в глині Са. О + Si. О2 = Са. Si. О3 Са. О + Al2 О3 = Са(Al. О2)2

Обладнання для виробництва Доменна піч – велетенська сталева споруда висотою 30 м з внутрішнім діаметром близько 6 м. Зсередини вона викладена вогнетривкою цеглою. Верхня частина називається колошник, середня – шахта, нижня – горно.

Обладнання для виробництва. У доменну піч зверху засипають шихту – суміш коксу, залізної руди та флюсів. Знизу подається повітря. Розплавлений чавун збирається в нижній частині доменної печі. Зверху над ним збираються легкоплавкі шлаки. Операції з підготовки шихти, завантаження її в домну, випуску чавуну і шлаків періодичні і автоматизовані. Доменна піч після пуску працює безперервно 5-6 років, а інколи навіть і до 10 років. Потім її зупиняють, очищають, проводять ремонтні роботи і знову запускають

Схема доменного процесу

Продукти виробництва чавуну Білий чавун (переробний) – переробляють на сталь або сірий чавун. Сірий чавун (ливарний) – виливають різні деталі для машин, каналізаційні труби тощо. Шлаки – виготовлення шлакоблоків, щебню, шлаковати тощо. Доменний газ, до складу якого входять азот, вуглекислий та чадний гази тощо. Щоб уникнути забруднення довкілля доменні гази спалюють у спеціальних печах – кауперах, а теплоту згоряння використовують для нагрівання повітря, що вдувається в домну. Чавун переробний. Чавун ливарний

Доменна піч. Доменна піч № 9 «Криворіжсталі»

Виробництво сталі

Чавун — порівняно дешевий метал. Він має добрі ливарні властивості, легко обробляється різанням, але деякі його  механічні властивості  невисокі: він крихкий, погано зварюється, непластичний, не піддається куванню, штампуванню тощо. Все це обмежує застосування чавуну в промисловості і тому 90 % його переробляється на сталь. Процес переробки чавуну на сталь полягає у видаленні з нього домішок і перш за все Карбону. Сталь на відміну від чавуну містить меншу кількість Карбону (до 1,7%), Сульфуру, Мангану, Фосфору тощо.

Сировина для виробництва сталіСировиною для виробництва сталі є:переробний чавун;флюси;кисень;металобрухт;залізна руда;інколи природний газ. 

Хімізм виробництва сталіВидалення надлишку Карбону, Сульфуру, Мангану, Фосфору та інших домішок з чавуну проводять за допомогою окиснення їх киснем або ферум(ІІ) оксидом до оксидів при підвищених температурах. Карбон(ІІ) оксид виділяться, тому що газоподібний. Інші оксиди реагують з флюсами, утворюючи легкоплавкий шлак, який спливає на поверхню сталі.

Залежно від способу окиснення існують різні способи переробки чавуну на сталь:- конверторний;мартенівський;електротермічний. Кожен з цих способів має як свої переваги, так і свої недоліки.

Конверторний спосіб Окиснення надлишку Карбону та інших домішок чавуну проводять киснем повітря, який продувають крізь розплавлений чавун під тиском у спеціальних печах – конверторах. Конвертор – грушоподібна стальна піч, викладена всередині вогнетривкою цеглою. Він може повертатись навколо горизонтальної осі. Місткість конвертера – 50-60 т сталі. Конверторний спосіб поділяють на два види: бесемерівський та томасівський.

Конверторний спосіб. Переваги. Усі процеси йдуть швидко – протягом 10-20 хв, оскільки кисень повітря, що продувається через чавун, реагує з відповідними речовинами по всьому об`єму металу. Процес не потребує палива (використовується фізичне тепло рідкого чавуну і екзотермічних реакцій вигоряння домішок)Недоліки. Вихід готового металу порівняно невеликий (90-92 % від вихідного);Ним можна переробляти тільки невелику кількість металобрухту;Складно регулювати хімічний склад сталі.

Мартенівський спосіб. Випалювання надлишку Карбону в чавуні відбувається за рахунок кисню повітря та ферм оксидів, які додаються у вигляді залізної руди та іржавого залізного брухту. Мартенівська піч складається з плавильної ванни завдовжки 16 м, завширшки до 6 м, заввишки понад 1 м. Місткість таких ванн досягає 500 т сталі. В плавильну ванну завантажують переробний чавун, залізну руду, залізний брухт, флюси.

Мартенівський спосіб. Переваги. Великі об`єми виплавляння сталі. Невисокі вимоги до якості сировини. Процес плавки добре регулюється. Вихід готової сталі високий. Можна регулювати хімічний склад сталі, додаючи до чавуну залізний брухт, залізну руду, спеціальні добавки. Завдяки цьому можна отримувати різноманітні леговані сталі. Недоліки. Процес виплавляння сталі триває 6-7 годин, оскільки повітря подається зверху над розплавленою сумішшю і реакція відбувається на поверхні розплавлених речовин. Для процесу виплавляння необхідне паливо. Собівартість мартенівської сталі на 15% вища за собівартість електросталі та конверторної сталі. Обсяг викидів шкідливих речовин в атмосферу вище на 40%, а парникових газів − у два рази більше порівняно з електросталеплавильними і конверторними способами.

Електротермічний спосіб. Відновлення заліза досягається дуговим методом за температури 2000о. С Електродугова піч складається зі сталевого кожуха, який зсередини викладений вогнетривкою цеглою. У склепінні печі є отвори для трьох електродів (піч використовує трьохфазний струм). Електроди діаметром понад 550 мм бувають графітові або вугільні. Дно печі — чашоподібне. В стінках печі є завантажувальне вікно і випускний отвір із зливним жолобом. Спеціальний механізм дозволяє нахиляти піч в бік для випуску шлаку та розплавленого металу.

Електротермічний спосіб. Переваги. Дозволяє одержувати сталь дуже високої якості і точно регулювати її хімічний склад. Завдяки дуже високій температурі можна одержувати тугоплавкі сталі. Значно менше шкідливих викидів в атмосферу. Недоліки. Великі затрати електроенергії.

Джерела інформаціїhttps://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%82https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9 A%D0%BE%D0%BA%D1%81https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BB%D1%8 E%D1%81https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%BB%D1%8 C%D0%BD%D0%B5_%D0%B2%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%BD%D0%B8%D1%86%D1%82%D0%B2%D0%BEhttps://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%95%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B8%D0%B9_%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%81%D1%96%D0%B1_%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B6%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8 F_%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%96 Василенко С. В., Коваль Я. Ю. Хімія. 9 клас. 1 частина. Основи хімічної технології. Хімія Землі. – С.: ТОВ НВП «Росток. А. В. Т.», 2020 – 64 с. Автор шаблона презентації Бейгул Ольга Куприянівна