Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Металлургия чугуна

29.01.2019

В начальной стадии развития металлургии чугуна не производили. Металлические изделия изготовляли из железа, которое получали в сыродутных горнах в тестообразном состоянии. Горн выкладывали из камней и внутри обмазывали глиной. В нижней части горна устраивали отверстия для подачи воздуха. В горн загружали куски руды, древесный уголь в нижнюю часть горна через отверстия, мехами подавали воздух.

Древесный уголь, сгорая, развивал температуру до 1000° С, при этом окислы руды взаимодействовали с окисью углерода, твердым углеродом топлива и восстанавливали до железа. Частички восстановленного железа сваривались между собой, образуя крицу, которую извлекали из горна и проковывали. Кроме железа, получались шлаки, богатые окислами железа.

Железо получалось неоднородного состава с наличием большого количества окислов. Требовался большой расход топлива, производительность горна была низкой.

Повышение производительности горнов достигалось увеличением их высоты, т. е. устройством домниц. В домницах, в верхних зонах температура понижалась, большая часть окислов железа восстанавливалась до металлического состояния раньше, чем начиналось шлакообразование. Резко сокращалось количество железистого шлака, присутствие которого препятствовало значительному науглероживанию железа в сыродутных горнах. Железо в печи науглероживалось, плавилось при более низких температурах и выпускалось из печи в жидком виде. Такой металл называли чугуном.

В начале полученный чугун не умели применять, так как он не поддавался ковке, затем использовали его способность плавиться при более низкой температуре, чем железо и стали изготовлять несложные отливки. Позднее, из такого чугуна начали получать ковное железо в кричных горнах. В кричный горн загружали древесный уголь, куски чугуна, железистый шлак и подавали воздух. После того как уголь разгорался, находящиеся в чугуне Si, Mn, С окислялись избыточным кислородом воздуха и окислами железистого шлака, а железо сплавлялось в виде крицы, которую извлекали из горна и ковали. В результате создания двойного процесса производительность железоделательных заводов повышалась.

По литературным данным, чугун был известен за несколько веков до нашей эры. О чугуне имеются также указания в трудах Аристотеля (в IV в. до нашей эры).

Повышению выпуска чугуна в домницах способствовали перевод воздуходувных мехов на движение водой и создание двуступенчатого процесса.

На Руси было построено большое количество домниц в районах Новгорода, Тулы, Каширы, Серпухова, Костромы, Вычегды и Приуралья.

Позднее домница была реконструирована в печь для выплавки чугуна. Реконструкция заключалась в уменьшении поперечных размеров горна и увеличении высоты. Таким образом, домница превратилась в доменную печь. Возникновение доменного производства относится к середине XIV в. (1340 г.).

В период XV и XVI в. доменное производство развивалось медленно. Горючим служил древесный уголь.

Начиная с конца XVI в., Россия вырабатывала и поставляла на мировой рынок большое количество металла. Особенно развивалась металлургия на Урале. В 1870 г. было выплавлено 150 000 пудов чугуна, а в 1900 г. 9 971 000 пудов. Значительное количество металла Россия продавала за границу. В Англию было вывезено железа в 1716 г. 2200 пудов, в 1782 г. 200000 пудов, в 1786 г. 1 737 840 пудов и в 1793 г. 2 199 720 пудов.

К концу XVIII в. в России были построены самые крупные доменные печи в мире. Исключительная заслуга в развитии металлургии принадлежит М.В. Ломоносову, который впервые написал учебник «Первые основания металлургии и рудных дел».

М.В. Ломоносов на много лет опередил иностранных ученых в создании теории о движении газов в печах и рудниках. Основы теории М. В. Ломоносова о движении газов по сей день остаются незыблемыми.

В 1735 г. для доменной плавки стали применять минеральное топливо. К концу XVIII в. в Англии были переведены на кокс все доменные печи. В США в течение нескольких десятилетий XIX в. большинство печей работало на антраците.

В Англии в конце XVIII в. были введены первые машины для подачи дутья в доменные печи. Это позволило повысить производительность доменных печей с 0,8—1,6 до 15 г в сутки. Производительность доменных печей уральских, заводов составляла в то время 10—14 т в сутки.

В 1828 г. было введено новое усовершенствование доменного процесса — додача в доменную печь горячего дутья. Внедрение горячего дутья особенно оказалось выгодным, когда стали применять для нагрева воздуха (1832 г.) доменный газ, который раньше выбрасывался в атмосферу.

В связи с совершенствованием доменного процесса, появлением в 60-х годах XIX в. конвертерного и Симене-Мартеновского производства стали, для которого требовалось большое количество чугуна, была повышена производительность доменных печей до 65 г в сутки. К концу XIX в. она достигала до 400—500 т в сутки. По среднесуточной производительности русские доменные печи в 1913 г. занимали первое место в Европе, их объем равнялся 500—700 м3.

В течение XIX в. первое место по выпуску чугуна занимала Англия. В 1890 г. первенство перешло к США. Россия, удерживающая в XVIII в. мировое первенство, в XIX в. сильно отстала от этих стран. По этому поводу В. И. Ленин писал: «то же самое крепостное право, которое помогло Уралу подняться так высоко в этом зачаточном развитии европейского капитализма, послужило причиной упадка Урала в эпоху расцвета капитализма» (изд. 4-е, т. 3, стр. 424).

В России в 1870 г. начали работать первые доменные печи на Юге. В 1900 г. на Юге выплавлялось чугуна больше, чем на Урале в связи с тем, что чугун стал выплавляться на коксе и сокращался выпуск в древесноугольных печах. По среднесуточной производительности русские доменные печи занимали в 1913 г. первое место в Европе.

Огромный вклад в развитие доменного производства внесен трудом русских ученых и производственников таких, как академики М.А. Павлов, М.К. Курако и др.

М.А. Павлов обобщил имевшийся к тому времени опыт в развитии профилей доменных печей и разработал метод расчета доменных печей, кроме этого, он изучил влияние различных факторов на ход доменной плавки. Он является создателем русской школы металлургов по доменному производству.

М.К. Курако в 1903 г. построил на Краматорском заводе доменную печь, в которой была возможность накопить значительное количество чугуна. Устройство нижней части доменной печи, разработанное М.К. Курако, стало почти стандартным для больших доменных печей.

В царской России наибольшее количество чугуна было выплавлено в 1913 г. — 4,2 млн. г. В период империалистической войны 1914—1918 гг. и интервенции иностранных государств наша металлургическая промышленность была почти полностью разрушена; в 1920 г. было выплавлено только 0,116 млн. т чугуна. Успехи первых лет восстановления народного хозяйства дали возможность уже в 1928 г. достигнуть уровня производства чугуна (4,3 млн. т) 1913 г.

В 1934 г. в связи с созданием второй металлургической базы на Востоке по выпуску чугуна России стал занимать второе место в мире.

Перед началом второй мировой войны в 1940 г. в России было выплавлено 15 млн. т чугуна. Во время второй мировой войны фашистские варвары разрушили нашу металлургическую промышленность на Юге, но несмотря на это, выпуск чугуна все время увеличивался и в 1950 г. составил 19,5 млн. т. Выпуск чугуна по основным промышленным странам мира за 1950—1960 гг. приведен в табл. 1.

В России в 1965 г. будет выпущено чугуна около 70 млн. г.

По количеству доменных печей и производству чугуна пока первое место среди капиталистических стран занимает США.

В США в 1958 г. в Ривер Руж задута доменная печь с полезным объемом 1800 м3, на выпуск 55 тыс. г чугуна в месяц.

В Западной Германии производство чугуна выросло главным, образом за счет восстановления старых доменных печей. С 1945 г. по 1957 г. построены только две доменные печи с полезным объемом по 1500 м3 каждая.

В Англии доменное производство развивается за счет строительства крупных доменных печей с диаметром горна 7,6—8,7 м: Например, на заводе Стил Компани оф Уэлс в Моргане 10/1 56 г. задута доменная печь (№4) с полезным объемом 1765 м3. Проектная производительность печи составляет 1525 т чугуна в сутки.

В нашей стране в последние годы построено несколько доменных печей с полезным объемом 2000 м3 каждая.

Гипромезом запроектировано оборудование доменной печи объемом 2700 м3.

Параметры оборудования приняты исходя из следующего режима работы печи:
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: