Металлы черные

Опубликовано: 04.03.2017

видео металлы черные

Добыча руд черных и цветных металлов

Принципиальная роль железа и его сплавов в технике и индустрии обоснована удачным сочетанием их параметров и ряда других причин. Во-1-х, в земной коре сильно много стальной руды; ее залежи встречаются всюду, а добыча не представляет особенных проблем. Во-2-х, из стальной руды достаточно просто выплавляется железо, смотрите на сайте металлы черные. Благодаря многообразию руды и относительной несложности выплавки железо – дешевый и обширно всераспространенный материал. В-3-х, на базе железа можно получать широкий диапазон конструкционных материалов различного рода, владеющих самыми различными качествами. К примеру, чугун – крепкий материал с достаточно низкой температурой плавления, которому методом литья можно придать всякую форму. Сталь, зависимо от ее состава, может быть или крепким, но пластичным материалом для производства, скажем, профильного проката, из которого строят мосты и морские суда, или очень жестким и тугоплавким материалом для металлорежущего инструмента. В-4-х, железо – единственный узнаваемый дешевый магнитный материал, а поэтому из него можно делать магнитные сердечники трансформаторов, электромашинных генераторов тока и электродвигателей.

Сплавы железа. Незапятнанное железо в технике практически не применяется. Одним из первых видов вырабатывавшегося железа было сварочное железо, фактически незапятнанное, но в текущее время оно не находит приметного внедрения. Конструкционные материалы хоть какого предназначения с более подходящими качествами получают, сплавляя железо с другими хим элементами.

Сталь – это, сначала, сплав железа с углеродом. В таковой сплав могут заходить и другие элементы, но углерод – обязательный компонент стали. Содержание углерода в стали может достигать приблизительно 2%. В нелегированной стали другим компонентом может быть только марганец. Он вводится для понижения хрупкости, обусловленной присутствием в стали серы, которая не удаляется при промышленном переплаве. Содержанием углерода определяется крепкость нелегированной стали. Сталь, содержащая ок. 0, 2% углерода, именуется конструкционной и применима для производства каркаса, скажем, высотного дома либо автомобиля. С повышением процента углерода сталь становится тверже. При 0, 8% С сталь применима для производства сверл и молотков, при 1% – бритвенных лезвий и ратфилей. Такие «высокоуглеродистые» стали именуются инструментальными. Для увеличения ударной вязкости либо для сохранения прочностных черт при завышенных температурах к стали могут добавляться и другие легирующие элементы (никель, хром, молибден, вольфрам, ванадий) полным количеством приблизительно до 5%. Такие стали именуются легированными. В состав нержавеющих сталей входят хром и обычно никель в суммарном количестве до 25%. Нержавеющие стали высокопрочны и антикоррозионны.

К чугунам относятся сплавы железа с углеродом, содержащие более 2% углерода. Практически всегда в их заходит и кремний. Углерод и кремний в значимом количестве снижают температуру плавления и увеличивают жидкотекучесть расплава. Чугун может выплавляться в обычных, дешевых печах, а благодаря его высочайшей жидкотекучести – разливаться в литейные формы сложной конфигурации. Из чугуна изготавливают настолько различные изделия, как рояльные рамы, трубы и сковороды, также станины прокатных станов, токарных и фрезерных станков. Металлический сплав, содержащий 3– 4% углерода и кремния, именуется сероватым чугуном из-за цвета поверхности его излома. При наименьшем содержании углерода и кремния и резвом охлаждении отливки выходит жесткий и хрупкий белоснежный чугун. При литье в кокиль на части либо на всей поверхности отливки появляется слой износоустойчивого белоснежного чугуна. Отливки из белоснежного чугуна можно термической обработкой перевоплотить в ковкий чугун, по механическим свойствам близкий к мягенькой (малоуглеродистой) стали. Увеличение пластичности чугуна обосновано перераспределением углерода в металле при отжиге. Схожие результаты достигаются методом прибавления в расплавленный чугун такового элемента, как никель; получающийся при всем этом материал именуется чугуном с шаровидным графитом.

Чугун можно разливать по изложницам конкретно из доменной печи и обрабатывать, обходясь минимумом большого оборудования. Когда промышленно продвинутые страны добиваются высочайшего уровня благосостояния, они начинают больше средств инвестировать в сталеплавильное создание, а потребление чугуна понижается.

Создание ЧУГУНА

Основной сектор темной металлургии – выплавка передельного чугуна в доменной печи. Для работы доменной печи нужны огромные количества руды, горючего (каменного угля), известняка и воды (для остывания). Стальная руда и горючее в наши деньки могут быть доставлены в всякую точку мира. Потому, к примеру, в Стране восходящего солнца чугун может выплавляться из руды, добытой в Австралии, и на угле из Западной Виргинии (США).

Доменная печь. При довольно высочайшей температуре оксид железа реагирует с моноксидом углерода (CO), давая диоксид углерода (CO2) и железное железо. Доменная (шахтная) печь устроена так, чтоб реакция могла протекать безпрерывно. На практике сверху вниз по шахте печи безпрерывно продвигаются углерод и оксид железа, а навстречу им снизу движется воздух. Углерод в виде кокса играет двойственную роль: при сгорании он нагревает печь и образует газ CO, который восстанавливает оксид железа до металла. В высшей части печи из нее отводится диоксид углерода, а в нижней – выпускается водянистый металл. Обычно печь работает безпрерывно до ее остановки для ремонта внутренней кирпичной кладки (футеровки).

Главные реакции, протекающие в доменной печи, можно представить ординарными уравнениями. Когда вдуваемый воздух приходит в контакт с коксом, последний пылает:

образуя газообразный моноксид углерода. Этот газ является главным восстановительным агентом для оксида железа. Восстановление протекает в три стадии

когда температура опускающейся консистенции руды с коксом добивается 600– 700° С. В итоге появляется жесткое, но пористое губчатое железо, которое потом плавится в нижней, более жаркой части доменной печи (горне).

Если б доменную печь можно было загружать незапятнанными оксидом железа и углеродом и продувать незапятнанным кислородом, то термохимия доменной печи сводилась бы к написанным выше обычным уравнениям. На самом же деле во вдуваемом воздухе больше азота, чем кислорода, а руда может содержать выше 50% безрудных минералов (пустой породы), в главном силикатов. Азот проходит через печь, не вступая в реакцию, но с силикатами дело труднее. Чтоб можно было отделить силикаты от железа и вывести из печи, они должны быть водянистыми. Силикаты, находящиеся в стальной руде, образуют расплавленный шлак при содействии с известью CaO. Для этого в печь совместно с рудой загружают в подходящей пропорции известняк CaCO3. Известняк, либо «флюс», разлагается в высшей части печи соответственно реакции

образуя известь, нужную для перевода силикатных примесей стальной руды в водянистый шлак. Доменная печь дает практически столько же шлака, сколько и чугуна. Затвердевая, шлак преобразуется в черный стекловидный материал, который в прошедшем скапливался в огромных шлаковых отвалах около передельных металлургических заводов. В наши деньки шлак идет на изготовка заполнителя для бетона, жд балласта, шлаковаты и противоюзового покрытия авто дорог.

Из произнесенного выше вытекают главные требования к конструкции доменной печи. Она должна обеспечивать непрерывную загрузку топливом, рудой и флюсом сверху, непрерывную подачу воздуха и повторяющийся отвод водянистых товаров снизу. Печь должна быть довольно высочайшей, чтоб успевали протекать нужные хим реакции. Воздух вдувается в печь через фурмы, расположенные в ее нижней части, и подымается через шихту ввысь. Восстановленное губчатое железо и шлак плавятся на уровне «заплечиков», в самой широкой части печи, а жидкость скапливается в горне, ниже фурм. В горне временами пробивают заделанные глиной летку для выпуска металла и (несколько выше) шлаковую летку.

РАБОТА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ. Дозируемые количества кокса, руды и известняка транспортируются в скиповых телегах на верх печи, где они разгружаются. В нижнюю часть печи безпрерывно вдувается подогретый воздух. Шихта греется и медлительно опускается в шахте печи. Кокс, превращаясь в газообразный моноксид углерода, отбирает кислород у руды (которая представляет собой оксид железа), в итоге чего появляется пористое железное железо. Опустившись приблизительно на 2/3 высоты, металл плавится и стекает вниз. Известняк, вступая в реакцию с примесями в железе, образует расплавленный шлак – стеклоподобную жидкость, которая накапливается на поверхности расплавленного железа. Моноксид углерода, остающийся после неполного сгорания кокса, отводится по газоходу из высшей части печи, очищается от пыли и подается в воздухонагреватель (каупер), где сжигается для нагревания воздушного дутья. После вскрытия летки расплавленный чугун заливается в чугуновозы, из которых он может разливаться по изложницам для затвердевания в виде чушек либо заливаться в кислородный конвертер с металлоломом и флюсом для передела в сталь. Расплавленный шлак выводится через шлаковую летку, а после затвердевания дробится, образуя материал для бетона и теплоизоляционных плит.

Восстановление оксида железа до губчатого железа и разложение известнякового флюса происходят в шахте – основной части доменной печи – в процессе неспешного оседания шихты. Шихта начинает разогреваться в колошнике – верхнем конце шахты. Диоксид углерода и азот безпрерывно отводятся по широкому газоходу из колошника. Так как при обычной работе доменной печи давление газов в колошнике выше атмосферного, верхний конец печи нельзя просто открывать для загрузки, по другому свалится давление газов и из печи будут выдуваться наружу тонкоизмельченные составляющие шихты. Для предотвращения этого предусмотрен двухконусный шлюзовой засыпной аппарат. Нижний конус поднимают так, чтоб он газоплотно закрывал загрузочное отверстие, а потом опускают верхний для


В поисках старины! Копаем черный металл. Первая неудача!