Чугуны.

     Производство чугуна - первичный процесс получения  черных металлов из природного сырья. Сырье  для  производства чугуна: железные руды,  флюсы и кокс.  Наиболее часто используемые железные  руды:

         магнитный  железняк ( Fе3О4 ),

         красный  железняк   ( Fе2О3 ),

         бурый железняк ( 2Fе2О3*3Н2О ),

         шпатовый железняк ( FеСО3 ),

которые содержат 30...70 % железа, пустую породу из различных природных химических соединений ( SiO2, Al2O3 и др.), и вредные

примеси ( сера, фосфор).

     Флюсы -  известняк  СаСО3  или доломит СаСО3*МgСО3, если в пустой породе содержится большое количество кислотных  оксидов, кварц, кварцит,  песчаник,  если в пустой породе имеется повышенное содержание основных оксидов. Флюсы вводятся для понижения температуры плавления пустой породы, для ошлаковывания золы топлива и удаления вредных примесей.

     Кокс в доменном процессе выполняет роль топлива и восстановителя железа.  При его горении выделяется большое количество тепла

С + О2  = СО2 + 402 192 Дж.

     При последующем продвижении в домне снизу вверх СО встречается с кусками  раскаленного  кокса и  восстанавливается его углеродом по реакции

С + СО2 = 2СО - 157 920 Дж.

Максимальная температура доменного  процесса составляет 1900 С.

Восстановление железа в домне идет по схеме

Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe

с образованием  губчатого железа. В поры губчатого железа проникает углерод,  и железо  науглероживается  (до 3,5...4 %) по реакции

3Fе + 2СО = Fе3С + СО2 .

     Далее науглероженный металл  расплавляется  и  стекает  в горн доменной печи, при этом происходит его дальнейшее насыщение углеродом за счет соприкосновения с раскаленным коксом.

     При доменной плавке восстанавливаются также и другие элементы, находящиеся в руде, по следующим реакциям:

SiO2 + 2C = Si + 2CO;

MnO + C  = Mn +  CO;

Р2О5 + 5С = 2Р + 5СО.

     Эти элементы,  а также часть серы в виде FеS, переходят в чугун.

     Продукты доменного производства: чугун, накапливающийся в нижней части  горна,  огненно-жидкие шлаки,  как более легкие, собирающиеся поверх чугуна, и доменный газ, выходящий из верхней части домны.

     ДОМЕННЫЙ ГАЗ - топливо длянужд металлургической  промышленности.

     ДОМЕННЫЕ ШЛАКИ - ценное сырье в промышленности стройматериалов; их используют для производства шлаковой ваты, шлаковой пемзы, шлакопортландцемента,  заполнителей для легких бетонов, шлакоситаллов и т.п.

     ЧУГУН - литейный, передельный и ферросплавы.

     Передельный  чугун  составляет  80...90 %  всей  выплавки, цвет его  белый, так как весь углерод  связан с железом в Fе С, идет на переделку в сталь. Из белого чугуна, кроме того, получают ковкий чугун путем длительного отжига при высоких  температурах, что вызывает частичный распад карбида железа.  Ковкий

чугун более прочен и пластичен, легче обрабатывается.

     Литейный чугун  серый (СЧ) за счет  свободного  углерода, который в виде графитовых пластин перерезает металлическую основу  чугуна; применяется для конструкций,  работающих на сжатие, для санитарно-технических  и  архитектурно-художественных изделий, плит для пола и др.

     Модифицированный серый  чугун (МСЧ) имеет  более  высокие механические свойства  за  счет шаровидной раздробленной формы графита; применяется для отливок ответственных деталей.

Механические свойства чугунов.

     Вид чугуна     Предел прочности        Предел прочности

                    на растяжение. ПМа     на сжатие, МПа

         СЧ            120...280             280..   .480

         МСЧ           280...480             380...   600

     Ферросплавы - специальные чугуны,в которых содержание углерода может  достигать 5 %  и более.  Кроме того они содержат повышенное количество кремния и марганца:

               ферросилиций  - Si - 9...13 %,

               ферромарганец - Mn - 10...25 % или 70...75 %.

Применяют их для раскисления и легирования стали.