Металлургия железа

МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА

Выплавка чугуна и стали

Современное метал-лургическое производство чугуна и стали состо-ит из сложного комплекса различных произ-водств (рис.):

Схема современного металлургического производства

1. Шахт и карьеров по добыче руд, каменных углей, флюсов, огнеупорных материалов.

2. Горно-обогатительных комбинатов, на кото-рых подготовляют руды к плавке, обогащают их, удаляя часть пустой породы, и получают кон-центрат — продукт с повышенным содержанием железа по сравнению с рудой.

3. Коксохимических цехов и заводов, на кото-рых осуществляют подготовку коксующихся углей, их коксование (сухую перегонку при температуре ~1000°С без доступа воздуха) в коксо-вых печах и попутное извлечение из них ценных химических продуктов: бензола, фенола, каменноугольной смолы и др.

4. Энергетических цехов для получения и трансформации электроэнергии, сжатого возду-ха, необходимого для дутья при доменных про-цессах, кислорода для выплавки чугуна и стали, а также очистки газов металлургических производств с целью охраны природы и сохранения чи-стоты воздушного бассейна.

5. Доменных цехов для выплавки чугуна и ферросплавов.

6. Заводов для производства различных фер-росплавов.

7. Сталеплавильных цехов — конвертерных, мартеновских, электросталеплавильных для про-изводства стали.

8. Прокатных цехов, в которых нагретые слит-ки из стали перерабатываются в заготовки (блюмы и слябы) и далее в сортовой прокат, трубы, лист, проволоку и т. п.

Современное производство стали основано на двухступенчатой схеме, которая состоит из до-менной выплавки чугуна и различных способов последующего его передела в сталь. В процессе доменной плавки, осуществляемом в доменных печах, происходит избирательное восстановление железа из его окислов, содержащихся в руде. Таким образом из руды полу-чают чугун — сплав железа с углеродом более 2,14%, кремнием, марганцем, серой и фосфором.

Передел чугуна в сталь осуществляют в металлургических агрегатах: в конвертерах, мартеновских и электрических печах. В них из-за ряда происходящих химических реакций осу-ществляется избирательное окисление примесей чугуна и перевод их в процессе плавки в шлак и газы. В результате получают сталь заданного химического состава.

Продукция черной металлургии. Основной про-дукцией черной металлургии являются передель-ный чугун, литейный чугун, доменные ферросплавы, стальные слитки и прокат.

Передельный чугун, используемый для передела на сталь, содержит,%: С -4,0 — 4,4; Si до 0,6 -0,8; Mn до 0,25 — 1,0; P 0,15 — 0,3 и S 0,03- 0,07. Некоторые марки чугуна, предна-значенные для передела в сталь в конвертерах, имеют пониженное до 0,07% содержание фосфо-ра. До 90% всего выплавляемого чугуна прихо-дится на чугун передельный.

Литейный чугун, предназначенный для производства фасонных отливок способами ли-тья на машиностроительных заводах, имеет по-вышенное содержание кремния (до 2,75 — 3,25).

Ферросплавы — сплавы железа с повы-шенным содержанием марганца, кремния, вана-дия, титана и других металлов. Их применяют для раскисления и производства легированных сталей. К ферросплавам относят доменный ферросилиций, содержащий 9 -13% Si и до 3% Mn; доменный ферромарганец, содержащий 70 -75% Mn и до 2% Si; зеркальный чугун с 10 — 25% Mn и до 2% Si.

Стальные слитки, полученные в изложни-цах или кристаллизаторах, подвергают обработ-ке давлением (прокатке, ковке). Прокат ис-пользуют непосредственно, в конструкциях (мос-тах, зданиях, железобетонных конструкциях, же-лезнодорожных путях, станинах машин и т. д.), в качестве заготовок для изготовления деталей резанием и заготовок для последующей ковки и штамповки.

Форму поперечного сечения прокатанного ме-талла называют профилем. Совокупность раз-личных профилей разных размеров называют сортаментом. Сортамент прокатываемых профилей разделяют на следующие группы: за-готовки, сортовой прокат, листовой прокат, тру-бы и специальные виды проката.

Заготовки прокатывают в горячем состоя-нии непосредственно из слитков. Заготовки ква-дратного сечения с размерами от 150*150 до 450*450 мм называют блюмами. Они предназначены для последующей прокатки на сорто-вых станах и в качестве заготовок для изготов-ления поковок ковкой. Заготовки прямоугольно-го сечения толщиной 65 — 300 мм и шириной 600 — 1600 мм называют слябами. Их исполь-зуют для прокатки толстых листов.

Сортовой прокат по профилю подразде-ляют на две группы: простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, прямо-угольник) и сложной — фасонной формы (швел-леры/двутавровые балки, рельсы, уголки и т. д.).

Листовой прокат подразделяют по на-значению (судостроительный, электротехниче-ский, автолист и т. д.) и по толщине. Листовую сталь с толщиной 4 -160 мм называют толстоли-стовой, а с толщиной 0,2 — 4 мм — тонколисто-вой. Листы с толщиной менее 0,2 мм называют фольгой.

Трубы также подразделяют по назначению и способу изготовления. Они бывают бесшовные и сварные (с прямым и спиральными швами).

Специальные виды проката — коле-са и оси железнодорожных вагонов, кольца, зуб-чатые колеса, периодические профили и т. п. Пе-риодическим профилем называют прокатанную заготовку, форма и площадь сечения которой периодически изменяются вдоль оси.

Побочными продуктами металлурги-ческого производства являются коксовальный газ и извлекаемые из него ценные химические продукты, а также доменный шлак и колошнико-вый газ. Доменным шлаком называют легко-плавкое соединение флюса (СаСО₃ — известняк) с пустой породой руды и золой топлива. Шлак используют для строительства дорог, из него из-готовляют шлаковату, шлакоблоки, цемент, а ко-лошниковый (доменный) газ после очистки от пыли используют как топливо для нагрева воз-духа. вдуваемого в доменную печь, а также в це-хах металлургических заводов.

ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА

Чугун — железоуглеродистый сплав, содержащий бо-лее 2% углерода. Кроме углерода, в нем всегда присут-ствуют кремний (до 4%), марганец (до 2%), а также фос-фор и сера. Чугун является основным исходным мате-риалом для получения стали, на что расходуется примерно 80 — 85% всего чугуна. Вместе с тем чугун — наиболее распространенный литейный сплав.

РУДЫ, ФЛЮСЫ И ТОПЛИВО

Железные руды — основной исходный материал для выплавки чугуна. Рудный минерал (рудное вещество) чаще всего представляет собой окислы железа, хорошо восстанавливающиеся в условиях доменной плавки. Пустая порода обычно состоит из кварца и песчаников с примесью глин.

Руды содер-жат 60% железа и больше, наиболее бедные 30 — 40%.

Красный железняк. Рудный минералгематит (Fe₂O₃), обычно содержит 50 -60% Fe. Это наиболее распро-страненный вид руды во всем мире.

Магнитный железняк. Рудный минерал — маг-нетит (FeO * Fe₂O₃), магнитная окись железа, в руде 55 — 60% Fe., в т. ч.,%: FeO * Fe₂O₃ -78−85; S- 0,02- 2,5; 0,02 -0,7 P; SiO₂, Al ₂O ₃, CaO — 5−10.

Бурый железняк. Рудный минерал — водные окислы железа, в руде обычно содержится 30−50% Fe.

Шпатовый железняк. Рудный минералсиде-рит, карбонат железа (FeCO₃), в руде обычно 30 — 40% Fe.

Железистые кварциты. Рудный минерал — магнетит или гематит. Эти руды содержат 35 — 40% Fe с кремнистой пустой породой.

Титаномагнетиты. Комплексная руда, содержа-щая 15 — 20% Fe, рудными минералами которой являют-ся магнетит и ильменит FeO*TiO₂, титансодержащий минеоал.

Марганцевая руда входит в состав шихты доменных печей при выплавке некоторых марок чугуна, а также ферромарганца (до 82% Мn). В ней марганец находит-ся в виде пиролюзита МnО₂ и других соединений. Со-держание марганца в руде обычно составляет 25 — 50%.

Доменные флюсы необходимы для удаления из до-менной печи тугоплавкой пустой породы руды и золы топлива. Сплавляясь с флюсом, они образуют легкоплавкий сплав — доменный шлак. В качестве флюса используют известняк (CaCO₃).

Топливо в доменной печи служит не только источником тепла, но реагентом, обеспечивающим восстановление железа из руды и образование чугуна. Кокс является главным видом топлива в доменных печах.

Кокс представляет собой твердую пористую спекшуюся массу, получающихся из коксующихся каменных углей после удаления из них летучих веществ в специальных печах путем пиролиза, т. е. разложения при прокаливании измельченного угля без доступа воздуха при 950- 1100⁰С в течение 15- 18 ч.

Металлургический кокс в среднем содержит 85- 90% углерода, 0,5 — 2% серы, до 0,2% фосфора, около 1% летучих, 10 -13 золы, до 5% влаги.

Современное производство стали основано на двухступенчатой схеме, которая состоит из до-менной выплавки чугуна и различных способов последующего его передела в сталь. В процессе доменной плавки, осуществляемом в доменных печах, происходит избирательное восстановление железа из его окислов, содержащихся в руде. Таким образом из руды полу-чают чугун — сплав железа с углеродом более 2,14%, кремнием, марганцем, серой и фосфором.

Передел чугуна в сталь осуществляют в металлургических агрегатах: в конвертерах, мартеновских и электрических печах. В них из-за ряда происходящих химических реакций осу-ществляется избирательное окисление примесей чугуна и перевод их в процессе плавки в шлак и газы. В результате получают сталь заданного химического состава.

Продукция черной металлургии. Основной про-дукцией черной металлургии являются передель-ный чугун, литейный чугун, доменные ферросплавы, стальные слитки и прокат.

Передельный чугун, используемый для передела на сталь, содержит,%: С -4,0 — 4,4; Si до 0,6 -0,8; Mn до 0,25 — 1,0; P 0,15 — 0,3 и S 0,03- 0,07. Некоторые марки чугуна, предна-значенные для передела в сталь в конвертерах, имеют пониженное до 0,07% содержание фосфо-ра. До 90% всего выплавляемого чугуна прихо-дится на чугун передельный.

Литейный чугун, предназначенный для производства фасонных отливок способами ли-тья на машиностроительных заводах, имеет по-вышенное содержание кремния (до 2,75 — 3,25).

Ферросплавы — сплавы железа с повы-шенным содержанием марганца, кремния, вана-дия, титана и других металлов. Их применяют для раскисления и производства легированных сталей. К ферросплавам относят доменный ферросилиций, содержащий 9 -13% Si и до 3% Mn; доменный ферромарганец, содержащий 70 -75% Mn и до 2% Si; зеркальный чугун с 10 — 25% Mn и до 2% Si.

Стальные слитки, полученные в изложни-цах или кристаллизаторах, подвергают обработ-ке давлением (прокатке, ковке). Прокат ис-пользуют непосредственно, в конструкциях (мос-тах, зданиях, железобетонных конструкциях, же-лезнодорожных путях, станинах машин и т. д.), в качестве заготовок для изготовления деталей резанием и заготовок для последующей ковки и штамповки.

Форму поперечного сечения прокатанного ме-талла называют профилем. Совокупность раз-личных профилей разных размеров называют сортаментом. Сортамент прокатываемых профилей разделяют на следующие группы: за-готовки, сортовой прокат, листовой прокат, тру-бы и специальные виды проката.

Заготовки прокатывают в горячем состоя-нии непосредственно из слитков. Заготовки ква-дратного сечения с размерами от 150*150 до 450*450 мм называют блюмами. Они предназначены для последующей прокатки на сорто-вых станах и в качестве заготовок для изготов-ления поковок ковкой. Заготовки прямоугольно-го сечения толщиной 65 — 300 мм и шириной 600 — 1600 мм называют слябами. Их исполь-зуют для прокатки толстых листов.

Сортовой прокат по профилю подразде-ляют на две группы: простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, прямо-угольник) и сложной — фасонной формы (швел-леры/двутавровые балки, рельсы, уголки и т. д.).

Листовой прокат подразделяют по на-значению (судостроительный, электротехниче-ский, автолист и т. д.) и по толщине. Листовую сталь с толщиной 4 -160 мм называют толстоли-стовой, а с толщиной 0,2 — 4 мм — тонколисто-вой. Листы с толщиной менее 0,2 мм называют фольгой.

Трубы также подразделяют по назначению и способу изготовления. Они бывают бесшовные и сварные (с прямым и спиральными швами).

Специальные виды проката — коле-са и оси железнодорожных вагонов, кольца, зуб-чатые колеса, периодические профили и т. п. Пе-риодическим профилем называют прокатанную заготовку, форма и площадь сечения которой периодически изменяются вдоль оси.

Побочными продуктами металлурги-ческого производства являются коксовальный газ, а также доменный шлак и колошнико-вый газ.

Коксовый газ содержит 46−63% водорода, 21- 27% метана, 2−7% оксила углерода, 4- 18% азота. Он используется как топливо в коксовых и других печах, а также как сырье в химической промышленности.

Доменный (колошниковый) газ — побочный продукт при выплавке чугуна в доменных печах. Его используют на металлургических заводах в качестве топлива в чистом виде или в смеси с коксовым газом.

Доменным шлаком называют легко-плавкое соединение флюса (СаСО₃ — известняк) с пустой породой руды и золой топлива. Шлак используют для строительства дорог, из него из-готовляют шлаковату, шлакоблоки, цемент, а ко-лошниковый (доменный) газ после очистки от пыли используют как топливо для нагрева воз-духа. вдуваемого в доменную печь, а также в це-хах металлургических заводов.

Производство чугуна.

В настоящее время для выплавки чугуна используют лишь около 5% сырой железной руды; 95% всей руды до плавки подвергают предварительной подготовке.

Доменная печь работает нормально, если она загружена кусковым материалом оптимального размера. В металлургии применяют процессы получения кусковой шихты: агломерацию (спекание); окатывание (производство окатышей).

Агломерацию — процесс окускования мелкой руды, концентратов и т. п. спеканием — наиболее часто прово-дят на машинах ленточного типа. Они представляют со-бой конвейер, состоящий из большого количества спекательных тележек, двигающихся по направляющим рельсам (рис.).

«Днищем» этих тележек служит колосниковая решет-ка. На нее загружается тонкий слой мелкого агломерата (постель), чтобы агломерируемая шихта не сыпалась книзу. Затем загружается тщательно перемешанная, ув-лажненная (7—9%) и окомкованная шихта. Ее основ-ные железосодержащие компоненты следующие: мел-кая и пылеватая железная руда (крупность менее 10 мм), железорудный концентрат, возврат агломерата (менее 10 мм), колошниковая пыль (см. с. 38), иногда окалина, мелкая металлическая стружка и т. д. Топливом (4 — 6% от массы шихты) служат коксик — мелкий кокс (менее З мм) и антрацитовый штыб (пыль).

Рис.. Схема агломерационной машины:

/~барабанный питатель для загрузки шихты; 2—направляющие рельсы;

3 — зажигательный горн; 4— спекательные тележки; 5— вакуум-камеры (экс-гаустеры) Сущность агломерации поясняет схема, приведенная на рис. 3. После зажигания газовыми горелками начи-нается горение топлива, причем зона горения постепенно перемещается вниз. Воздух просасывается через слой шихты (200 — 350 мм) с помощью вакуумных устройств (эксгаустеров). В зоне горения при 1300 — 1500° С про-исходит спекание шихты в пористый продукт — агломе-рат. При нагревании образуются, а затем расплавляют-ся относительно легко-плавкие соединения. Об-разующиеся жидкие фа-зы обтекают, смачивают и связывают твердые час-тицы шихты. При после-дующем охлаждении жидкость затвердевает, обеспечивая образование прочных кусков агломе-рата.

При агломерации происходит частичное восстановле-ние окислов железа.

Fe₂O₃ + CO = FeO

FeO + CO = Fe + CO₂

Из руды на 85- 95% удаляется сера:

FeS₂ + 2O₂ = FeO + 2SO₂

Куски агломе-рата размером более 10 мм направляются в домен-ный цех. Более мелкий агломерат возвращается на переработку (возврат).

Рис.. Схема процесса спекания:

1 — колосниковая решетка; 2 — постель; 3—слой агломерируемой шихты; 5— зона горения и спекания; 5 — слой аг-ломерата В нашей металлургии применяют только офлюсованный агломерат. Для его получения в шихту вводят мелкоизмельченный флюс — известняк. Применение офлюсованного агломерата улучшает условия образования шлака в доменной печи, ускоряет процесс плавки, уменьшает затраты топлива, приводит к значительному повышению производительности дменной печи (на 25- 30%) и снижению расхода кокса (до 20%).

Окатывание (производство окатышей).

Тонкоизмельченные концентраты обладают пониженной газопроницаемостью. Их спекание на агломерационных машинах оказалось малопроизводительным и экономически невыгодным. Эффективным способом окускования таких концентратов является окатывание.

Сзема производства окатышей из тонкоизмельченного концентрата (меньше 0,5 мм), известняка (флюс) и возврата (отбракованых окатышей). Для лучшего окатывания шихту увлажняют (8- 10%) и в ее состав добавляют небольшое количество связующегобентонитовой глины и др.

Сырые окатыши диаметром 20- 30 мм получают во вращающихся барабанах или тарельчатых грануляторах (рис). Далее окатыши подвергают сушке (200 — 400 ^о С), а затем обжигу при 1300 — 1400 ⁰ С.

При нагреве до 1000- 1050 ^о С Fe₃O₄ окисляется до Fe₂O₃; при более высокой температуре происходит рекристаллизация: из мелких зерен Fe₂O₃ образуются крупные зерна и мостики между ними, что приводит к упрочнению окатыщей В офлюсованных окатышах упрочнение происходит такжк изща образования жидкой фазы.

После охлаждения окатыши сортируют на грохоте; фракция < 10 мм возвращается на перработку (возврат)

Устройство доменной печи

Сущность доменной плавки сводится к раздельной загрузке в верх-нюю часть печи, называемой колошником, агломерата, кокса и флю-сов, располагающихся в шахте печи слоями и выгрузкой продуктов плавки (чугун и шлак) из нижней части печи через летки, а через верх удаляются газы. При нагревании шихты за счет горения кокса, которое обеспечивает вдуваемый в горн горя-чий воздух, в печи идут сложные физико-химические процессы, и шихта постепенно опускается навстречу поднимающимся горячим газам. В результате взаимодействия компонентов шихты и газов в нижней части печи, называемой горном, образуются два несмеши-вающихся жидких слоя — чугун и шлак.

На рис. показана схема доменной печи. Два наклонных подъемника с опрокидывающимися скипами доставляют агломерат, кокс и другие добавки на высоту 50 м к засыпному устройству доменной печи, состоящему из двух поочередно опускающихся конусов.

В верхней части горна расположены фурменные отверстия (16— 20 шт.), через которые в печь под давлением около 300 кПа (3 ат) подается обогащенный кислородом воздух при температуре 900—1200 °С.

Жидкий чугун выпускают каждые 3 — 2 ч (а в крупных печах ежечастно) поочередно через две или три летки, которые для этого вскры-вают с помощью электробура. Выливающийся из печи чугун направляется по желобам литейного двора в чугуновозные ковши, расположенные на железнодорожных платформах. Шлак, выливающийся с чугуном, предварительно отделяют от чугуна в желобах с помощью перекры-вающих затворов и направляют в шлаковозы. Кроме того, часть шлака иногда выпускают из доменной печи до выпуска чугуна через шлаковую летку. После выпуска чугуна летку забивают пробкой из огнеупорной глины с помощью электромагнитной пушки.

Печь монтируют в прочном сварном стальном кожухе, интенсивно охлаждаемом водой. Внутри печь выкладывают высококачественным шамотным кирпичом, а отдельные части печи изготовляют из прес-сованных углеродистых блоков.

Рис.. Схема доменной печи 2700 м³ и ее примерный суточный баланс:1 — чугунная летка; 2 — шлаковая летка; 3 — фурменный прибор; 4 — лещадь; 5 — чугу-нопоз; 6 — шлаковозы; 7 — газоотводы; 8 — засыпное устройство; 9 — фундамент; 10 — воздухопривод дутья Условно процесс, протекающий в доменной печи, можно разде-лить на следующие этапы:

горение углерода топлива;

разложение компонентов шихты;

восстановление окислов;

науглероживание же-леза;

шлакообразование.

Горение углерода топлива происходит главным образом возле фурм, где основная масса кокса, нагреваясь, встречается с нагретым до температуры 900—1200 °С кислородом воздуха, поступаю-щим через фурмы. Образовавшаяся при этом углекислота вместе с азотом воздуха, поднимаясь, встречается с раскаленным коксом и взаимодействует с ним по реакции СО ₂ + С = 2СО.

Эта реакция обратима, причем ее равновесие сдвигается вправо при повышении температуры и влево при понижении.

Восстановление окислов может происходить окисью углерода, углеродом и водородом. Главная цель доменного процесса — вос-становление железа из его окислов. Восстановление окислов железа идет ступенчато по следующей схеме: Fе₂О₃ > Fе₃O₄> FeO > Fe.

Главную роль в восстановлении окислов играет окись углерода:

Эта реакция практически необратима, протекает легко при очень низкой концентрации СО в газовой фазе. Для развития следующей реакции вправо необходимы температура не ниже 570 °C и значи-тельный избыток СО в газах:

Fе₃O₄ + СО = 3 FeO + СО ₂ + Q.

Затем происходит образование твердой железной губки по реакции

Науглероживание железа происходит за счет взаимодействия твердого губчатого железа с печными газами, содержащими значи-тельное количество СО:

Образование сплава железа с углеродом, имеющего температуру плавления ниже, чем чистое железо, приводит к формированию ка-пель жидкого чугуна, которые, стекая в нижнюю часть печи через слой раскаленного кокса, еще более насыщаются углеродом.

Шлакообразование активно развивается при прохождении шихты в области распара после окончания процессов восстановления окис-лов железа в доменной печи. Шлак состоит из окислов пустой породы и золы кокса, а также флюса, специально добавленного в печь, чтобы обеспечить достаточную жидкотекучесть шлака при температуре 1400—1450 °С. Основные составляющие доменного шлака — кремнезем (30—45%), окись кальция (40—50%), глинозем (10— 25%).

Шлаки, получаемые в доменной печи, в последние годы широко используют в промышленности, перерабатывают на цемент и другие строительные материалы (шла-ковую вату для теплоизоляции, шлаковые блоки и др.).

В верхней части печи из шихты отделяются газообразные про-дукты реакций и азот воздуха. Газы, выделяющиеся из доменной печи, называют обычно колошниковыми. Газ со-стоит из 26—32% окиси углерода, 9—14% двуокиси углерода и 54—58% азота.

Восстановление других элементов

В доменную печь с шихтовыми материалами попадают марганец, кремний, сера и другие элементов в виде различных химических соединений. Эти элементы частично или полностью восстанавливаются и входят в состав чугуна, улучшая или ухудшая его свойства.

Марганец: Высшие окислы марганца восстанавливаются до закиси марганца (Mn) окисью углерода, аналогично окислам железа:

MnO ₂ >Mn₂O₃ > Mn₃O₄ > MnO

При температуре выше 1100 ^оС протекает реакция с образованием марганца:

MnO + CO > Mn + CO₂

Кремний находится в пустой породе руды и в золе кокса в виде свободного кремнезема SiO₂ или в виде силикатов (SiO₂* 2 CaO и др.).

Восстановление кремния происходит из кремнезема по реакции:

SiO₂ + 2 C = Si + 2CO

Эта реакция протекает с поглощением тепла при температурах не ниже 1450 ⁰С.

Другие полезные примеси — никель, ванадий, титан и т. д. — попадают в доменную печь в виде примесей железной руды. При доменной плавке никель восстанавливается и переходит в чугун полностью, хром — на 85- 95%, ванадийна 70 — 80%.

Фосфор — вредная примесь железных руд находится в них главным образом в виде P₂O₅*3 CaO. Весь фосфор, внесенный шихтой, восстанавливается и переходит в чугун практически полностью.

Сера — особенно вредная примесь в чугуне (а также в стали). Основное количество серы вносит кокс, часть железная руда, агломерат, окатыши.

Вдоменной печи 10 -20% серы удаляется в виде соединений (SO₂, H ₂ S)/ Остальная часть серы переходит в чугун и в шлак в виде сульфидов FeS, CaS/

В условиях доменной плавки основным способом десульфуризации, т. е. удаления серы из металла, является образование сульфида кальция по реакции

FeS + CaO = FeO + CaS

Сульфид кальция нерастворим в чугуне и находится в шлак. Наиболее интенсивно эта реакция протекает при прохождении капель чугуна через слой шлака.

Из этого следует, что одним из основных условий удаления серы из металла является достаточное количество извести СаО в шлаке.

Часть серы удаляется с помощью магнезита, а также марганца:

FeS + MgO = FeO + MgS

FeS + MnO = FeO + MnS

Сульфид магния нерастворим в металле, а сульфид марганца растворяется незначительно.

Важным процессом является шлакообразование. Начинается процесс примерно в распаде печи. Первичный шлак образуется в результате сплавления CaO, SiO₂? Al₂O₃ и других окислов, находящихся в составе флюса и пустой породы. При определенных соотношениях по массе эти тугоплавкие окислы могут образовывать легкоплавкие смеси — сплавы с температурой плавления 1150- 1200 ^оС. Стекая вниз и накапливаясь в горне, шлак существенyо изменяет свой состав. В результате взаимодействия с расплавленным чугуном и остатками несгоревшего кокса в шлаке восстанавливаются окислы железа и марганца, в нам растворяются сульфиды железе и марганца, зола кокса и т. д. Химический состав шлака определяет состав чугуна и поэтому при выплавке передельных, литейных и других чугунов всегда подбира ют шлак соответствующего состава.

Типовой состав шлака: 40−50% CaO; 38−40% SiO ₂ 7−10% Al₂O₃.