Презентация на тему "Чавун. Виплавка чавуну"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Чавун. Виплавкачавуну

• 
  Слайд 2
  

  Чавун — сплав залізазвуглецем, якийможеміститивід 2,14 до 4,3 % вуглецюібільше. Чистезалізомаєобмеженезастосування. В техніцізазвичайвикористовуютьсплавизалізазвуглецем, якіподіляють на сталіічавуни. Сталімістять до 2 % вуглецю, а чавуни — від 2,14 до 4 % вуглецюінавітьбільше.

• 
  Слайд 3
  

  Виробництво чавуну Чавунодержуютьіззалізноїруди в спеціальнихвертикальних печах, якіназивають доменними печами, або домнами. Доменніпечі — цескладніспорудизвогнетривкогоматеріалуіззовнішньоюсталевою обшивкою. Висотасучаснихдоменних печей сягає 30 м, а внутрішнійдіаметр — до 6 м.

• 
  Слайд 4
  

  Історія Перша згадка про чавунзустрічається у китайськомулітописі „Цзочжуань” узаписі, щостосується 513 р. до Р.Х. З 1500 р. до 1700 р. світовавиплавкачавунузрослаприблизноз 60 тис. т. до 104 тис. т. (в 1,7 разів), а за все XVII ст. з 104 тис. т. до 278 тис. т. (1790), тобто в 2,67 разів. А за наступні 80 роківз 1790 по 1870 виплавкачавунусклала 12 млн На часткуАнглії припадало в 60 роках XIX ст. понад 50% всьоговиплавленогочавуну. Але в другійполовині XIX ст. Англію за темпами розвиткучорноїметалургіїобігнали США та Німеччина.

• 
  Слайд 5
  

  Сучасне виробництво Добовапродуктивністьпотужної домни становить 2000 т чавунуінавітьбільше. Доменнапічпісляїї пуску працюєбезперервно 5—6 років, а інколинавітьі до 10 років. Потімїїремонтуютьізновупускають у роботу. Операціїзпідготовкишихти, завантаженніїї в домну, випускучавунуі шлаку механізовані. Шихту завантажують через верхнючастину домни (колошник).

• 
  Слайд 6
  

  Сучасне виробництво Спочаткузасипають шар коксу, потім шар сумішірудиз коксом і флюсами, потімзнову шар коксу і т. д. Кокс служить джерелом тепла для підтриманняпотрібноїтемператури в домніі для одержаннявідновника — монооксидувуглецюCO, а флюси (найчастішеCaCO3) — для перетворенняпустої породи (SiO2, глинитощо) в легкоплавкісполуки — шлак. Горіння коксу підтримуєтьсявдуванням у нижнючастину домни (горно) попередньонагрітого до 800—1000°С повітря. Найвища температура (до 1500 °C інавітьбільше) досягається в нижнійчастині домни у зонігоріння коксу, а найнижча (до 200 °C) — у найвищійчастині.

• 
  Слайд 7
  

  Сучасне виробництво В результатізгоряння коксу в нижнійчастині домни утворюєтьсядіоксидвуглецюCO2, який, піднімаючисьвгоруіпроходячикрізь шар розжареного коксу, перетворюється в монооксидвуглецюCO: C2 + O2 = СО2 CO2 + C = 2CO Монооксидвуглецю як сильнийвідновник, проходячи через шаришихти, відновлює оксидизаліза (залізну руду). Причомуступіньвідновленнязалежитьвідтемператури. При температурі 200—500°С Fe2O3 відновлюється до Fe3O4: 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 ↑ при 600 °C Fe3O4 відновлюється до FeO: Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 ↑

• 
  Слайд 8
  

  Вище 700 °C FeOвідновлюється до вільногозаліза, яке утворюється в твердому стані (так званегубчастезалізо): Сучасне виробництво FeO + CO = Fe + CO2 ↑ При вищих температурах у процесахвідновленняоксидівзалізабере участь, кріммонооксидувуглецю, івільнийвуглець: FeO + C = Fe + CO ↑ Відновленнязалізазрудизакінчується при температурі 1000—1100 °C. При ційтемпературічасткововідновлюютьсяйіншіелементиізсполук, щовходять до складу руди як домішки, — манган, силіцій, фосфор тощо. Наприклад: SiO2 + 2C = Si + 2CO ↑ Ca3(PO4)2 + 5C = 2Р + 3CaO + 5СО ↑

• 
  Слайд 9
  

  Утворюванегубчастезалізочастковореагуєзрозжаренимвуглецеміутворюєхімічнусполуку — карбідзаліза Fe3C: Сучасне виробництво 3Fe + C = Fe3C Цясполука не підлягає правилам звичайноївалентності. КарбідзалізаFe3C називають цементитом. Цементит в залізіутворюєрозчин, якийназиваютьчавуном. Температура плавленнячавунунижча, ніж чистого заліза, ізалежитьвідвмістувуглецю. Температура плавленнязаліза 1538 °C, а чавунізвмістомвуглецю 4,3 % плавиться при 1130 °C. Ценайнижча температура плавленнячавуну. Доменнийчавунміститьзвичайно 3—4 % вуглецюі плавиться при 1200—1300°С.

• 
  Слайд 10
  

  Сучасне виробництво У розплавленомучавуні легко розчиняютьсясиліцій, манган, фосфор, сіркайіншідомішки, якійзалишаються в чавуні. Розплавленийчавунстікає в найнижчучастину домни (горно), звідкийогоперіодичновипускають. Пуста порода, щоміститься в залізнійруді, видаляється у вигляді шлаку. Шлак утворюється за такими хімічнимирівняннями. Вапняк, щододається до шихти як флюс, при 800—1000°С розкладається на оксид кальціюідіоксидвуглецю. УтворюванийCaOяк оксид зосновнимивластивостямивзаємодієзсиліцієвимангідридомSiO2іамфотерним оксидом алюмініюAl2O3 (щоміститься в глині) зутвореннямвідносно легкоплавких силікатукальціюіалюмінатукальцію: CaCO3 = CaO + CO2 ↑ CaO + SiO2 = CaSiO3 CaO + Al2O3 = Ca(AlO2)2 Шлак плавиться близько 1100 °C істікає в горно. Оскільки шлак легший відчавуну, вінзбирається над розплавленимчавуномізахищаєйоговідокиснення. Розплавлений шлак, як ічавун, періодичновипускаютьз домни. Доменний шлак використовують для виробництвабудівельнихматеріалів.

• 
  Слайд 11
  

  Доменний газ Доменний газ, крім азоту N2, діоксидувуглецюCO2 та іншихгазів, міститьблизько 30 об'ємнихпроцентівмонооксидувуглецюCO. Йогоспалюють у спеціальних печах — кауперах, в якихнагріваєтьсяповітря, щовдувається у домну. З метою підвищенняпродуктивностідоменних печей ізниженнясобівартостіодержуваногочавуну на багатьохметалургійних заводах застосовуютьзбагачене киснем повітряідешевийприродний газ. Заміназвичайногоповітрязбагаченим до 30 об'ємнихпроцентівкиснюповітрям, а такожвдування у домну природного газу підвищуєпродуктивність домни на 10 ібільшепроцентівізнижуєвитрати коксу до 20 %. Природний газ, якийскладаєтьсяголовним чином з метану, згоряє у домнізутвореннямдіоксидувуглецюCO2 іводяної пари H2O. Останні, реагуючизрозжареним коксом, перетворюються в монооксидвуглецюCO іводень: Внаслідокцьогодоменні гази збагачуютьсявідновниками — монооксидомвуглецюіводню, а цеприскорюєпроцесивідновленнярудиізменшуєвитрати коксу.

• 
  Слайд 12
  

  Види чавунів Загальні положення: Чавуни, яківиплавляють у доменних печах поділяють на: переробні, які використовуються для виробництва сталі у кисневих конверторах, електропечах, мартенівських печах; ливарні, яківикористовуються для одержаннявиливків у ливарних цехах машинобудівнихчиливарнихзаводів. Часткацихчавунівзменшуєтьсяй не перевищує 10 %.

• 
  Слайд 13
  

  Види чавунів Широке застосування чавунів у машинобудуванні пояснюється порівняно невеликою вартістю й добрими технологічними властивостями чавунів – високою рідкотекучістю й незначною ( ~ 1 %) усадкою під час кристалізації та наступного охолодження, здатністю легко оброблятися різанням, можливістю зміни властивостей термообробкою й легуванням. Найкращі ливарні властивості мають евтектичні чавуни, оскільки в них менший температурний інтервал кристалізації.

• 
  Слайд 14
  

  Білий чавун У білих чавунах весь Карбон перебуває в цементиті. Завдяки цементиту такі чавуни мають білий блискучий злам, від кольору якого і походить їх назва. Структуру білих чавунів у рівноважному стані творять дві фази – ферит та цементит. За рахунок твердого цементиту, кількість якого збільшується зі збільшенням вмісту Карбону, білі чавуни мають високу твердість (450...550 НВ), дуже крихкі, практично не підлягають різанню лезовим інструментом. Тому в машинобудуванні білі чавуни мають обмежене застосування. Їх використовують тільки як зносотривкий матеріал для відливання деталей шламових насосів, гідроциклонів, доменних печей, кульових млинів для розмелювання руд. З виливків білого чавуну отримують ковкі чавуни.

• 
  Слайд 15
  

  Чавуни з пластинчастим графітом Виливкизчавунівзпластинчастимграфітомодержуютьбезпосередньозаливаннямрозплавленогометалу в ливарніформи. Графітпід час кристалізаціїформується у виглядівигнутихпелюсток, пластинок. Такийграфітназиваютьпластинчастим. Наявність у структурівільногографітузумовлюєматовийсірийколірзламу, відякого походить іншаназвацихчавунів – сірічавуни.

• 
  Слайд 16
  

  Ковкі чавуни Ковкічавуниодержують шляхом тривалогографітизувальноговідпалувиливківзбілогомаловуглецевого (2,4...2,9 % С) чавуну. Відпал при високійтемпературіспричиняєрозкладанняметастабільного цементиту зутвореннямграфітукомпактноїформизкошлатими краями, так званого графітувідпалу. За впливом на механічнівластивостічавунутакийграфітзаймаєпроміжнеположенняміжпластинчастимікулястимграфітом. Структура металевоїоснови ковких чавунів – відферитної до перлітної – залежитьвідхімічного складу та режиму термічноїобробкивиливківзбілогочавуну.