Litina se taví v šachtových pecích – vysoké pece. Podstatou procesu výroby litiny ve vysokých pecích je redukce oxidů železa, které tvoří rudu, oxidem uhelnatým, vodíkem a pevným uhlíkem uvolněným při spalování paliva.
Při tavení litiny se řeší následující problémy:
- Redukce železa z oxidů rud, jeho nauhličování a odstraňování ve formě tekuté litiny určitého chemického složení.
- Tavení odpadní rudy, tvorba strusky, rozpouštění koksového popela v ní a jeho vynášení z pece.
Struktura a provoz vysoké pece
Vysoká pec má ocelový plášť vyzděný žáruvzdornými šamotovými cihlami. Součástí pracovního prostoru pece je topeniště6, můj 5, pára 4, ramena 3, horn 1, cejn 15. V horní části je plnicí zařízení 8, přes kterou se vsázka nakládá do pece. Náboj je přiváděn do vozíků 9 výtahy, které se pohybují po mostě 12 do plnicího zařízení a po převrácení nalijte směs do přijímací nálevky 7 distributor náboje. Při spouštění malého kužele 10 směs spadne do misky11a při spouštění velkého kužele 13 – do vysoké pece, která zabraňuje úniku plynů z vysoké pece do atmosféry.
Schéma vysoké pece
Když je pec v provozu, vsázkové materiály se taví a spouštějí a nové části vsázky jsou vedeny přes nakládací zařízení, takže je naplněn celý užitečný objem.
Výroba železa. Vysokopecní výroba litiny. Technologie výroby litiny. Proces výroby litiny.
Užitný objem vysoké pece – objem, který zabírá náplň od příruby ke spodnímu okraji velkého kužele plnicího zařízení, když je spuštěn. Užitná výška vysoké pece (Н) dosahuje 35 m a užitečný objem je 2000. 5000 m3.
V horní části kovárny jsou výsuvná zařízení 14, kterým vstupuje do topeniště ohřátý vzduch potřebný pro spalování paliva. Vzduch pochází z ohřívače vzduchu, uvnitř kterého je spalovací komora a tryska ze žáruvzdorných cihel, ve kterých jsou vertikální kanály. Vyčištěný vysokopecní plyn je přiváděn do spalovací komory k hořáku, který při spalování tvoří horké plyny. Plyny procházející tryskou ji ohřívají a jsou odváděny komínem. Vzduch prochází tryskou, ohřívá se na teplotu 1000. 1200 0C a proudí do dmýchacího zařízení a odtud tryskami 2 – do pracovního prostoru pece. Po ochlazení trysek se zapnou ohřívače.
Spalování paliva. V blízkosti dmýchací trubice hoří zemní plyn a koksový uhlík, které interagují se vzdušným kyslíkem:
C + O2 = CO2 + Q
CH4 + 2 = C2 + 2H2 (pára) + Q
V důsledku spalování se v peci uvolňuje velké množství tepla nad úrovní dmýchadel, vznikají teploty nad 2000 0C. Produkty spalování interagují s horkým koksem podle následujících reakcí:
CO2 + C = 2CO – Q
H2O + C = CO + H2 – Q
Vzniká směs redukčních plynů, ve které je oxid uhelnatý CO hlavním reduktorem železa z jeho oxidů. Pro zvýšení produktivity je vzduch přiváděný do vysoké pece zvlhčován, což vede ke zvýšení obsahu redukčního činidla. Horké plyny, stoupající, odevzdávají teplo vsázkovým materiálům a ohřívají je, přičemž se nahoře ochlazují na 300. 400 0C. Vsázka (aglomerát, koks) klesá směrem k proudu plynu a při teplotě asi 570 0C začíná redukce oxidů železa.
Redukce železa ve vysoké peci. K redukci železa dochází, když se náplň pohybuje po dole a teplota stoupá od nejvyššího oxidu k nejnižšímu, v několika fázích:
Fe2O3 —> Fe3O4 —> FeO —> Fe
Teplota určuje povahu chemických reakcí. Redukčními činidly pro oxidy železa jsou pevný uhlík, oxid uhelnatý a vodík. Nazývá se redukce pevným uhlíkem (koks). přímou obnovu, se vyskytuje ve spodní části pece (parní zóna), kde jsou teploty vyšší, podle reakce:
FeO + C = Fe + CO – Q
Redukce plyny (CO a H2) se nazývá nepřímá obnova, se vyskytuje v horní části pece při relativně nízkých teplotách, podle reakcí:
3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 + Q
Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 – Q
FeO + CO = Fe + CO2 + Q
Díky CO a H2 jsou všechny vyšší oxidy železa redukovány na nižší a 40. 60 % kovového železa.
Při teplotě 1000. 1100 0C pevné železo redukované z rudy, interakcí s oxidem uhelnatým, koksem a černým uhlím, intenzivně rozpouští uhlík. Při nasycení uhlíkem klesá bod tání a na úrovni páry a ramen se železo taví (při teplotě asi 1300 0C).
Kapky slitiny železo-uhlík, stékající po kusech koksu, jsou navíc nasyceny uhlíkem (až 4 %), manganem, křemíkem, fosforem, které se redukují z rudy při teplotě 1200 0C, a sírou obsaženou v koksu. .
Na dně vysoké pece vzniká struska v důsledku tavení oxidů hlušiny, tavidel a palivového popela. Strusky obsahují Al2O3, CaO, MgO, SiO2, MnO, FeO, CaS. Struska vzniká postupně, její složení se při zatékání do pece, kde se hromadí na povrchu tekuté litiny, mění díky její nižší hustotě. Složení strusky závisí na složení použitých vsázkových materiálů a tavené litiny.
Litina se z pece uvolňuje každé 3…4 hodiny litinovým odpichovým otvorem 16a struska – každých 1. 1,5 hodiny přes odpich pro strusku 17 (odpich je otvor ve zdivu umístěný nad bokem). Otvor pro odpich se otevře vrtačkou a poté se zakryje ohnivzdornou hmotou. Litina a struska se nalévají do litinových pánví a struskových misek.
Surové železo se dostává do konvertorů kyslíku nebo do provozů s otevřeným ohništěm, nebo se odlévá do forem licím strojem, kde tuhne ve formě ingotů o hmotnosti 45 kg.
