Ключевые особенности применения промышленного флюса в металлургии
Металлургическая промышленность, одна из наиболее весомых отраслей современности. Для чего знать ее основы?
Ответ прост – чтобы уметь из любых металлов сделать необходимые детали и наделить их такими свойствами, что бы можно было применять во многих сферах деятельности.
Для того, чтобы из определенного металла получить готовую деталь, кроме техники применяют металлургический промышленный флюс.
В этой стать и поговорим обо всех его характеристиках и сферах применения, разберем детально где и как его можно использовать.
Общие сведения
Чугун – это сплав железа с углеродом, который изготавливается в доменных печах. Это результат расплавления железной руды, в сооружениях больших размеров, которые и называются доменными печами.
Это один из основных и распространенных методов в черной металлургии.
Вспомогательный компонент, который используют в таком процессе это шихта. Шихта – это сочетание материалов (руда или ее концентрат) и топлива (в основном кокс), смешанных в определенных частях.
Также, в качестве топлива могут использовать газ или топливо в жидком виде. Металлический промышленный флюс в данном процессе выполняет защитную функцию. Рассмотрим более подробно.
Виды промышленного флюса
В зависимости от породы, которая не содержит нужного количества полезных веществ, и будет загружена в доменную печь, флюс делят на основной, кислый и глиноземистый.
По причине того, что в состав основного металлургического промышленного флюса входит оксид кальция, он и есть наиболее распространенным. Если в состав пустой породы входит кремнезем, наиболее эффективным будет применении именно основного флюса.
Также, он позволяет достичь необходимой пропорции основных и кислотных оксидов.
Известняковый камень, один из наиболее применимых в доменном процессе, как флюс. Места его залегания распространены по всему миру. Это один из немногих минералов, который образуется в природных условиях.
В естественных природных условиях не встречается безупречный металлургический промышленный флюс, так в его состав должны входить, в определенных пропорциях, оксид кальция и кремний.
Читайте также: Подбор, использование и хранение газа при сварочных работах
Чтобы в лабораторных условиях произвести флюс, необходимы очень большие трудозатраты, это не совсем эффективно. Вот поэтому, известняк и является наиболее подходящим средством в качестве промышленного флюса.
Главным критерием в применении должно быть отсутствие в составе фосфора. В ограниченном количестве в составе разрешено только содержание серы.
В редких случаях, используют так называемый доломит. В его состав дополнительно входит магний. Содержание магния влияет на процесс доломитизации.
Использую его только тогда, когда в результате плавки необходимо достичь высоких физико-химических свойств. В таких случаях, просто изменяется процент магния в содержимом.
Повышение около 10% позволяет, при изменении температуры, не потерять основные свойства.
Общие свойства и характеристики
Добытый известняк на территории стран бывшего СНГ светлого цвета, в основном белый. Но и существую залежи с разными оттенками серого или коричневого. Это зависит от процента содержания в нем химических элементов.
Наиболее крепкий и кучный это известняковый камень. Перед использованием в доменной печи, его группируют. Мелкая фракция раньше не использовалась, но в данное время ее начинают все больше применять в промышленности.
Хотя она и не имеет высоких показателей прочности. Как промышленный флюс ее можно применять только, если она попадает в печь совместно с агломератом.
Размеры промышленного флюса четко утверждены и колеблются в пределах 25-130 миллиметров. Так как при добыче известняка, он получается различных размеров, после доставки его на производство он проходит процесс дробление.
В результате этого и достигаются конкретные габариты. Оксиды, как основной компонент известняка имеют весомое значение. Наилучший вариант, это когда процент их содержания невысок.
Так как при большом проценте содержания они в процессе плавления просто будут превращаться в твердое не распадающееся вещество. Этот осадок ни имеет никаких показаний к применению и является нецелесообразными отходами.
Подведем итог
В общих понятиях промышленный флюс — это дополнительный компонент. Который применяют в сварочном деле, а также в крупной металлургической промышленности.
Читайте также: Алюминий: свойства, применение, способы промышленного получения
Как защитный компонент он проявляет себя при использовании сварки для соединения металлических частей. Он также влияет та ровность сварного шва.
В доменном производстве он выполняет немного другую функцию. К ней относят регулирование температуры плавления, что непосредственно влияет на химические характеристики руды и ее сплавов.
Промышленный флюс является неким стабилизаторов в доменном процессе и выводит серу.
Таким образом, нам стало более понятно, что представляет собой флюс и зачем его применяют в промышленности. Может показаться, что разобраться в этом технологическом процессе не так уж и легко.
Но, если знать тонкости этого процесса, можно легко разобраться и с всеми остальными нюансами создания чугуна.
Professional
Профессиональный сварщик 6-го разряда с 15+ летним практическим опытом работы (не считая обучения) Регулярно проверяю опубликованные статьи и отвечаю на ваши вопросы! Спрашивайте, не стесняйтесь! =)
Технология металлов
Подготовка железной руды к плавке заключается в ее:
- дроблении,
- сортировке,
- обогащении (удалении пустой породы),
- спекании (агломерации) мелочи,
- усреднении химического состава,
- и сортировке по крупности с целью придания руде однородности по химическому составу и физическим свойствам.
Топливо в доменном процессе
Топливо играет очень важную роль в доменном процессе. Оно не только служит источником тепла для расплавления руды, по участвует в химических реакциях, протекающих в доменной печи при производстве чугуна.
Качество топлива характеризуется его теплотворной способностью или калорийностью.
Теплотворной способностью топлива называется количество тепла, выделяемое при сжигании 1 кг твердого, жидкого или 1 м 3 газообразного топлива, выраженное в калориях.
Древесный уголь в производстве чугуна
Древесный уголь, который еще в первой половине XVIII в. был единственным видом топлива в доменном процессе, имеет в настоящее время весьма ограниченное применение в производстве чугуна.
Он представляет собою также искусственное твердое топливо, получаемое при обжиге различных древесных пород (березы, сосны, осины).
К достоинствам древесного угля как топлива относятся его небольшая зольность (около 2%) и незначительное количество серы; к недостаткам — сравнительно невысокая механическая прочность (наивысшая прочность на раздавливание в поперечном направлении 44 кг/см 2 для березового угля) и высокая стоимость.
Флюсы
Слово «флюс» произошло от латинского слова «флюкс» — поток, жидкость.
Флюсами называются минеральные вещества, добавляемые в шихту доменных печей главным образом с целью понижения температуры плавления пустой породы и удаления золы, серы и пустой породы в виде шлака.
Флюсами в доменном производстве почти всегда являются известняки СаСO3 (углекислая соль кальция).
В химически чистом виде в этой соли содержится 50% СаО и 44% СO2.
Огнеупорные материалы доменных печей
Для постройки доменных и других металлургических печей применяются огнеупорные материалы, обладающие достаточной огнеупорностью (высокой температурой плавления), прочностью и пассивностью при взаимодействии с расплавленными металлами и шлаками.
В зависимости от химического состава различают следующие огнеупорные материалы:
- кислыеогнеупорные материалы — динас;
- основныеогнеупорные материалы — доломит, магнезит и др.;
Устройство доменной печи
Доменная печь является шихтной печью непрерывного действия. Шихта (руда, флюсы и топливо в определенных соотношениях) загружается через верхнее отверстие печи (колошник) и по мере плавления передвигается вниз к горну печи навстречу поднимающимся вверх газам.
На рисунке изображена доменная печь, это вертикальный разрез типовой доменной печи.
Задувка доменной печи
Доменная печь, вновь построенная или капитально отремонтированная, тщательно просушивается в течение суток для удаления влаги из огнеупорной кладки.
После этого начинается загрузка печи шихтой лучшего качества (более прочный малосернистый кокс, кусковая руда).
Прежде всего производится загрузка горна через открытые фурменные отверстия. На лещадь горна кладется некоторое количество кокса, а затем горн до уровня фурм заполняется дровами.
Основные физико-химические процессы, происходящие в доменной печи
Шихтовые материалы в доменной печи постепенно передвигаются вниз и, встречаясь с газовым потоком при различных температурах, претерпевают соответствующие изменения в составе и свойствах.
При движении материалов в направлении от колошника к горну происходят следующие процессы:
- сушка материала;
- разложение плавильных материалов;
- восстановление железа и других элементов из окислов;
- науглероживание восстановленного железа и образование чугуна;
Разложение плавильных материалов в доменной печи
Продукты сгорания топлива, поднимаясь вверх навстречу опускающейся шихте, непрерывно нагревают ее. Благодаря этому в различных зонах печи устанавливаются разные температуры.
В верхней части печи при сравнительно невысокой температуре (100—350°) загруженные шихтовые материалы просушиваются и происходит их разложение (выделение химически связанной воды, летучих веществ из горючего, разложение углекислых солей и т.д.).
Восстановление железа из окислов является основной целью доменного процесса и происходит при температуре начиная от 600° и выше.
Науглероживание железа в доменной печи
Восстановленная железная руда насыщается углеродом по реакции:
Этот процесс наиболее активно протекает при температурах свыше 820—850° и, как показывают прямые опыты по определению количества углерода, уже в нижней части шахты и в распаре количество углерода в железе доходит до 1,0%.
Дальнейшее насыщение углеродом происходит уже в расплавленном состоянии, и его содержание в чугуне составляет обычно 3—4%.
Источник https://prosvarku.info/rashodnye-materialy/promyshlennyj-flyus
Источник http://www.conatem.ru/tehnologiya_metallov/page/10/
