1463

до 750° С. Теплотворная способность кокса 6500—7500 ккал/кг. Физико-механические свойства кокса определяются:

тивостоять истиранию, дроблению от ударов и раздавливанию. Чем прочнее кокс, тем меньше образуется мелочи в доменной печи, меньше будет сопротивление прохождению газов и больше фильтрация продуктов доменной плавки, стекающих в горн.

Кокс получают доменный и литейный. Доменный кокс в ос­ новном используется при получении чугуна в доменных печах, а литейный кокс отличается от доменного кокса более крупными кусками, меньшей пористостью и более низким содержанием серы.

Литейный кокс имеет пористость до 40%, содержание серы не свыше 1,5%, Доменный кокс выпускается с пористостью 45—55%. Содержание серы в нем допускается 2,0—2,5%.

Древесный уголь

Древесный уголь представляет собой продукт, получаемый при сухой перегонке древесины без доступа воздуха. Процесс

грев от 150 до 280° С, при котором происходит медленное разло­ жение древесины с выделением газов (С02, СО) с примесью уксусной кислоты, метана и смолы, а из хвойных пород — ски­ пидара; 3) при дальнейшем нагреве от 280 до 430° С происходит экзотермическое разложение древесины. Выделяющееся при этом тепло способствует обугливанию древесины; 4) нагрев свы­ ше 400—480° С характеризуется дальнейшим выделением лету­ чих. В газе возрастает содержание 'водорода за счет разложения углеводородов.

Первоначально древесный уголь получали в кучках. Куча выкладывается из поленьев дров, обмазывается снаружи гли­ ной. В обмазке делается отверстие для доступа небольшого ко­ личества воздуха. Вверху в куче оставляется отверстие для от­ вода дыма. Теперь уголь получают в печах. Кучный уголь со­ держит меньше летучих и больше углерода.

Содержание золы в кучном древесном угле от 0,5 до 2,5%

Прочность угля невысокая.

Доменный газ. На заводах с полным металлургическим цик­ лом доменного газа имеется большое количество, так как выход его составляет около 3800 мъ/т кокса. Теплотворная способность около 1000 ккал/м3. Плотность газа около 1,3 кг/м3. В связи с незначительным содержанием в доменном газе углеводородов (0,2 СН4) он дает несветящееся пламя. Поэтому доменный газ используется в смеси с другими газами, свойства которых ком­ пенсируют его недостатки.

Коксовый газ получается при производстве кокса. Пример­

3900 ккал/кг. Плотность 0,47 кг/нм3. В газе содержится серы от 5 до 20 г/м3. Содерж-ание серы в газе, используемом в мартенов­ ских печах, должно быть 2—3 г/м3, поэтому газ очищают от серы.

Коксовый газ применяется для мартеновских печей в холод­ ном виде, т. е. без предварительного подогрева, необходимого для разложения метана, вследствие этого он горит несветящим­ ся пламенем. Ввиду малой плотности газа при сжигании его факел стремится оторваться от поверхности ванны к своду печи. Для увеличения плотности* коксовый газ используют в смеси с другими видами топлива, преимущественно с доменным газом или мазутом.

Смешанный газ (коксовый и доменный) является в СССР

основным видом топлива для мартеновских печей на тех заво­ дах, где имеется полный металлургический цикл.

Теплотворная способность смешанного газа колеблется от 1800 до 2600 ккал/м3 и изменяется в процессе плавки от макси­ мума (в период заливки и прогрева шихты) до минимума (в пе­ риод доводки плавки). При смешивании 55% (объемн.) домен­ ного и 45% (объемн.) коксового газа средняя теплотворная спо­ собность составляет около 2800 ккал/м3, при этом 78% химиче­ ской энергии вносит коксовый и только 22% — доменный газ. Коксовый газ обогащает смесь тяжелыми углеводородами, при разложении которых в процессе нагрева в регенераторах, выде­ ляется сажистый углерод,, в результате чего образуется светя­ щееся пламя.

При работе на смешанном газе используются достоинства каждого из компонентов и компенсируются недостатки, т. е. кок­ совый газ обеспечивает светимость пламени и повышает теплоту сгорания, а доменный газ повышает плотность и понижает содер­ жание серы в смеси. В СССР до 70% стали выплавляют с ис­ пользованием смешанного газа.

Генераторный газ раньше был основным видом топлива для мартеновских печей. В последнее десятилетие он вытесняется другими видами топлива. Генераторный газ получают в специ­

используемого для генерации топлива находится в пределах от 1215 до 1500 ккал/м3. Плотность от 1,1 до 1,13 кг/м3. Наиболее подходящим генераторным газом является газ, полученный из каменного угля. Преимуществом генераторного газа является то, что не требуется карбюризация его. Состав газа:

Природный газ. В последние годы в СССР открыты большие месторождения природного газа. Добыча природного газа в 1965 г. составит около 150 млрд.м3, превысив добычу 1958 г. в пять раз.

Природный газ различных месторождений нашей страны со­ держит 78—98% метана (СН4), 0,5—7,5% тяжелых углеводоро­ дов (CmHn) до 0,2% С02, в основном до 1,5% N2 и другие со* ставляющие.

Теплотворная способность природного газа составляет от 8000—8500 ккал/м3. Плотность 0,7—0,8 кг/м3. При сжигании холодного газа образуется слабосве'1,ящийся факел, так как в нем отсутствуют сажистые частицы углерода. Поэтому при использо­ вании природного газа в мартеновских печах к нему добавляют мазут (20—40% по количеству тепла). Добавка мазута не толь­ ко повышает светимость факела, но и утяжеляет его. При использовании одного природного газа для мартеновских печей его реформируют. Реформирование газа состоит в разложении углеводородов при нагреве его до 110° С без доступа воздуха и выдержке при этой температуре. Например, при выдержке в течение одной секунды разлагается до 40% метана.

Природный газ дешев и почти не содержит серы.

Огнеупорные материалы и их свойства

Огнеупорные материалы применяют для устройства про­ странства плавильных и нагревательных печей, разливочных ковшей и различных других устройств, нагрев в которых дости­ гает высоких температур. Поэтому огнеупорные материалы должны обладать целым рядом свойств.

Огнеупорностью, т. е. способностью противостоять действию высоких температур, не расплавляясь; тепловой стойкостью, т. е. способностью сохранять свое состояние при резких колебаниях температур (нагрев и охлаждение); механической прочностью при высоких температурах, обеспечивающей сохранение разме­ ров и конструкции печи; химической стойкостью, т. е. способ­ ностью сопротивляться действию металлов, шлаков и печных

газов при высоких температурах; постоянством объема, так как уменьшение или увеличение объема огнеупорного материала может вывести печь из строя.

Потребление огнеупорных материалов в производстве состав­ ляет значительную часть расхода, поэтому они должны быть

дешевыми. ' По видам огнеупорные материалы разделяются на порошки,

кирпичи и фасонные огнеупорные изделия.

По химическим свойствам огнеупорные материалы разделя­ ются на несколько групп: кислые, полукислые, основные, полуосновные и нейтральные.

К кислым огнеупорным материалам относятся материалы с явно выраженными кислотными свойствами — динасовый кир­ пич, кварцитовый порошок и кварцевый песок. Динасовый кир­ пич изготовляется из природных кварцевых материалов: квар­ цитов, кварца, кварцевых песков, содержащих в своем составе 92—96% Si02.

Во время обжига динасового кирпича при температуре 1450—1470° С примеси А120 3, Ре20з, СаО и др., ©ходящие в со­ став материала, флюсуются и связывают кварцевые зерна, Температура плавления динасового кирпича 1690—1830° С, раз­ мягчения— 1550—1690° С. Динасовый кирпич применяют для кладки кислых мартеновских и электродуговых печей, сводов основных мартеновских и электродуговых печей и для футеровки конвертеров.

Кварцитовый порошок и кварцевый песок используют для ремонта плавильных печей и наварки подов.

К полукислым материалам относится кирпич, изготовленный из кварцево-глинистого материала, содержащего кремнезема 65% и больше, глинозема около 30%. Наиболее распространен­ ным и дешевым огнеупорным материалом, имеющим слабо вы­ раженные основные и кислые свойства, является шамот.

Из него изготовляют кирпичи и фасонные огнеупорные изде­ лия. Химический состав шамотных кирпичей, примерно следую­ щий: 50—60% Si02, от 30 до 42% А120 3 и 1,5—3% Fe20 3. Шамот­ ные кирпичи обжигают при температуре 1200—1400° С. Чем вы­ ше содержание глинозема в шамоте, тем лучше его качество.

По огнеупорности шамотный кирпич делится на классы:

Шамот несколько уменьшает свой объем при нагревании. Термическая устойчивость шамотного кирпича выше, чем магне­ зита и динаса.

Шамотный кирпич применяют для кладки доменных печей, футеровки вагранок, воздухонагревателей, различных ковшей

и других устройств. Фасонные шамотные изделия применяются лри разливке стали. Стоимость его ниже динасового кирпича.

Основные огнеупорные материалы с ярко выраженными ос­ новными свойствами изготавливаются из обожженного магне­ зита. Применяют их обычно в виде магнезитового кирпича и порошка.

Магнезитовый кирпич содержит 91—94% MgO, 1,5—2,8% Si02, 2—3% Fe20 3, 1,0-2,0% CaO, 0,5—1,8%» A120 3.

Обжиг кирпича производится при температуре 1600—1620° С. Магнезитовый кирпич и порошок имеют температуру плавления свыше 2000° С и применяются для кладки подов и стен мартенов­ ских и электродуговых печей и основных вагранок. Порошки при­ меняются для ремонта и наварки -подов в металлургических пе­ чах. Магнезитовый кирпич плохо переносит переменные темпе­ ратуры, он изменяет свой объем и разрушается. Поэтому для выкладки сводов печей его не примеряют.

Доломит используют главным образом в виде порошков для наварки и ремонта подов сталеплавильных печей. Доломито­ вый порошок получают обжигом природного доломита (CaC03*MgC03) при температурах 1550—1570° С. При обжиге СаС03 и MgC03 распадаются на CaO, MgO и С02. Получается состав порошка с содержанием 52—58% СаО, 35—38% MgO с наличием примеси в виде А120 3, Si02, Fe20 3 и др.

Для изготовления кирпича из доломитового порошка в виде связующей добавки применяют каменноугольную смолу в коли­ честве 12—14%. Смесь порошка и смолы прессуют в горячем состоянии при давлении 450 атм. Огнеупорность доломита 1800—1950° С.

Хромомагнезитовый кирпич изготовляется из смеси хромисто­ го железняка и магнезита. Кирпич содержит около 35% Сгг03, 25% MgO, 4% СаО, 28% Al20 3 + Fe20 3 и 6% Si02. Температура1 плавления кирпича 2000° С. Такой кирпич хорошо переносит рез­ кие температурные колебания и применяется для кладки сводов сталеплавильных печей.

Нейтральные огнеупорные материалы со свойствами амфо-ч терных окислов используются для изоляции кислых сводов от основных стенок в мартеновских и электродуговых печах.

К нейтральным огнеупорным материалам относится хроми­ стый кирпич, изготовленный из природного хромита или хро­ мистого железняка, являющегося в чистом виде соединением FeO • Сг20 3.

Кирпич изготовляют из материала, в состав которого входит 85% хромита, 9% обожженного магнезита и 6%* глинозема. Обжиг кирпича производят при температуре 1450° С. Хромистый кирпич содержит до 65% Cr20 3l температура его плавления выше 2000° С,

чем начиналось шлакообразование. Резко сокращалось количеспво железистого шлака, присутствие которого препятствовало значительному науглероживанию железа в сыродутных горнах. Железо в печи науглероживалось, плавилось при более низких температурах и выпускалось из печи в жидком виде. Такой металл называли ч у г у н о м .

В начале полученный чугун не умели применять, так как он не поддавался ковке, затем использовали его способность пла­ виться при более низкой температуре, чем железо и стали из­ готовлять несложные отливки. Позднее, из такого чугуна начали получать ковкое железо в кричных горнах. В кричный горн за­ гружали древесный уголь, куски чугуна, железистый шлак и по­ давали воздух. После того как уголь разгорался, находящиеся в чугуне Si, Mn, С окислялись избыточным кислородом воздуха и окислами железистого шлака, а железо сплавлялось в виде крицы, которую извлекали из горна и ковали. В результате соз-, дания двойного процесса .производительность железоделатель­ ных заводов повышалась.

По литературным данным, чугун был известен за несколько веков до нашей эры. О чугуне имеются также указания в трудах Аристотеля (в IV в. до .нашей эры).

Повышению выпуска чугуна в домницах способствовали пе­ ревод воздуходувных мехов на движение водой и создание дву­ ступенчатого процесса.

На Руси было построено большое количество домниц в райо­ нах Новгорода, Тулы, Каширы, Серпухова, Костромы, Вычегды и Приуралья.

Позднее домница была реконструирована в печь для выплав­ ки чугуна. Реконструкция заключалась в уменьшении попереч­ ных размеров горна и увеличении высоты. Таким образом, дом­ ница превратилась в доменную печь. Возникновение доменного производства относится к середине XIV в. (1340 г.).

В период XV и XVI в. доменное производство развивалось медленно. Горючим служил древесный уголь.

Начиная с конца XVI в., Россия вырабатывала и поставляла на мировой рынок большое количество металла. Особенно раз­ вивалась металлургия на Урале. В 1870 г. было выплавлено 150 000пудов чугуна, а в 1900 г. 9 971 000 пудов. Значительное ко­ личество металла Россия продавала за границу. В Англию было Швезено железа в 1716 г. 2200 пудов, в 1782 г. 200000 пудов, в 1786 г. 1 737 840 пудов и в 1793 г. 2 199 720 пудов.

К концу XVIII в. в России были построены самые крупные доменные печи в мире. Исключительная заслуга в развитии ме­ таллургии принадлежит М. В. Ломоносову, который впервые

написал учебник «Первые основания металлургии и рудных дел».

факторов на ход доменной плавки. Он является создателем рус­ ской школы металлургов по доменному производству.

М. К. Курако в 1903 г. построил на Краматорском заводе до­ менную печь, в которой была возможность накопить значитель­ ное количество чугуна. Устройство нижней части доменной печи,

.разработанное М. К. Курако, стало почти стандартным для больших доменных печей.

В царской России наибольшее количество чугуна было вы­ плавлено в 1913 г. — 4,2 млн. г. В период империалистической войны 1914—1918 гг. и интервенции иностранных государств наша металлургическая промышленность была почти полностью разрушена; в 1920 г. было выплавлено только 0,116 млн. тчугу­ на. Успехи первых лет восстановления народного хозяйства дали возможность уже в 1928 г. достигнуть уровня производства чугу­ на (4,3 млн. г) 1913 г.

В 1934 г. в связи с созданием второй металлургической базы на Востоке по выпуску чугуна СССР стал занимать второе место в мире.

Перед началом второй мировой войны в 1940 г. в СССР было выплавлено 15 млн. т чугуна. Во время второй мировой войны фашистские варвары разрушили нашу металлургическую про­ мышленность на Юге, но несмотря на это, выпуск чугуна все время увеличивался и в 1950 г. составил 19,5 млн. т. Выпуск чугуна по основным промышленным странам мира за 1950—1960 гг. приведен в табл. 1.

Т а б л и ц а 1 Выпуск чугуна по основным промышленным странам (млн. пг)

В СССР в 1965 г. будет выпущено чугуна около 70 млн. т. По количеству доменных печей и производству чугуна пока первое место среди капиталистических стран занимает США. В США в 1958 г. в Ривер Руж задута доменная печь с полез­

ным объемом 1800 ж3, на выпуск 55 тыс. г чугуна в месяц.

В Западной Германии производство чугуна выросло главным, образом за счет восстановления старых доменных печей. С 1945 г. по 1957 г. построены только две доменные печи с полезным объемом по 1500 ж3 каждая.