Фізична хімія шихтових матеріалів

Як металеву шихту використовують рідкий та твердий чавун і сталевий брухт. Чавун звичайно містить , до кремнію, по марганцю, до ,до і називається переробним (стара назва – мартенівський). У фосфористих чавунах (стара назва – томасівський) вміст фосфору досягає 2%, а вуглецю і кремнію зменшується. У природно-легованих чавунах містяться також підвищені концентрації

Температура, з якою чавун випускається з доменної печі, досягає 1450...1500°C. Проте під час передавання чавуну в сталеплавиль­ний цех і зберігання його до початку плавки зазначена температура знижується до 1200...1400°C при температурі плавлення чавуну 1150...1170°C.

У чавуні розчинені водень і азот, наявні неметалеві включення, повною мірою впливає на якість сталі.

Сталевий брухт у переважній більшості маси відповідає хімічному складу сталі; останній на відміну від чавуну, що аналізується, н«» назначається і залишається невідомим. Це утруднює вибір співвідношення чавуну та брухту в шихті /шихтовка плавки/ і негативно впливає на результати процесу.

Для утворення основного шлаку як джерела оксиду кальцію використовують вапняк /переважно і вапно, що є продуктом випалу вапняка. Якщо в першому вміст становить 50%, то в друго­му. Вапно виготовляється з вапняку в шахтних або обертових печах при температурі 1200...500°C. Під час випалу утворюються і збільшуються за розміром зерна оксиду кальцію. Розмір зерна збільшуються від 1 до 20 мкм відповідно до підвищення температури випалу, що насамперед зменшує здатність вапна розчинятись у шлаці.

Густина вапняна дорівнює 2200...2900 кг/м³, вапна - 1200...1600 кг/м³, а пористість – відповідно 3-15 і 6-35%.

Реакційна здатність вапна визначається при взаємодії його порошка з водою.

У процесі взаємодії температура суміші підвищується і через деякий час досягав максимуму: для вапна з шахтних печей – через 5хв, а обертових – 2хв. Отже, останнє реакційноздатніше.

Для розрідження основного шлаку використовується плавиковий шпат, який має містити до 70% . Через дефіцитність цього ших­тового матеріалу використовується також боксит, що містить . Але його розріджувальна здатність істотно менша, ніж пла­викового шпату.

Як окислювальні матеріали в сталеплавильних процесах викорис­товують залізну руду і продукти її переробки - окатиші та агломе­рат із різним вмістом , і . Густина цих ма­теріалів становить 5000...5200кг/м³, а температура плавлення до­сягає 1540…1560°C і зменшується зі зменшенням вмісту в них . Загальний вміст заліза в окислювальних матеріалах досягає 60-70%.

Іноді як окислювальний матеріал використовують окалину, що утворюється в процесі нагрівання прокатки металу і містить до 60% . На відміну від руди, розмір кусків якої досягає 3О мм, окалина має розміри від окремих часточок до кількох міліметрів, по утруднює її використання.

Для футеровки сталеплавильних агрегатів та допоміжного облад­нання використовують вогнетриви різних типів.

До кислого типу вогнетривів належить динас, що містить понад 95% використовується для футеровки агрегатів кислого сталеплавильного процесу і в тих місцях футеровки основних агрега­тів, що не контактують із ванною.

До основних вогнетривів належать магнезит, доломіт і хромо­магнезитові або магнезито-хромітові вогнетриви. Магнезит містить понад . Використовують його для футеровки ванни мартенів­ської печі, а в окремих випадках - кисневого конвертера*

Доломіт є подвійним оксидом , який звичай­но містить приблизно . Як зв’язуючі викорис­товують продукти перегонки нафти: смолу або пек. Завдяки гігроско­пічності доломіт найчастіше використовують у футеровці конвертерів.

Хромомагнезитові вогнетриви містять до та до , і використовують їх в окремих місцях футеровки мартенівських печей (склепіння, стіни, вертикальні канали тощо). Іноді хромомагнезит використовується для футеровки кисневих конвертерів.

Одним із вогнетривів є шамот, який містить переважно ,причому останнього – 20-50%. Шамот використовується в допо­міжних видах футеровки конвертерів і в окремих місцях мартенівської печі, але переважно як футеровка обладнання для розливки сталі.

Для кожного виду вогнетривів визначають такі властивості, як вогнетривкість, температура деформації під навантаженням і термо­стійкість.

Вогнетривкість визначають як втрату його зразком первинної форми під дією власної ваги і є істотно меншою за температуру плав­лення вогнетривів.

Температуру деформації під навантаженням визначають як темпе­ратуру початку деформації вогнетривів під дією певного навантаження.

Термостійкість характеризує здатність вогнетривів витримувати великі коливання температур.

Для розкислення та легування сталі використовують феросплави, якіє металами системи залізо - елемент, потрібний для введення в сталь.

Найчастіше в сталеплавильному виробництві застосовують феро­марганець, що містить 70-75% марганцю; феросиліцій, що містить 45, 65 та 75% кремнію; алюміній, який є технічно чистим металом; феро­хром, що містить приблизно 70% хрому.

Крім того, виготовляють комплексні феросплави, що містять два або більше потрібних елемента, серед яких найпоширеніший силікомар­ганець, який містить 20% кремнію і 70% марганцю.

Густина феросплавів може бути меншою за густину сталі або пе­ревищувати її, у результаті чого змінюється їх поводження під час використання. Таке саме стосується температури плавлення фероспла­вів.