Производство чугуна

Чугун – железоуглеродистый сплав, содержащий более 2% углерода. Кроме углерода, в нем всегда присутствуют кремний (до 4%), марганец (до 2%), а также фосфор и сера. Чугун является основным исходным материалом для получения стали, на что расходуется примерно 80-85% всего чугуна.

Железные руды – основной исходный материал для выплавки чугуна.
Доменная печь работает по принципу противотока. Шихтовые материалы – агломерат, кокс и др. – загружают сверху при помощи засыпного (загрузочного) аппарата. Навстречу опускающимся материалам снизу вверх движется поток горячих газов, образующихся при сгорании топлива (кокса), а также природного газа.
В доменной печи протекают следующие основные процессы:
Восстановление железа. Этот процесс происходит последовательно от высших оксидов к низшим и далее к чистому металлу : Fe₂O₃ – Fe₃O₄ – FeO – Fe
Главными восстановителями железа в доменной печи являются оксид углерода(I) и твердый углерод кокса. Оксид углерода(I) образуется при взаимодействии углекислого газа с раскалённым коксом:
C + CO₂=2CO
3Fe₂O₃ + CO = 2Fe₃O₄ + CO₂ + Q;
Fe₃O₄ + CO = 3FeO + CO₂ - Q;
FeO + CO = Fe + CO₂ + Q.

В результате получаем чугун – сплав железа, содержащий 3,0 – 4,5 % углерода 
Весь химизм см здесь

Производство стали. 

СТАЛЬ

ПО ХИМИЧЕСКОМУ СОСТАВУ
УГЛЕРОДИСТАЯ	ЛЕГИРОВАННАЯ
Низко- (С до 0,25%)	Низко- (Л.Э. до 205%)
Средне- (С 0,25-0,6%)	Средне- (Л.Э. от 2,5 до 10%)
Высоко- (С более 0,6%)	Высоко- (Л.Э. св.10%)

ПО НАЗНАЧЕНИЮ
КОНСТРУКЦИОННАЯ	ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ	СПЕЦИАЛЬНАЯ
ПО КАЧЕСТВУ (S- сера, P-фосфор)
ОБЫКНОВЕННОГО КАЧЕСТВА	КАЧЕСТВЕННАЯ	ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА	ОСОБО ВЫСОКО КАЧЕСТВА
S до 0,06%	S до 0,035%	S не более 0,025%	S не более 0,015%
P до 0,07%	P до 0,035%	P не более 0,025%	P не более 0,025%

ПО СТЕПЕНИ РАСКИСЛЕНИЯ

• СПОКОЙНАЯ
• КИПЯЩАЯ
• ПОЛУСПОКОЙНАЯ

ПО СТРУКТУРЕ
(через компьютер на экране демонстрируется раздел учебного пособия "Материаловедение" по теме "Структура железоуглеродистых сплавов")
Свойства и обрабатываемость стали зависти от содержания легирующих элементов.
Используя материал учебника самостоятельно заполните таблицу:



 Сырье: чугун, металлолом, оксиды железа.

Вспомогательные материалы: воздух, обогащенный кислородом, добавки (например, оксид кальция, ферромарганец).

Основной химический процесс: содержащиеся в жидком чугуне элементы (углерод, кремний, марганец, фосфор и сера) окисляются кислородом. Образовавшийся оксид железа (II) тоже принимает участие в окислении примесей. Оксиды кремния и фосфора с известью образуют шлак.

Побочные процессы: для удаления образующегося оксида железа (II) добавляют ферромарганец (так называемый раскислитель).

Углеродистые стали
Тип стали	Содержание углерода, %	Применения
Низкоуглеродистая	0,2	Общее машиностроение: корпуса автомашин, проволока, трубы, болты и гайки
Среднеуглеродистая	0,3-0,6	Балки и фермы, пружины
	0,6-1,5	Сверла, ножи, молотки, резцы