Получение чугунов производится доменным процессом (рисунок 1.1). Загружаемая сверху в домну продукция называется шихтой.

Шихта

Состоит из руды, топлива и флюса основным материалом для получения железоуглеродистых сплавов является руда.

Руды

1. магнитный железняк Fe₃O₄ (Fe – 60÷70 %);
2. красный железняк Fe₂O₃ (Fe – 50÷60 %);
3. бурый железняк Fe₂O3 · 3Н₂О (Fe – 35÷50 %);
4. шпатовый железняк FeСO₃ (Fe – 30÷45 %).

Топливо: кокс, жидкое топливо, газообразное топливо.

Расход кокса составляет порядка 40÷50 % себестоимости чугуна.

В состав шихты также входят флюсы (известняк, плавиковый шпат, серый доломит и т.д.), которые вводятся – для сплавления пустой породы и золы топлива.

Обычно на одну тонну чугуна расходуется до 2 т необогащенной руды и 0,7÷0,5 т кокса; расход флюса в пределах 0,2÷0,5 т; до 25 м³ воды на охлаждение кладки стенок (стальные трубы в чугунных пустотелых плитах).

Суточная производительность доменных коксовых печей составляет до 3000÷5000 т в сутки. В Череповце (построенная в 1977 г.) доменная печь наиболее крупная в Европе V = 2700 м³ и в ней выплавляется до 5 т чугуна в сутки. Полная высота домны до 60 м.

Домна футерована шамотным нейтральным огнеупором (кирпичом) толщиной δ_ст до 1200 мм, в области колошника домна внутри облицована керамическими или чугунными отбеленными плитами.

Воздух попадает в фурмы через кольцевой воздухопровод. Дно горна называется лещадью для накопления чугуна и шлака.

Загрузка механизированная производится сверху скопом через колошник.

Корпус из толстого котельного железа.

Чугун выпускается 4-6 раз в сутки через чугунную летку. далее закрывают огнеупорной глиной (пневматической или паровой пушкой).

Основные физико-химические процессы проходящие в доменной печи направлены на восстановление Fe из его окислов по следующей последовательной схеме:

Fe₂О₃ → Fe₃О₄ → FeО → Fe

При t ³ 1530° Fe плавится и в виде капель опускается вниз на подину, при этом оно науглероживается

3Fe + 2СО = Fe₃С + СО₂ → чугун белый

Пустая порода, зола, флюс превращаются в порошок (в одну массу) и образуется шлак:

На 2 кг чугуна получается 0,5÷0,7 кг шлака.