Надо Знать

добавить знаний



Бессемеровский процесс



План:


Введение

Схематическое изображение конвертора Бесемера
Строение конвертора Бесемера и его составляющие: air - воздух, molten iron - расплавленное железо, tuyeres - фурма, refractory lining - огнеупорная футеровка, top opening - верхнее отверстие для слива стали, vessel - емкость (корпус).
Бессемеровский конвертор на Station Square, в г. Питтсбург, США.
Бессемеровский конвертор в музее Kelham Island, Шеффилд, Англия, где был изобретен этот конвертор.

Бессемеровский процесс - технология переработки чугунов, которые содержат мало фосфора и серы и богатые кремний (не менее 2%), на сталь.


1. История

Идея улучшения качества железа путем продувки воздухом расплавленного чугуна (прототип бе-семеривського процесса) впервые была записано китайским государственным деятелем и ученым Шен Куо еще 1075.

Поэтому Генри Бессемер запатентовал конверторный или бессемеровский способ производства стали в 1856 г.

2. Описание процесса

При продувке кислорода сначала окисляется кремний с выделением значительного количества тепла. Вследствие этого начальная температура чугуна примерно с 1300 ? C быстро поднимается до 1500-1600 ? С. Выгорания 1% Si обусловливает повышение температуры на 200 ? C.

Около 1500 ? C начинается интенсивное выгорание углерода. Вместе с ним интенсивно окисляется и железо, особенно к концу выгорания кремния и углерода:

  • Si + O 2 = SiO 2
  • 2C + O 2 = 2CO ↑
  • 2Fe + O 2 = 2FeO

Монооксид железа FeO, образующийся хорошо растворяется в расплавленном чугуне и частично переходит в сталь, а частично реагирует с SiO 2 и в виде силиката железа FeSiO 3 перехода в шлак :

  • FeO + SiO 2 = FeSiO 3

Фосфор полностью переходит из чугуна в сталь, так P 2 O 5 при избытке SiO 2 не может реагировать с основными оксидами, поскольку SiO 2 с последними реагирует более энергично. Поэтому фосфористые чугуны перерабатывать в сталь этим способом нельзя.

Все процессы в конверторе идут быстро - в течение 10 - 20 минут, так как кислород воздуха, продуваемого через чугун, реагирует с соответствующими веществами сразу по всему объему металла. При продувке воздуха, обогащенного кислородом, процессы ускоряются.

Монооксид углерода CO, образующегося при выгорании углерода, пробулькуючы вверх, сгорает там, образуя над горловиной конвертора факел светлого пламени, который по мере выгорания углерода уменьшается, а затем совсем исчезает, что и служит признаком окончания процесса.

Получаемая при этом сталь содержит значительные количества растворенного монооксида железа FeO, который сильно снижает качество стали. Поэтому перед разливки стали надо обязательно розкиснюваты с помощью различных розкисникив - ферросилиция, феромангану или алюминия :

  • 2FeO + Si = 2Fe + SiO 2
  • FeO + Mn = Fe + MnO
  • 3FeO + 2Al = 3Fe + Al 2 O 3

Монооксид марганца MnO как основной оксид реагирует с SiO 2 и образует силикат марганца MnSiO 3, переходит в шлак. Оксид алюминия как нерастворимая в этих условиях вещество тоже всплывает вверх и переходит в шлак. Несмотря на простоту и высокую продуктивность, бессемеровский способ теперь не является распространенным, поскольку имеет ряд существенных недостатков. Так, чугун для бессемеровского способа должен иметь минимальное содержание фосфора и серы, что далеко не всегда возможно. При этом способе происходит значительное выгорания металла, и выход стали составляет лишь 90% от массы чугуна, а также расходуется много розкисникив. Серьезным недостатком является отсутствие возможности регулирования химического состава стали.


См.. также

Литература

  • Bessemer process ". Britannica. 2. Encyclopedia Britannica. 2005. Pp. 168.


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам