Металургія-одне з найважливіших ремесел для сучасної людини. Знаючи основи і особливості цієї області виробництва можна отримати необхідні метали або змінити їх властивості, зварити деталі будь-якого розміру або отримати металеві сплави.
Щоб виконати якісне виготовлення, наприклад, чавуну, окрім устаткування нам знадобляться початкові матеріали і, звичайно, металургійний флюс. У цій статті ми розповімо усе про промисловий флюс, повідаємо про нюанси його використання і зрозуміємо, яка його роль на сучасному металургійному заводі.
Загальна інформація
Доменне виробництво-це сукупність промислових процесів, в результаті яких виготовляється чавун. Для цих цілей використовують метод відновної плавки залізної руди або її концентратів. Плавка відбувається у великій печі, званій доменній. Такий тип виробництва відноситься до чорної металургії і є однією з найважливіших галузей в сучасному виробництві.
Окрім залізної руди при виробництві використовують додаткові матеріали, що називаються шихтою. Частенько це руда з марганцю, окатиші, агломерат, спеціальне пальне для печі. Найбільш поширене пальне-вугільний кокс. Іноді кокс замінюють на газове або рідке паливо, яке вдувається у верхню частину (так званий горн) доменної печі. В якості захисту використовують металургійний флюс. Про нього ми і поговоримо в цьому матеріалі.
Різновиди флюсів
Спершу треба розібратися в різновидах промислового флюсу. Досвідчені майстри говорять, що металургійний флюс може бути основним, кислим і глиноземистим. Тип флюсу вибирається виходячи із складу порожньої породи, яку вносять в піч. У нашому випадку порожня порода-це, по суті, та ж залізна руда. У широкому сенсі порожньою називають ту породу, яка не привносить до виробничого процесу істотних зміни і використовується тільки як основа.
Найбільше поширення отримав основний металургійний флюс. Це пов’язано з тим, що порожня порода у більшості випадків вже містить кремнезем, а відношення сумарного змісту основних оксидів до сумарного змісту кислотних повинно складати приблизно0,9-1,4. Усі ці властивості має основний флюс, оскільки містить у своєму складі оксид кальцію.
У доменному виробництві в якості основного флюсу використовують вапняковий камінь. Його родовища є у багатьох країнах світу і запаси дуже великі. З хімічної точки зору вапняк-це мінерал кальциту, що синтезується природою. Чистий лабораторний кальцит наполовину складається з оксиду кальцію і на половину з діоксиду кремнію, це ідеальний металургійний флюс, але він не зустрічається в природі.
Виробництво штучного флюсу-це занадто складний і дорогий процес, тому використовується природний кальцит (він же вапняк). На відміну від чистого кальциту, вапняк містить у своєму складі домішки кремнезему, що не критично. Важливо, щоб камінь не містив фосфор. Допускається невеликий зміст сірки в межах допустимої норми.
Окрім звичайного вапняку також можна використати доломітизований вапняк або рідше доламає. Хімічно такий камінь-це так само суміш кальциту і доломіту, але з вмістом магнію. Чим магнію більше, тим більше доломітизований вапняк перетворюється на доломіт. Застосування таких каменів в якості флюсу виправдане у разі, коли треба отримати чавун з підвищеною стабільністю фізико-хімічних характеристик. Для цього в шлаку треба підвищити зміст оксиду магнію до5-10%, щоб при зміни температури плавлення зберегти ту саму стабільність властивостей, про яку ми писали вище.
Більшість вапняку, що добувається на території колишнього СРСР, мають білий або світло-сірий колір, але у світі зустрічаються і інші варіації (від бежевого до темно-сірого). Вапняк набув темнішого кольору, якщо в його складі містяться органічні речовини, або стає коричневим при підвищеному вмісті оксидів заліза.
Вапняковий камінь-це надзвичайно міцний і щільний матеріал. Перед завантаженням в піч його пУкраїнують, витягаючи дрібні фракції. Але зараз все частіше дрібна фракція використовується у виробництві, не дивлячись на свою неміцність і підвищене дроблення. Дрібну фракцію вапняку просто запускають в піч разом з агломератом і таку суміш вже можна використати в якості флюсу.
Не дивлячись на це, на більшості виробництв встановлений чіткий контроль розміру фракцій, попадаемых
в піч. Найбільш великий допустимий розмір складає не більше130 мм, а найменший до25 мм. Навіть якщо на завод поступають більші частки, їх піддають дробленню. Адже на кар’єрних родовищах вапняку великі камені просто дроблять на фракції довільного розміру і транспортують в цех.
Важливо враховувати, що вапняк буває різної якості. При плавленні частина вільних оксидів кальцію і магнію, що містяться в складі, буде витрачена на шлакування власної порожньої породи, або, кажучи простіше, на утворення нерозчинного залишку, який ніяк не застосовний при производсте. Тому, щоб визначити якість вапняку, досить упізнати кількість основних оксидів у складі тієї або іншої партії флюсу. Чим їх менше, тим краще.
Роль флюсів
Що таке флюс в металургії і яка його роль? Давайте звернемося до поняття флюсу в цілому. Отже, флюс – це спеціальна добавка, використовувана при любительському і професійному зварюванні, а також на великомасштабному виробництві. При зварюванні флюс виконує захисну функцію. Також з його допомогою формується якісний рівний шов .
Як ви розумієте, в доменному виробництві немає зварювального процесу, тому тут флюси грають дещо іншу роль. З їх допомогою можна добитися зниження температури плавлення руди і надати розплавленій масі необхідні фізико-хімічні властивості. Крім того, флюси в процесі плавки очищають чавун від зайвої кількості сірки і стабілізують роботу доменної печі.