Производство чугуна: ключевые этапы и материалы

Процесс производства чугуна включает сочетание железной руды, угля и промежуточного материала, известного как флюс, внутри доменной печи. По мере того как материалы соединяются с интенсивным теплом, большая часть железной руды плавится, создавая перегретую жидкую форму. В зависимости от материалов и метода охлаждения, производство чугуна может быть промежуточным этапом в создании кованого железа, чугуна или стали.

Доменная печь, используемая для производства чугуна, обычно представляет собой большую стальную конструкцию с несколькими отверстиями. В верхней части отверстия позволяют добавлять руду, уголь и флюс в чередующемся порядке. Ниже на печи две двери позволяют вдувать воздух, который предварительно нагревается от 1472 до 2192 градусов Фаренгейта (800–1200 градусов Цельсия). В самом низу доменной печи два дополнительных отверстия позволяют сливать жидкий металл и шлак.

Попав внутрь печи, материалы проходят несколько реакций, позволяющих создать жидкий чугун. Уголь выделяет оксид углерода, который усиливает тепло от воздуха, повышая температуру до еще более высоких уровней. По мере подъема оксида углерода он уменьшает количество оксида железа в железных слоях, оставляя более высокий процент чистого металлического железа и снижая температуру плавления руды. Флюс, который обычно представляет собой известняк или полевой шпат, реагирует с примесями в железной руде, создавая низкоплавкий материал, известный как шлак, и дополнительно очищая руду. После того как эти критические взаимодействия произошли, железо плавится и сливается через дно печи.

Следующий этап производства чугуна включает охлаждение материала и также объясняет необычное название продукта. По мере того как жидкое железо вытекает из печи, оно традиционно отводится в длинный центральный канал с множеством более коротких каналов, отходящих под углами, где оно остывает и затвердевает. Название «чугун» (pig iron) происходит от сходства длинного канала с матери-свиньей, а меньших каналов — с сосками поросят. В большинстве современных производств чугуна, однако, этот процесс больше не используется, так как разработаны методы, позволяющие транспортировать чугун в жидком состоянии, а не в виде твердого материала.

Производство чугуна обычно является лишь одним этапом в создании готового железного продукта, так как высокое содержание углерода в железе в этой форме делает его в основном непригодным. Чтобы сделать его более универсальным, его можно снова расплавить и смешать со шлаком, создавая кованое железо, или объединить с дополнительной железной рудой и сплавами для создания чугуна. Чаще всего производство чугуна является промежуточным этапом на пути к созданию стали, что включает второй процесс сжигания для удаления многих оставшихся примесей и добавление других металлов для создания железного сплава.

About Mechanics стремится предоставлять точную и надежную информацию. Мы тщательно выбираем авторитетные источники и применяем строгий процесс проверки фактов для поддержания высочайших стандартов. Чтобы узнать больше о нашем стремлении к точности, прочитайте наш редакционный процесс.

Ссылки на источники

• https://science.howstuffworks.com/iron3.htm

Автор: Джессика Эллис
С степенью бакалавра театрального искусства в UCLA и степенью магистра сценарийного мастерства в Американском киноинституте, Джессика Эллис приносит уникальную перспективу в свою работу писателя для About Mechanics. Страстно увлеченная драмой и кино, Джессика получает удовольствие от изучения и написания на широкий спектр тем, создавая контент, который одновременно информативен и увлекателен для читателей.