ПЛАВИЛЬНЫЕ ПЕЧИ ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХОВ
56
Как видно из табл. 2.2, ваграночные газы в зависимости от содержания
СО могут иметь слабо окислительный, нейтральный или даже восстановитель-
ный характер. В обычной слабоокислительной атмосфере происходит следую-
щее взаимодействие газов с компонентами чугуна (окислителем является СО
2
):
Fe + CO
2
= FeO + CO;
Si + 2CO
2
= SiO
2
+ 2CO;
Mn + CO
2
= MnO + CO;
3Fe + SO
2
= FeS + 2FeO (взаимодействие с сернистым газом);
С + СО
2
= 2СО;
Fe
3
C + CO
2
= 3Fe + 2CO.
В первой зоне, зоне нагрева шихты, все её компоненты (чушковый чугун,
чугунный и стальной лом, ферросплавы, стружка) будут окисляться по указан-
ным реакциям, начиная с поверхности куска и на некоторую глубину, образуя
окислы железа, кремния, марганца. Кроме того, поверхность кусков металла
будет обезуглероживаться и насыщаться серой. Однако все эти реакции прони-
кают вглубь не более, чем на 0,25 – 0,3 мм, и при обычных размерах кусков
шихты значительного влияния на изменение химического состава не имеют.
Если дать в шихту тонкий листовой материал или стружку навалом (без
брикетирования), то реакции окисления оказывают существенное влияние на
конечный состав чугуна.
Во второй зоне (плавления) куски металла, прогревшись до температуры
плавления, начинают плавиться с поверхности, при этом температура поверх-
ности остаётся примерно постоянной, а центральная зона куска будет посте-
пенно прогреваться до температуры плавления. Зона плавления, как правило,
располагается в редукционной зоне холостой колоши, где отсутствует свобод-
ный кислород и в избытке находится углекислый газ. Все процессы химическо-
го взаимодействия, которые имели место в первой зоне, будут протекать и
здесь, но скорость реакций значительно возрастает из-за того, что температура
газов и кусков шихты значительно выше и образовавшиеся на поверхности
окислы смываются жидким чугуном, оголяя поверхность для продолжения про-
текания реакций, т.е. в этой зоне отсутствует защитной покров плёнки окислов.
Образовавшиеся капли металла, по мере прогрева из-за уменьшения вязкости
отрываются от поверхности куска и стекают вниз по раскалённым кускам
кокса.
В третьей зоне (перегрева чугуна) капли чугуна, падая по кускам раска-
лённого кокса, перегреваются, а окислы железа, образовавшиеся на поверхно-
сти капли, растворяются в металле, передавая кислород элементам, имеющим
большее сродство с ним, чем железо. В итоге обменных процессов происходит
угар элементов чугуна по реакциям
Fe + CO
2
= FeO + CO;
2FeO + Si = SiO
2
+ 2Fe;
FeO + Mn = MnO + Fe;
