Хіміко-термічна обробка металів

Хіміко-термічна обробка металів

Хіміко-термічна обробка металів (ХТО)

Хіміко-термічна обробка (ХТО) - процес хімічної і термічної дії на поверхневий шар сталі з метою її покращання. Завдяки їй підвищується твердість поверхні сталі, її зносостійкість, корозіостійкість та інше. ХТО знайшла широке застосування в машинобудуванні, оскільки є найбільш ефективним методом зміцнення стальних деталей і підвищення терміну їх роботи.

ХТО базується на таких явищах: дисоціація, абсорбція, дифузія та сублімація.

Дисоціація - це явище, яке полягає в розриві молекули на атоми та іони.

Абсорбція - захват поверхнею металу атомів речовини, якою він насичується.

Дифузія - переміщення захоплених поверхнею металу атомів у глибину виробу.

Сублімація - це випаровування твердого тіла, не переходячи у рідину.

При проведенні ХТО треба дотримуватися певних правил. Так, при ХТО швидкості дисоціації, абсорбції та дифузії повинні бути погоджені між собою. Для абсорбції та дифузії треба, щоб елемент, яким насичують поверхню металу, з основним металом утворював твердий розчин, або хімічну сполуку. ХТО не можлива, якщо основний метал і елемент, яким насичують його поверхню, утворюють механічну суміш. Дифузія відбувається краще, якщо твердий розчин буде типу втілення, а не заміщення. Це пояснюється тим, що при утворенні твердих розчинів заміщення атом, який впроваджувався в поверхню металу, займає в решітках місце основного атому, або вакансії і міцно там утримується силами міжатомних зв’язків.

Речовина, з якої беруть атоми для насичення, називається карбюризатором. Карбюризатор може бути твердим, рідким та газоподібним.

Основними видами ХТО є цементація, азотування, ціанування та дифузійна металізація.

Цементація - вид ХТО, при якому поверхня деталі насичується атомами вуглецю.

Цементують низьковуглецеві (0,1 - 0,3 % С) сталі марок 10, 15, 20, АІ2, А20, СтЗ, І5Х, 25ХТМ тощо. При цементації вміст вуглецю в поверхневому шарі доводять до 1 %. Товщина цементованого шару досягає 0,5 - 2,5 мм. Після насичення поверхні атомами вуглецю деталь гартують. Це забезпечує високу твердість поверхні деталі при збереженні м’якої і в’язкої серцевини.

Технологія проведення цементації залежить від типу карбюризатора. При використанні твердого карбюризатора (рис. 1, а) деталі 5 розміщають у металічному ящику 1, в перемішку з вугіллям із деревини 6. Заповнений ящик герметично закривають кришкою 2. У спеціальні отвори вставляють стержні 3 із сталі, яка цементується (свідки), для контролю процесу цементації.

Потім ящик з деталями нагрівають до температури 900 - 950 oC . У ящику, в проміжках між шматочками вугілля, знаходиться повітря, кисень якого з вуглецем вугілля утворює газ СО. Потім за реакцією 2СО → CO₂ ⁺ C утворюється атомарний вуглець, яким і насичується поверхня металу.

З метою активізації карбюризатора у вугілля додають ВаСО3, Na2СО3 (сода), К2СО3 (поташ).

Процес цементації показаний на графіку (рис. 1, б).

а)                                                               б)

Рис. 1.

Витримка після нагрівання тривала - 6 - 8 годин. Потім, оскільки деталі нагріті вище температури гартування, проводять підстужування до температури гартування і швидко охолоджують з послідуючим відпуском.

При газовій цементації деталі нагрівають в герметичних печах (реторах) в атмосфері природного газу (вміщує до 92 - 96% метану).

Крім природного газу цементацію можна провести бензолом, який краплинами подають у ретору, де й утворюється газ метан і оксид вуглецю.

Структура цементованого шару така. Поверхня деталі має вуглецю біля 1%, тобто відповідає заевтектоїдній сталі із зернами перліту та цементиту (заевтектоїдна зона). Далі починається евтектоїдна зона із вмістом вуглецю біля 0,8 %. Завершується цементований шар доевтектоїдною зоною, яка містить вуглецю менше 0,7%. Після гартування на поверхні отримується високовуглецевий мартенсит, а серцевина залишається не гартованою, з низькою твердістю і високою в’язкістю.

Цементують деталі, які працюють в умовах тертя, при великих тисках і циклічних навантаженнях - шестерні, поршневі пальці, розподільчі вали тощо.

Процес цементації відомий давно і технологічно нескладний. До середини минулого століття методом цементації заліза отримували сталь

Азотування - вид ХТО, при якому поверхневий шар деталі насичується атомами азоту. При цьому поверхня деталі стає не тільки твердою та зносостійкою, як при цементації, а й корозієстійкою. Це відносно новий спосіб ХТО, його вперше здійснив Н.П.Чижевський у 1913 році.

Карбюризатором при азотуванні частіше всього служить аміак, який дисоціює на азот і водень. Оптимальна температура азотування - 500 - 600 oC . При азотуванні деталі завантажують у герметичні печі, в які поступає аміак NН3. При нагріванні аміак дисоціює NH3 → 3H + N. Атомарний аміак поглинається поверхнею деталі і дифундує в глибину. Фази, які утворюються у вуглецевій сталі, не дають достатньо високої твердості. Тому азотують леговані сталі, які містять алюміній, молібден, хром, титан тощо. Нітриди цих елементів дуже дисперсні та мають високу твердість. Вона навіть вища ніж при цементації, а головне зберігається до високих температур 400 - 600^oC , тоді як у цементованих сталей до 200 - 250^oC .

Перед азотуванням шляхом гартування і високого відпуску покращують механічні властивості деталей. Оскільки азотування супроводжується деяким збільшенням розмірів деталі, то після нього проводять шліфування. Наприклад, повторно шліфують шийки колінчатих валів двигунів внутрішнього згорання.

Процес азотування тривалий - до 24 - 60 годин при температурі 500 - 520^oC. Тому інколи з метою скорочення часу проводять двохступеневе азотування. Спочатку азотують при температурі 500 - 520^oC , а завершують при підвищеній температурі 560 - 600^oC. Підвищення температури прискорює дифузію атомів азоту в металі. Крім того, з цією метою проводять іонне азотування. Процес проводять у розрідженому азотному середовищі при підключенні деталі до від’ємного електроду. Анодом служить контейнер установки. Між деталлю і контейнером утворюється тліючий розряд, в якому іони газу бомбардують поверхню деталі. Це скорочує час азотування в 2 - 3 рази.

Азотувати можна рідким карбюризатором в розплавлених ціанистих солях. При температурі 540 - 590^oC азотування відбувається за 0,5 - 3 години.

Порівнюючи цементацію і азотування можна відмітити наступне:

) тривалість цементації менша тривалості азотування;

) зміцнений шар отримується більш глибокий і витримує більший питомий тиск при експлуатації;

) твердість цементованого шару в 1,5 - 2 рази менша азотованого;

) твердість при нагріванні цементованого шару зберігається до 180 - 250^oC, а азотованого - 400 - 600^oC.

Ціанування - вид ХТО, при якому поверхня деталі насичується одночасно атомами вуглецю і азоту. Після ціанування поверхня металу стає твердою, ізносостійкою і корозієстійкою. Карбюризатором служать ціаністі солі. При високих температурах ціаністі солі розпадаються з утворенням атомарного вуглецю та азоту. Вони шкідливі, мають температуру плавлення 550 - 650^oC. Для підвищення температури плавлення і зменшеня шкідливого випаровування до них додають нейтральні солі (NaCl, ВаСl). Ціануванню підлягають дрібні деталі з конструкційної сталі.

Оскільки ціанування полягає в одночасному насиченні металу вуглецем і азотом, то його можна розглядати як суміщення цементації та азотування. При високій температурі процес ціанування наближається до цементації, а при низькій - до азотування. Змінюючи температуру, можна регулювати співвідношення між насиченням вуглецем і азотом.

Для отримання насиченого шару до 0,3 мм проводять низькотемпературне (820 - 860^oC ) ціанування. При цьому час ціанування - 0,5 - 1,5 годин. Після витримки деталь гартують і виконують низький відпуск. Низькотемпературне ціанування проводять для середньовуглецевих сталей та інструментів з швидкоріжучих сталей.

Для отримання насиченого шару більшої товщини (0,5 - 2 мм), проводять високотемпературне ціанування, при температурі 930 - 960^oC . Тривалість процесу 1,5 - 6 годин. Після ціанування деталі охолоджують на повітрі, а потім гартують і роблять низький відпуск. Високотемпературне ціанування проводять для деталей, які виготовлені з низько- і середньовуглецевих сталей, а також для легованих сталей.

Процеси ціанування в порівнянні з цементацією більш продуктивні, забезпечують меншу деформацію та короблення деталей і дають зносо- і корозіостійкість.

Недоліком ціанування є шкідливість ціаністих солей та висока вартість.

Ціанування може проводитись газовим карбюризатором. Таке ціанування називається нітроцементацією. Основою газового середовища служить ендотермічний газ, який складається з азоту (40 %), водню (40 %) і оксиду вуглецю (20 %). При нітроцементації деталі нагрівають до 850 - 870^oC у середовищі ендогазу з добавкою природного газу (5 - 15 %) та аміаку (5 %) і витримують протягом 4 - 10 годин. Глибина нітроцементованого шару 0,2 - 0,8 мм. Після нітроцементації деталі гартують і відпускають низьким відпуском.

Нітроцементують деталі складної форми, які працюють на знос та схильні до короблення.

Нітроцементацію широко застосовують в автотранспортному виробництві. Так, на ВАЗ до 20 % деталей підлягають нітроцементації.

Дифузійна металізація - це вид ХТО, при якому по- верхня стальної деталі насичується атомами інших металів (алюмінієм, хромом, цинком та ін.). При насиченні поверхні сталі іншими металами утворюються тверді розчини заміщення, тому їх дифузія відбувається складніше, ніж вуглецю та азоту. Металізація відбувається при температурі 700 - 1400^oC такими способами:

. Твердим металізатором - феросплавом (ферохромом, феросиліцієм, фероалюмінієм та ін.) з додаванням хлористого алюмінію (NH4Cl). Металізатор з’єднується з НСl або Сl₂ і утворює летючі з’єднання хлору з металом (наприклад, АlСl₃, Сl₂ і тд.). Доторкнувшись до поверхні деталі, летюче з’єднання хлору з металом дисоціює, внаслідок чого утворюють вільні атоми металу, які захоплюються поверхнею сталі.

. Рідким металізатором - розплавленим металом. Деталь занурюють у розплавлений металізатор, який має низьку температуру плавлення (цинк, алюміній тощо).

. Газовим металізатором - газом, який вміщує хлориди різних металів.

Насичення поверхневого шару деталі алюмінієм називають алітуванням. Процес дифузійного насичення відбувається при температурі 700 - 1100^oC . Товщина насиченого шару 0,2 - 1 мм, а концентрація алюмінію в поверхневому шарі до 30 %.

Алітування проводять для підвищення жаростійкості вуглецевих сталей. Алітують клапани, розливні ковщі тощо.

Процес дифузійного насичення поверхні деталей хромом називають хромуванням. Воно підвищує зносостійкість деталей в агресивних середовищах. Хромують деталі парових турбін, насосів для перекачування агресивних середовищ тощо.

Термомеханічна обробка металів

Як уже відмічалось, при термомеханічній обробці (ТМО) властивості металів і сплавів змінюються внаслідок зміни їх будови, а будова змінюється обробкою теплом і пластичною деформацією (наклепом) поверхні деталі.

Суть наклепу полягає в тому, що при пластичній деформації змінюється структура металу, внаслідок чого метал стає міцнішим. Найбільша міцність металу настає тоді, коли структура буде волокнистою.

З’ясувалося, що найкращий результат досягається, коли наклеп сталі здійснюється в аустенітному стані. Аустеніт в результаті пластичної деформації набуває змін, які в значній мірі передаються мартенситу. В результаті сталь змінюється, як за рахунок обробки теплом, так і за рахунок збільшення дефектів, які успадкував мартенсит від деформованого аус- теніту.

Виділяють два основних види ТМО - високотемпературну і низькотемпературну.

При високотемпературній ТМО аустеніт наклепують при температурах вище критичних точок A3 і A1, а при низькотемпературній - нижче ліній точок A1 (дуже переохолоджений аустеніт (рис. 2).

На рисунку процес пластичної деформації показаний зигзагоподібною лінією.

сталь цементація азотування деформація

Рис. 2.

Пластичну деформацію поверхні деталі проводять шляхом масованих ударів маленькими кульками з сталі або білого чавуну за допомогою дробоструминної установки. Рідше обкатують поверхню деталей роликом. В результаті дробоструминної обробки утворюється наклепаний шар глибиною 0,2 - 0,4 мм. Крім того, за рахунок збільшення об’єму наклепаного шару на поверхні виробу з’являються залишкові напруги стискування, які дуже підвищують міцність на втому. Наприклад, термін служби пружин автомобіля, які працюють в умовах перевантаження, підвищується в 50 - 60 разів, а колінчатих валів - у 25 - 30 разів.

Виробництво чорних металів

Залізні руди - основний вихідний матеріал для виплавки чавуну. Залізо в рудах переважно знаходиться в оксидах, рідше в карбонатах. Крім заліза в руді знаходиться пуста порода - кварц, піщаники з домішками глини та ін.

Залізні руди, в порівнянні з рудами інших металів, відносно багаті. В найбільш багатих рудах заліза - 60 - 65 %, у середніх - 50 - 60 %, а в бідних - 30 - 40 %.

За типом рудного матеріалу руди розділяють на: червоний залізняк, магнітний залізняк, бурий залізняк, залізні кварцити, шпатовий залізняк та ін.

У червоному залізняку рудним матеріалом є гематит - безводний оксид заліза (Fe₂O₃, 70 % Fe). Це найбільш поширена руда. Найбільші поклади цієї руди у Кривому Розі.

Магнітний залізняк має рудний матеріал магнетит - магнітний оксид заліза (Fe₃O₄, 72,4 Fe). Це найбільш багата і важко відновлювальна руда.

Бурий залізняк має рудний матеріал - водні оксиди заліза. У ньому міститься 30 - 50 % заліза. Він забруднений миш’яком, фосфором.

Залізні кварцити мають рудний матеріал магнетит або гематит. Вони відносно бідні (35 - 40 % заліза).

При виробництві чавуну також використовуються марганцеві руди - добавка для введення в чавун марганцю. Марганцеві руди вміщують 20 - 55% марганцю в оксидах.

До комплексних руд відносять залізо-марганцеві, хромисті, ванадієві тощо.

Підготовка руд до плавки. Основна маса руди проходить підготовку до плавлення. Це викликане тим, що в доменну піч можна завантажувати тільки багату руду з розмірами кусків у межах від 10 до 80 мм. Якщо завантажувати руду з вмістом менше 70% заліза, то це приведе до збільшення витрати палива, яке дуже дороге. Дотримання вказаних розмірів обумовлене тим, що занадто малі кусочки руди заважатимуть проходженню газів у печі, а великі - погано прогріватимуться.

Основні етапи підготовки руд до плавки такі: подрібнення, сортировка, збагачення і окусковування.

Руди чорних металів знаходяться в надрах землі у вигляді монолітної плити на незначних глибинах. Тому їх добувають відкритими способом. Очищається поверхня покладів від ґрунту, буряться глибокі свердловини, в які закладається вибухівка. Під дією вибуху руда руйнується, утворюючи куски від пилу до глиб. Потім руда транспортується до збагачуючого комбінату, де спочатку подрібнюється на спеціальних дробилках (рис. 3).

Рис. 3.

Рис. 4.

Після подрібнення переважна більшість кусочків руди буде в межах 10 - 80 мм, але поряд з ними буде певна кількість рудного пилу та кусочків більших за допустимі. Тому виникає потреба в сортуванні подрібненої руди. Сортування здійснюють на спеціальних грохотах, основною частиною яких є решета з необхідними вікнами (рис. 4).

Більш тонке сортування здійснюють за допомогою гідроциклонів або спеціальних пристроїв, де руду подають разом з водою і використовують те, що більші кусочки у воді осідають швидше, ніж менші.

Біля 80 % руди підлягає збагаченню. Основним способом збагачення руд є мокра магнітна сепарація. Подрібнену руду спочатку промивають водою. Це дає можливість видалити з руди пісок, глину, частину пустої породи. В той же час змочена руда не запилює простір, що покращує умови збагачення. Установки, за допомогою яких відбувається збагачення, показані на рисунку 5.

Рис. 5.

Немагнітні руди перед збагаченням піддають магнітизуючому обпалу. Збагачення також можна проводити методом гравітаційного осадження.

Пилевидна і дрібна руда підлягає окусковуванню, яке проводиться шляхом агломерації або виробництва окатишів.

Агломерацію проводять на машинах стрічкового типу (рис. 6).

Рис. 6.

Основною частиною машини є стрічковий конвеєр, який має значну кількість спеціальних ящиків (Рис. 7)

Рис. 7.

Ящики кріпляться між ланцюгами так, що у верхній частині конвеєра вони рухаються заповнені шихтою, а в нижній - порожні (догори дном). У дні ящиків розташована колосникова решітка. Коли ящик підходить до завантажувального пристрою, то на колосникову решітку спочатку завантажується тонкий шар агломерату (постеля), а потім шихта. В шихту входить рудний пил, вапняк, окалина, дрібна металічна струж- ка, коксик тощо. Коксик - це відходи виробництва коксу.

Коли заповнений ящик відходить від бункера, на нього направляється факел полум’я і включаються вакуумні устновки, завдяки яким у ящики всмоктується повітря. Коксик загорається. Горіння підтримує повітря. Виділене тепло плавить легкоплавкі включення, вапно. Розплавлена маса обліплює тверді кусочки руди. Завдяки вакуумним установкам коксик прогорає до дна ящика. У зоні горіння при температурі 1300 - 1500°С відбувається спікання шихти. При цьому відбувається часткове відновлення заліза з окислів, а також на 85 - 95 % видаляється сірка. Після завершення горіння коксику, вакуумні установки відключаються, шихта застигає. Дійшовши до кінця конвеєра, ящик перевертається. Маса падає на грохот, де просіюється. Агломерат, який не спікся в куски, просіюється і йде на повторне спікання. Основна маса агломерату в кусках направляється в доменну піч.

Проте, агломерація виявляється малопродуктивною і невигідною. Відсутність механізму кускоутворення приводить до затруднення плавки агломерату в доменній печі. Тому поряд з агломерацією в металургії використовується виробництво окатишів. Схема такого виробництва показана на рисунку 8.

Рис. 8.

Тонкоподрібнений концентрат, вапняк та неокускована шихта у відповідних дозах подається у барабан 3, де ретельно перемішуються. З барабана шихта поступає до гранулятора. Але на цьому шляху до неї додається речовина - бетоніт, який призначений для придання твердості окатишам.

Гранулятор (рис. 9) представляє собою велику тарілку 1, яка обертається з певною швидкістю. Над тарілкою розташований душ води, який направляє великі краплини води на шихту. Коли краплина води потрапляє на шихту, вона «окатується» дрібненькими частинками шихти і починає рухатись по складній траєкторії, яка показана на рисунку зверху. При такому русі утворюється і росте окатиш. Вага його зростає, тому він поступово опускається вниз і попадає на гумову транспортерну стрічку. Бетонітна глина його скріплює. Далі окатиші піддають сушінню (200 - 400°С) і обпалу при 1300 - 1400°С, у результаті чого вони стають твердими.

Рис. 9.

Доменна піч працює за принципом протитоку. Шихта рухається вниз, а назустріч піднімаються нагріті гази, отримані при горінні палива. В результаті взаємодії окисли заліза поступово відновлюються в чисте залізо, а потім з’єднуються з вуглецем.

Біля повітряних фурм кокс, взаємодіючи з нагрітим киснем, згорає за реакцією:

C+ O2 = CO2 + Q .

При цьому виділяється значна кількість тепла. Температура в зоні горіння досягає 1800 - 2000 °С. Нагрітий вуглекислий газ піднімається вгору і взаємодіє з вуглецем коксу:

CO2  Cкоксу = 2CO + Q .

Оксид вуглецю СО у доменній печі є головним відновником заліза з руди. Крім того, додатковими відновниками є вуглець коксу в зоні губчатого заліза (в зоні розпару) та водень з парів води.

Хімічні реакції в доменній печі можна уявити так:

Fe₂O₃ → Fe₃O₄ → FeO → Fe → FeC

 ↑ ↑ ↑ ↑

CO, C, H₂ CO, C, H₂ CO, C, H₂ C

Відновлювальні реакції газом СО починаються в зоні температури 400 - 500 °С і розвиваються з підвищенням температури. Завершуються в кінці шахти при температурі 900 - 950 °С.

Відновлення твердим вуглецем називається прямим відновленням. Воно відбувається при температурах вище 950 - 1000 °С (в зоні розпару печі) за реакцією:

FeO + C = Fe + CO + Q.

Але ця реакція відображає лише кінцевий результат процесу прямого відновлення. Безпосереднього відновлення оксидів заліза при контакті з вуглецем коксу практично не відбувається. Реагентом взаємодії служить оксид вуглецю, який отриманий з коксу.

Відновлення заліза з руди завершується при температурі 1300 - 1400°С (в розпарі печі). При цій температурі залізо знаходиться в твердому стані T^о_пл = 1539^oC у вигляді губчастої маси.

Паралельно з відновленням заліза в печі відбувається з’єднання його з вуглецем. Інтенсивність цього процесу значно зростає в зоні розпару печі, коли залізо починає плавитись.

Воно обтікає шматки розжареного коксу і в цей час інтенсивно з’єднується з вуглецем.

У доменну піч разом з шихтою попадають марганець, сірка та інші елементи у вигляді різних хімічних з’єднань. Вони теж відновлюються і входять до складу чавуну, покращуючи чи погіршуючи його властивості.

Корисними домішками є марганець, кремній та інші метали. Шкідливими - сірка та фосфор.

Пуста порода та інші неметалічні включення, які присутні в руді, утворюють шлак. Шлак починає утворюватись в розпарі печі. Стікаючи вниз, шлак взаємодіє з розплавленим чавуном та іншими складовими шихти, в результаті чого змінює свій склад.

Хімічний склад шлаку визначає склад чавуну. Типовий склад шлаку такий: 40 - 50 % СаО; 38 - 40 % SiO2; 7 - 10 % Аl2O3.

У складних фізико-хімічних процесах взаємодії шлаку з чавуном, коксом та ін., крім складу, велике значення має його кількість, в’язкість та інші властивості.

Продуктами доменної плавки є чавун, шлак і доменний (колошниковий) газ.

У доменних печах виплавляють переробний (для переробки в сталь) чавун, ливарний і спеціальний чавуни. Біля 81 - 82 % чавуну переробляють в сталь. З того, що залишився, відливають різні заготовки та деталі - станини верстатів, корпуси редукторів тощо. З шлаку виготовляють будівельні матеріали, добрива, цемент, ливарні вироби тощо.

Доменний (колошниковий) газ виділяється в печі у значних кількостях і неперервно відводиться через газовідводні труби. При згоранні однієї тони коксу утворюється біля 5000 м³ газу. Середня піч за добу дає 15 - 17 млн. м³ газу. До його складу входить значна кількість горючих складових. Після очищення від пічного пилу доменний газ використовують як паливо для нагрівання повітря нагрівних печей, водяних і парових котлів. Його також використовують у суміші з природним газом у мартенівському виробництві.

Чавун виплавляється з руд у домнах - вертикальних печах шахтного типу. Висота доменної печі досягає 40 м. Її діаметр у три рази менший висоти. Об’єм сучасних печей від 3,5 до 5000 м³. Найбільша доменна піч побудована в Кривому Розі. Її об’єм - 5000м³. Такий об’єм дозволяє виплавля- ти чавун з неперервним його випуском.

Доменна піч має складну конфігурацію. Верхня її частина (шахта) є прямим зрізаним конусом. Середня - зворотний зрізаний конус (заплечики). Нижня частина - циліндрична (горно) (рис. 10, б).

Стіни печі викладені з вогнетривкого матеріалу - в основному з шамоту. Горно печі викладене з вуглецевих (графітизованих) блоків. Зовні доменна піч має стальний кожух. Товщина його в середній частині (розпарі) досягає 35см. Для зменшення навантаження на нижню частину печі, верхню частину (шахту) роблять на стальному кільці, яке опирається на колони. Уся піч опирається на потужний фундамент (рис. 10, а).

а)

. Колошник; 2. Розпар; 3. Заплечики; 4. Горно.

Рис. 10.

Зовні доменна піч охолоджується системою труб, якими циркулює вода. Зверху піч має колошники, через які автоматично завантажується шихта.

Завантажувальний пристрій складається з двох конусів, які працюють за принципом шлюзів. Це дає можливість уникнути виходу газів у атмосферу. Крім того, у верхній частині розташовані газовідвідні труби, через які пічні гази відводяться для господарських потреб.

Повітря з технічним киснем подається в піч через 14 - 24 фурми, які розташовані у верхній частині горна. Фурми об’єднані тороїдною трубою, яка під’єднана до нагрівних пристроїв. У сучасних печах повітря з киснем нагрівається до 1200 - 1300°С. У нагріте повітря додають пару води та подрібнене до порошку кам’яне вугілля. Це дозволяє значно підвищити ефективність плавки та знизити собівартість чавуну. Кам’яне вугілля в кисневому дутті згорає вибухоподібно, що підвищує температуру горіння та знижує зольність вугілля.

В стінах горна розташовані льотки для випуску чавуну та шлаку. Льотки для чавуну розташовані нижче за льоток шлаку. Для забезпечення роботи доменної печі працюють шихтові двори, вантажно-розвантажувальне обладнання, вагон-ваги, ковши-чавуновози, шлаковози, розливні машини, печі для нагрівання повітря та кисню тощо.

Для виплавки тонни чавуну витрачається 1,8 тонн офлюсованого агломерату, 575 кг коксу. Тобто, піч об’ємом 3 тис. м³ за добу споживає близько 8500 тонн шихтових матеріалів і виплавляє біля 5000 тонн чавуну.

Литература

1.Барташевич А.А. Материаловедение. - Ростов н/Д.: Феникс, 2008.

.Заплатин В.Н. Справочное пособие по материаловедению (металлообработка): Учеб. пособие для НПО. - М.: Академия, 2007.

.Материаловедение: Учебник для ВУЗов. / Под ред. Арзамасова Б.Н. - М.: МГТУ им. Баумана, 2008.

.Материаловедение: Учебник для СПО. / Адаскин А.М. и др. Под ред. Соломенцева Ю.М. - М.: Высш. шк., 2006.

.Материаловедение: Учебник для СПО. / Под ред. Батиенко В.Т. - М.: Инфра-М, 2006.

.Моряков О.С. Материаловедение: Учебник для СПО. - М.: Академия, 2008.

.Основы материаловедения (металлообработка): Учеб. пособие для НПО. / Заплатин В.Н. - М.: Академия, 2008.

.Ржевская С.В. Материаловедение: Учебник для ВУЗов. - М.: Университетская книга Логос, 2006.

.Солнцев Ю.П. Материаловедение: Учебник для СПО. - М.: Академия, 2008.

.Справочник по конструкционным материалам. / Под ред. Арзамасова Б.Н. - М.: МГТУ им. Баумана, 2009.

.Черепахин А.А. Материаловедение: Учебник для СПО. - М.: Академия, 2006.

.Чумаченко Ю.Т. Материаловедение и слесарное дело: Учеб. пособие. - Ростов н/Д.: Феникс, 2009.

.Чумаченко Ю.Т. Материаловедение: Учебник для СПО. - Ростов н/Д.: Феникс, 2009.