Сталь и чугун Сталь и чугунСтраница 4
Сталь получается из чугуна при удалении из него большей части углерода, кремния, марганца, фосфора и серы. Для этого чугун подвергают окислительной плавке. Продукты окисления выделяются в газообразном состоянии и в виде шлака.
Так как концентрация железа в чугуне значительно выше, чем других веществ, то сначала интенсивно окисляется железо. Часть железа переходит в закись железа:
Реакция идёт с выделением тепла.
Закись железа, перемешиваясь с расплавом, окисляет кремний марганец и углерод:
Si+2FeO=SiO2+2Fe
Mn+FeO=MnO+Fe
C+FeO=CO+Fe
Первые две реакции экзотермичны. Особенно много тепла выделяется при окислении кремния.
Фосфор окисляется в фосфорный ангидрид, который образует с окислами металлов соединения, растворимые в шлаке. Но содержание серы снижается незначительно, и поэтому важно чтобы в исходных материалах было мало серы.
После завершения окислительных реакций в жидком сплаве содержится ещё закись железа, от которой его необходимо освободить. Кроме того, необходимо довести до установленных норм содержание в стали углерода, кремния и марганца. Поэтому к концу плавки добавляют восстановители, например ферромарганец (сплав железа с марганцем) и другие так называемые «раскислители». Марганец реагирует с закисью железа и «сраскисляет» сталь:
Мп+FеО=МnО+Fe
Передел чугуна в сталь осуществляется в настоящее время различными способами. Более старым, применённым впервые в середине XIX в. является способ Бессемера.
Способ Бессемера. По этому способу передел чугуна в сталь проводится путём продувания воздуха через расплавленный горячий чугун. Процесс протекает без затраты топлива за счёт тепла, выделяющегося при экзотермических реакциях окисления кремния, марганца и других элементов.
Процесс проводится в аппарате, который называется по фамилии изобретателя конвертером Бессемера. Он представляет собой грушевидный стальной сосуд, футерованный внутри огнеупорным материалом. В дне конвертера имеются отверстия, через которые подаётся в аппарат воздух. Аппарат работает периодически. Повернув аппарат в горизонтальное положение, заливают чугун и подают воздух. Затем поворачивают аппарат в вертикальное положение. В начале процесса окисляются железо, кремний и марганец, затем углерод. Образующаяся окись углерода сгорает над конвертером ослепительно ярким пламенем длиной до 8 л. Пламя постепенно сменяется бурым дымом. Начинается горение железа. Это указывает, что период интенсивного окисления углерода заканчивается. Тогда подачу воздуха прекращают, переводят конвертер в горизонтальное положение и вносят раскислители.
ЭРТИЛЬ , город (с 1963) в Российской Федерации, Воронежская обл., на р. Эртиль. Железнодорожная станция. 14,3 тыс. жителей (1993). Механический, сахарный, маслодельный заводы.
УДМУРТИЯ (Удмуртская Республика) , в Российской Федерации. 42,1 тыс. км2. Население 1643 тыс. человек (1993), городское 70%; удмурты (496,5 тыс. человек; 1989, перепись), русские, татары и др. 25 районов, 6 городов, 12 поселков городского типа (1993). Столица - Ижевск. Поверхность равнинная, более возвышенная на севере (Верхнекамская возв., высота до 330 м). Средние температуры января от ?14 до ?15 °С, июля 17-19 °С. Осадков 400-600 мм в год. Крупная река - Кама. Воткинское водохранилище. Леса занимают 47% территории (ель, сосна, береза и др.). Начало формирования удмуртских племен - 3-4 вв. В 10-12 вв. удмурты находились под экономическим и культурным влиянием Болгарии Волжско-Камской. В 13 в. территория Удмуртии завоевана монголо-татарами. В 14 в. началась русская колонизация, образовалась Вятская земля, присоединенная в кон. 15 в. к Московскому великому княжеству. После падения Казанского ханства (1552) удмурты добровольно вошли в состав России. 4.11.1920 образована Вотская Автономная область в составе РСФСР, переименована 1.1.1932 в Удмуртскую Автономную область, 28.1934 преобразована в Автономную Советскую Социалистическую Республику. В сентябре 1990 ВС Удмуртии принял Декларацию о суверенитете республики, установил ее новое название - Удмуртская Республика. Промышленность: машиностроение и металлообработка (производство легковых автомобилей, промышленного оборудования, мотоциклов, станков, приборов и др.), черная металлургия (ПО "Ижсталь"), лесная, деревообрабатывающая, нефтедобывающая, химическая, стекольная, легкая, пищевая. Добыча торфа. Посевы пшеницы, ржи, гречихи, льна-долгунца, кормовых культур; выращивают картофель, овощи. Молочно-мясное скотоводство; свиноводство, птицеводство. Пчеловодство. Судоходство по Каме. Курорт - Варзи-Ятчи.
ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ , позволяет при заданных условиях (часто противоречивых) достичь поставленной цели наилучшим образом, напр. за минимальное время, с наибольшим экономическим эффектом, с максимальной точностью.