Производство чугуна и сталей

В технике широко применяются сплавы железа: чугун и сталь. Для получения чугуна используется железная руда, содержащая оксиды железа Fe₂O₃, которая добывается обычно, с пустой породой SiО₂ и алюмосиликатами (полевой шпат, слюда, хлориты и др.) Чугун выплавляется в доменных печах восстановлением оксида железа Fe₂O₃ водородом или оксидом углерода. В доменную печь загружают руду, углерод (кокс) и флюс-известняк CaCO₃, который образует с пустой породой легкоплавкий шлак.

Кокс служит источником тепла для расплавления шихты и сырьём для получения восстановителя ¾ оксида углерода СО.

При этом в доменной печи происходят и другие химические процессы. Кремний, фосфор, сера частично восстанавливаются из соединений и продукты всех этих побочных реакций растворяются в железе, приводя к образованию чугуна ¾ сплава железа с углеродом, кремнием, серой и некоторыми другими соединениями. Расплавленный шлак легче чугуна, поэтому он всплывает. Жидкий чугун и шлак выпускают через отверстия, расположенные на разных уровнях.

Выплавка стали из чугуна (² передел² чугуна) осуществляется двумя способами.

В конверторном способе расплавленный чугун наливают в специальную ёмкость, (конвертор) и продувают через него воздух, обогащённый кислородом. Образующиеся оксиды кремния и фосфора частично реагируют с футеровкой конвертора, которая содержит СаО, шлак удаляют.

В мартеновском способе чугун плавится в мартеновских печах. Высокая температура в печи создаётся факелом горящего газа. Примеси окисляются частично кислородом воздуха, частично специальными добавками в чугун оксидом железа. Процесс интенсифицируют, обогащая воздух кислородом или пропуская чистый кислород.

Разработаны и используются и другие специальные способы получения стали.