Виробництво сталі

Размещено на http://www.allbest.ru/

План контрольної роботи

1. Шихтові матеріали для виробництва сталі й вимоги до них.

2. Технологія мартенівської плавки, назви періодів, їхня тривалість і суть.

3. Вуглецеві вогнетриви, їх виготовлення і властивості.

Висновок

1. Шихтові матеріали для виробництва сталі й вимоги до них

сталь шихта мартенівський вуглецевий

Вихідні матеріали, що подаються в доменну піч, - паливо, руда, агломерат, флюси, а також повітря перетерплюють фізичні й хімічні зміни. Відповідно з температурними зонами в печі відбуваються наступні фізико-хімічні процеси: горіння палива, видалення вологи, розкладання карбонатів, відновлення заліза й інших елементів, науглероживание заліза, плавлення металу, утворення й плавлення шлаків і інших.

Завантажене в доменну піч паливо опускається до рівня фурм і згоряє в струмені вступника під тиском 1,5--2,0 am повітря, шгретого до 800-- 1000° С и вище по реакції.

Матеріали, використовувані для виплавки сталі, прийнято ділити на металомістких (металошихта, металодобавки), додаткові (флюси) і окислювачі. У якості металошихти використають: а) чавун (рідкий або твердий); б) сталевий (у деяких випадках чавунний) лом; в) продукти прямого відновлення заліза із залізної руди; г) феросплави.

Основну частину металошихти становлять чавун і сталевий лом. Також використається продукт прямого відновлення залізної руди - металізовані окатиші (93 - 98 % Fe). Найдешевша частина металошихти - сталевий лом.

У тих випадках, коли до складу заводу входять сталеплавильні цехи й доменний цех, чавун у сталеплавильний цех надходить у рідкому виді. Використання як шихта рідкого чавуну дозволяє одержувати помітну економію у витраті палива й скорочує тривалість плавки.

Залежно від технологічних або економічних вимог сталеплавильники використають чавун тої або іншої марки. В окремих випадках для поліпшення складу чавуну застосовують методи його обробки (для видалення зайвих сірі, кремнію, фосфору).

Якщо в складі заводу немає доменного цеху, то як шихта використають твердий чавун, що надходить у пацях. В окремих випадках для прискорення плавки й підвищення продуктивності сталеплавильних агрегатів чушкової чавун попередньо розплавляють в «металургійних» вагранках або інших плавильних агрегатах.

Другою головною складовою частиною металлошихты є лом. У будь-якій промисловій країні щорічно утвориться значна кількість залізовмісного лома. Збір цього лома і його обробка з метою раціонального використання представляє важливе завдання. Для її рішення існує спеціальна галузь - ломопереробна промисловість, оснащена складним устаткуванням. Із загальної кількості лома, що утвориться, близько 35 % утвориться безпосередньо на металургійних заводах (обрізи металу при прокатці, браковані злитки, скрап і т.д.), звичайно це великоваговий лом, хімічний склад якого відомий. Цей лом в основній своїй масі використають у якості металошихти на тих же заводах, де він утвориться.

Близько 20 % лома утвориться при металообробці на машинобудівних заводах і їм подібних заводах (стружка, відходи при штампуванні й т.д.); 45 - 50 % становить амортизаційний лом (відслуживши свій строк машини, рейки й т.п.), а також метал, що витягається при розбиранні жужільних відвалів.

У зв'язку з різноманіттям джерел утворення цього лома склад його далеко не завжди відомий. Іноді він забруднений утримуючу сірку мастилами, кольоровими металами, що втримуються в різних деталях здаваних у лом машин.

Деякі із цих домішок шкідливі для обслуговуючого персоналу, і для агрегатів, і для якості стали.

Доводиться враховувати також, що в ряді випадків лом, що завантажується в сталеплавильні агрегати, покритий значним шаром іржі, що впливає як на величину вигару металу при плавці, так і на технологію плавки.

Особливу цінність представляють лом і відходи сталі легованих марок. Такі домішки, як нікель, молібден, кобальт, мідь, у процесі плавки не окисляються. Тому їхня кількість, що попадає з ломом в агрегат, залишається в готовій сталі. Оскільки вартість всіх цих домішок дуже висока, використання легованого лома для виплавки легованих марок стали економічно дуже ефективно. Тому всі відходи стали легованих марок зберігають окремо й за їхнім використанням на заводах установлений строгий контроль.

Як додаткові матеріали (флюсів) у сталеплавильному виробництві звичайно використають: а) вапняк; б) вапно; в) боксит і ін.

Як окислювачі застосовують кисень, стиснене повітря, залізну руду, окалину, агломерат, залізорудні брикети.

2. Технологія мартенівської плавки, назви періодів, їхня тривалість і суть

Для виплавки стали використають електричні печі двох типів: дугові й індукційні (високочастотні). Перші з них одержали більше широке застосування в металургійній промисловості.

Дугові печі мають ємність 3 - 80 т і більше. На металургійних заводах установлюють печі ємністю 30 -80 тонн. В електричних печах можна одержувати дуже високі температури (до 2000 oс), розплавляти метал з високою концентрацією тугоплавких компонентів мати, мати основні шлаки, добре очищати метал від шкідливих домішок, створювати відбудовну атмосферу або вакуум (індукційні печі) і досягати високого розкислення й дегазації металу.

Нагрівання й розплавлювання шихти здійснюється за рахунок тепла, випромінюваного трьома електричними дугами. Електричні дуги утворяться в плавильному просторі печі між вертикально підвішеними електродами й металевою шихтою.

Дугова піч має наступні основні частини: зварений або клепаний кожух циліндричної форми, зі сфероидальным днищем; подини й стінок; знімне аркове склепіння з отворами для електродів; механізм для закріплення вертикального переміщення електродів; дві опорні станини; механізм нахилу печі, що дозволяє повертати пекти при випуску стали по жолобі й убік завантажувального вікна для шлаків.

У сталеплавильних печах застосовують вугільний і графитированные електроди. Діаметр електродів визначається потужністю споживаного струму й становить 350 - 550 мм. У процесі плавки нижні кінці електродів згоряють. Тому електроди поступово опускають і в необхідних випадках нарощують зверху.

Технологія виплавки стали в дугових печах. В електричних дугових печах високоякісну вуглецеву або леговану сталь. Звичайно для виплавки стали, застосовують шихту у твердому стані. Тверду шихту в дугових печах з основною футеровкою використають при плавці стали з окислюванням шихти й при переплавленні металу без окислювання шихти.

Технологія плавки з окислюванням шихти в основній дуговій печі подібна технології плавки стали в основних мартенівських печах (скрапам-процесам). Після заправлення падини в піч завантажують шихту. Середній зміст вуглецю в шихті на 0,5 -0,6% вище, ніж у готовій сталі. Вуглець вигорає й забезпечує гарне кипіння ванни. На подину печі завантажують дрібний сталевий лом, потім більший. Укладати шихту в печі треба щільно. Особливо важливо добре укласти шматки шихти в місці знаходження електродів. Шихту в дугові печі малої й середньої ємності завантажують мульдами або лотками через завалочне вікно, а в печі великої ємності через звід, що відводять убік разом з електродами. Після завантаження шихти електроди опускають до легкого зіткнення із шихтою. Підклавши під нижні кінці електродів шматочки коксу, включають струм, і починають плавку сталі.

При плавки стали в дугових печах розрізняють окисний і відбудовний періоди.

Під час окисного періоду розплавляється шихта, окисляється кремній, марганець, фосфор, надлишковий вуглець, частково залізо й інші елементи, наприклад кульгавий, титан, і утвориться первинні шлаки. Реакція окислювання такі ж, як і при основному мартенівському процесі. Фосфор з металу віддаляється протягом першої половини окисного періоду, поки метал у ванні сильно не розігрівся. Образовавшийся при цьому первинні фосфористі шлаки в кількості 60 - 70% видаляють із печі.

Для одержання нових шлаків в основну дугову піч подають обпалене вапно й інші необхідні матеріали. Після видалення фосфору й скачивания первинних шлаків метал добре прогрівається й починається горіння вуглецю. Для інтенсивного кипіння ванни в піч закидають необхідна кількість залізної руди або окалини й шлакових речовин.

Під час кипіння ванни протягом 45-60 хв надлишковий вуглець згоряє, розчинені гази й неметалічні включення віддаляються. При цьому відбирають проби металу для швидкого визначення в ньому змісту вуглецю й марганцю й проби шлаків для визначення його складу. Основність шлаків підтримується рівної 2-2,5, що необхідно для затримки в ньому фосфору.

Після видалення вуглецю скачують всі шлаки. Якщо в металі в період окислювання вуглецю втримується менше, ніж потрібно по хімічному аналізі, то в піч уводять шматки графітових електродів або кокс.

У відбудовний період плавки розкислюють метал, переводять максимально можлива кількість сірки в шлаки, доводять хімічний склад металу до заданого й підготовляють його до випуску з печі.

Відбудовний період плавки в основних дугових печах при виплавці сталей з низьким змістом вуглецю проводиться під білим (вапняним) шаром шлаками, а при виплавці високовуглецевих сталей - під карбідними шлаками.

Для одержання білих шлаків у піч завантажують жужільну суміш, що складається з вапна й плавикового шпату. Через якийсь час на поверхні утвориться шар шлаків з досить високою концентрацією Fe і Mn. Проби шлаків мають темний колір.

Перед розкисленням металу в піч двома-трьома порціями закидають второю жужільну суміш, що складається з кускового вапна, плавикового шпату, меленого деревного вугілля й коксу. Через якийсь час зміст Feo і Mn знижується. Проби шлаків стають світліше, закис заліза з металу починає переходити в шлаки. Для посилення розкислюючої дії до кінця відбудовного періоду в піч закидають порошок феросиліцію, під впливом якого зміст Fe у шлаку знижується. У білому шлаку втримується до 50 - 60% СаО, а на поверхні його плаває деревне вугілля, що дозволяє ефективно видаляти сірку з металу.

Під час відбудовного періоду плавки в метал уводять необхідні добавки, у тому числі й легуючі. Остаточно метал розкислюють у печі алюмінієм.

Виплавка стали під карбідними шлаками на першій стадії відбудовного процесу відбувається так само, як і під білими шлаками. Потім на поверхню шлаків завантажують карбідну суміш, що складається з коксу, перевелися й плавикового шпату. При високих температурах протікає реакція:

Ca + 3C = Ca₂ + CO.

Карбід, що утвориться, кальцію збільшує розкислюючу здатність карбідних шлаків. Для прискорення утворення карбідних шлаків пекти добре герметизують. Карбідні шлаки містить 55 -65% Сао й 0,3 - 0,5% Fe; він володіє вуглецевою здатністю.

При виплавці стали методом переплаву, у піч не завантажують залізну руду; умови для кипіння ванни відсутні. Шихта складається з легованих відходів з низьким змістом фосфору, оскільки його не можна буде видалити в шлаки. Для зниження змісту вуглецю в шихту додають 10 - 15% м'якого заліза. первинні шлаки, Що Утвориться при розплавлюванні шихти, з печі не видаляють. Це зберігає легуючі елементи (Cr, Ti, V), які переходять зі шлаків у метал.

Пристрій і робота індукційних печей. Індукційні печі відрізняються від дугових способом підведення енергії до розплавленого металу. Індукційна піч приблизно працює так само як звичайний трансформатор: є первинна котушка, навколо якої при пропущенні змінного струму створюється змінне магнітне поле. Магнітний потік наводить у вторинній печі змінний струм, під впливом якого нагрівається й розплавляється метал. Індукційні печі мають ємність від 50 кг до 100 т і більше.

У немагнітному каркасі є індуктор і вогнетривкий плавильний двигун. Індуктор печі виконаний у вигляді котушки з певним числом витків мідної трубки, усередині якої циркулює охолодна вода.

Метал завантажують у тигель, що є вторинною обмоткою. Змінний струм виробляється в машинних або лампових генераторах. Підведення струму від генератора до індуктора здійснюється за допомогою гнучкого кабелю або мідних шин. Потужність і частота токи визначаються ємністю плавильного тигля й складу шихти. Звичайно в індукційних печах використається струм частотою 500 - 2500 гц. Великі печі працюють на менших частотах. Потужність генератора вибирають із розрахунку 1,0 - 1,4 квт/кг шихти. Плавильні тиглі печей виготовляють із кислих або основних вогнетривких матеріалів.

В індукційних печах сталь виплавляють методом переплаву шихти. Вигар легуючих при цьому виходить дуже невеликим. Шлаки утвориться при завантаженні шлакових компонентів на поверхню розплавленого металу. Температура шлаків у всіх випадках менше температури металу, тому що шлаки не володіє магнітної проникності й у ньому не індукується струм. Для випуску стали з печі, тигель нахиляють убік зливального носка.

В індукційних печах немає вуглецю, тому метал не вуглецюється. Під дією електромагнітних сил метал циркулює, що прискорює хімічні реакції й сприяє одержанню однорідного металу.

Індукційні печі застосовують для виплавки високолегованих сталей і сплавів особливого призначення, що мають низький зміст вуглецю й кремнію.

Размещено на Allbest.ru