Московский государственный автомобильно-дорожный институт.
Основы металлургического производства.
Студент: Троицкий. А. П.
Группа: 1КМ1.
Москва 2001.
Для производства металлов и сплавов используют руду, флюсы, топливо и огнеупорные материалы.
Промышленной рудой называется горная порода, из которой при данном развитии техники целесообразно извлекать металлы и их соединения.
Флюсы материалы, загружаемые в плавильную печь для образования легкоплавкого соединения с пустой породой или концентратом и золой топлива (шлака).
Топливом в плавильных печах является кокс, природный газ, доменный газ.
Огнеупорные материалы применяют для изготовления внутреннего облицовочного покрытия металлургических печей и ковшей для расплавленного металла. Покрытие должно быть образованно из оксидов одного типа с флюсом (основным, кислотным или нейтральным). В противном случае произойдет разрушение покрытия.
Флюсы в производстве металлов применяют для отделения от расплавленного металла пустой породы или концентрата или золы топлива.
Образованный шлак имеет меньшую плотность, нежели металл, благодаря чему он поднимается на поверхность и подвергается удалению.
Так при изготовлении чугуна применяется CaCO3 или доломитизированный известняк, содержащий CaCO3 и MgCO3, так как в шлаке нужно должно содержаться некоторое количество основных оксидов (CaO, MgO).
В доменном производстве кокс играет роль топлива. Кокс получается на коксохимических предприятиях путем сухой безвоздушной перегонки каменного угля коксующихся сортов при 10000С. Кокс содержит 80-88% углерода, 8-12 % золы, 2-5% влаги, 0.5 1.8 % серы, 0,02 0,2 % фосфора и до 1-2% летучих компонентов. Кокс должен иметь размеры 25-60 мм и должен быть достаточно прочным, чтобы не разрушался под действием шихтовых материалов.
Огнеупоры применяются для защиты поверхностей металлургических печей и ковшей, контактирующих с расплавленным металлом, от высоких температур, нагрузок, и химических воздействий металла и шлака. Огнеупоры бывают основными, кислыми и нейтральными. Допускается сочетание только однотипных флюсов и огнеупоров (т.е. кислые с кислыми, основные с основными), в противном случае произойдет разрушение огнеупорного покрытия.
Так, например, применимо сочетание кислого флюса, содержащего кислотный оксид SiO2, и кислого огнеупора, например кварцевого песка, содержащего 95% SiO2.
Чугун сплав железа с углеродом с концентрацией углерода более 2.14%.
Передельный чугун [C] =4 4.25%
Литейный чугун [C] =2.75-3.25%.
При выплавке чугуна применяются железные руды, топливо, флюсы.
Железная руда содержит железо в различных соединениях:
К железным рудам относится магнитный железняк Fe3O4 (55-60% Fe), красный железняк Fe2O3 (55-60% Fe) , бурый железняк (содержит гидраты оксидов железа 2Fe2O3*3h3O), шпатовые железняки (содержащие FeCO3 30-40%).
При изготовлении чугуна применяется CaCO3 или доломитизированный известняк, содержащий CaCO3 и MgCO3, так как в шлаке нужно должно содержаться некоторое количество основных оксидов (CaO, MgO).
Топливом при производстве чугуна является кокс, обеспечивающий необходимую температуру для восстановления железа из оксидов.
Процесс агломерации заключается в следующем:
Шихту, состоящую из железной руды (40-50%), известняка (15-20%), возврата мелкого агломерата (20-30%), коксовой мелочи (4-6%), влаги (6-9%), спекают на агломерационных машинах при температуре 1300-15000С. При спекании из руды удаляются вредные примеси (сера и мышьяк), разлагаются карбонаты, и получается кусковой пористый офлюсованный материал агломерат.
Сущность основного принципа работы доменной печи заключается в противотоке. Нерасплавленная шихта спускается вниз доменной печи, проходя через ряд химических реакций. Расплавленный металл поднимается вверх и тем самым поддерживает условия для протекания реакций на всей высоте доменной печи. Тем самым упрощается сам процесс, так как отпадает необходимость в искусственном создании условий, необходимых для протекания каждой реакции, каждый химический процесс находит свой горизонт.
C + O2 CO2 + Q1
CO2 + C 2CO - Q2
3Fe2O3 + CO2 3Fe3O4 + CO2 + Q3
Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 Q4
FeO + CO Fe + CO2 + Q5
Литейный чугун применяется на машиностроительных пред
www.studsell.com
Московский государственный автомобильно-дорожный институт.
Основы металлургического производства.
Студент: Троицкий. А. П.
Группа: 1КМ1.
Москва 2001.
Материалы, применяемые для производства металлов и сплавов.
Для производства металлов и сплавов используют руду, флюсы, топливо и огнеупорные материалы.
Промышленной рудой называется горная порода, из которой при данном развитии техники целесообразно извлекать металлы и их соединения.
Флюсы – материалы, загружаемые в плавильную печь для образования легкоплавкого соединения с пустой породой или концентратом и золой топлива (шлака).
Топливом в плавильных печах является кокс, природный газ, доменный газ.
Огнеупорные материалы применяют для изготовления внутреннего облицовочного покрытия металлургических печей и ковшей для расплавленного металла. Покрытие должно быть образованно из оксидов одного типа с флюсом (основным, кислотным или нейтральным). В противном случае произойдет разрушение покрытия.
Назначение флюса. Пример.
Флюсы в производстве металлов применяют для отделения от расплавленного металла пустой породы или концентрата или золы топлива.
Образованный шлак имеет меньшую плотность, нежели металл, благодаря чему он поднимается на поверхность и подвергается удалению.
Так при изготовлении чугуна применяется CaCO3 или доломитизированный известняк, содержащий CaCO3 и MgCO3, так как в шлаке нужно должно содержаться некоторое количество основных оксидов (CaO, MgO).
Назначение кокса. Получение.
В доменном производстве кокс играет роль топлива. Кокс получается на коксохимических предприятиях путем сухой безвоздушной перегонки каменного угля коксующихся сортов при 10000С. Кокс содержит 80-88% углерода, 8-12 % золы, 2-5% влаги, 0.5 – 1.8 % серы, 0,02 – 0,2 % фосфора и до 1-2% летучих компонентов. Кокс должен иметь размеры 25-60 мм и должен быть достаточно прочным, чтобы не разрушался под действием шихтовых материалов.
Назначение огнеупоров. Допустимые сочетания огнеупоров с флюсами. Пример.
Огнеупоры применяются для защиты поверхностей металлургических печей и ковшей, контактирующих с расплавленным металлом, от высоких температур, нагрузок, и химических воздействий металла и шлака. Огнеупоры бывают основными, кислыми и нейтральными. Допускается сочетание только однотипных флюсов и огнеупоров (т.е. кислые с кислыми, основные с основными), в противном случае произойдет разрушение огнеупорного покрытия.
Так, например, применимо сочетание кислого флюса, содержащего кислотный оксид SiO2, и кислого огнеупора, например кварцевого песка, содержащего 95% SiO2.
Определение чугуна.
Чугун – сплав железа с углеродом с концентрацией углерода более 2.14%.
Передельный чугун [C] =4 – 4.25%
Литейный чугун [C] =2.75-3.25%.
Исходные материалы, применяемые для получения чугуна.
При выплавке чугуна применяются железные руды, топливо, флюсы.
Железная руда содержит железо в различных соединениях:
В виде оксидов
Гидроксидов
Карбонатов и т.д., а также пустую породу, состоящую в основном из оксидов Si, Mg, Al, Ca и др.
К железным рудам относится магнитный железняк Fe3O4 (55-60% Fe), красный железняк Fe2O3 (55-60% Fe) , бурый железняк (содержит гидраты оксидов железа 2Fe2O3*3h3O), шпатовые железняки (содержащие FeCO3 30-40%).
При изготовлении чугуна применяется CaCO3 или доломитизированный известняк, содержащий CaCO3 и MgCO3, так как в шлаке нужно должно содержаться некоторое количество основных оксидов (CaO, MgO).
Процесс агломерации.
Процесс агломерации заключается в следующем:
Шихту, состоящую из железной руды (40-50%), известняка (15-20%), возврата мелкого агломерата (20-30%), коксовой мелочи (4-6%), влаги (6-9%), спекают на агломерационных машинах при температуре 1300-15000С. При спекании из руды удаляются вредные примеси (сера и мышьяк), разлагаются карбонаты, и получается кусковой пористый офлюсованный материал – агломерат.
Сущность основного принципа работы доменной печи. Схема доменной печи с указанием температур.
Сущность основного принципа работы доменной печи заключается в противотоке. Нерасплавленная шихта спускается вниз доменной печи, проходя через ряд химических реакций. Расплавленный металл поднимается вверх и тем самым поддерживает условия для протекания реакций на всей высоте доменной печи. Тем самым упрощается сам процесс, так как отпадает необходимость в искусственном создании условий, необходимых для протекания каждой реакции, каждый химический процесс находит свой горизонт.
Реакция горения углерода кокса.
C + O2 CO2 + Q1
CO2 + C 2CO - Q2
Уравнение восстановления железа в доменной печи.
3Fe2O3 + CO2 3Fe3O4 + CO2 + Q3
Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 – Q4
FeO + CO Fe + CO2 + Q5
Продукты доменной печи.
Литейный чугун – применяется на машиностроительных предприятиях для производства фасонных отливок.
Передельный чугун предназначен для переплавки в сталь в конвертерах или мартеновских печах.
Доменные ферросплавы – сплавы железа с кремнием, марганцем и другими элементами. Применяются для раскаления и легирования сталей.
Побочные продукты – шлак и доменный газ. Из шлака изготавливают цемент, шлаковату. Доменный газ применяют как топливо для подогрева воздуха, подаваемого в доменную печь.
Определение стали.
Сталь – сплав Fe с C ([С] < 2.5%)
Высококачественная сталь ([С] < 0,60,7%).
Сущность металлургического процесса передела чугуна в сталь.
Сущность процесса переплавки чугуна в сталь заключается в снижении концентрации углерода и удаления вредных примесей, путем избирательного их окисления и перехода в шлак или газ.
Граница раздела шлак – сталь.
Граница обеспечивается тем, что расплавленный металл и шлак имеют разную плотность и нерастворимы друг в друге.
Основные этапы переплава чугуна в сталь.
Первый этап: Расплавление шихты и нагрев металла. Окисление железа. Удаление фосфора. Для более полного удаления фосфора в расплавленный металл добавляют шлак, содержащий CaO. Из-за нехватки FeO добавляют в металл руду или окалину (в виде шлака).
Второй этап: кипение металлической ванны, восстановление Fe из FeO с выделением углекислого газа. Вместе с всплывающими пузырьками поднимаются прилипшие к ним примеси (флотация). Удаление серы из металла в шлак. Чем выше температура, тем активнее удаляется сера.
Третий этап: раскисление стали (восстановление Fe из FeO).
Химическая реакция окисления железа при переплавке чугуна в сталь.
2Fe + O2 2FeO + 527.36 кДж/моль;
Протекание основных химических реакций и физико-химических явлений на этапе расплава шихты и нагрева расплавленного металла.
2FeO + Si SiO2 + Fe + 330 кДж/моль;
5FeO + 2P P2O5 + 5Fe + 226 кДж/моль
FeO + Mn = MnO + Fe + 123 кДж/моль.
Ангидрид фосфора – нестойкое соединение. Его вытесняют из расплавленного металла с помощью CaO:
2P + 5FeO + 4CaO 4CaO*P2O5 + 5Fe
При кипении металла происходят следующие реакции:
FeO + C = CO + Fe – 153.93кДж/моль
FeS + CaO = CaS + FeO (вшлаке)
FeS + CaO = CaS + FeO (на границе раздела металл – шлак).
Сущность раскисления стали, два основных способа раскисления.
Сущность раскисления заключается в восстановлении оксида железа, растворенного в жидком металле. Раскисление можно проводить двумя способами:
Осаждающим. Осуществляется введением в жидкую сталь растворимых раскислителей (ферромарганца, ферросилиция, алюминия). В результате раскисления восстанавливается железо, и образуются оксиды марганца, алюминия и кремния, обладающие меньшей плотностью, нежели сталь, удаляющиеся в шлак. Однако часть их может остаться в стали, что понижает её свойства.
Диффузионным. Осуществляется раскислением шлака. Ферромарганец, ферросилиций, ферроалюминий мелкоизмельченными загружают на поверхность шлака. Раскислители, восстанавливая оксид железа, уменьшают его содержание в шлаке. В соответствии с законом распределения оксид железа, растворенный в стали, начнет переходить в шлак. Оксиды остаются в шлаке, а восстановленное железо переходит в сталь, что уменьшает содержание в ней неметаллических примесей и тем самым повышая её свойства.
Стали, получаемые в процессе раскисления.
Спокойная сталь получается при полном раскислении в печи или ковше.
Кипящая сталь получается при неполном раскислении. Её раскисление продолжается при остывании слитка. CO выделяется из стали, способствуя удалению из неё водорода и азота, в виде пузырьков, вызывая её «кипение».
FeO + C = Fe + CO.
Полуспокойная сталь. Сталь, раскисление которой протекает в печи и в процессе остывания слитка.
Легирование стали.
Легирование стали проводят для придания ей необходимых свойств. Если легирование проводят элементами, у которых сродство с кислородом меньше чем у железа (Ni, Co, Mo, Cu) , то их можно вводить в любой момент плавки. Обычно легирующие элементы вводят вместе с шихтой. Если легирование проводят элементами, у которых сродство кислороду больше чем у железа(Si, Mn, Al, Cr, V, Ti и др.), то их вводят в металл после или одновременно с раскислителями, в конце плавки, а иногда непосредственно в ковш.
Особенности структуры слитков спокойной, кипящей и полуспокойной стали.
Спокойная сталь застывает без выделения газов. В верхней части образуется усадочная раковина, а в средней части - осевая рыхлость.
Слитки кипящей стали усадка рассредоточена по полостям газовых пузырей. При прокатке газовые пузыри завариваются. Углерод, сера и фосфор потоками выносятся на поверхность, отчего качества её ухудшаются. Поэтому при прокатке срезают только верхнюю часть.
Слитки полуспокойной стали имеют в верхней части структуру кипящей стали, а в нижней – спокойной. Ликвация в верхней части слитков близка к ликвации спокойной стали, но слитки полуспокойной стали не имеют усадочной раковины.
Основные способы разливки стали.
В изложницы сверху – металл наливается непосредственно из ковша (применяют для обычных углеродистых сталей).
При сифонной разливке сталью заполняют сразу несколько изложниц (применяется при разливке высококачественных и легированных сталей).
При непрерывной разливке сталь непрерывно подается через промежуточное разливочное устройство в водоохлаждаемую изложницу без дна - кристаллизатор, из нижней части которого извлекают затвердевающий слиток.
Способы повышения качества стали.
Обработка металла синтетическим шлаком. Синтетический шлак содержащий 55% CaO, 40% Al2O3 и немного SiO2, MgO и минимум FeO, выплавляют в электрической печи и заливают на дно ковша. Затем в ковш заливают сталь. При перемешивании стали и шлака поверхность их взаимодействия резко возрастает и реакции между ними протекают гораздо быстрее. Благодаря этому улучшается пластичность и прочность стали.
Электрошлаковый переплав. Переплаву подвергают выплавленный в печи и прокатанный на круглые прутки металл. Капли расплавленного металла проходят через основной шлак, нагретый электрическим током.
Ток подводится через расплавляемые электроды (прутки). Прохождение капель расплавляемого электрода через шлак способствует их активному взаимодействию. Под слоем шлака образуется ванна расплавленного металла, которая превращается в слиток под действием кристаллизатора. Металлическая ванна пополняется расплавленными каплями электрода. Постепенная и направленная кристаллизация способствует удалению из стали газов и неметаллических включений, слиток получается плотным, однородным, с хорошим качеством поверхности. В результате ЭШП содержание кислорода в металле уменьшается в 1,5 – 2 раза, снижается концентрация серы, в 2 – 3 раза уменьшается содержание неметаллических включений, они становятся меньше и равномерно распределяются по всему объему. ЭШП позволяет получать высококачественные и жаропрочные стали.
Вакуумно – дуговой переплав. Применяется в целях удаления из металла газов и неметаллических включений. Процесс происходит в вакуумных дуговых печах с расходуемыми электродами. При подаче напряжения между расходуемым электродом – катодом и заготовкой – анодом возникает дуга. Сильное охлаждение слитка и разогрев дугой ванны расплавленного металла способствуют направленной кристаллизации слитка. В результате этого неметаллические примеси концентрируются в верхней части слитка, а усадочная раковина мала. Слитки, полученные ВДП отличаются высокими механическими свойствами и равномерностью химического состава.
nreferat.ru
Для производства металлов и сплавов используют руду, флюсы, топливо и огнеупорные материалы. Промышленной рудой называется горная порода, из которой при данном развитии техники целесообразно извлекать металлы и их соединения. Флюсы – материалы, загружаемые в плавильную печь для образования легкоплавкого соединения с пустой породой или концентратом и золой топлива (шлака). Топливом в плавильных печах является кокс, природный газ, доменный газ. Огнеупорные материалы применяют для изготовления внутреннего облицовочного покрытия металлургических печей и ковшей для расплавленного металла. Покрытие должно быть образованно из оксидов одного типа с флюсом (основным, кислотным или нейтральным). В противном случае произойдет разрушение покрытия. 1. Назначение флюса. Пример.Флюсы в производстве металлов применяют для отделения от расплавленного металла пустой породы или концентрата или золы топлива.Образованный шлак имеет меньшую плотность, нежели металл, благодаря чему он поднимается на поверхность и подвергается удалению. Так при изготовлении чугуна применяется CaCO3илидоломитизированный известняк, содержащий CaCO3и MgCO3, так как в шлаке нужно должно содержаться некоторое количество основных оксидов (CaO, MgO).2. Назначение кокса. Получение.В доменном производстве кокс играет роль топлива. Кокс получается на коксохимических предприятиях путем сухой безвоздушной перегонки каменного угля коксующихся сортов при 10000С. Кокс содержит 80-88% углерода, 8-12 % золы, 2-5% влаги, 0.5 – 1.8 % серы, 0,02 – 0,2 % фосфора и до 1-2% летучих компонентов. Кокс должен иметь размеры 25-60 мм и должен быть достаточно прочным, чтобы не разрушался под действием шихтовых материалов.3. Назначение огнеупоров. Допустимыесочетания огнеупоров с флюсами. Пример.Огнеупоры применяются для защиты поверхностей металлургических печей и ковшей, контактирующих с расплавленным металлом, от высоких температур, нагрузок, и химических воздействий металла и шлака. Огнеупоры бывают основными, кислыми и нейтральными. Допускается сочетание только однотипных флюсов и огнеупоров (т.е. кислые с кислыми, основные с основными), в противном случае произойдет разрушение огнеупорного покрытия.Так, например, применимо сочетание кислого флюса, содержащего кислотный оксид SiO2, и кислого огнеупора, например кварцевого песка, содержащего95% SiO2. 4. Определение чугуна.Чугун – сплав железа с углеродом с концентрацией углерода более 2.14%.Передельный чугун [C] =4 – 4.25%Литейный чугун [C] =2.75-3.25%.5. Исходные материалы, применяемые для получения чугуна.При выплавке чугуна применяются железные руды, топливо, флюсы. Железная руда содержит железо в различных соединениях:· В виде оксидов· Гидроксидов· Карбонатов и т.д., а также пустую породу, состоящую в основном из оксидов Si, Mg, Al, Ca и др.К железным рудам относится магнитный железняк Fe3O4 (55-60% Fe), красный железняк Fe2O3 (55-60% Fe) , бурый железняк (содержит гидраты оксидов железа 2Fe2O3*3h3O), шпатовые железняки (содержащие FeCO3 30-40%).При изготовлении чугуна применяется CaCO3илидоломитизированный известняк, содержащий CaCO3и MgCO3, так как в шлаке нужно должно содержаться некоторое количество основных оксидов (CaO, MgO).Топливом при производстве чугуна является кокс, обеспечивающий необходимую температуру для восстановления железа из оксидов.6. Процесс агломерации.Процесс агломерации заключается в следующем:Шихту, состоящую из железной руды (40-50%), известняка (15-20%), возврата мелкого агломерата (20-30%), коксовой мелочи (4-6%), влаги (6-9%), спекают на агломерационных машинах при температуре 1300-15000С. При спекании из руды удаляются вредные примеси (сера и мышьяк), разлагаются карбонаты, и получается кусковой пористый офлюсованный материал – агломерат.7. Сущность основного принципа работы доменной печи. Схема доменной печи с указанием температур. Сущность основного принципа работы доменной печи заключается в противотоке. Нерасплавленная шихта спускается вниз доменной печи, проходя через ряд химических реакций. Расплавленный металл поднимается вверх и тем самым поддерживает условия для протекания реакций на всей высоте доменной печи. Тем самым упрощается сам процесс, так как отпадает необходимость в искусственном создании условий, необходимых для протекания каждой реакции, каждый химический процесс находит свой горизонт.
markmet.ru
Московскийгосударственный автомобильно-дорожный институт.
Основы металлургического производства.
Студент: Троицкий. А. П.
Группа: 1КМ1.
Москва 2001.
1.<span Times New Roman"">
Материалы, применяемые дляпроизводства металлов и сплавов.Для производства металлов и сплавов используютруду, флюсы, топливо и огнеупорные материалы.
Промышленной рудой называетсягорная порода, из которой при данном развитии техники целесообразно извлекать металлы и их соединения.
Флюсы– материалы, загружаемые в плавильную печьдля образования легкоплавкого соединения с пустой породой или концентратом изолой топлива (шлака).
Топливом в плавильных печахявляется кокс, природный газ, доменный газ.
Огнеупорные материалыприменяют для изготовлениявнутреннего облицовочного покрытия металлургических печей и ковшей для расплавленного металла. Покрытиедолжно быть образованно из оксидов одного типа с флюсом (основным, кислотнымили нейтральным). В противном случае произойдет разрушение покрытия.
2.<span Times New Roman"">
Назначение флюса. Пример.Флюсы в производстве металлов применяют дляотделения от расплавленного металла пустой породы или концентрата или золытоплива.
Образованныйшлак имеет меньшую плотность, нежели металл, благодаря чему он поднимается наповерхность и подвергается удалению.
Такпри изготовлении чугуна применяется CaCO3илидоломитизированныйизвестняк, содержащий CaCO3и MgCO3, так как в шлаке нужнодолжно содержаться некоторое количество основных оксидов (CaO, MgO).
3.<span Times New Roman"">
Назначение кокса. Получение.Вдоменном производстве кокс играет роль топлива. Кокс получается накоксохимических предприятиях путем сухой безвоздушной перегонки каменного угля коксующихся сортовпри 10000С. Кокс содержит 80-88%углерода, 8-12 % золы, 2-5% влаги, 0.5 – 1.8 % серы, 0,02 – 0,2 % фосфора и до1-2% летучих компонентов. Кокс должен иметь размеры 25-60 мм и должен бытьдостаточно прочным, чтобы не разрушался под действием шихтовых материалов.
4.<span Times New Roman"">
Назначение огнеупоров. Допустимыесочетания огнеупоров сфлюсами. Пример.Огнеупоры применяются длязащиты поверхностей металлургических печей и ковшей, контактирующих срасплавленным металлом, от высоких температур, нагрузок, и химическихвоздействий металла и шлака. Огнеупоры бывают основными, кислыми и нейтральными. Допускаетсясочетание только однотипных флюсов и огнеупоров (т.е. кислые с кислыми,основные с основными), в противном случае произойдет разрушениеогнеупорного покрытия.
Так, например, применимосочетание кислого флюса, содержащего кислотный оксид SiO2, и кислогоогнеупора, например кварцевого песка, содержащего95% SiO2.
5.<span Times New Roman"">
Определение чугуна.Чугун – сплав железа с углеродом с концентрацией углеродаболее 2.14%.
Передельный чугун [C] =4 – 4.25%
Литейный чугун [C] =2.75-3.25%.
6.<span Times New Roman"">
Исходные материалы, применяемые для получения чугуна.При выплавке чугуна применяются железные руды, топливо,флюсы.
Железнаяруда содержит железо в различных соединениях:
·<span Times New Roman"">
·<span Times New Roman"">
·<span Times New Roman"">
а также пустую породу,состоящую в основном из оксидов Si,Mg, Al, Ca и др.К железным рудам относится магнитный железняк Fe3O4(55-60% Fe), красныйжелезняк Fe2O3 (55-60% Fe), бурый железняк(содержит гидраты оксидов железа 2Fe2O3*3h3O), шпатовые железняки (содержащие FeCO3 30-40%).
Приизготовлении чугуна применяется CaCO3илидоломитизированныйизвестняк, содержащий CaCO3и MgCO3, так как в шлаке нужнодолжно содержаться некоторое количество основных оксидов (CaO, MgO).
Топливом при производстве чугуна является кокс, обеспечивающийнеобходимую температуру для восстановления железа из оксидов.7.<span Times New Roman"">
Процесс агломерации.Процесс агломерации заключается в следующем:
Шихту, состоящую из железной руды (40-50%),известняка (15-20%), возврата мелкого агломерата (20-30%), коксовой мелочи(4-6%), влаги (6-9%), спекают на агломерационных машинах при температуре 1300-15000С. При спекании из рудыудаляются вредные примеси (сера и мышьяк), разлагаются карбонаты, и получаетсякусковой пористый офлюсованный материал – агломерат.
8.<span Times New Roman"">
Сущность основного принципаработы доменной печи. Схема доменной печи с указанием температур.Сущностьосновного принципа работы доменной печи заключается в противотоке.Нерасплавленная шихта спускается вниз доменной печи, проходя через рядхимических реакций. Расплавленный металл поднимается вверх и тем самымподдерживает условия для протекания реакций на всей высоте доменной печи. Темсамым упрощается сам процесс, так как отпадает необходимость в искусственномсоздании условий, необходимых для протекания каждой реакции, каждый химическийпроцесс находит свой горизонт.
<img src="/cache/referats/8394/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">
9.<span Times New Roman"">
Реакция горения углерода кокса.C + O2 ®CO2 + Q1
CO2 + C ®2CO — Q2
10.<span Times New Roman"">
Уравнение восстановления железав доменной печи.3Fe2O3+ CO2 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">®
3Fe3O4 + CO2 + Q3Fe3O4+ CO <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">®
3FeO + CO2 – Q4FeO+ CO <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">®
Fe + CO2 + Q511.<span Times New Roman"">
Продукты доменной печи.·<span Times New Roman"">
Чугун – основной продукт доменной печиЛитейныйчугун – применяется на машиностроительных предприятиях для производствафасонных отливок.
Передельныйчугун предназначен для переплавки в сталь в конвертерах или мартеновскихпечах.
·<span Times New Roman"">
Доменные ферросплавы – сплавы железа скремнием, марганцем и другими элементами. Применяются для раскаления и легирования сталей.·<span Times New Roman"">
Побочные продукты – шлак и доменный газ.Из шлака изготавливают цемент, шлаковату. Доменный газ применяют как топливодля подогрева воздуха, подаваемого в доменную печь.12.<span Times New Roman"">
Определение стали.Сталь – сплав Fe с C ([С] < 2.5%)
Высококачественнаясталь ([С] < 0,6<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">~
0,7%).13.<span Times New Roman"">
Сущность металлургического процесса передела чугуна в сталь.Сущность процесса переплавки чугуна в сталь заключается вснижении концентрации углерода и удаления вредных примесей, путемизбирательного их окисления и перехода в шлак или газ.
14.<span Times New Roman"">
Граница раздела шлак – сталь.Границаобеспечивается тем, что расплавленный металл и шлак имеют разную плотность инерастворимы друг в друге.
15.<span Times New Roman"">
Основные этапы переплава чугуна в сталь.Первыйэтап: Расплавление шихты и нагрев металла. Окисление железа. Удаление фосфора. Для более полного удаления фосфора в расплавленный металл добавляют шлак,содержащий CaO. Из-занехватки FeO добавляютв металл руду или окалину (в виде шлака).
Второйэтап: кипение металлической ванны, восстановление Fe из FeOс выделением углекислого газа. Вместе с всплывающими пузырьками поднимаютсяприлипшие к ним примеси (флотация). Удаление серы из металла в шлак. Чем вышетемпература, тем активнее удаляется сера.
Третийэтап: раскисление стали (восстановление Fe из FeO).
16.<span Times New Roman"">
Химическая реакция окисленияжелеза при переплавке чугуна в сталь.2Fe+ O2®2FeO+ 527.36 кДж/моль;
17.<span Times New Roman"">
Протекание основных химических реакций ифизико-химических явлений на этапе расплава шихты и нагрева расплавленногометалла.2FeO+ Si®SiO2+ Fe+ 330 кДж/моль;
5FeO+ 2P®P2O5+ 5Fe+ 226 кДж/моль
FeO+ Mn= MnO+ Fe+ 123 кДж/моль.
Ангидрид фосфора – нестойкоесоединение. Его вытесняют из расплавленного металла с помощью CaO:
2P + 5FeO + 4CaO 4CaO*P2O5+ 5Fe
18.<span Times New Roman"">
FeO+ C = CO + Fe – 153.93кДж/моль
FeS + CaO = CaS + FeO (вшлаке)
FeS + CaO = CaS+ FeO (на границераздела металл – шлак).
19.<span Times New Roman"">
Сущность раскисления стали, два основных способа раскисления.Сущностьраскисления заключается в восстановлении оксида железа, растворенного в жидкомметалле. Раскисление можно проводить двумя способами:
a)<span Times New Roman"">
введением в жидкую сталь растворимыхраскислителей (ферромарганца, ферросилиция, алюминия). В результате раскислениявосстанавливается железо, и образуются оксиды марганца, алюминия и кремния,обладающие меньшей плотностью, нежели сталь, удаляющиеся в шлак. Однако частьих может остаться в стали, что понижает её свойства.b)<span Times New Roman"">
сталь, что уменьшает содержание в ней неметаллических примесей и темсамым повышая её свойства.20.<span Times New Roman"">
Стали, получаемые в процессе раскисления.Спокойнаясталь получается при полном раскислении в печи или ковше.
Кипящаясталь получается при неполном раскислении. Её раскисление продолжается приостывании слитка. COвыделяется из стали, способствуя удалению из неё водорода и азота, в видепузырьков, вызывая её «кипение».
FeO + C = Fe + CO.
Полуспокойнаясталь. Сталь, раскисление которой протекает в печи и в процессе остыванияслитка.
21.<span Times New Roman"">
Легирование стали.Легированиестали проводят для придания ей необходимых свойств. Если легирование проводятэлементами, у которых сродство с кислородом меньше чем у железа (Ni, Co, Mo, Cu), то их можно вводить влюбой момент плавки. Обычно легирующие элементы вводят вместе с шихтой. Если легирование проводят элементами, у которыхсродство кислороду больше чем у железа(Si, Mn, Al, Cr, V, Ti и др.), то их вводят в металл послеили одновременно с раскислителями, в конце плавки, а иногда непосредственно вковш.
22.<span Times New Roman"">
Особенности структуры слитков спокойной, кипящей и полуспокойной стали.Спокойная сталь застывает без выделениягазов. В верхней части образуется усадочная раковина, а в средней части — осевая рыхлость.
Слиткикипящей стали усадка рассредоточена по полостям газовых пузырей. Припрокатке газовые пузыри завариваются. Углерод, сера и фосфор потоками выносятсяна поверхность, отчего качества её ухудшаются. Поэтому при прокатке срезаюттолько верхнюю часть.
Слитки полуспокойнойстали имеют в верхней части структуру кипящей стали, а в нижней –спокойной. Ликвация в верхней части слитков близка к ликвации спокойной стали,но слитки полуспокойной стали не имеют усадочной раковины.
23.<span Times New Roman"">
Основные способы разливки стали.Визложницы сверху – металлналивается непосредственно из ковша(применяют для обычных углеродистых сталей).
Присифонной разливке сталью заполняют сразу несколько изложниц (применяется приразливке высококачественных и легированных сталей).
При непрерывнойразливке сталь непрерывно подается через промежуточное разливочное устройство вводоохлаждаемую изложницу без дна - кристаллизатор, из нижней части которого извлекают затвердевающий слиток.
24.<span Times New Roman"">
Способы повышения качества стали.Обработка металла синтетическим шлаком. Синтетическийшлак содержащий 55% CaO, 40% Al2O3и немного SiO2, MgO и минимум FeO, выплавляют в электрической печи и заливают на дно ковша.Затем в ковш заливают сталь. При перемешивании стали и шлака поверхность ихвзаимодействия резко возрастает и реакции между ними протекают гораздо быстрее.Благодаря этому улучшается пластичность и прочность стали.
Электрошлаковый переплав. Переплаву подвергают выплавленныйв печи и прокатанный на круглые прутки металл. Капли расплавленного металлапроходят через основной шлак, нагретый электрическим током.
Ток подводится через расплавляемые электроды (прутки).Прохождение капель расплавляемого электрода через шлак способствует ихактивному взаимодействию. Под слоем шлака образуется ванна расплавленногометалла, которая превращается в слиток под действием кристаллизатора.Металлическая ванна пополняется расплавленными каплями электрода. Постепенная инаправленная кристаллизация способствует удалению из стали газов инеметаллических включений, слиток получается плотным, однородным, с хорошимкачеством поверхности. В результате ЭШП содержание кислорода в металле уменьшается в 1,5 – 2раза, снижается концентрация серы, в 2 – 3 раза уменьшается содержаниенеметаллических включений, они становятся меньше и равномерно распределяются повсему объему. ЭШП позволяет получать высококачественные и жаропрочные стали.
Вакуумно – дуговой переплав. Применяется в целяхудаления из металла газов и неметаллических включений. Процесс происходит ввакуумных дуговых печах с расходуемымиэлектродами. При подаче напряжения между расходуемым электродом – катодом изаготовкой – анодом возникает дуга. Сильное охлаждение слитка и разогрев дугойванны расплавленного металла способствуют направленной кристаллизации слитка. Врезультате этого неметаллические примеси концентрируются в верхней частислитка, а усадочная раковина мала. Слитки, полученные ВДП отличаются высокими механическими свойствами иравномерностью химического состава.
www.ronl.ru
Московскийгосударственный автомобильно-дорожный институт.
Основы металлургического производства.
Студент: Троицкий. А. П.
Группа: 1КМ1.
Москва 2001.
1.<span Times New Roman"">
Материалы, применяемые дляпроизводства металлов и сплавов.Для производства металлов и сплавов используютруду, флюсы, топливо и огнеупорные материалы.
Промышленной рудой называетсягорная порода, из которой при данном развитии техники целесообразно извлекать металлы и их соединения.
Флюсы– материалы, загружаемые в плавильную печьдля образования легкоплавкого соединения с пустой породой или концентратом изолой топлива (шлака).
Топливом в плавильных печахявляется кокс, природный газ, доменный газ.
Огнеупорные материалыприменяют для изготовлениявнутреннего облицовочного покрытия металлургических печей и ковшей для расплавленного металла. Покрытиедолжно быть образованно из оксидов одного типа с флюсом (основным, кислотнымили нейтральным). В противном случае произойдет разрушение покрытия.
2.<span Times New Roman"">
Назначение флюса. Пример.Флюсы в производстве металлов применяют дляотделения от расплавленного металла пустой породы или концентрата или золытоплива.
Образованныйшлак имеет меньшую плотность, нежели металл, благодаря чему он поднимается наповерхность и подвергается удалению.
Такпри изготовлении чугуна применяется CaCO3илидоломитизированныйизвестняк, содержащий CaCO3и MgCO3, так как в шлаке нужнодолжно содержаться некоторое количество основных оксидов (CaO, MgO).
3.<span Times New Roman"">
Назначение кокса. Получение.Вдоменном производстве кокс играет роль топлива. Кокс получается накоксохимических предприятиях путем сухой безвоздушной перегонки каменного угля коксующихся сортовпри 10000С. Кокс содержит 80-88%углерода, 8-12 % золы, 2-5% влаги, 0.5 – 1.8 % серы, 0,02 – 0,2 % фосфора и до1-2% летучих компонентов. Кокс должен иметь размеры 25-60 мм и должен бытьдостаточно прочным, чтобы не разрушался под действием шихтовых материалов.
4.<span Times New Roman"">
Назначение огнеупоров. Допустимыесочетания огнеупоров сфлюсами. Пример.Огнеупоры применяются длязащиты поверхностей металлургических печей и ковшей, контактирующих срасплавленным металлом, от высоких температур, нагрузок, и химическихвоздействий металла и шлака. Огнеупоры бывают основными, кислыми и нейтральными. Допускаетсясочетание только однотипных флюсов и огнеупоров (т.е. кислые с кислыми,основные с основными), в противном случае произойдет разрушениеогнеупорного покрытия.
Так, например, применимосочетание кислого флюса, содержащего кислотный оксид SiO2, и кислогоогнеупора, например кварцевого песка, содержащего95% SiO2.
5.<span Times New Roman"">
Определение чугуна.Чугун – сплав железа с углеродом с концентрацией углеродаболее 2.14%.
Передельный чугун [C] =4 – 4.25%
Литейный чугун [C] =2.75-3.25%.
6.<span Times New Roman"">
Исходные материалы, применяемые для получения чугуна.При выплавке чугуна применяются железные руды, топливо,флюсы.
Железнаяруда содержит железо в различных соединениях:
·<span Times New Roman"">
·<span Times New Roman"">
·<span Times New Roman"">
а также пустую породу,состоящую в основном из оксидов Si,Mg, Al, Ca и др.К железным рудам относится магнитный железняк Fe3O4(55-60% Fe), красныйжелезняк Fe2O3 (55-60% Fe), бурый железняк(содержит гидраты оксидов железа 2Fe2O3*3h3O), шпатовые железняки (содержащие FeCO3 30-40%).
Приизготовлении чугуна применяется CaCO3илидоломитизированныйизвестняк, содержащий CaCO3и MgCO3, так как в шлаке нужнодолжно содержаться некоторое количество основных оксидов (CaO, MgO).
Топливом при производстве чугуна является кокс, обеспечивающийнеобходимую температуру для восстановления железа из оксидов.7.<span Times New Roman"">
Процесс агломерации.Процесс агломерации заключается в следующем:
Шихту, состоящую из железной руды (40-50%),известняка (15-20%), возврата мелкого агломерата (20-30%), коксовой мелочи(4-6%), влаги (6-9%), спекают на агломерационных машинах при температуре 1300-15000С. При спекании из рудыудаляются вредные примеси (сера и мышьяк), разлагаются карбонаты, и получаетсякусковой пористый офлюсованный материал – агломерат.
8.<span Times New Roman"">
Сущность основного принципаработы доменной печи. Схема доменной печи с указанием температур.Сущностьосновного принципа работы доменной печи заключается в противотоке.Нерасплавленная шихта спускается вниз доменной печи, проходя через рядхимических реакций. Расплавленный металл поднимается вверх и тем самымподдерживает условия для протекания реакций на всей высоте доменной печи. Темсамым упрощается сам процесс, так как отпадает необходимость в искусственномсоздании условий, необходимых для протекания каждой реакции, каждый химическийпроцесс находит свой горизонт.
<img src="/cache/referats/8394/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">
9.<span Times New Roman"">
Реакция горения углерода кокса.C + O2 ®CO2 + Q1
CO2 + C ®2CO — Q2
10.<span Times New Roman"">
Уравнение восстановления железав доменной печи.3Fe2O3+ CO2 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">®
3Fe3O4 + CO2 + Q3Fe3O4+ CO <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">®
3FeO + CO2 – Q4FeO+ CO <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">®
Fe + CO2 + Q511.<span Times New Roman"">
Продукты доменной печи.·<span Times New Roman"">
Чугун – основной продукт доменной печиЛитейныйчугун – применяется на машиностроительных предприятиях для производствафасонных отливок.
Передельныйчугун предназначен для переплавки в сталь в конвертерах или мартеновскихпечах.
·<span Times New Roman"">
Доменные ферросплавы – сплавы железа скремнием, марганцем и другими элементами. Применяются для раскаления и легирования сталей.·<span Times New Roman"">
Побочные продукты – шлак и доменный газ.Из шлака изготавливают цемент, шлаковату. Доменный газ применяют как топливодля подогрева воздуха, подаваемого в доменную печь.12.<span Times New Roman"">
Определение стали.Сталь – сплав Fe с C ([С] < 2.5%)
Высококачественнаясталь ([С] < 0,6<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">~
0,7%).13.<span Times New Roman"">
Сущность металлургического процесса передела чугуна в сталь.Сущность процесса переплавки чугуна в сталь заключается вснижении концентрации углерода и удаления вредных примесей, путемизбирательного их окисления и перехода в шлак или газ.
14.<span Times New Roman"">
Граница раздела шлак – сталь.Границаобеспечивается тем, что расплавленный металл и шлак имеют разную плотность инерастворимы друг в друге.
15.<span Times New Roman"">
Основные этапы переплава чугуна в сталь.Первыйэтап: Расплавление шихты и нагрев металла. Окисление железа. Удаление фосфора. Для более полного удаления фосфора в расплавленный металл добавляют шлак,содержащий CaO. Из-занехватки FeO добавляютв металл руду или окалину (в виде шлака).
Второйэтап: кипение металлической ванны, восстановление Fe из FeOс выделением углекислого газа. Вместе с всплывающими пузырьками поднимаютсяприлипшие к ним примеси (флотация). Удаление серы из металла в шлак. Чем вышетемпература, тем активнее удаляется сера.
Третийэтап: раскисление стали (восстановление Fe из FeO).
16.<span Times New Roman"">
Химическая реакция окисленияжелеза при переплавке чугуна в сталь.2Fe+ O2®2FeO+ 527.36 кДж/моль;
17.<span Times New Roman"">
Протекание основных химических реакций ифизико-химических явлений на этапе расплава шихты и нагрева расплавленногометалла.2FeO+ Si®SiO2+ Fe+ 330 кДж/моль;
5FeO+ 2P®P2O5+ 5Fe+ 226 кДж/моль
FeO+ Mn= MnO+ Fe+ 123 кДж/моль.
Ангидрид фосфора – нестойкоесоединение. Его вытесняют из расплавленного металла с помощью CaO:
2P + 5FeO + 4CaO 4CaO*P2O5+ 5Fe
18.<span Times New Roman"">
FeO+ C = CO + Fe – 153.93кДж/моль
FeS + CaO = CaS + FeO (вшлаке)
FeS + CaO = CaS+ FeO (на границераздела металл – шлак).
19.<span Times New Roman"">
Сущность раскисления стали, два основных способа раскисления.Сущностьраскисления заключается в восстановлении оксида железа, растворенного в жидкомметалле. Раскисление можно проводить двумя способами:
a)<span Times New Roman"">
введением в жидкую сталь растворимыхраскислителей (ферромарганца, ферросилиция, алюминия). В результате раскислениявосстанавливается железо, и образуются оксиды марганца, алюминия и кремния,обладающие меньшей плотностью, нежели сталь, удаляющиеся в шлак. Однако частьих может остаться в стали, что понижает её свойства.b)<span Times New Roman"">
сталь, что уменьшает содержание в ней неметаллических примесей и темсамым повышая её свойства.20.<span Times New Roman"">
Стали, получаемые в процессе раскисления.Спокойнаясталь получается при полном раскислении в печи или ковше.
Кипящаясталь получается при неполном раскислении. Её раскисление продолжается приостывании слитка. COвыделяется из стали, способствуя удалению из неё водорода и азота, в видепузырьков, вызывая её «кипение».
FeO + C = Fe + CO.
Полуспокойнаясталь. Сталь, раскисление которой протекает в печи и в процессе остыванияслитка.
21.<span Times New Roman"">
Легирование стали.Легированиестали проводят для придания ей необходимых свойств. Если легирование проводятэлементами, у которых сродство с кислородом меньше чем у железа (Ni, Co, Mo, Cu), то их можно вводить влюбой момент плавки. Обычно легирующие элементы вводят вместе с шихтой. Если легирование проводят элементами, у которыхсродство кислороду больше чем у железа(Si, Mn, Al, Cr, V, Ti и др.), то их вводят в металл послеили одновременно с раскислителями, в конце плавки, а иногда непосредственно вковш.
22.<span Times New Roman"">
Особенности структуры слитков спокойной, кипящей и полуспокойной стали.Спокойная сталь застывает без выделениягазов. В верхней части образуется усадочная раковина, а в средней части — осевая рыхлость.
Слиткикипящей стали усадка рассредоточена по полостям газовых пузырей. Припрокатке газовые пузыри завариваются. Углерод, сера и фосфор потоками выносятсяна поверхность, отчего качества её ухудшаются. Поэтому при прокатке срезаюттолько верхнюю часть.
Слитки полуспокойнойстали имеют в верхней части структуру кипящей стали, а в нижней –спокойной. Ликвация в верхней части слитков близка к ликвации спокойной стали,но слитки полуспокойной стали не имеют усадочной раковины.
23.<span Times New Roman"">
Основные способы разливки стали.Визложницы сверху – металлналивается непосредственно из ковша(применяют для обычных углеродистых сталей).
Присифонной разливке сталью заполняют сразу несколько изложниц (применяется приразливке высококачественных и легированных сталей).
При непрерывнойразливке сталь непрерывно подается через промежуточное разливочное устройство вводоохлаждаемую изложницу без дна - кристаллизатор, из нижней части которого извлекают затвердевающий слиток.
24.<span Times New Roman"">
Способы повышения качества стали.Обработка металла синтетическим шлаком. Синтетическийшлак содержащий 55% CaO, 40% Al2O3и немного SiO2, MgO и минимум FeO, выплавляют в электрической печи и заливают на дно ковша.Затем в ковш заливают сталь. При перемешивании стали и шлака поверхность ихвзаимодействия резко возрастает и реакции между ними протекают гораздо быстрее.Благодаря этому улучшается пластичность и прочность стали.
Электрошлаковый переплав. Переплаву подвергают выплавленныйв печи и прокатанный на круглые прутки металл. Капли расплавленного металлапроходят через основной шлак, нагретый электрическим током.
Ток подводится через расплавляемые электроды (прутки).Прохождение капель расплавляемого электрода через шлак способствует ихактивному взаимодействию. Под слоем шлака образуется ванна расплавленногометалла, которая превращается в слиток под действием кристаллизатора.Металлическая ванна пополняется расплавленными каплями электрода. Постепенная инаправленная кристаллизация способствует удалению из стали газов инеметаллических включений, слиток получается плотным, однородным, с хорошимкачеством поверхности. В результате ЭШП содержание кислорода в металле уменьшается в 1,5 – 2раза, снижается концентрация серы, в 2 – 3 раза уменьшается содержаниенеметаллических включений, они становятся меньше и равномерно распределяются повсему объему. ЭШП позволяет получать высококачественные и жаропрочные стали.
Вакуумно – дуговой переплав. Применяется в целяхудаления из металла газов и неметаллических включений. Процесс происходит ввакуумных дуговых печах с расходуемымиэлектродами. При подаче напряжения между расходуемым электродом – катодом изаготовкой – анодом возникает дуга. Сильное охлаждение слитка и разогрев дугойванны расплавленного металла способствуют направленной кристаллизации слитка. Врезультате этого неметаллические примеси концентрируются в верхней частислитка, а усадочная раковина мала. Слитки, полученные ВДП отличаются высокими механическими свойствами иравномерностью химического состава.
www.ronl.ru
В таблицах 1 и 2 приведены опытные данные конвертирования.
Таблица 1. Опытные данные конвертирования, %
<img width=«573» height=«267» src=«ref-2_1073221846-33445.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026"> Таблица 2. Опытные данные конвертирования с загрузкой массы из конвертора 1, %
<img width=«581» height=«297» src=«ref-2_1073255291-35918.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">
1.1.1 Штейн Штейн — промежуточный продукт, представляющий сплав сульфидов железа и цветных металлов переменного химического состава, в нём аккумулируются имеющиеся в сырье благородные и сопутствующие металлы.
Таблица 3. Состав штейнов, поступающих на конвертирование, %
<img width=«649» height=«68» src=«ref-2_1073291209-1948.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">
Штейн имеет низкое содержание серы, в связи с этим серы штейна не хватает для связывания всех металлов в сульфид и часть металлов находится в нем в свободном состоянии, такие штейны называют металлизированными.
Штейны обеднительного передела имеют большую степень металлизации. Это существенно влияет на режим процесса конвертирования.
Так же используется штейн из рудотермических печей, получаемый при плавке в РТП руды, обожженных окатышей, оборотного шлака и флюса, а так же штейн из электропечей обеднения конверторного шлака, получаемый при переработке в ЭПО конверторного шлака. 1.1.2 Флюсы Флюсы — материалы, применяемые в металлургических процессах с целью образования или регулирования состава шлака, предохранения расплавленных металлов от взаимодействия с внешней газовой средой, а также служащие для связывания окислов при пайке и сварке металлов.
Кварцевый флюс (70-75% SiO2) при конвертировании штейнов отвечает всем необходимым требованиям. Необходимо отметить, что кварцевый флюс в конверторном процессе применяют еще и в качестве регулятора температуры. Так же в качестве флюса применяется речной песок (65-68% SiO2).
По техническим условиям содержание кремнезема SiO2 не должно быть ниже 67 %. Обычно предпочитают флюсы с максимальным содержанием кремнезема, поскольку в этом случае расход флюса минимален, а процесс шлакообразования протекает наиболее успешно. Влажность кварцевого флюса не должно превышать 2 %.
1.2. Теоретические основы процесса конвертирования медно-никелевых штейнов
Руда с низким содержанием металлов подвергается переработке на обогатительной фабрике в городе Заполярном. Полученный медно-никелевый сульфидный концентрат поступает в цех обжига, также расположенный в Заполярном. Обожженные окатыши поступают на рудную электроплавку в плавильный цех в поселке Никель. В сернокислотном цехе перерабатывают газы конверторного передела, содержащие в среднем 3% диоксида серы.
Богатые сульфидные медно-никелевые руды перерабатываются по схеме прямой селективной флотации с последовательным получением медного, никелевого, пирротинового концентратов и отвальных хвостов. Далее производится плавка.
Конвертирование штейнов — один из основных металлургических процессов в производстве меди и никеля. Конвертерный передел является частью плавильного цеха. В нем размещаются конвертеры — агрегаты, в которых перерабатывается медно-никелевый штейн, поступающий из рудно-термических и обеднительных электропечей.Целью конвертерного процесса является удаление из штейна практически всего железа и получение продукта, который называется файнштейном. В файнштейн с возможной полнотой должны быть извлечены никель, медь, кобальт, благородные (платина, рутений, родий, иридий, осмий) металлы.
В конверторах расплавленный штейн продувают воздухом в присутствии вводимого в конвертер кварцевого флюса. Образующее при продувке закисное железо FeO взаимодействует с кварцем флюса, образуя силикат типа фаялита [(FeO)2ґSiO2].
В операции конвертирования получают три конечных продукта: файнштейн; конверторный шлак и запыленные отходящие газы, содержащие сернистый ангидрид (SO2).
Конверторный шлак направляют на операцию обеднения для обеспечения более высокого извлечения ценных металлов в файнштейн.
Конверторные газы после очистки от пыли, поступающей в оборот, выбрасывают в атмосферу или передают на сернокислотный завод для получения серной кислоты.
Файнштейн далее поступает на операцию разделения никеля и меди.
Сульфиды железа, кобальта, никеля и меди, из которых в основном состоит штейн, каждый в отдельности, при температуре конвертирования (1200С-1300oС) обладает высоким сродством к кислороду. Это означает, что каждый сульфид способен активно окисляться кислородом по следующим реакциям:
<place w:st=«on»>FeS+0,5ґO2 =FeO+SO2 ;
CoS+0,5ґO2=CoO+SO2 ;
Cu2S+0,5ґO2=2ґCu+SO2 ;
2ґCu+0,5ґO2=Cu2O ;
Ni3S2+1,5ґO2=3ґNiO+2ґSO2.
Высокое сродство к кислороду при температурах конверторного процесса имеют также свободные металлы -железо, кобальт, никель и медь -и поэтому, они каждый в отдельности, весьма, активно взаимодействуют с кислородом.
При совместном присутствии в расплаве металлы и сульфиды окисляются не одновременно, а в определенной последовательности в соответствии с величинами их сродства к кислороду или сере. продолжение --PAGE_BREAK--1.2.1 Продувка штейнов а) не содержащих свободных металлов. При продувке воздухом медно-никелевого штейна, не содержащего свободных металлов, в начале кислородом воздуха будет окисляться наиболее активная составляющая расплава FeS по реакции FeS+0.5ґO2 =FeO+SO2 .
Находящийся в расплаве FeS защищает сульфиды Со, Ni и Cu от окисления, так как обменные реакции MeO+FeS=MeS+FeO, где Me означает Со, Ni, Cu, протекают слева направо. Основная реакция конвертирования неметаллизированных штейнов:
2ґ<place w:st=«on»>FeS+3ґO2+SiO2= (FeO)2ґSiO2+2ґSiO2 .
При конвертировании большее значение имеет процесс образования магнетита (Fe3O4). Магнетит образуется при конвертировании любых штейнов вследствие окислительного характера процесса. б) металлизированных штейнов. При продувке металлизированных штейнов в начале протекает следующая реакция:
2ґFe+0.5ґO2+SiO2= (FeO)2ґSiO2 Только после практически полного окисления свободного железа начинает окисляться FeS, характеризующее начало периода продувки.
Основная реакция конвертирования металлизированных штейнов:
6ґFe+3ґO2+3ґSiO2=3ґ(FeO)2ґSiO2
1.2.2 Тепловая работа конвертора Конвертерный процесс осуществляется за счет тепла экзотермических реакций окисления свободного железа(Fe) и его сульфида(FeS) и ошлакования закиси железа и по этому не требует использования топлива. Основные реакции конвертирования:
6ґFe+3ґO2+3ґSiO2=3ґ[(FeO)2ґSiO2]+448800 кал
2ґ<place w:st=«on»>FeS+3ґO2+SiO2= (FeO)2ґSiO2+2ґSO2+246080 кал
Продувка металлизированных штейнов имеет значительно большие резервы тепла, чем продувка насыщенных серой не металлизированных расплавов. Основные данные по температурному режиму процесса конвертирования Сu-Ni штейнов:
Температура штейна рудотермических печей, oC…………………1100-1200
Оптимальная температура массы в конвертере в период
набора, oC……………………………………………………………...1220-1250
Оптимальная температура массы в конвертере в период
варки файнштейна, oC……………………………………………………1180
Температура, oC:
конвертерных шлаков…………………………………………….1150-1290
конвертерных газов………………………………………………...950-1000
Количество холодных присадок зависит от степени металлизации штейна и ряда факторов, связанных с емкостью конвертера и характером поведения процесса. В условиях комбината «Печенганикель» количество холодных присадок составляет 10-20 %. продолжение --PAGE_BREAK--1.2.3 Механизмы процессов, протекающих в конверторной ванне окисления штейна
Окисление штейна происходит на границе воздух-штейн газового пузыря, образуемого дутьем, и в самой газовой струе на границе воздух -распыленный штейн, имеющей весьма развитую поверхность.
1) При продувке не металлизированных штейнов на границе газовый пузырь -штейновый расплав происходит преимущественное окисление сернистого железа, причем оно протекает непосредственно до магнетита по реакции 3ґFeS+5ґO2= Fe3O4+3ґSO2. Магнетит далее частично восстанавливается в расплаве по реакции 3ґFe3O4+FeS=10ґFeO+SO2. Внутри дутьевого факела, кроме этой реакции, идут также следующие:
2ґNi3S2+7ґO2=6ґNiO+4ґSO2 (после выгорания FeS)
2ґCu2S+3ґO2=2ґCuO+2ґSO2 (после выгорания основного количества Ni3S2) Сu2S+2ґCuO=6ґCu+SO2.
Далее образовавшиеся окислы и металлы, взаимодействуя со штейном, восстанавливаются и сульфидируются по реакциям:
3ґNiO+3ґ<place w:st=«on»>FeS=Ni3S2+3ґFeO+0,5ґS2,
Cu2O+FeS=Cu2S+FeO, 2ґCu+<place w:st=«on»>FeS=Cu2S+Fe.
Таким образом, в конечном счете окисляется сернистое железо штейна при незначительном переходе цветных металлов в шлак, определяемом равновесием последних трех реакций и другими причинами физического характера, рассматриваемыми ниже.
2) При продувке металлизированных штейнов окислительные процессы протекают по несколько иной схеме. На границе воздух -штейновый расплав идет реакция избирательного окисления металлического железа до вюстита FeO по реакции 2ґFe +O2=2ґFeO. В дутьевой струе происходит окисление мелких капель штейна по стадиям:
2ґFe +O2=2ґFeO,
3ґFeO+0,5ґO2.=Fe3O4,
3ґFeS+5ґO2=Fe3O4+3ґSO2 (после выгорания Fe),
2ґNi3S2+7ґO2=6ґNiO+4ґSO2 (после выгорания FeS),
2ґCu2S+3ґO2=2ґCu2O+2ґSO2 ( после выгорания большей части Ni3S2),
Cu2S+2ґCu2O=6ґCu+SO2.
Окислы цветных металлов и двуокись серы взаимодействуют с расплавленным штейном, в результате чего металлы и сера снова переходят в штейн по реакциям:
3ґNi+2ґ<place w:st=«on»>FeS=Ni3S2+2ґFe,
Cu2O+Fe=2ґCu+FeO,
2ґCu+<place w:st=«on»>FeS=Cu2S+Fe,
SO2+3ґFe=<place w:st=«on»>FeS+2ґFeO.
продолжение --PAGE_BREAK-- 1.3 Продукты конвертирования Конечными продуктами конверторного передела являются медно-никелевый файнштейн, конвертерный шлак периода набора, конвертерные газы и конвертерная пыль. Кроме, того при конвертировании получают шлаки периода варки файнштейна, которые являются внутренним оборотным продуктом конвертерного передела.
1.3.1 Фанштейн В таблице приведен состав файнштейна, получаемого на «Печенганикель»..
Таблица 4. Состав медно-никелевого файнштейна ,%
<img width=«658» height=«41» src=«ref-2_1073293157-1512.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">
Медно-никелевый файнштейн разделяют методом флотации. Успешное разделение его на никелевый и медный концентраты зависит от:
1) состава и главным образом от содержания серы и железа. По действующим техническим условиям содержание серы в файнштейне не должно быть ниже 23%.
2) отношение меди к никелю в нем. В настоящее время перерабатывают файнштейн, отношение меди к никелю в котором не превышает 1,0.
1.3.2 Конверторные шлаки Состав конвертерного шлака приведен в таблице 5.
Конвертерные шлаки состоят в основном из силикатов железа фаялита (FeO)2ґSiO2, в котором растворено небольшое количество окислов, перешедших из кварцевого флюса и футеровки.
Конвертерные шлаки также содержат некоторое количество цветных металлов. Цветные металлы в шлаке находятся в трех основных формах: свободных сульфидов, сульфидов, растворенных в шлаке, и окислов, образующих обычно в расплаве силикатные комплексы.
Таблица 5 . Состав конвертерных шлаков, %
<img width=«636» height=«58» src=«ref-2_1073294669-1965.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">
В шлаке также растворяется заметное количество сульфида железа, чем объясняется повышенное содержание в шлаке серы. Характерная особенность конвертерных шлаков -присутствие в них значительных количеств магнетита. Содержание магнетита в шлаке обычно составляет 10-25 % и зависит от ряда факторов.
1.3.3 Конверторные газы
Концентрация SO2 в отходящих газах в газоходе снижается вследствие очень больших подсосов воздуха через напыльник в газоходную систему. С целью повышения концентрации SO2 в газах для получены из него серной кислоты на предприятии установлены герметичные напыльники.
На графике приведён состав конверторных газов по ходу продувки
<img width=«423» height=«431» src=«ref-2_1073296634-24759.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">
Рис 2. Состав конверторных газов по ходу продувки 1- обычный режим продувки;
2,3 – продувка обогащённой массы, перелитых из других конверторов;
4,5 – продувка штейна, залитого на оставленный в конверторе шлак;
6 – продувка после загрузки ферроникелевых «жуков»;
7 – продувка одного ковша штейна
1.3.4 Конверторная пыль
В результате интенсивной продувке расплава воздухом конвертерный процесс всегда сопровождается некоторым разбрызгиванием массы, которая выносится в газоходную систему и там оседает в виде конверторной пыли,
Частично из конвертера выносится мелкая фракция кварцевого флюса и холодных присадок.
Примерный состав конвертерной состав пыли приведен ниже, %:
Ni ………………….9,0-12,0 Fe…………………….16,0-25,0
Cu…………………10,0-15,0 S………………………10,0-12,0
Co………………….0,3-0,4 SiO2……………………22,0-30,0
Конвертерная пыль является оборотным материалом. Крупную фракцию конвертерной пыли перерабатывают в конвертерах, а мелкую -в руднотермических электропечах.
продолжение --PAGE_BREAK--2. Материальный баланс процесса 2.1 Технологическая схема конвертирования.
Медно-никелевый штейн <img width=«2» height=«41» src=«ref-2_1073321393-76.coolpic» v:shapes="_x0000_s1031">
<img width=«50» height=«21» src=«ref-2_1073321469-128.coolpic» v:shapes="_x0000_s1032"><img width=«50» height=«21» src=«ref-2_1073321597-127.coolpic» v:shapes="_x0000_s1030"> Воздух Кварцевый флюс <img width=«2» height=«2» src=«ref-2_1073321724-73.coolpic» v:shapes="_x0000_s1028"> Конвертирование <img width=«50» height=«30» src=«ref-2_1073321797-146.coolpic» v:shapes="_x0000_s1033"> <img width=«117» height=«4» src=«ref-2_1073321943-95.coolpic» v:shapes="_x0000_s1029 _x0000_s1040"> <img width=«50» height=«30» src=«ref-2_1073322038-144.coolpic» v:shapes="_x0000_s1034"> <img width=«2» height=«31» src=«ref-2_1073322182-76.coolpic» v:shapes="_x0000_s1035">
Газ и пыль Файнштейн Конвертерный шлак
<img width=«2» height=«31» src=«ref-2_1073322182-76.coolpic» v:shapes="_x0000_s1037"> <img width=«2» height=«31» src=«ref-2_1073322182-76.coolpic» v:shapes="_x0000_s1036"> <img width=«2» height=«31» src=«ref-2_1073322182-76.coolpic» v:shapes="_x0000_s1038">
<img width=«88» height=«2» src=«ref-2_1073322486-79.coolpic» v:shapes="_x0000_s1039"> Газоочистка На разделение меди На обеднение в
<img width=«41» height=«22» src=«ref-2_1073322565-121.coolpic» v:shapes="_x0000_s1042"><img width=«40» height=«22» src=«ref-2_1073322686-118.coolpic» v:shapes="_x0000_s1041"> и никеля электропечи
Газы Пыль
<img width=«2» height=«21» src=«ref-2_1073322804-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1043"> <img width=«2» height=«21» src=«ref-2_1073322879-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1044">
На производство В электро-
Н2SO4 или плавку
в трубу 2.2 Расчет ведем в соответствии с технологической схемой
2.2.1 Вещественный состав штейна
Принимаем, что цветные металлы находятся в штейне в виде <img width=«45» height=«25» src=«ref-2_1073322954-154.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">, <img width=«44» height=«25» src=«ref-2_1073323108-144.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">,<img width=«37» height=«20» src=«ref-2_1073323252-128.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">, железо – в виде свободного металла (абсолютное содержание 4%), <img width=«36» height=«20» src=«ref-2_1073323380-125.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">,<img width=«48» height=«25» src=«ref-2_1073323505-153.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">.
Для расчета массы <img width=«45» height=«25» src=«ref-2_1073322954-154.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046"> сначала находим массу серы в <img width=«45» height=«25» src=«ref-2_1073322954-154.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">.
<img width=«132» height=«52» src=«ref-2_1073323966-761.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">, где
<img width=«51» height=«24» src=«ref-2_1073324727-276.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049"> — масса Ni (9,1кг),
<img width=«43» height=«24» src=«ref-2_1073325003-258.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050"> — масса S,
<img width=«61» height=«25» src=«ref-2_1073325261-300.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051"> — молекулярная масса Ni (58,71г/моль),
<img width=«53» height=«25» src=«ref-2_1073325561-285.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052"> — молекулярная масса S (32,06 г/моль).
<img width=«211» height=«91» src=«ref-2_1073325846-892.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">.
Тогда масса <img width=«45» height=«25» src=«ref-2_1073322954-154.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054"> равна 10,5 + 3,823= <metricconverter productid=«14,323 кг» w:st=«on»>14,323 кг.
Аналогично рассчитывается масса других соединений. Для железа сначала считаем массу <img width=«36» height=«20» src=«ref-2_1073323380-125.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">, а затем <img width=«48» height=«25» src=«ref-2_1073323505-153.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">. Результаты сводим в таблицу.
Таблица № 6 Вещественный состав медно-никелевого штейна, кг
Соединения
Элементы
Ni
Cu
Co
Fe
S
O2
Прочие
Всего
Ni3S2
10,5
3,823
14,323
Cu2S
7,7
1,943
9,643
CoS
0,55
0,299
0,849
FeS
36,46441
20,936
57,400
Fe3O4
9,14
3,490
12,626
Fe мет
4,00
4,00
прочие
1,160
1,160
Всего
10,500
7,700
0,550
49,600
27,000
3,490
1,160
100,0
2.2.2 Масса металлов в каждом продукте.
Распределение металла по продуктам конвертирования в процентах принимаем по данным практики и рассчитываем массу металлов в каждом продукте.
Таблица № 7 Распределение металлов штейна между продуктами конвертирования
Продукт
Распределение, %
Масса, кг
Ni
Cu
Co
Fe
Ni
Cu
Co
Fe
Файнштейн
88,0
87,0
30,0
1,5
9,240
6,699
0,165
0,744
Конвертерный шлак
11,0
12,0
68,5
97,0
1,155
0,924
0,377
48,112
Пыль
1,0
1,0
1,5
1,5
0,105
0,077
0,008
0,744
Всего
100,0
100,0
100,0
100,0
10,500
7,700
0,550
49,600
2.2.3 Масса и состав файнштейна
Примем по данным практики суммарное содержание в фанштейне никеля, меди, кобальта и железа равным 77,5%, тогда выход файнштейна:
( 9,240 + 6,699 + 0,165 + 0,744 ):0,775 = <metricconverter productid=«21,74 кг» w:st=«on»>21,74 кг.
Для расчета вещественного состава файнштейна и содержания в нем серы примем по данным литературы и практики, что частично никель, кобальт, железо и медь находятся в виде сплава металлов (соответственно 20, 25, 25 и 5 % от их массы в файнштейне) и, главным образом, в виде сульфидов (<img width=«45» height=«25» src=«ref-2_1073322954-154.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">, <img width=«37» height=«20» src=«ref-2_1073323252-128.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">, <img width=«36» height=«20» src=«ref-2_1073323380-125.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059"><img width=«44» height=«25» src=«ref-2_1073323108-144.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">). Результаты расчета массы и вещественного состава файнштейна сводим в таблицу. Таблица № 8 Масса файнштейна и его вещественный состав
Соединения
Элементы, кг
Ni
Cu
Co
Fe
S
Прочие
Всего
Ni мет
1,848
1,848
Ni3S2
7,392
2,691
10,083
Cu мет
0,335
0,335
Cu2S
6,364
1,606
7,970
Co мет
0,041
0,041
CoS
0,124
0,022
0,146
Fe мет
0,186
0,186
FeS
0,558
0,320
0,878
Прочие
0,252
0,252
Всего
9,240
6,699
0,165
0,744
4,639
0,252
21,739
Содержание,%
42,504
30,815
0,759
3,422
21,341
1,159
100,000
2.2.4 Масса и состав пыли
По данным практики принимаем суммарное содержание никеля, меди, кобальта и железа в пыли 60%, тогда выход пыли:
( 0,105 + 0,077 + 0,008 + 0,744 ):0,60 = <metricconverter productid=«1,557 кг» w:st=«on»>1,557 кг.
Для расчета вещественного состава пыли принимаем, что данные металлы находятся в пыли на 50% в виде сульфидов <img width=«45» height=«25» src=«ref-2_1073322954-154.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061"> продолжение --PAGE_BREAK--
www.ronl.ru
9. Реакция горения углерода кокса. C + O2 ®CO2 + Q1 CO2 + C ®2CO — Q210. Уравнение восстановления железав доменной печи.3Fe2O3+ CO2 ®3Fe3O4 + CO2 + Q3Fe3O4+ CO ®3FeO + CO2 – Q4FeO+ CO ®Fe + CO2 + Q511. Продукты доменной печи.· Чугун – основной продукт доменной печиЛитейныйчугун – применяется на машиностроительных предприятиях для производствафасонных отливок. Передельныйчугун предназначен для переплавки в сталь в конвертерах или мартеновскихпечах. · Доменные ферросплавы – сплавы железа скремнием, марганцем и другими элементами. Применяются для раскаления и легирования сталей.· Побочные продукты – шлак и доменный газ.Из шлака изготавливают цемент, шлаковату. Доменный газ применяют как топливодля подогрева воздуха, подаваемого в доменную печь.12. Определение стали.Сталь – сплав Fe с C ([С] Высококачественнаясталь ([С] ~0,7%).13. Сущность металлургического процесса передела чугуна в сталь.Сущность процесса переплавки чугуна в сталь заключается вснижении концентрации углерода и удаления вредных примесей, путемизбирательного их окисления и перехода в шлак или газ.14. Граница раздела шлак – сталь.Границаобеспечивается тем, что расплавленный металл и шлак имеют разную плотность инерастворимы друг в друге.15. Основные этапы переплава чугуна в сталь.Первыйэтап: Расплавление шихты и нагрев металла. Окисление железа. Удаление фосфора. Для более полного удаления фосфора в расплавленный металл добавляют шлак,содержащий CaO. Из-занехватки FeO добавляютв металл руду или окалину (в виде шлака).Второйэтап: кипение металлической ванны, восстановление Fe из FeOс выделением углекислого газа. Вместе с всплывающими пузырьками поднимаютсяприлипшие к ним примеси (флотация). Удаление серы из металла в шлак. Чем вышетемпература, тем активнее удаляется сера. Третийэтап: раскисление стали (восстановление Fe из FeO).16. Химическая реакция окисленияжелеза при переплавке чугуна в сталь.2Fe+ O2®2FeO+ 527.36 кДж/моль;17. Протекание основных химических реакций ифизико-химических явлений на этапе расплава шихты и нагрева расплавленногометалла. 2FeO+ Si®SiO2+ Fe+ 330 кДж/моль;5FeO+ 2P®P2O5+ 5Fe+ 226 кДж/мольFeO+ Mn= MnO+ Fe+ 123 кДж/моль.Ангидрид фосфора – нестойкоесоединение. Его вытесняют из расплавленного металла с помощью CaO:2P + 5FeO + 4CaO 4CaO*P2O5+ 5Fe 18. FeO+ C = CO + Fe – 153.93кДж/мольFeS + CaO = CaS + FeO (вшлаке)FeS + CaO = CaS+ FeO (на границераздела металл – шлак).19. Сущность раскисления стали, два основных способа раскисления.Сущностьраскисления заключается в восстановлении оксида железа, растворенного в жидкомметалле. Раскисление можно проводить двумя способами:a) введением в жидкую сталь растворимыхраскислителей (ферромарганца, ферросилиция, алюминия). В результате раскислениявосстанавливается железо, и образуются оксиды марганца, алюминия и кремния,обладающие меньшей плотностью, нежели сталь, удаляющиеся в шлак. Однако частьих может остаться в стали, что понижает её свойства. b) сталь, что уменьшает содержание в ней неметаллических примесей и темсамым повышая её свойства.20. Стали, получаемые в процессе раскисления.Спокойнаясталь получается при полном раскислении в печи или ковше.Кипящаясталь получается при неполном раскислении. Её раскисление продолжается приостывании слитка. COвыделяется из стали, способствуя удалению из неё водорода и азота, в видепузырьков, вызывая её «кипение».FeO + C = Fe + CO.Полуспокойнаясталь. Сталь, раскисление которой протекает в печи и в процессе остыванияслитка.21. Легирование стали.Легированиестали проводят для придания ей необходимых свойств. Если легирование проводятэлементами, у которых сродство с кислородом меньше чем у железа (Ni, Co, Mo, Cu), то их можно вводить влюбой момент плавки. Обычно легирующие элементы вводят вместе с шихтой. Если легирование проводят элементами, у которыхсродство кислороду больше чем у железа(Si, Mn, Al, Cr, V, Ti и др.), то их вводят в металл послеили одновременно с раскислителями, в конце плавки, а иногда непосредственно вковш.22. Особенности структуры слитков спокойной, кипящей и полуспокойной стали. Спокойная сталь застывает без выделениягазов. В верхней части образуется усадочная раковина, а в средней части — осевая рыхлость. Слиткикипящей стали усадка рассредоточена по полостям газовых пузырей. Припрокатке газовые пузыри завариваются. Углерод, сера и фосфор потоками выносятсяна поверхность, отчего качества её ухудшаются. Поэтому при прокатке срезаюттолько верхнюю часть.Слитки полуспокойнойстали имеют в верхней части структуру кипящей стали, а в нижней –спокойной. Ликвация в верхней части слитков близка к ликвации спокойной стали,но слитки полуспокойной стали не имеют усадочной раковины. 23. Основные способы разливки стали.Визложницы сверху – металлналивается непосредственно из ковша(применяют для обычных углеродистых сталей).Присифонной разливке сталью заполняют сразу несколько изложниц (применяется приразливке высококачественных и легированных сталей).При непрерывнойразливке сталь непрерывно подается через промежуточное разливочное устройство вводоохлаждаемую изложницу без дна - кристаллизатор, из нижней части которого извлекают затвердевающий слиток.24. Способы повышения качества стали.Обработка металла синтетическим шлаком. Синтетическийшлак содержащий 55% CaO, 40% Al2O3и немного SiO2, MgO и минимум FeO, выплавляют в электрической печи и заливают на дно ковша.Затем в ковш заливают сталь. При перемешивании стали и шлака поверхность ихвзаимодействия резко возрастает и реакции между ними протекают гораздо быстрее.Благодаря этому улучшается пластичность и прочность стали.Электрошлаковый переплав. Переплаву подвергают выплавленныйв печи и прокатанный на круглые прутки металл. Капли расплавленного металлапроходят через основной шлак, нагретый электрическим током.Ток подводится через расплавляемые электроды (прутки).Прохождение капель расплавляемого электрода через шлак способствует ихактивному взаимодействию. Под слоем шлака образуется ванна расплавленногометалла, которая превращается в слиток под действием кристаллизатора.Металлическая ванна пополняется расплавленными каплями электрода. Постепенная инаправленная кристаллизация способствует удалению из стали газов инеметаллических включений, слиток получается плотным, однородным, с хорошимкачеством поверхности. В результате ЭШП содержание кислорода в металле уменьшается в 1,5 – 2раза, снижается концентрация серы, в 2 – 3 раза уменьшается содержаниенеметаллических включений, они становятся меньше и равномерно распределяются повсему объему. ЭШП позволяет получать высококачественные и жаропрочные стали.Вакуумно – дуговой переплав. Применяется в целяхудаления из металла газов и неметаллических включений. Процесс происходит ввакуумных дуговых печах с расходуемымиэлектродами. При подаче напряжения между расходуемым электродом – катодом изаготовкой – анодом возникает дуга. Сильное охлаждение слитка и разогрев дугойванны расплавленного металла способствуют направленной кристаллизации слитка. Врезультате этого неметаллические примеси концентрируются в верхней частислитка, а усадочная раковина мала. Слитки, полученные ВДП отличаются высокими механическими свойствами иравномерностью химического состава.
2dip.su
