GeoSELECT.ru



Металлургия / Реферат: Производство плавленого периклаза из природного брусита (Металлургия)

Космонавтика
Уфология
Авиация
Административное право
Арбитражный процесс
Архитектура
Астрология
Астрономия
Аудит
Банковское дело
Безопасность жизнедеятельности
Биология
Биржевое дело
Ботаника
Бухгалтерский учет
Валютные отношения
Ветеринария
Военная кафедра
География
Геодезия
Геология
Геополитика
Государство и право
Гражданское право и процесс
Делопроизводство
Деньги и кредит
Естествознание
Журналистика
Зоология
Инвестиции
Иностранные языки
Информатика
Искусство и культура
Исторические личности
История
Кибернетика
Коммуникации и связь
Компьютеры
Косметология
Криминалистика
Криминология
Криптология
Кулинария
Культурология
Литература
Литература : зарубежная
Литература : русская
Логика
Логистика
Маркетинг
Масс-медиа и реклама
Математика
Международное публичное право
Международное частное право
Международные отношения
Менеджмент
Металлургия
Мифология
Москвоведение
Музыка
Муниципальное право
Налоги
Начертательная геометрия
Оккультизм
Педагогика
Полиграфия
Политология
Право
Предпринимательство
Программирование
Психология
Радиоэлектроника
Религия
Риторика
Сельское хозяйство
Социология
Спорт
Статистика
Страхование
Строительство
Схемотехника
Таможенная система
Теория государства и права
Теория организации
Теплотехника
Технология
Товароведение
Транспорт
Трудовое право
Туризм
Уголовное право и процесс
Управление
Физика
Физкультура
Философия
Финансы
Фотография
Химия
Хозяйственное право
Цифровые устройства
Экологическое право
   

Реферат: Производство плавленого периклаза из природного брусита (Металлургия)



СОДЕРЖАНИЕ

I. СЫРЬЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ…………………………………………3
II. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА………………………………………...4
III. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА………………………………….5
IV. КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА………………………………………………………………...8
V. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА………………………………………………………9
VI. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………………………….11

Введение
Огнеупоры повышенной стойкости позволяют развивать высокоэффективные
процессы в металлургии, химической технологии, производстве строительных
материалов, энергетике, приборостроении. Развитие методов выплавки
легированной стали, внепечной обработки вакуумом, инертными газами,
синтетическими шлаками существенно изменили требования, предъявляемые и к
самим огнеупорам, и к технологии их изготовления. За последние годы в
технологии огнеупоров приобрел существенное значение метод плавки и литья,
применяемый для огнеупоров из оксидов, отличающихся стойкостью к
диссоциации при высоких температурах.
Начало промышленного освоения процесса получения плавленых огнеупорных
материалов относится к тридцатым годам текущего столетия. Одними из первых
плавку в дуговых сталеплавильных печах начали применять США, Норвегия,
Югославия и ряд других стран. В СССР впервые провели плавку в 1934 году в
Ленинграде. В том же году работниками завода "Магнезит" была выпущена
небольшая партия плавленого магнезита. В 1939 году на заводе "Электросталь"
было выплавлено 115т плавленого магнезита, а изделия из него испытали в
сводах электропечей.
В 1959 году в Украинском институте огнеупоров были проведены работы по
плавке магнезитового порошка в печи СКБ-514 мощностью 250 кВт. Начиная с
1939 года, систематически на Саткинском огнеупорном комбинате плавят
магнезит в двух однофазных печах участка "Пороги" мощностью 560 и 750 кВт.
В настоящее время плавленый огнеупорный материал получают на нескольких
специализированных предприятиях: на комбинате "Магнезит" в Сатке, на
Богдановичском огнеупорной заводе, на заводе Северо-Ангарского рудника, на
заводе "Казогнеупор". Основные достоинства этой технология заключаются в
высокой степени гомогенизации материала при плавлении и получении после
охлаждения плотного в прочного тела со структурой, которой в определенной
степени можно управлять.
В технологии огнеупоров плавленые материалы занимают особое место.
Плавленый периклаз находит все большее применение для изготовления
огнеупорных изделий и порошков, а также как электроизоляционный материал в
электротехнической и некоторых других отраслях промышленности.
Отличительной особенностью плавленных материалов являются их высокая
плотность и значительная
коррозионная стойкость.
Несмотря на большие затраты энергии на плавку, применение плавленных
материалов оказывается в раде случаев экономически вы годным, так как, во-
первых, улучшаются свойства огнеупоров и увеличивается срок их службы; во-
вторых, процесс плавки материала достаточно быстр, тогда как керамический
синтез полуфабриката
требует довольно больного временного интервала. При плавке часть примесей
возгоняется. Другие примеси перемещаются к периферии, откуда они могут быть
е дальнейшем удалены. Таким образом, при плавке происходит химическое
обогащение материала. Вместе с тем, плавленным материалам присущи и свои
специфические недостатки. Однако неоспоримое преимущество плавленных
огнеупоров обусловило их не прерывное увеличение.

I. СЫРЬЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Для получения плавленого периклаза используется брусит Кульдурского
месторождения марок БРК-1 и БРК-2.
Основным минералом исходного сырья является брусит. Примеси представлены
магнезитом, доломитом, гидроксидами железа, серпентинохлоритом и кварцем.
Химическая формула брусита - Mg(OН)2. Он состоит на 64% из Mg O и на 36%
из H2О. В виде изоморфных примесей иногда присутствуют железо (ферробрусит)
и марганец (манганобрусит). Кристаллическая структура типично слоистая.
Цвет брусита белый, изредка зеленоватый или бесцветный.
Сырье поступает в железнодорожных вагонах и разгружается на складе
брусита. Каждая партия сырья проверяется ОТК.
По зерновому и химическому составам брусит должен удовлетворять
требованиям действующих технических условий ТУ 14-8-392-827.
Состав сырья приведен в. табл.1.1.
Для подвода электрической энергии в рабочее пространство печи и горения
дуги служат электроды. Основными требованиями, которым должны удовлетворять
электроды, являются:
- хорошая электропроводность, обеспечивающая номинальные потери
электроэнергии при подводе тока к дуге;
Таблица 1.1 Состав кульдурского брусита
|Показатели |Норма для |
| |марок |
| |БРК-1 |БРК-2 |
|Массовая доля, % | | |
|MgO, не менее |65 |63 |
|Fe2O3, не более |0,15 |0,2 |
|CaO, не более |1,5 |2,5 |
|SiO2, не более |1,5 |2 |
|Размер кусков, мм, не более |150 |150 |
|Проход через сетку №5, не |10 |10 |
|более, % | | |


- высокая механическая прочность, предотвращающая обрыв и поломку их при
работе печи;
- высокая температура окисления их на воздухе и минимальная окисляемость
при горении дуги, что позволяет уменьшить расход электродов на плавку;
- малая стоимость электродов, так как расход электродов
имеет существенное значение в балансе стоимости выплавляемого огнеупора.
Для плавки брусита применяют графитированные электроды марки ЭГ-О, ЭГ-1А
или ЭГ-1, выпускаемые по ГОСТ 4426-71. Электроды и соединительные ниппели
характеризуются следующими показателями
- удельное электрическое сопротивление 8,5-12 Ом·мм2/м;
- предел прочности при сжатии 7-9 МПа; - предел прочности при разрыве
3,5-5 МПа;
- удельный расход электродов 92 кг/т;
- максимальный ток электрода 12500 А;
-число фаз- 3;
- частота тока 50 Гц; - диаметр электрода 400 мм;
- диаметр распада электродов 700, 960 и 1180 мм;
- ход электрода 1400-1600 мм;
- скорость перемещения электрода 1,6-1,8 м/мин.
Для розжига печи используется каменноугольный кокс. Расход кокса на
плавку составляет 120-130 кг.

II. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА
Брусит Кульдурского месторождения фракции 150 ми поступает, а
железнодорожных вагонах и разгружается на складе брусита. Каждая партия
сырья проверяется ОТК. На складе брусит грузится в автосамосвалы и
перевозится на участок электропечей. Из автосамосвала брусит высыпается в
приемный бункер. Затем элеватором и транспортером подается в приемные
воронки над электропечью.
В приемные воронки электропечей мостовым краном в кюбелях на места сбора
осыпи подается осыпь. Кокс привозится автотранспортером, сгружается в
кюбеля и подается в приемную воронку заправочного узла. Подина стационарной
ванны печной вагонетки заправляется коркой, осыпью массой 700-1200 кг и
исходным сырьем на высоту 550-700 мм. На корке блока или осыпи при
необходимости подсыпка из глинозема, на подсыпку из глинозема выкладывается
треугольник толщиной 120-160 мм (90-100 кг) из каменноугольного кокса
фракции меньше 20 мм и электродного боя фракции 60-20 мм в соотношении 1:1.
Разрешается применение одного каменноугольного кокса фракции 60-20 мм.
Подготовленная к плавке печная вагонетка с установленной на ней ванной
подается под электродержатели печи. Мостовым краном, электротельфером или
специальным приспособлением производится наращивание (перезаправка)
электродов, установка новых ниппелей и электродов, перепускание электродов
и зажимы их.
Перепуск электродов и наращивание их производятся после отключения печи.
Ниппельное гнездо наращиваемой секции, ниппель секции тщательно
обдуваются сжатым воздухом. Запрещается зажимать электроды в ниппельных
соединениях.
Трансформатор печи устанавливается на первую ступень напряжения.
Измерение напряжения производится вольтметром типа Ц-4202. Печь переводится
на автоматическое управление, и задатчики устанавливаются на номинальный
ток. Все три электрода опускаются на коксовый треугольник до обеспечения
надежного контроля. Положение электродов фиксируется по разметке стойки
электродержателя. Печь включается.
Номинальный ход розжига фиксируется образованием микродуг между
электродами и кусочками кокса, а также разогревом коксового треугольника,
постепенным увеличением рабочего тока и постепенным опусканием электродов
относительно начального положения. Розжиг печи производится на 1-3 ступенях
печного трансформатора. Измерение силы тока производится килоамперметром
типа Э-377. Через 30 мин производится первая загрузка ванны печи, Загрузка
производится до тех пор, пока дуга не будет закрыта слоем шихты не менее
200 мм. Признаком нормального хода процесса режима является опускание
электродов на 150-250 мм относительно начального положения. Окончанием
розжига следует считать остановку и постепенный переход электродов в режим
устойчивого подъема относительно крайнего нижнего положения при номинальном
токе печи.
Плавку осуществляют путем изменения вводимой мощности по ходу процесса.
Автоматическое устройство для поддержания постоянной мощности должно быть
отрегулировано на поддержание номинального тока для трансформатора.
Загрузка шихты в ходе плавки производится порционно. Плавку каждой порции
осуществляют при повышенной мощности в 1,1-1,4 раза по сравнению с
мощностью, вводимой в печь до загрузки. Увеличение мощности осуществляют
путем переключения ступеней напряжения печного трансформатора от У к 1 или
повышения номинальной токовой нагрузки до 10-15%. Продолжительность работы
печи на повышенных значениях тока зависит от температуры масла
трансформатора, но не более 0,5 времени цикла плавки.
Во время плавки производится шуровка с целью предупреждения зависания
шихты, ликвидации образования кратеров и снижения тепловых потерь. Шуровка
шихты от стенок ванны к центру производится между загрузками и перед каждой
загрузкой с целью выравнивания и трамбовки слоя сырья. Ведение плавки без
шуровки воспрещается.
В процесса плавки температура масла трансформатора не должна
превышать 60 °С, а превышение над температурой окружающей среды - не
более 60 °С. После окончания плавки печь отключается высоковольтным
выключателем.
Приводы подъема и опускания электродов переключаются на ручное
управление, и электроды поднимаются на высоту, позволяющую произвести
выкатку тележки с выплавленным в ванне печи блоком периклаза.
После окончания плавки поверхность блока засыпается слоем исходного сырья
и через 30 мин блок транспортируется на электромагнитной сепарации на
потоках или линии сепарации.
Для магнитной сепарации порошки в кюбелях пофракционно подаются мостовым
краном в приемные воронки над сепараторами. Сепарация производится на
барабанном сепараторе ЛБСЦ-83-50 с диаметром барабана 600мм. Подача
материала на питающий лоток сепаратора регулируется с помощью шибера и
должна составлять 900-1400 кг/ч. Частота вращения барабана 75 об/мин. Она
соответствует наибольшему извлечению железа в магнитный продукт. После
сепарации порошки засыпаются по фракциям в кюбеля, стоящие на переда точных
тележках, или мягкие контейнера и подаются на отгрузку.
Порошки из плавленого периклаза, предназначенные для изготовления
изделий, в кюбелях пофракционно или навалом автотранспортом подаются в цех
магнезиальных изделий №2.
Хранение всех порошков на складе готовой продукции производится в
кюбелях, мешках и резинокордовых контейнерах.

III. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА
В процессе плавки исходный материал испытывает сложные физико-химические
превращения. Рост кристаллов периклаза осуществляется в различных участках
блока по пяти основным механизмам (рис.3.1).
Вследствие неоднородного температурного режима, разновременного роста
кристаллов по различным механизмам и воздействия гравитации при плавке
периклаза происходит заметная дифференциация компонентов расплава, и
отдельные зоны блока обогащаются оксидом магния, тогда как примеси
накапливаются в корке, центральной зоне и плавильной пыли. Наибольшему
перераспределению в блоке подвергаются оксид кальция и кремнезем и в
меньшей мере - оксиды железа и алюминия.
Выплавленный блок неоднороден по химическому составу, плотности, макро- и
микроструктуре. Неоднородность обусловлена его зональным строением,
определяемым степенью расплавления материала, условиями кристаллизации в
различных участках, миграцией примесных оксидов и другими факторами. Блок
может быть условно подразделен на пять зон (рис.3.2): центральную шириной
400-500 мм, периферийную - 250-300 мм, образования монокристаллов иногда
столбчатого строения, расположенную между внутренней частью блока и
наружным слоем, - 100-200 мм, боковую корку - 250-350 мм, нижнюю корку -
около 200 мм.
Рис.3.I. Схема роста кристаллов периклаза при электродуговой плавке:
I - область -направленной кристаллизации из расплава; II - область
объемной кристаллизации из расплава; III- область образования пара и
парофазных превращений; IV- область кристаллизации из паров; V - область
собирательной перекристаллизации;
1 - графитовый электрод; 2 - электродная дуга; 3 - пары оксида магния и
продуктов его диссоциации; 4 - зеркало расплава; 5 - расплав; 6 - зона
монокристаллов; 7 - направление теплоотвода при направленной кристаллизации
из расплава; 8 - кристаллы периклаза; 9 -направление теплоотвода при
объемной кристаллизации расплава; 10 - корка; 11 - нитевидные, скелетные и
изометричные кристаллы периклаза, образовавшиеся из паров; 12 - осыпь; 13
-направление миграции внутрикристаллических пор; 14 - направление движения
внутрикристаллических легкоплавких включений; 15 - направление
термокапиллярного переноса легкоплавких примесей.
На поверхности блока остается недоплав (осыпь) белая масса,
представляющая собой смесь порошка, близкого по составу к каустическому
магнезиту, и кусков частично разложившегося брусита.
Рис.3.2. Схема зонального строения блока;
1 - центральная зона; 2 - периферийная зона; 3 - зона монокристаллов; 4 -
боковая корка; 5 - нижняя корка; 6 - осыпь (недоплав).
Химический состав периклаза по зонам показывает, что наиболее чистые
разности расположены в монокристальной и периферийной зонах. При плавке
брусита в этих зонах содержится меньше оксидов железа, чем при плавке
магнезита, однако в этом случае в центральной зоне значительно больше
кремнезема и СаО. В наружных зонах блока (боковой и нижней корках)
содержится значительное количество СаО, Al2O3, вследствие миграции
примесей, обусловленной градиентом температуры. Эта миграция, вероятно,
обусловлена также и гравитационными силами. В нижнюю корку миграция
примесей наибольшая. Микроструктура разных зон заметно отличается. Во
внутренней части блока как в периферийной, так и центральной зонах силикаты
представлены преимущественно мервинитом
ЗСаО - МgО · 2SiО2, который характеризуется полисинтетическими двойниками
и показателями преломления Ng = 1,724, Np= 1,706. Большое количество
силикатов, особенно в центральной зоне, в которой они образуют значительные
скопления как на границе кристаллов, так и внутри них. Наблюдается
направленность миграции силикатов по градиенту температур.
Боковая корка также содержит большое количество силикатов. Силикаты
представлены мервинитом, содержание которого достигает 10-15%. В зоне
монокристаллов присутствует менее 1% 2СаО·SiО2. Размер кристаллов
оказывает заметное влияние на коэффициент линейного термического расширения
периклаза (табл.3.1).
Таблица 3.1 . Термическое расширение плавленого периклаза
|Зона |Средний |Коэффициент линейного|
| |размер |термического |
| |кристаллов, |расширения ?•108 |
| |мм |град-1 в интервале |
| | |20-1450 °С |
|Центральная |0,2-0,3 |10,4-12,0 |
|Периферийная |0,6-0,9 |13,8-15,5 |


Периферийная зона блока с большим размером кристаллов периклаза имеет
больший коэффициент линейного термического расширения.
Установлено, что структура блока, характер зональности и количество
примесей в периклазе можно регулировать питанием печи шихтой, скоростями
плавления и охлаждения. Увеличение продолжительности плавки положительно
сказывается на толщине зоны монокристаллов и размере кристаллов периклаза.
Увеличение скорости плавки также позволяет получать плавленый периклаз
достаточно высокого качества. Вместе с тем, размер кристаллов и величина их
удельной поверхности зависят от чистоты исходного сырья.
Плавка периклаза происходит преимущественно в восстановительной среде,
что связано со сгоранием кокса при розжиге и электродов. Воздействие
восстановительной среды обусловливает появление периклаза металлических
включений и включений углеродистого вещества. Обнаруженные в кристаллах
периклаза из отдельных участков блоков тонкодисперсные включения
металлического магния свидетельствуют об отклонении состава периклаза от
стехиометрического при температурах, близких к температурам его
кристаллизации. Количество включений различного типа зависит от чистоты
исходного сырья.
Примесные оксиды в плавленом периклазе обнаруживаются в виде форстерита,
монтичеллита, мервинита, двух- и трехкальциевых силикатов, твердых
растворов магнезиоферрита и магнезиовюстита. Возможно ограниченное
растворение в периклазе оксида кальция. Силикаты, образующие пленки на
межкристаллических границах периклаза, обладают определенной
пространственной протяженностью, тесно связанной с удельной поверхностью
кристаллов периклаза. Величина удельной поверхности силикатов, как более
легкоплавкой фазы, оказывает существенное влияние на прочностные и
электрические свойства периклаза.
Измельчение периклаза сопровождается большим намолом железа, что вызывает
необходимость последующей магнитной сепарации. Установлено, что железо
извлекается в виде металлических включении и магнезиоферрита. Выявлено
также, что при измельчении периклаза на его зернах образуются "примазки"
железа, и это приводит к незначительному попаданию частиц периклаза в
извлекаемую магнитную фракцию. Вместе с тем, наблюдается частичное
извлечение в магнитную фракцию немагнитных оксидов (SiO2 и СаO) в виде
силикатов, что обусловлено наличием в них частиц металлического железа.
Следовательно, магнитная сепарация не только очищает периклаз от железа, но
и снижает содержание силикатных примесей.
С помощью комплексных методов исследования было изучено строение
кристаллов периклаза. Процесс кристаллизации периклаза при охлаждении
расплава сопровождается образованием дефектов в кристаллах. Эти дефекты
обусловлены внутренними напряжениями, возникающими в кристаллах периклаза
при охлаждении и приводящими к пластической, упругой и хрупкой деформациям,
а также влиянием примесей, образующих кристаллические, стекловидные или
газовые включения в кристаллах.
Дефекты кристаллов в плавленом периклазе могут быть подразделены на две
группы:
- дефекты первого рода, обусловленные внутренними напряжениями; к ним
относятся следы механической деформации, линии скольжения, механические
двойники, блочное мозаичное строение, трещины спайности и микротрещины;
- дефекты второго рода, обусловленные наличием примесей:
Дефекты в кристаллах повышает электропроводность и способность к
поглощению влаги, облегчает разрушение под воздействием шлаковых и
агрессивных сред и т.д.
Направление блока ведут постепенно, медленно поднимая температуру
подъемом электродов из печи по мере расплавления материала. Печь для плавки
не футеруют, так как футеровкой служит слой непроплавленой шихты, который
всегда остается между корпусом и расплавом. В поперечном сечении блок
плавленого материала образует треугольник, остальная часть печного
пространства цилиндрической печи представлена непроплавленой шихтой в виде
спеченной корки и осыпи.
Кристаллизация расплава в блоке начинается в процессе плавки снизу и с
боков.
Основной движущей силой миграции примесей в периферии блока является
обратная ликвация, действующая по горизонтали блока, в основе которой лежат
явления развития внутри затвердевшего расплава капиллярного давления,
возникавшего вследствие разности межфазных натяжений на границе с твердой
фазой расплава среднего состава и расплава, обогащенного примесями.
Последний в процессе кристаллизации мигрирует в периферийную часть блока.
Обратную ликвацию создают прерывистым ходом плавки периклазовой шихты, т.е.
чередованием интенсивной плавки и выдержкой расплава при температуре
плавления путем изменения мощности, вводимой в печь. Процесс превращения
брусита в периклаз состоит из последовательных эндотермических стадий
разложения и плавления к экзотермической стадии кристаллизации расплава.
При температуре 410 °С сырой брусит дегитратирует, превращаясь в MgO в
виде периклаза.
[pic]
Граница корки с дегитратированным бруситом соответствует температуре
кристаллизации монтичеллита, т.е. 1490 °С.
Полнота миграции примесей в корку и центральную часть блока определяется
особенностями охлаждения и кристаллизации расплава. Температуры
кристаллизации фаз расплава сильно различаются, предопределяют порядок и
характер кристаллизации. Первым кристаллизуется из расплава периклаз с
образованием зоны монокристаллов высокой чистоты на границе с коркой,
оказывающей каталитическое влияние на кристаллизацию. Наличие градиента
температуры на этой границе, высокая пористость корки и достаточная
концентрация MgО в расплаве обусловливают рост монокристаллов и
значительную миграцию силикатов в корку. При образовании зоны
монокристаллов пути миграции силикатов в корку наиболее прямолинейные и
короткие. Верхний предел темпера туры расплава ограничивается точкой его
кипения, мало отличающейся от температуры плавления MgО, поэтому
существование необходимого градиента температуры на границе жидкой и
твердой, фаз определяется интенсивностью теплоотвода. При удалении фронта
кристаллизации от корки и прогреве шихты уменьшаются теплоотвод от расплава
и градиент температуры, и следовательно, прекращается направленный рост
кристаллов. В ходе дальнейшего наплавления объем жидкой фазы увеличивается,
концентрация примесей в ней уменьшается. После окончания плавки отключение
печи начинается интенсивная теплоотдача, наплавленный объем переохлаждается
и происходит объемная кристаллизация с образованием плотной и пористой зон,
сложенных в основном равноосными кристаллами периклаза неправильной и
частично дендритной форм. После отключения печи подэлектродные кратеры
верхней части блока закрывают шихтой. Кипящий в зонах горения дуг расплав
MgО быстро отдает тепло шихте, и верхние слои его кристаллизуются, что
затрудняет выход газов из объема расплава. В результате этого в верхней
части блока образуется значительный объем раковистой зоны, состоящей из
плавленого материала в виде "тарелок", чередующихся с газовыми полостями,
периклаз этой зоны из-за высокой пористости не применяется для производства
плит.
Кроме обычной зональной структуры блока, внутри каждой зоны обнаружена
значительная химическая и структурная неоднородность периклаза в различных
участках продольного и поперечного сечений блока. Так, в участках объемной
кристаллизации примесных оксидов больше, чем в участках направленной
кристаллизации.

IV. КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА
Качество огнеупоров определяется технологией их производства, и зависят
от состояния контроля за соблюдением технологии. Контроль производства
периклазовых плавленных порошков складывается из контроля сырья, контроля
технологического процесса, контроля готовой продукции.
Технический контроль производства осуществляется отделом технического
контроля (ОТК), права и обязанности, которого определяются типовым
положением. ОТК представляет собой самостоятельное структурное
подразделение комбината. Основной обязанностью ОТК является осуществление
контроля качества выпускаемой продукции, строгого соответствия ее
стандартам и техническим условиям, ОТК контролирует соблюдение
установленной технологии на всех стадиях производства, а также качество
поступаемого в цех сырья, топлива, материалов.
Лабораторные работы по контролю технологического процесса возлагаются на
цеховую лабораторию. Контроль качества сырья и правильность его
складирования является первой и очень важной операцией в общей схеме
контроля производства. Технические условия на сырье в зависимости от его
вида регламентируют химический состав, влажность, водопоглощение, а также
показатели общего вида - крупность кусков и т.д. Результаты лабораторных
анализов и испытаний заносят в специальный журнал.
Контроль технологического процесса - текущий контроль производства -
предусматривает:
- соблюдение технологии процесса;
- предупреждение причин, приводящих к браку продукции;
В цехе при разработке схем контроля производства регламентируют: точки
контроля, частоту контроля, персонал, осуществляющий контроль или отбор
проб; содержание контроля; методы контроля и т.д.
На все операции по отбору проб и осуществлению контроля составляют
лабораторные инструкции. По результатам текущего контроля за месяц
работники ОТК составляют отчет по качеству продукции, который обсуждается
на совещании по качеству.
Выходной контроль - контроль качества готовой продукции.
Из цеха могут быть отгружены только те порошки, свойства которых
полностью отвечают требованиям соответствующих стандартов:
Порошки одной марки комплектуют в партии. На каждую партию готовой
продукции составляют паспорт (сертификат).
Входной контроль, сырья и материалов. Поступающие материалы подлежат
входному контролю качества. На материалы, не отвечающие требованиям ГОСТ
или ТУ, составляют рекламацию и вызывают представителя поставщика.
Схема контроля производства представлена в табл.4.1.
Таблица 4.1 Контроль производства плавленных периклазовых порошков
|Наименование |Контролируемый параметр |Место |Частота отбора|
|контролируемого | |отбора |проб |
|параметра (материала) | |проб | |
|Брусит |Массовые доли оксида кальция,|Бункера|На каждую |
| |диоксида кремния, оксида |над |плавку |
| |магния, оксида железа, |печами | |
| |изменение массы при | | |
| |прокаливании | | |
|Плавленый периклаз |Массовые доли оксида магния, |Кюбеля |От каждого |
|фракции 40-0 |диоксида кремния, оксида |после |блока |
| |кальция, оксида железа, |щековой| |
| |изменение массы при |дробилк| |
| |прокаливании |и | |
|Плавленый периклаз по |Массовые доли оксида магния, |Кюбель |Средняя проба |
|фракциям: 2-0,5; 1-0; |оксида кальция, диоксида | |от каждого |
|0,5-0; 3-1; 0,063-0 мм |кремния, оксида железа | |блока, бункера|
| | | |или кюбеля |

V. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Автоматизированные системы управления технологическим процессом дуговых
электрических печей подразделяются на программные и адаптивные.
Программные АСУТП подразделяется на три группы:
- с программированием электрического режима по ходу плавки;
-то же электрического и теплового;
-то же электрического, теплового и технологического режимов.
В первом случае АСУТП включает в себя автоматический регулятор мощности
АРМ, программирующее устройство, регистрирующее и сигнализирующее
устройства и переключатель ступеней напряжения ПСН печного трансформатора
ПТ. Изменение программы осуществляет оператор, непрерывно или периодически
контролирующий состояние и ход процесса по показаниям датчиков.
АСУТП с программированием электрического и теплового ре жимов сложнее,
так как, кроме регулятора АРМ, в схему введен регулятор теплового режима
АРТ. Управление электрическим режимом осуществляется автоматами, которые по
исходной информации и заданным алгоритмам вырабатывают сигналы,
пропорциональные электрической мощности. Эти сигналы поступают в виде
управляющих команд для привода дросселя ПД, переключателя ступеней
напряжения ПСН, перемещения электродов РПЭ, а также высоковольтного
разъединителя ПВР, связанных между собой согласно функциональной схеме.
Адаптивные АСУТП дуговых электропечей создаются на основе использования
ЭВМ и локальных систем управления.
Технологический процесс плавки в дуговой электропечи, как и в других
плавильных агрегатах, характеризуется цикличностью.
Цикл плавки включает очистку и заправку печи, загрузку шихты, периоды
плавления, охлаждения.
Очистка и заправка печи. Перед плавкой печь очищают: удаляют с подины и
откосов непроплавленный материал. На подине выкладывается коксовый
треугольник с помощью специального шаблона.
Загрузка шихты. Загрузка шихты производится через приемную воронку как
электропечью с ручным шиберным затвором. Шихта состоит из природного
брусита.
Период плавления. Основная задача этого периода - нагреть сырьевой
материал до температуры плавления, поддерживать эту температуру до полного
расплавления сырья и обеспечить требуемый перегрев ванны.
Период плавления составляет обычно более половины продолжительности всей
плавки, при этом расходуется 60-80% общего количества электроэнергии,
потребляемой за плавку. В начале периода плавления дуги горят между
электродами и твердой холодной шихтой. Электрический режим в это время
неустойчив. Короткие дуги горят беспокойно, перебрасываются с одного куска
брусита на другой, часто обрываются, вызывая необходимость короткого
замыкания для повторного зажигания. В небольшом объеме под электродами
выделяется огромная мощность. В результате в шихте образуется расплав.
Автоматический регулятор мощности перемещает электроды вверх до тех пор,
пока не установится номинальный ток. Чем больше площадь соприкосновения
расплава с электродом, тем больше сила тока.



БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Байсоголов В.Г., Механическое и транспортное оборудование заводов
огнеупорной промышленности. М.: Металлургия, 1981. 294 с.
2. Брон В.А., Раева И.С. и др. Влияние термообработки на структуру и
свойства плавленого периклаза // Огнеупоры, 1982. № 10. С.46-50.
3. Глинков Г.М., Маяковский В.А. АСУШ в агломерационных и
сталеплавильных цехах, М,: Металлургия, 1981. 293 с.
4. Попов О.Н., Рыбалкин Д.Г., Соколов В.А. и др. Производство и
применение плавленолитых огнеупоров. М.: Металлургия, 1985. 256 с.
5. Симонов К..В. Некоторые закономерности формирования блока при плавке
брусита в рудно-термическая печи ОКБ-955 Я // Огнеупоры. 1984, # 9„ С. 36-
39.
6. Симонов К.В., Гапонов Я.Г. и др. Влияние режима плавки брусита на
качество периклаза // Огнеупоры. 1982. № 4> С.15-23.







Реферат на тему: Производство стали
Санкт-Петербургский государственный технический университет

Институт инноватики



Реферат



Дисциплина: Промышленные технологии и инновации


Тема: Производство стали



Выполнил:

Преподаватель:



«____»_________ 2000 г.



Санкт-Петербург

2001

Содержание

Введение 3
Производство стали 3
Производство стали в конвертерах. 4
Производство стали в мартеновских печах 7
Производство стали в электропечах 8
Разливка стали 10
Пути повышения качества стали 10
Обработка жидкого металла вне сталеплавильного агрегата. 10
Производство стали в вакуумных печах. 12
Производство стали в вакуумных индукционных печах. 12
Производство стали в вакуумных дуговых печах. 13
Плазменно-дуговая плавка. 14
Заключение 14



Введение

Металлы относятся к числу наиболее распространенных материалов, которые
человек использует для обеспечения своих жизненных потребностей. В наши дни
трудно найти такую область производства, научно-технической деятельности
человека или просто его быта, где металлы не играли бы главенствующей роли
как конструкционного материала.
Металлы разделяют на несколько групп: черные, цветные и благородные. К
группе черных металлов относятся железо и его сплавы, марганец и хром. К
цветным относятся почти все остальные металлы периодической системы Д. И.
Менделеева.
Железо и его сплавы являются основой современной технологии и техники.
В ряду конструкционных металлов железо стоит на первом месте и не уступит
его еще долгое время, несмотря на то, что цветные металлы, полимерные и
керамические материалы находят все большее применение. Железо и его сплавы
составляют более 90 % всех металлов, применяемых в современном
производстве.
Самым важнейшим из сплавов железа является его сплав с углеродом.
Углерод придает прочность сплавам железа. Эти сплавы образуют большую
группу чугунов и сталей.
Сталями называют сплавы железа с углеродом, содержание которого не
превышает 2,14 %. Сталь – важнейший конструкционный материал для
машиностроения, транспорта и т. д.
Сталеплавильное производство – это получение стали из чугуна и
стального лома в сталеплавильных агрегатах металлургических заводов.
Сталеплавильное производство является вторым звеном в общем
производственном цикле черной металлургии. В современной металлургии
основными способами выплавки стали являются кислородно-конвертерный,
мартеновский и электросталеплавильный процессы. Соотношение между этими
видами сталеплавильного производства меняется.
Сталеплавильный процесс является окислительным процессом, так как сталь
получается в результате окисления и удаления большей части примеси чугуна –
углерода, кремния, марганца и фосфора. Отличительной особенностью
сталеплавильных процессов является наличие окислительной атмосферы.
Окисление примесей чугуна и других шихтовых материалов осуществляется
кислородом, содержащимся в газах, оксидах железа и марганца. После
окисления примесей, из металлического сплава удаляют растворенный в нем
кислород, вводят легирующие элементы и получают сталь заданного
химического состава.

Производство стали

Шлаки сталеплавильных процессов.
Роль шлаков в процессе производства стали исключительно велика.
Шлаковый режим, определяемый количеством и составами шлака, оказывает
большое влияние на качество готовой стали, стойкость футеровки и
производительность сталеплавильного агрегата. Шлак образуется в результате
окисления составляющих части шихты, из оксидов футеровки печи, флюсов и
руды. По свойствам шлакообразующие компоненты можно разделить на кислотные
(SiO2; P2O5; TiO2; и др.), основные (CaO; MgO; FeO; MnO и др.) и амфотерные
(Al2O3; Fe2O3; Cr2O3; и др.) оксиды. Важнейшими компонентами шлака,
оказывающими основное влияние на его свойства, являются оксиды SiO2 и CaO.
Шлак выполняет несколько важных функций в процессе выплавки стали:
1. Связывает все оксиды (кроме СО), образующиеся в процессе окисления
примесей чугуна. Удаление таких примесей, как кремний, фосфор и сера,
происходит только после их окисления и обязательного перехода в виде
оксидов из металла в шлак. В связи с этим шлак должен быть надлежащим
образом подготовлен для усвоения и удержания оксидов примесей;
2. Во многих сталеплавильных процессах служит передатчиком кислорода из
печной атмосферы к жидкому металлу;
3. В мартеновских и дуговых сталеплавильных печах через шлак происходит
передача тепла металлу;
4. Защищает металл от насыщения газами, содержащимися в атмосфере печи.
Изменяя состав шлака, можно отчищать металл от таких вредных примесей,
как фосфор и сера, а также регулировать по ходу плавки содержание в металле
марганца, хрома и некоторых других элементов.
Для того, чтобы шлак мог успешно выполнять свои функции, он должен в
различные периоды сталеплавильного процесса иметь определенный химический
состав и необходимую текучесть (величина обратная вязкости). Эти условия
достигаются использованием в качестве шихтовых материалов плавки расчетных
количеств шлакообразующих — известняка, извести, плавикового шпата, боксита
и др.

Производство стали в конвертерах.

Кислородно-конвертерный процесс представляет собой один из видов передела
жидкого чугуна в сталь без затраты топлива путем продувки чугуна в
конвертере технически чистым кислородом, подаваемым через фурму, которая
вводится в металл сверху. Количество воздуха необходимого для переработки 1
т чугуна, составляет 350 кубометров.
Впервые кислородно-конвертерный процесс в промышленном масштабе был
осуществлен в Австрии в 1952 - 1953 гг. на заводах в городах Линце и
Донавице (за рубежом этот процесс получил название ЛД по первым буквам
городов, в нашей стране - кислородно-конвертерного).
В настоящее время работают конвертеры емкостью от 20 до 450 т,
продолжительность плавки в которых составляет 30 - 50 мин.
Процесс занимает главенствующую роль среди существующих способов
массового производства стали. Такой успех кислородно-конвертерного способа
заключается в возможности переработки чугуна практически любого состава,
использованием металлолома от 10 до 30 %, возможность выплавки широкого
сортамента сталей, включая легированные, высокой производительностью,
малыми затратами на строительство, большой гибкостью и качеством продукции.


Кислородно-конвертерный процесс с верхней продувкой.
Конвертер имеет грушевидную форму с концентрической горловиной. Это
обеспечивает лучшие условия для ввода в полость конвертера кислородной
фурмы, отвода газов, заливки чугуна и завалки лома и шлакообразующих
материалов. Кожух конвертера выполняют сварным из стальных листов толщиной
от 20 до 100 мм. В центральной части конвертера крепят цапфы, соединяющиеся
с устройством для наклона. Механизм поворота конвертера состоит из системы
передач, связывающих цапфы с приводом. Конвертер может поворачиваться
вокруг горизонтальной оси на 360о со скоростью от 0,01 до 2 об/мин. Для
большегрузных конвертеров емкостью от 200 т применяют двухсторонний привод,
например, четыре двигателя по два на каждую цапфу
[pic]

Рисунок 1. Конвертер емкостью 300 т с двухсторонним приводом механизма
поворота

В шлемной части конвертера имеется летка для выпуска стали. Выпуск стали
через летку исключает возможность попадания шлака в металл. Летка
закрывается огнеупорной глиной, замешанной на воде.

Ход процесса. Процесс производства стали в кислородном конвертере состоит
из следующих основных периодов: загрузки металлолома, заливки чугуна,
продувки кислородом, загрузки шлакообразующих, слива стали и шлака.
Загрузка конвертера начинается с завалки стального лома. Лом загружают в
наклоненный конвертер через горловину при помощи завалочных машин лоткового
типа. Затем с помощью заливочных кранов заливают жидкий чугун, конвертер
устанавливают в вертикальное положение, вводят фурму и включают подачу
кислорода с чистотой не менее 99,5 % О2. Одновременно с началом продувки
загружают первую порцию шлакообразующих и железной руды (40 - 60 % от
общего количества). Остальную часть сыпучих материалов подают в конвертер в
процессе продувки одной или несколькими порциями, чаще всего 5 - 7 минут
после начала продувки.
На процесс рафинирования значительное влияние оказывают положение фурмы
(расстояние от конца фурмы до поверхности ванны) и давление подаваемого
кислорода. Обычно высота фурмы поддерживается в пределах 1,0 - 3,0 м,
давление кислорода 0,9 - 1,4 МПа. Правильно организованный режим продувки
обеспечивает хорошую циркуляцию металла и его перемешивание со шлаком.
Последнее, в свою очередь, способствует повышению скорости окисления
содержащихся в чугуне C, Si, Mn, P.
Важным в технологии кислородно-конвертерного процесса является
шлакообразование. Шлакообразование в значительной мере определяет ход
удаления фосфора, серы и других примесей, влияет на качество выплавляемой
стали, выход годного и качество футеровки. Основная цель этой стадии плавки
заключается в быстром формировании шлака с необходимыми свойствами
(основностью, жидкоподвижностью и т. д.). Сложность выполнения этой задачи
связана с высокой скоростью процесса (длительность продувки 14 - 24
минуты). Формирование шлака необходимой основности и заданными свойствами
зависит от скорости растворения извести в шлаке. На скорость растворения
извести в шлаке влияют такие факторы, как состав шлака, его окисленность,
условия смачивания шлаком поверхности извести, перемешивание ванны,
температурный режим, состав чугуна и т. д. Раннему формированию основного
шлака способствует наличие первичной реакционной зоны (поверхность
соприкосновения струи кислорода с металлом) с температурой до 2500о. В этой
зоне известь подвергается одновременному воздействию высокой температуры и
шлака с повышенным содержанием оксидов железа. Количество вводимой на
плавку извести определяется расчетом и зависит от состава чугуна и
содержания SiO2 руде, боксите, извести и др. Общий расход извести
составляет 5 - 8 % от массы плавки, расход боксита 0,5 - 2,0 %, плавикового
штампа 0,15 - 1,0 %. Основность конечного шлака должна быть не менее 2,5.
Окисление всех примесей чугуна начинается с самого начала продувки. При
этом наиболее интенсивно в начале продувки окисляется кремний и марганец.
Это объясняется высоким сродством этих элементов к кислороду при
сравнительно низких температурах (1450 - 1500о С и менее).
Окисление углерода в кислородно-конвертерном процессе имеет важное
значение, т. к. влияет на температурный режим плавки, процесс
шлакообразования и рафинирования металла от фосфора, серы, газов и
неметаллических включений.
Характерной особенностью кислородно-конвертерного производства является
неравномерность окисления углерода как по объему ванны, так и в течение
продувки.
С первых минут продувки одновременно с окислением углерода начинается
процесс дефосфорации - удаление фосфора. Наиболее интенсивное удаление
фосфора идет в первой половине продувки при сравнительно низкой температуры
металла, высоком содержании в шлаке (FeO); основность шлака и его
количество быстро увеличивается. Кислородно-конвертерный процесс позволяет
получить < 0,02 % Р в готовой стали.
Условия для удаления серы при кислородно-конвертерном процессе нельзя
считать таким же благоприятным, как для удаления фосфора. Причина
заключается в том, что шлак содержит значительное количество (FeO) и
высокая основность шлака (> 2,5) достигается лишь во второй половине
продувки. Степень десульфурации при кислородно-конвертерном процессе
находится в пределах 30 - 50 % и содержание серы в готовой стали составляет
0,02 - 0,04 %.
По достижении заданного содержания углерода дутые отключают, фурму
поднимают, конвертер наклоняют и металл через летку (для уменьшения
перемешивания металла и шлака) выливают в ковш.
Полученный металл содержит повышенное содержание кислорода, поэтому
заключительной операцией плавки является раскисление металла, которое
проводят в сталеразливном ковше. Для этой цели одновременно со сливом стали
по специальному поворотному желобу в ковш попадают раскислители и
легирующие добавки.
Шлак из конвертера сливают через горловину в шлаковый ковш, установленный
на шлаковозе под конвертером.
Течение кислородно-конвертерного процесса обусловливается температурным
режимом и регулируется изменением количества дутья и введением в конвертер
охладителей - металлолома, железной руды, известняка. Температура металла
при выпуске из конвертера около 1600о С.
Во время продувки чугуна в конвертере образуется значительное количество
отходящих газов. Для использования тепла отходящих газов и отчистки их от
пыли за каждым конвертером оборудованы котел-утилизатор и установка для
очистки газов.
Управление конвертерным процессом осуществляется с помощью современных
мощных компьютеров, в которые вводится информации об исходных материалах
(состав и количество чугуна, лома, извести), а также о показателях процесса
(количество и состав кислорода, отходящих газов, температура и т. п.).

Кислородно-конвертерный процесс с донной продувкой.
В середине 60-х годов опытами по вдуванию струи кислорода, окруженной
слоем углеводородов, была показана возможность через днище без разрушения
огнеупоров. В настоящее время в мире работают несколько десятков
конвертеров с донной продувкой садкой до 250 т. Каждая десятая тонна
конвертерной стали, выплавленной в мире, приходится на этот процесс.
Основное отличие конвертеров с донной продувкой от конвертеров с верхним
дутьем заключается в том, что они имеют меньший удельный объем, т. е. объем
приходящийся на тонну продуваемого чугуна. В днище устанавливают от 7 до 21
фурм в зависимости от емкости конвертера. Размещение фурм в днище может
быть различным. Обычно их располагают в одной половине днища так, чтобы при
наклоне конвертера они были выше уровня жидкого металла. Перед установкой
конвертера в вертикальное положение через фурмы пускается дутье.
В условиях донной продувки улучшаются условия перемешивания ванны,
увеличивается поверхность металл-зарождения и выделения пузырьков СО. Таким
образом, скорость обезуглероживания при донной продувке выше по сравнению
с верхней. Получение металла с содержанием углерода менее 0,05 % не
представляет затруднений.
Условия удаления серы при донной продувке более благоприятны, чем при
верхней. Это также связанно с меньшей окисленностью шлака и увеличением
поверхности контакта газ - металл. Последнее обстоятельство способствует
удалению части серы в газовую фазу в виде SO2.
Преимущества процесса с донной продувкой состоят в повышении выхода
годного металла на 1 - 2 %, сокращении длительности продувки, ускорении
плавления лома, меньшей высоте здания цеха и т. д. Это представляет
определенный интерес, прежде всего, для возможной замены мартеновских печей
без коренной реконструкции зданий мартеновских цехов.

Конвертерный процесс с комбинированной продувкой.
Тщательный анализ преимуществ и недостатков способов выплавки стали в
конвертерах с верхней и нижней продувкой привел к созданию процесса, в
котором металл продувается сверху кислородом и снизу - кислородом в
защитной рубашке или аргоном (азотом). Использование конвертера с
комбинированной продувкой по сравнению с продувкой только сверху позволяет
повысить выход металла, увеличить долю лома, снизить расход ферросплавов,
уменьшить расход кислорода, повысить качество стали за счет снижения
содержания газов при продувке инертным газом в конце операции.

Производство стали в мартеновских печах

Сущность мартеновского процесса состоит в переработке чугуна и
металлического лома на паду отражательной печи. В мартеновском процессе в
отличие от конвертерного не достаточно тепла химических реакций и
физического тепла шихтовых материалов. Для плавление твердых шихтовых
материалов, для покрытия значительных тепловых потерь и нагрева стали до
необходимых температур в печь подводиться дополнительное тепло, получаемое
путем сжигания в рабочем пространстве топлива в струе воздуха, нагретого до
высоких температур.
Для обеспечение максимального использования подаваемого в печь топлива
(мазут или предварительно подогретые газы) необходимо, чтобы процесс
горения топлива заканчивался полностью в рабочем пространстве. В связи с
этим в печь воздух подается в количестве, превышающем теоретически
необходимое. Это создает в атмосфере печи избыток кислорода. Здесь также
присутствует кислород, образующийся в результате разложения при высоких
температурах углекислого газа и воды.
Таким образом, газовая атмосфера печи имеет окислительный характер, т. е.
в ней содержится избыточное количество кислорода. Благодаря этому металл в
мартеновской печи в течение всей плавки подвергается прямому или косвенному
воздействию окислительной атмосферы.
Для интенсификации горения топлива в рабочем пространстве часть воздуха
идущего на горение, может заменяться кислородом. Газообразный кислород
может также подаваться непосредственно в ванну (аналогично продувке металла
в конвертере).
В результате этого во время плавки происходит окисление железа и других
элементов, содержащихся в шихте. Образующиеся при этом оксиды металлов FeO,
Fe2O3, MnO, CaO, P2O5, SiO2 и др. Вместе с частицами постепенно разрушаемой
футеровки, примесями, вносимыми шихтой, образуют шлак. Шлак легче металла,
поэтому он покрывает металл во все периоды плавки.
Шихтовые материалы основного мартеновского процесса состоят, как и при
других сталеплавильных процессах, из металлической части (чугун,
металлический лом, раскислители, легирующие) и неметаллической части
(железная руда, мартеновский агломерат, известняк, известь, боксит).
Чугун может применятся в жидком виде или в чушках. Соотношение количества
чугуна и стального лома в шихте может быть различным в зависимости от
процесса, выплавляемых марок стали и экономических условий.
По характеру шихтовых материалов основной мартеновский процесс делиться
на несколько разновидностей, наибольшее распространение из которых получили
скрап-рудный и скрап-процессы.
При скрап-рудном процессе основную массу металлической шихты (от 55 до 75
%) составляет жидкий чугун. Этот процесс широко применяется на заводах с
полным металлургическим циклом.
При скрап-процессе основную массу металлической массы шихты (от 55 до 75
%) составляет металлический лом. Чугун (25 - 45 %), как правило,
применяется в твердом виде. Таким процессом работают заводы, на которых нет
доменного производства.
[pic]
Рисунок 2. Схема двухванной сталеплавильной печи:
1 – топливно-кислородные фурмы; 2 – фурмы для вдувания твердых
материалов;

3 – свод печи; 4 – вертикальные каналы; 5 – шлаковики; 6 – подины печей

Производство стали в электропечах

Электросталеплавильное производство - это получение качественных и
высококачественных сталей в электрических печах, обладающих существенными
преимуществами по сравнению с другими сталеплавильными агрегатами.
Выплавка стали в электропечах основана на использовании электроэнергии
для нагрева металла. Тепло в электропечах выделяется в результате
преобразовании электроэнергии в тепловую при горении электрической дуги
либо в специальных нагревательных элементах, либо за счет возбуждения
вихревых токов.
В отличие от конвертерного и мартеновского процессов выделение тепла в
электропечах не связанно с потреблением окислителя. Поэтому электроплавку
можно вести в любой среде - окислительной, восстановительной, нейтральной и
в широком диапазоне давлений - в условиях вакуума, атмосферного или
избыточного давления. Электросталь, предназначенную для дальнейшего
передела, выплавляют, главным образом в дуговых печах с основной футеровкой
и в индукционных печах.
[pic]
Рисунок 3. Схема рабочего пространства дуговой электропечи:
1 – куполообразный свод; 2 – стенки; 3 – желоб; 4 – сталевыпускное
отверстие;

5 – электрическая дуга; 6 – сферический под; 7 – рабочее окно; 8 –
заслонка; 9 – электроды

Дуговые печи бывают различной емкости (до 250 т) и с трансформаторами
мощностью до 125 тысяч киловатт.
Источником тепла в дуговой печи является электрическая дуга, возникающая
между электродами и жидким металлом или шихтой при приложении к электродам
электрического тока необходимой силы. Дуга представляет собой поток
электронов, ионизированных газов и паров металла и шлака. Температура
электрической дуги превышает 3000о С. Дуга, как известно, может возникать
при постоянном и постоянном токе. Дуговые печи работают на переменном токе.
При горении дуги между электродом и металлической шихтой в первый период
плавки, когда катодом является электрод, дуга горит, т. к. пространство
между электродом и шихтой ионизируется за счет испускания электронов с
нагретого конца электрода. При перемене полярности, когда катодом
становится шихта - металл, дуга гаснет, т. к. в начале плавки металл еще не
нагрет и его температура недостаточна для эмиссии электронов. При
последующей перемене полярности дуга вновь возникает, поэтому в начальный
период плавки дуга горит прерывисто, неспокойно.
После расплавления шихты, когда ванна покрывает ровным слоем шлака, дуга
стабилизируется и горит ровно.

Выплавка стали в кислых электродуговых печах
Электродуговые печи с кислой футеровкой обычно используются при выплавке
стали для фасонного литья. Емкость их составляет от 0,5 до 6,0-10 т. Кислая
футеровка более термостойкая и позволяет эксплуатировать печь с учетом
условий прерывной работы многих литейных цехов машиностроительных заводов.
Основным недостатком печей с кислой футеровкой является то, что во время
плавки из металла не удаляются сера и фосфор. Отсюда, очень высокие
требования к качеству применяемой шихты по содержанию этих примесей.
Плавление в кислой печи длится примерно так же, как в основной печи (50-
70 мин). В окислительный период удалятся меньшее количество углерода (0,1 -
0,2 %) и из-за повышенного содержания FeO в шлаке металл кипит без присадок
железной руды. Содержание SiO2 в шлаке к концу окислительного периода
повышается до 55 - 65 %. Когда металл нагрет, начинается восстановление
кремния по реакции:
(SiO2) + 2[C] = [Si] + 2COгаз
К концу окислительного процесса содержание Si в металле увеличивается до
0,2 - 0,4 %.

Плавка с рафинированием в ковше печным шлаком.
Применяется на печах емкостью 100 - 200 т. После окончания окислительного
периода и раскисления металла наводят новый шлак с высоким содержанием СаО.
В течение 40 - 60 мин шлак раскисляют молотым коксом и ферросилицием. Перед
выпуском в шлак дают CaF2. Высокое (10 - 20 %) содержание CaF2 обеспечивает
высокую рафинирующую способность шлака. При выпуске из печи вначале
выпускают в ковш жидкий шлак и затем мощной струей металл. Перемешивание
металла со шлаком обеспечивает высокую степень рафинирования от примесей
(от серы) и неметаллических включений. Одной из форм рафинирования стали в
ковше можно считать технологию синтетических шлаков на основе СаО - Al2O3.
В этом случае требуются дополнительные затраты для плавления шлака.

Плавка стали в индукционной печи.
В индукционных печах для выплавки металла используется тепло, которое
выделяется в металле за счет возбуждения в нем электрического тока
переменным магнитным полем. Источником магнитного поля в индукционной печи
служит индуктор. Проводящая электрический ток шихта, помещенная в тигель
печи, подвергается воздействию переменного магнитного поля, возникающего от
индуктора, нагревается в следствие теплового воздействия вихревых токов.
По сравнению с дуговыми электропечами индукционные печи имеют ряд
преимуществ: отсутствие электродов и электрических дуг позволяет получать
стали и сплавы с низким содержанием углерода и газов; плавка
характеризуется низким угаром легирующих элементов, высоким техническим КПД
и возможностью точного регулирования температуры металла.
[pic]
Рисунок 4. Схема индукционной печи:
1 – каркас; 2 – подовая плита; 3 – водоохлаждаемый индуктор; 4 –
изоляционный слой; 5 – тигель;

6 – абсоцементная плита; 7 – сливной носок; 8 – воротник; 9 – гибкий
токоподвод; 10 – опорные брусья

Индукционная печь состоит из огнеупорного тигля, помещенного в индуктор.
Индуктор представляет собой соленоид, выполненный из медной водоохлаждаемой
трубки. Ток к индуктору подается гибкими кабелями. Воду для охлаждения
подводят резиновыми шлангами. Вся печь заключена в металлический кожух.
Сверху тигель закрывается сводом. Для слива металла печь может наклоняться
в сторону сливного носка.
Тигель печи изготавливается набивкой или выкладывается кирпичом. Для
набивки используют молотые огнеупорные материалы - основные (магнезит) или
кислые (кварцит).
Поскольку плавка в индукционной печи происходит очень быстро, шихта для
нее используется, как правило, из высококачественного металлолома
известного состава. Перед плавкой происходит точный расчет шихты по
содержанию углерода, серы и фосфора, а также легирующих элементов. Шихту
загружают в тигель таким образом, чтобы она плотно заполняла весь объем
тигля. После загрузки шихты включают ток на полную мощность. По мере
проплавления шихты загружают оставшуюся часть. Затем на поверхность металла
загружают шлакообразующую смесь, состоящую из извести, магнезитового
порошка и плавикового шпата. В процессе плавки шлак раскисляют добавками
порошка кокса и молотого раскислителя. По ходу плавки добавляют легирующие
материалы. Металл раскисляют кусковыми ферросплавами и в конце плавки
алюминием.
В индукционных печах выплавляют, как правило, стали и сплавы сложного
химического состава.

Разливка стали

Разливка стали в слитки.
Из сталеплавильного агрегата сталь выпускается в сталеразливочный ковш,
предназначенный для кратковременного хранения и разливки стали.
Сталеразливочный ковш (рис ) имеет форму усеченного конуса с большим
основанием вверху. Ковш имеет сварной кожух, изнутри футеруется огнеупорным
шамотным кирпичом. Перемещают ковш с помощью мостового крана или на
специальной железнодорожной тележке.
Сталь из ковша разливают через один или два стакана, расположенных в
днище ковша. Отверстие закрывают или открывают изнутри огнеупорной пробкой
при помощи стопора.
Емкость сталеразливочных ковшей достигает 480 т.
В сталеплавильных цехах сталь из ковша разливают либо в изложницы, либо
на машинах непрерывной разливки.
[pic]
Рисунок 5. Схема разливки стали по изложницам
A – разливка сверху: 1 – сталеразливочный ковш; 2 – изложница; 3 –
поддон;
Б – разливка сифоном: 1 – сталеразливочный ковш; 2 – центровая трубка; 3
– прибыльная надставка;

4 – изложница; 5 – поддон; 6 – сифонные трубки

Пути повышения качества стали

Непрерывное развитие техники представляет все более высокие требования к
качеству стали.
Многочисленные способы получения металлов высокого качества могут быть
условно разделены на три группы:
. Обработка жидкого металла вне сталеплавильного агрегата
. Выплавка стали в вакууме
. Специальные способы электроплавки металлов

Обработка жидкого металла вне сталеплавильного агрегата.

При внепечной обработке металл, выплавленный в обычном сталеплавильном
агрегате (мартеновской печи, конвертере или электропечи), подвергается
внешнему воздействию в сталеразливочном ковше. Основной целью внепечной
обработки жидкой стали в ковше является снижение содержания растворенных в
металле газов, неметаллических включений и серы.
В настоящее время нет такого способа обработки жидкой стали в ковше,
который позволил бы одновременно значительно снизить в металле содержание
неметаллических включений, серы и газов. Поэтому в зависимости от
поставленной задачи применяется тот или иной способ внепечной обработки
металлов.
Обработка металлов в ковше синтетическим шлаком приводит к снижению в
стали серы, неметаллических включений и кислорода. Сущность метода
заключается в том, что металл выпускают из печи в ковш, частично
заполненный жидким шлаком (4 - 5 % от массы металла), который
предварительно выплавляют в специальном агрегате. Жидкий шлак и металл
интенсивно перемешиваются. Сера, кислород и неметаллические включения
переходят из металла в шлак. При обработке металла синтетическим шлаком
важную роль играет его состав и физико-химические свойства. Шлак должен
иметь низкие температуру плавления и вязкость, а также обладать высокой
основностью и низкой окисленностью. Этим требованиям отвечают известково-
глиноземистые шлаки, содержащие 50 - 55 % СаО, 38 - 42 % Al2O3, 1,5 - 4 %
SiO2, 0,15 - 0,5 % FeO. Шлаки такого состава обладают высокой рафинирующей
способностью.
Повышение качества стали, обработанной синтетическим шлаком, компенсируют
затраты, связанные с выплавкой такого шлака.
Продувка металла в ковше порошкообразными материалами является одним из
современных способов повышения качества стали и производительности
сталеплавильных агрегатов.
Жидкий металл в потоке инертного газа (аргона) через фурму вводят
измельченные десульфураторы и раскислители. В результате такой обработки
можно получить металл с содер

Новинки рефератов ::

Реферат: Проведение в Башкирии буржуазных реформ 2-ой половины 19 века (Государство и право)


Реферат: Лермонтов и Печорин - автор и герой (Литература : русская)


Реферат: Афганистан (История)


Реферат: Формирование современной, отечественной этики бизнеса (Психология)


Реферат: Творчество Джузеппе Тартини (Музыка)


Реферат: Система машин для комплексной механизации возделывания гороха в ОАО АПО Нива Шаблыкино (Сельское хозяйство)


Реферат: Компьютерные вирусы (Компьютеры)


Реферат: Компьютерные преступления (Право)


Реферат: Управление качеством (шпаргалка) (Менеджмент)


Реферат: Австрия (География)


Реферат: Методы обучения и классификация методов обучения (Педагогика)


Реферат: Модернизация мини-колбасного цеха (Ботаника)


Реферат: Культура поведения, культура общения и туризм (Культурология)


Реферат: Нотариальное удостоверение и государственная регистрация сделок (Гражданское право и процесс)


Реферат: Бах и Гендель (Музыка)


Реферат: О Марине Цветаевой (Литература : русская)


Реферат: История (История)


Реферат: Египетские пирамиды как объект всемирного исторического культурного наследия (Искусство и культура)


Реферат: Валютный риск и методы валютного страхования (Деньги и кредит)


Реферат: Квантовые компьютеры (Кибернетика)



Copyright © GeoRUS, Геологические сайты альтруист