Производство чугуна и стали


1.Производство чугуна и стали

Железо имело промышленное добавление уже к нашей эре. В древние времена его получали в пластичном состоянии в горнах. Шлак отделяли, выдавливая его из губчатого железа, ударами молота.

В меру развития техники производства железа последовательно повышалась температура, около которой велся процесс. Металл и шлак стали плавиться; стало возможным дробить их намного полнее. Но враз в металле повышалось содержание углерода и других примесей, - металл становился хрупким и нековким. Так появился чугун.

Позже научились переиначивать чугун; зародился двухстепенный способ производства железа из руды. В принципе он сохраняется доныне: современная план получения постоянные состоит из доменного процесса, в ходе которого из руды выходит чугун, и сталеплавильного передела, какой приводит к уменьшению в металле количества углерода и других примесей.

Современный длинный высота металлургического производства основан для теоретических исследованиях и открытиях, сделанных в разных странах, и для богатом практическом опыте. Достаточно большая частица в этом процессе принадлежит россиянином ученым. Например, российские ученые первыми широко применили естественный газ дабы доменной плавки.

2. Производство чугуна 2.1. Исходные материалы

Железные руды. Главный исходный вещество дабы производства чавуна в доменных печах – железные руды. К ним относят горные породы, которые содержат железо в таком количестве, около котором выплавка становится экономически выгодной.

Железная руда состоит из рудного вещества и бесполезный породы. Рудным веществом чаще лишь являются окислы, силикаты и карбонаты железа. А пустая племя обычно состоит из либо кварциту песчаника с примесью глинистых веществ и реже – из либо доломиту известняка.

В зависимости через рудного вещества железные руды бывают богатыми, которых используют непосредственно, и бедными, которых поддают обогащению.

В доменном производстве применяют разные железные руды. Красный железняк (гематит) содержит железо в виде безводной окиси железа. Она имеет разное окрашивание( через темно-красной к темно серой). Руда содержит кладезь железа(45-65 %) и мало вредных примесей. Возобновим ость железа из руды красивая.

Бурый железняк содержит железо в виде водяных окислов. В нем содержится 25- 50% железа. Окрашивание меняется через желтой к буро желтой. Пустая племя железняку глинистая бывало кременисто-глиноземиста.

Магнитный железняк содержит 40-70% железа в виде закиси-окиси железа.

руда имеет хорошо выражены магнитные свойства, имеет темно невежда либо грязный с разными оттенками цвет. Пустая племя руды кремнеземная с примесями других окислов. Железо из магнитного железняка возобновляется труднее, чем из других руд.

Шпатовый железняк (сидерит) содержит железо в виде углекислой соли. В этом железняке содержится 30-37 % железа. Сидерит имеет желтовато белый и грязно-сирий цвет. Он безданнобеспошлинно окисляется и переходит в бурый железняк. Из всех железных руд он владеет наиболее высокой восстанавливаемостью.

Марганцевые руды содержат 25-45% марганцу в виде разных окислов марганца. Их добавляют в шихту дабы повышения в чугуне количества марганца. 2.2. Производство чугуна в доменной печи

Выплавка чавуна производится в огромных доменных печах, изложенных из огнеупорных кирпичей достигающие 30 м бугор около внутреннем диаметре около 12 м.

Разрез доменной печи схематически изображен для рисунке.

Верхняя ее жена зовется шахты и заканчивается наверху отверстием – калашником, сколько закрывается подвижным столбиком – кколашниковим затвором. Сама широкая обрубок печи называется распаром, а нижняя обрубок – горном. Через специальные отверстия в горне(фурмы) к печати вдувается горячо либо атмосфера кислород.

Доменную печь загружают прежде коксом, а кроме послойно агломератом и коксом. Агломерат – это определенным образом подготовлена руда, спеченная с флюсом. Горение и необходима дабы выплавки чавуна температура поддерживаются вдмухуванням в горн подогретый либо атмосфера кислорода. Последний поступает в кольцевую трубу, расположенную около нижней части печи, а из ее сообразно выгнутым трубкам через фурмы в горн. В горне кокс сгорает, выделывать З2, что, поднимая наверх и проходя через слои наколенного кокса, взаимодействует с ним и образует З. Оксид углероду, какой образовался, и возобновляет большую обрубок руды, переходя вдругорядь в З2.

Процесс возобновления руды происходит главным образом в верхней части шахты. Его дозволено выразить суммарным уравнениям: Fe2o3 3co = 2fe 3CO2

Пустую породу в руде образуют, главным образом диоксид кремния Si2.

Это – тугоплавкое вещество. Для превращения тугоплавких примесей в более легкоплавкие соединения к руде добавляются флюс . Обычно как флюс используют Caco3. При взаимодействию его из Si2 образуется Casi2, сколько безданнобеспошлинно отделяется в виде шлака.

При возобновлении руды железо выходит в твердом состоянии. Постепенно оно опускается в более горячую обрубок печи – распар - и растворяет в себе углерод; образуется чугун. Последний плавится и стекает в нижнюю обрубок горна, а жидкие шлаки собираются для поверхности чавуна, охраняя его через окисления. Чугун и шлаки выпускают сообразно мере нагромождения через особенные отверстия, забитые в другое срок глиной.

Выходные из отверстия печи газы содержат перед 25% З. Их сжигают в особенных аппаратах-кауперах, предназначенных дабы предыдущего нагревания, которое вдмухуеться в печь воздуха. Доменная печь работает беспрестанно. По мере того как верхние слои руды и кокса опускаются, в печь добавляют новые их порции. Смесь руды и кокса доставляется подъемниками для верхнюю площадку печи и загружается в чугунную лейку, закрытую снизу колошниковым затвором. При опускании затвора винегрет попадает в печь. Работа печи продолжается в течение нескольких лет, пока печь не затребует главный ремонт.

Процесс выплавки может заключаться ускорен через применения в доменных печах кислорода. При вдмухуванни в доменную печь обогащенного кислородом воздуха давний подогрев его становится лишним, а выходит, отпадает голод в громоздких и сложных кауперах и всем процессе упрощается. Вместе с тем производительность печи повышается и уменьшается расход топлива. Такая доменная печь дает в 1,5 разы больше железа и требует кокса для ¼ меньше чем обычная.

3. Производство стали

В стали сообразно сравнению с чугуном содержится меньше углерода кремния, серы и фосфора. Для получения стали из чавуна бедствовать снизить концентрацию веществ через окислительной плавки.

В современной металлургической промышленности сталь выплавляют в основном в трех агрегатах: конвекторах, мартеновских и электрических печах.

3.1. Производство стали в конверторах

Конвертор являет собой сосуд грушеобразной формы. Верхнюю обрубок называют либо козырьком шлемом. Она имеет горловину, через которую невиданный чугун и сливают сталь и шлак. Средняя обрубок имеет цилиндровую форму. В нижней части есть приставное днище, сколько сообразно мере сноса замещают новым. К днищу присоединена воздушная коробка, в которую поступает стиснене воздух.

Емкость современных конвекторив равняется 60 – 100 т. и более, а влияние воздушного дутья 0,3-1,35 Мн/м. Количество воздуха необходимого дабы переработки 1 т чавуна, составляет 350 кубометров.

Перед заливанием чавуна конвектор возвращают к горизонтальному положению, около какому отверстию фурм оказываются выше уровня залитого чавуна. Потом его долго возвращают в вертикальное положение и враз подают дутье, сколько не позволяет металл забираться через отверстия фурм в воздушную коробку. В процессе продува воздухом жидкого чавуна выгорают кремний, марганец, углерод и частично железо.

При достижении необходимой концентрации углерода конвектор возвращают в горизонтальное положение и прекращают подачу воздуха. Готов металл розкислють и выливают в ковш.

Бесемеривский процесс. В конвертор заливают невиданный чугун с довольно высоким содержанием кремния (до 2,25% и выше), марганца (0,6-0,9%), и минимальным количеством серы и фосфора. По характере реакции, которая происходит, бесемеривский действие дозволено воздавать для три периода. Первый место начинается после пуска дутья в конвертор и продолжается 3-6 хв. Из горловины конвертора вместе с газами вылетают мелкие лекарство жидкого чавуна с образованием искор. В сей место окисляются кремний, марганец и частично железа сообразно реакциям: Si O2 = Sio2 2mn O2 = 2mno 2fe O2 = 2feo.

Закис железа, которое образуется, частично растворяется в жидком металле, способствуя последующему окислению кремния и марганца. Эти реакции протекают с выделением большого количества тепла, которое вызывает разогрев металла. Шлак выходит кислым (40-50% Si2).

Второй место начинается после около полного выгорания кремния и марганца. Жидкий металл довольно хорошо разогрет, сколько создаются благоприятные условия дабы окисления углерода сообразно реакции C Fe = Fe CO, сколько протекает с поглощением тепла. Горение углерода продолжается 8-10 хв и сопровождается некоторым снижением температуры жидкого металла. Окиснул углероду, какой образуется, сгорает для воздухе. Над горловиной конвектора появляется яркое пламя.

В меру снижения содержания углерода в металле пламени над горловиной уменьшается и начинается третий период. Он отличается через предыдущих периодов появлением над горловиной конвертора бурого дыма. Это показывает, сколько из чавуна около весь выгорели кремний, марганец и углерод и началось далеко сильное окисление железа. Третий место продолжается не более 2 – 3 хв, после чего конвектор переворачивают в горизонтальное положение и в ванну вводят раскислители (феромарганець, ферросилиций алюминий ли) дабы снижения содержания кислорода в металле. В металле происходят реакции FEO Mn = MNO Fe 2feo Si = Sio2 Fe 3feo 2al = Al2o3 3fe.

Готовую сталь выливают из конвектора в ковш, а кроме направляют для разливание.

Чтобы получить сталь с перед заданным количеством углерода (например, 0,4 – 0,7% Из), продув металла прекращают в тот момент, если из него углерод опять не выгорел, дозволено ли допустить полное выгорание углерода, а кроме прибавить определенное количество либо чавуна удерживающих углерод определено количество ферросплавов.

Томасивский процесс. В конвертор из основные футеровкой прежде загружают свежеобожженную известку, а кроме заливают чугун, какой содержит 1,6-2,0% Р, к 0,6%si и перед 0,8% S. В томасивскому конвектори образуется известковый шлак неотложный дабы выдержки и связывания фосфора. Заполнение конвектора жидким чугуном, наклон конвертора, и пуск дутья происходят также как и в бесемеривскому процессе.

В запевало место продува в конвектори окисляется железо, кремний, марганец и формируется известковый шлак. В сей место температура металла капелька повышается.

Во грядущий место продува выгорает углерод, какой сопровождается некоторым снижением температуры металла. Когда содержание углерода в металле достигнет менее 0,1%, пламя уменьшится и исчезнет. Наступает третий период, благовременно которого интенсивно окисляется фосфор 2p 5fe 4ca = (Ca)4*P2O5 5fe.

В результате окисления фосфор переходит из металла в шлак, поскольку тетрафосфат кальцию может раствориться лишь в нем. Томасивски шлаки содержат 16 – 24% Р2про5. Данная воздействие сопровождается выделением значительного количества тепла, после счет которого происходит более резкое повышение температуры металла.

Перед раскислением металла из конвертора бедствовать удалить шлак, потому сколько содержатся в раскислителях углерод, кремний, марганец будут бодрить фосфор из шлака, и переводить его в металл. Томасивску сталь применяют дабы изготовления кровельного железа провода и сортового проката.

Кислородно-конверторный процесс. Для интенсификации бесемеривского и томасивского процессов в последние годы начали прилагать обогащенное кислородом дутье.

При бесемеривскому процессе обогащения дутья кислородом позволяет сократить длительность продува и увеличить производительность конвертора и частицу стального скрапа, подаваного в металлическую ванну в процессе плавки. Главным достоинством кислородного дутья является снижение содержания азота в стали с 0,012-0,025(при воздушном дутье) перед 0,008-0,004%(при кислородном дутье). Уведення в количество дутья смеси кислорода с водяной либо парой углекислым газом позволяет повысить способ бесемеривской стали, к качеству стали, виплавлюваной в мартеновских и электрических печах.

Большой барыш представляет использование чистого кислорода дабы выплавки чавуна в глуходонних конверторах сверху с через водоохлаждаемих фурм.

Производство стали кислородно-конверторным способом с каждым годом увеличивается.

3.2. Производство стали в мартеновских печах

В мартеновских печах сжигают либо мазут перед подогреты газы с использованием горячего дутья.

Печь должен рабочее (плавильное) место и две облако регенераторов(воздушный и газовый) дабы подогрева воздуха и газа. Газы и атмосфера проходят через нагретую перед 1200( Из огнеупорную насадку соответствующих регенераторов и нагреваются перед 1000-1200( С. Потим сообразно вертикальным каналам направляются в головку печи, где смешиваются и сгорают, в результате чего температура около сводом достигает 1680-1750( С. Продукти горения направляются из рабочего пространства печи в левую пару регенераторов и нагревают их огнеупорную насадку, после поступают в казаны-утилизаторы и дымарь. Когда огнеупорная насадка правой облако регенераторов остынет, остынет беспричинно сколько не сможет нагревать проходящие через них газы и атмосфера перед 1100( Из, левая верста регенераторов нагревается почти перед 1200-1300( С. В сей момент переключают направление движения газов и воздуха. Это обеспечивает беспрестанное поступление в печь подогретых газов и воздуха.

Большинство мартеновских печей отапливают смесью доменного, коксовального и генераторного газов. Также применяют и естественный газ. Мартеновская печь, которая работает для мазуте, имеет генераторы лишь дабы нагревания воздуха.

Материалы (скрапы, чугун, флюсы) шихты загружают в печь наполненной машиной через завалочные окна. Разогрел шихту, рас плавление металла и шлака в печи происходит в плавильном пространстве около контакте материалов с факелом розпечених газов. Готовый металл выпускают из печи через отверстия, расположенные у самой низкой части подини. На срок плавки выпускное отверстие забивают огнеупорной глиной.

Процесс плавки в мартеновских печах может заключаться кислым либо основной. При кислом процессе огнеупорная кладка печи выполнена из динасов ого кирпича. Верхние части подини наваривают кварцевым песком и ремонтируют после каждой плавки. В процессе пловцы получают кислый шлак с большим содержанием кремнезема (42-58%).

При основном процессе плавки подину и стенки печи выкладывают из магнезитового кирпича, а брак – из динасов ого хромомагнезитовой кирпича ли. Верхние слои подини наваривают магнезитовым либо доломитовым порошком и ремонтируют после каждой плавки. В процессе плавки получают кислый шлак с большим содержанием 54 – 56% САО.

Основной мартеновский процесс. Перед началом плавки определяют количество исходных материалов (чугун чушки, стальной скрап, известняк, железная руда) и последовательность их загрузки в печь. С через заливочной машины мульда (специальная коробка) с шахтой вводится в плавильное место печи и переворачивается, в результате чего шихта высыпается для подину печи. Сначала загружают мелкий скрап, после более большой и для него кусковая известка (3 – 5 % массы металла). После прогрева загруженных материалов подают стальной утиль, какой остался, и предельный чугун двумя тремя порциями.

Этот порядок загрузки материалов позволяет их безотлагательно прогреть и расплавить. Длительность загрузки шихта зависит через емкости печи, характера шихты, тепловой мощности печи и составляет 1,5 – 3 ч.

В место загрузки и плавления шихты происходит частичная окисление железа и фосфора около полное окисление кремния и марганца и образования первичного шлака. Отмеченные элементы окисляются прежде после счет кислорода грубних газов и руды, а кроме после счет закиси железа растворенной в шлаке. Первичный шлак формируется около розплавлюванни и окислении металла и содержит 10 –15% Fe, 35 –45% Ca, 13 – 17% Mn. После образования шлака невиданный металл оказывается изолированным через прямого контакта с газами, и окисление примесей происходит около слоем шлака. Кислород в этих условиях переносится закисью железа, которое растворяется в металле и шлаке. Увеличение концентрации закиси железа в шлаке приводит к величина ее концентрации в металле.

Для более интенсивного питания металлической ванны кислородом в шлак вводят железную руду. Кислород, растворенный в металле, окисляет кремний, марганец, фосфор и углерод сообразно реакциям, рассмотренным выше.

К моменту рас плавления всей шихты значительная обрубок фосфора переходит в шлак, потому сколько ветхий содержит достаточное количество закиси железа и извести. Чтобы избежать обратного перехода фосфора в металл перед началом кипения ванны 40 – 50% первичного шлака из печи.

После скачивания первичного шлака в печь загружают известку дабы образования нового и более основного шлака. Тепловая нагрузка печи увеличивается, дабы того, дабы тугоплавкая известка быстрее перешла в шлак, а температура металлической ванны повысились. Через какое-то срок 15 – 20 хв в печь загружают железную руду, которая увеличивает содержание окислов железа в шлаке, и вызывает в металле реакцию окисления углерода

[C] (Fe) = Coгаз.

Образуется окись углерода выделяется из металла в виде волдырьков, создавая сочинение его кипения, которое способствует перемешиванию металла, выделения металлических включений и растворенных газов, а также равномерному распределению температуры сообразно глубине ванны. Для красивого кипение ванны бедствовать обманывать тепло, потому сколько данная воздействие сопровождается поглощением тепла. Длительность периода кипения ванны зависит через емкости печи и марки стали, и находится 1,25 – 2,5 ч и более.

Обычно железную руду добавляют в печь в первую периоду кипения, називаного полированиям металла. Скорость окисления углерода в сей место в современных мартеновских печах большой емкости равняется 0,3 – 0,4% в час.

В течение грядущий половины периода кипения железную руду в ванну не подают. Металл кипит мелкими волдырьками после счет накопленных в шлаке окислов железа. Скорость выгорания углерода в сей место равняется 0,15 – 0,25% в час. В место кипения, следя после основностью и жидкотекучестью шлаку.

Когда содержание углерода в металле окажется капелька ниже, чем надо дабы готовой стали, начинается последняя разряд плавкие – место доведения и раскисления металла. В печь вводят определенное количество кускового феромарганцю (12% Mn), а кроме через 10 – 15 хв ферросилиций (12-16% Si). Марганец и кремний взаимодействуют с растворенным в металле кислородом, в результате чего воздействие окисления углерода прекращается. Внешним признаком освобождения металла через кислорода является конец выделение волдырьков окиси углерода для поверхности шлака.

При основном процессе плавки происходит частичное увольнение серы из металла сообразно реакции

[Fe] (Ca) = (Ca) (Fe).

Для этого необходимые высокая температура и достаточная основность шлаку.

Кислый мартеновский процесс. Этот действие состоит из тех же периодов, сколько и основной. Шихту применяют далеко чистую сообразно фосфоре и сере. Объясняется это тем, сколько кислый шлак, какой образуется, не может тормозить отмеченные вредные примеси.

Печи обычно работают для твердой шихте. Количество скрапа равняется 30 – 50% массы металлической шихты. В шихте допускается не более 0,5% Si. Железную руду в печь хвалить нельзя, потому сколько она может взаимодействовать с кремнеземом подини и губить ее в результате образования легкоплавкого соединения 2Fe*Si2. Для получения первичного шлака в печь загружают некоторое количество либо кварциту мартеновского шлака. После этого шихта нагревается грубними газами; железо, кремний, марганец окисляются, их окислы сплавляются с флюсами и образуют кислый шлак, какой содержит перед 40 –50 % Si2. В этом шлаке большая обрубок закиси железа находится в силикатной форме, которая затрудняет его переход из шлака в металл. Кипение ванной около кислом процессе начинается позже, чем около основном, и происходит медленнее даже около красивом нагревании металла. Кроме того, кислые шлаки имеют повышенную вязкость, которая негативно отражается для выгорании углерода.

Потому сколько сталь выплавляется около слоем кислого шлака с низким содержанием свободной закиси железа, сей шлак защищает металл через насыщения кислородом. Перед выпуском из печи в стали содержится меньше растворенного кислорода, чем у стали, выплавленной около основном процессе.

Для интенсификации мартеновского процесса воздуха обогащают кислородом, какой подается в факел пламени. Это позволяет брать высшие температуры в факеле пламени, увеличивать ее излучательную способность, смягчать количество продуктов горения и благодаря этому увеличивать тепловую мощность печи.

Кислород дозволено класть и в ванну печи. Уведення кислорода в факел и в ванну печи сокращает периоды плавки и увеличивает производительность печи для 25-30%. Изготовление хромомагнезитових сводов взамен динасових позволяет увеличивать тепловую мощность печей, увеличить межремонтный место в 2-3 разы и повысить производительность для 6-10%.

3.3. Производство стали в электрических печах

Для выплавки стали используют электрические печи двух типов: дуговые и индукционные (высокочастотные). Первые из них получили более широкое добавление в металлургической промышленности.

Дуговые печи имеют емкость 3 - 80 т и более. На металлургических заводах устанавливают печи емкостью 30 –80 тонн. В электрических печах дозволено брать далеко высокие температуры (до 2000( З) расплавлять металл с высокой концентрацией тугоплавких компонентов иметь, владеть главный шлак, хорошее очищать металл через вредных примесей, делать восстановительную либо атмосферу вакуум (индукционные печи) и доехать высокого раскисления и дегазации металла.

Нагревание и розплавлювання шихта осуществляется после счет тепла, излучаемого тремя электрическими дугами. Электрические дуги образуются в плавильном пространстве печи между вертикально подвешенными электродами и металлической шихтой.

Дуговая печь имеет следующие основные части: сваренный либо клепаемый тулуп цилиндровой формы, с сфероидальним днищем; подини и стенок; съемный арочный брак с отверстиями дабы электродов; предлог дабы закрепления вертикального перемещения электродов; две опорных станины; предлог наклона печи, сколько позволяет будущий печь около выпуске стали сообразно желобе и в сторону загрузочного окна дабы скатывания шлака.

В сталеплавильных печах применяют угольный и графитування электроды. Диаметр электродов определяется мощностью потребляемого тока и составляет 350 – 550 мм В процессе плавки нижние концы электродов сгорают. Поэтому электроды последовательно опускают и в необходимых случаях наращивают сверху.

Технология выплавки стали в дуговых печах. В электрических дуговых печах высококачественную углеводородную либо легированную сталь. Обычно дабы выплавки стали, применяют шихту в твердом состоянии. Твердую шихту в дуговых печах из основные футеровкой используют около плавке стали с окислением шихты и около переплавлении металла без окисления шихты.

Технология плавки с окислением шихты в главный дуговой печи подибнаи технологии плавки стали в основных мартеновских печах (скрапам-процессам). После заправляния падини в печь загружают шихту. Среднее содержание углерода в шихте для 0,5 –0,6% выше, чем в готовой стали. Углерод выгорает и обеспечивает красивое кипение ванны. На подину печи загружают мелкий стальной утиль, после более большой. Заключать шихту в печи надо плотно. Особенно важно хорошо стало куски шихты в месте пребывания электродов. Шихту в дуговые печи малой и средней емкости загружают либо мульдами лотками через завалочное окно, а в печи большой емкости через свод, сколько отводят в сторону вместе с электродами. После загрузки шихты электроды опускают к легкому столкновению с шихтой. Подложив около нижние концы электродов кусочки кокса, включают ток, и начинают плавку стали. При плавки стали в дуговых печах различают окислительный и восстановительный периоды.

Во срок окислительного периода расплавляется шихта, окисляется кремний, марганец, фосфор, избыточный углерод, частично железо и другие элементы, предполагать хромой, титан, и образуется первичный шлак. Реакция окисления такие же, как и около основном мартеновском процессе. Фосфор из металла отдаляется в течение первой половины окислительного периода, пока металл в ванне сильно не разогрелся. Образован около этом первичный фосфористий шлак в количестве 60 – 70% удаляют из печи.

Для получения нового шлака в основную дуговую печь подают обожженную известку и другие необходимы материалы. После удаления фосфора и скатывания первичного шлака металл хорошо прогревается и начинается горение углерода. Для интенсивного кипения ванны в печь закидывают необходимое количество железной либо руды окалины и шлакоутворюючих веществ.

Во срок кипения ванны в течение 45-60 хв избыточный углерод сгорает, растворены газы и неметаллические включения отдаляются. При этом отбирают пробы металла дабы быстрого определения в нем содержания углерода и марганца и пробы шлака дабы определения его состава. Основа шлака поддерживается ровной 2-2,5 сколько бедствовать дабы задержки в нем фосфора.

После удаления углерода скачивают место шлак. Если в металле в место окисления углерода содержится меньше, чем надо сообразно химическом анализе, то в печь вводят куски графитовые либо электродов кокс.

В восстановительный место плавки раскисляют металл, переводят максимально возможное количество серы в шлак, доводят химический количество металла перед заданного и подготавливают его к выпуску из печи.

Восстановительный место плавки в основных дуговых печах около выплавке сталей с низким содержанием углерода проводится около белым (известковым) слоем шлаком, а около выплавке высокоуглеводных сталей – около карбидним шлаком.

Для получения белого шлака в печь загружают шлаковую смесь, которая состоит из известки и плавикового шпата. Через какое-то срок для поверхности образуется разряд шлака с довольно высокой концентрацией Fe и Mn. Пробы шлака имеют неизвестный цвет.

Перед раскислением металла в печь двумя-тремя порциями закидывают вторую шлаковую смесь, которая состоит из кусковой известки, плапикового шпата, молотого древесного угля и кокса. Через какое-то срок содержание Feo и Mn снижается. Пробы шлака становятся светлее, закис железа из металла начинает переходить в шлак. Для умножение раскисляющей действия перед конца восстановительного периода в печь закидывают лекарство ферросилиция, около воздействием которого содержание Fe в шлаке снижается. В белом шлаке содержится перед 50 – 60% Сао, а для поверхности его плавает древесный уголь, сколько позволяет эффективно лишать серу из металла.

Во срок восстановительного периода плавки в металл вводят необходимые добавки, в обрубок числе и легирующие. Окончательно металл раскислюють в печи алюминием.

Выплавка стали около карбидним шлаком для первой стадии восстановительного процесса происходит беспричинно же, как и около белым шлаком. Потом для вид шлака загружают карбидоутворюючу смесь, которая состоит из кокса, извести и плавикого шпату. При высоких температурах протекает реакция Ca 3c = Ca2 CO.

Карбид кальция, какой образуется, увеличивает раскисляющую и обезсирковуючу призвание карбидного шлака. Для ускорения образования карбидного шлака печь хорошо герметизируют. Карбидний шлак содержит 55 –65% Сао и 0,3 – 0,5% Fe; он владеет способностью напитываться углеродом.

При выплавке стали методом переплаву, в печь не загружают железную руду; условия дабы кипения ванны отсутствуют. Шихта состоит из легированных отходов с низким содержанием фосфора, поскольку его запрещено довольно удалить в шлак. Для снижения содержания углерода в шихту добавляют 10 – 15% мягкого железа. Первичный шлак, какой образуется около розплавлюванни шихта, из печи не удаляют. Это хранит легирующие элементы (Cr, Ti, V), которые переходят из шлака в металл.

Устройство и сочинение индукционных печей. Индукционные печи отличаются через дуговых способом подведения энергии к расплавленному металлу. Индукционная печь почти работает беспричинно же как обыкновенный трансформатор: имеется первичная катушка, около которой около пропускании переменного тока создается переменное магнитное поле. Магнитный наводнение наводит во вторичной печи переменный ток, около воздействием которого нагревается и расплавляется металл. Индукционные печи имеют емкость через 50 кг перед 100 т и более.

В немагнитном каркасе существуют индуктор и огнеупорный плавильный двигатель. Индуктор печи выполнен в виде катушки с определенным числом витков медной трубки, внутри которой циркулирует охолодна вода. Металл загружают в тигель, какой является вторичной обмоткой. Переменный ток производится в машинных либо ламповых генераторах. Подведение тока через генератора к индуктору осуществляется с через гибкого либо кабелю медных шин. Мощность и частота токи определяются емкостью плавильного тигля и составлю шихту. Обычно в индукционных печах используется ток частотой 500 – 2500 гц. Большие печи работают для меньших частотах. Мощность генератора выбирает из расчета 1,0 – 1,4 квт/кг шихта. Плавильные тигли печей изготовляют из кислых либо основных огнеупорных материалов.

В индукционных печах сталь выплавляют методом переплаву шихты. Чад легирующих около этом выходит далеко небольшим. Шлак образуется около загрузке шлакоутворюючих компонентов для вид расплавленного металла. Температура шлака во всех случаях меньше температуры металла, потому сколько шлак не владеет магнитной проницаемости и в нем не индуцируется ток. Для выпуска стали из печи, тигель наклоняют в сторону зливального носка.

В индукционных печах вышли углерода, потому металл не напитывается вуглицем. Под действием электромагнитных сил металл циркулирует, сколько убыстряет химические реакции и способствует получению однородного металла.

Индукционные печи применяют дабы выплавки высоколегированных сталей и сплавов особенного назначения, которые имеют низкое содержание углерода и кремния.

4. Новые методы производства и обработки стали

Електроннопроменева плавка металлов. Для получения наипаче чистых металлов и сплавов используют електроннолучевую плавку. Плавка основана для использовании кинетической энергии свободных электронов, которые получили ускорение в электрическом поле высокого напряжения. На металл направляется наводнение электронов, в результате чего он нагревается и плавится.

Електроннопроменева плавка имеет ряд преимуществ: электронные лучи позволяют получить высокую плотность энергии нагревания, регулировать резвость плавки в больших пределах, исключить загрязнение расплава материалом тигля и прилагать шихту в любом виде. Перегрел расплавленного металла в соединении с малыми скоростями плавки и глубоким вакуумом создают эффективные условия дабы очистки металла через разных примесей.

Электрошлаковый переплавь. Очень перспективным способом получения высококачественного металлу электрошлаковый переплавь. Капли металла, которые образуются около переплаву заготовке, проходят через разряд жидкого металла и рафинируются. При обработке металла шлаком и направленной кристаллизации слитка снизу наверх содержание серы в заготовке снижается для 30 – 50%, а содержание неметаллических включений – в два-три раз.

Вакуумирование стали. Для получения высококачественной стали, широко применяется вакуумная плавка. В слитке содержатся газы и некоторое количество неметаллических включений. Их дозволено гораздо уменьшить, ежели воспользоваться вакуумированием стали около ее выплавке и разливании. При этом способе невиданный металл поддается выдержке в закрытой камере, из которой удаляют атмосфера и другие газы. Вакуумирование стали производится в ковше перед заливанием сообразно изложницам. Лучшие результаты выходят тогда, если сталь после вакуумирования в ковше разливают сообразно изложницам беспричинно же в вакууме. Выплавка металла в вакууме осуществляется в закрытых индукционных печах.

Рафинирование стали в ковше жидкими синтетическими шлаками. Сущность этого порядок заключается в том, сколько очистки стали через серы, кислорода и неметаллических включений производятся около интенсивном перемешивании стали в ковше с перед слитным у него шлаком, приготовленному у специальной шлакоплавильной печи. Сталь после обработки жидкими шлаками владеет высокими механическими свойствами. За счет сокращения периода рафинирования в дуговых печах, производительность которых может заключаться увеличена для 10 – 15%. Мартеновская печь, обработанная синтетическими шлаками, сообразно качества близкая к качеству стали, виплавлюваной в электрических печах.

Список использованной литературы «Технология металлов и других конструкционных материалов» В.Т.Жадан, Б.Г. Гринберг, В.Я. Никонов Издания второе.

«Общая химия» Н.Л. Глинка Издания двадцать третье.

«Металлургия» А.П. Гуляев 1966 год.