Презентации для проведения уроков по специальности Металлургия чёрных металлов
презентация к уроку на тему

Липанина Наталья Валерьевна

Презентации для проведения уроков по специальности Металлургия чёрных металлов

Скачать:

Предварительный просмотр:


Подписи к слайдам:

Слайд 1

Технологические процессы производства стали.

Слайд 2

Сущность процесса. Сущность процесса. Стали – железоуглеродистые сплавы, содержащие практически до 1,5% углерода, при большем его содержании значительно увеличиваются твёрдость и хрупкость сталей и они не находят широкого применения. Основными исходными материалами для производства стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап).

Слайд 3

Сущность процесса. Содержание углерода и примесей в стали значительно ниже, чем в чугуне. Поэтому сущность любого м е таллургического передела чугуна в сталь – снижение содержания углерода и примесей путём их избирательного окисления и перевода в шлак и газы в процессе плавки. Железо окисляется в первую очередь при взаимодействии чугуна с кислородом в c талеплавильных печах: 2 Fe + O2 = 2FeO + Q

Слайд 4

Сущность процесса. Процессы выплавки стали осуществляются в три этапа: Первый этап – расплавление шихты и нагрев ванны жидкого металла. Температура металла сравнительно невысокая, интенсивно происходит окисление железа, образование оксида железа и окисление примесей: Si, Mn и P. Наиболее важная задача этапа – удаление фосфора . Для этого желательно проведение плавки в основной печи, где шлак содержит CaO .

Слайд 5

Сущность процесса. Оксид кальция ( CaO ) – более сильное основание, чем оксид железа, поэтому при невысоких температурах связывает P2O5 и переводит в шлак: 2 P + 5FeO + 4CaO = ( CaO )4 xP2O5 + 5Fe Для удаления фосфора необходимы невысокие температура ванны металла и шлака, достаточное содержание в шлаке FeO . Для повышения содержания FeO в шлаке и ускорения окисления примесей в печь добавляют железную руду и окалину, наводя железистый шлак. По мере удаления фосфора из металла в шлак, содержание фосфора в шлаке увеличивается. Поэтому необходимо убрать этот шлак с зеркала металла и заменить его новым со свежими добавками CaO .

Слайд 6

Сущность процесса. Второй этап – кипение металлической ванны – начинается по мере прогрева до более высоких температур. При повышении температуры более интенсивно протекает реакция окисления углерода, происходящая с поглощением теплоты: FeO + C = CO + Fe – Q Для окисления углерода в металл вводят незначительное количество руды, окалины или вдувают кислород.

Слайд 7

Сущность процесса. При реакции оксида железа с углеродом, пузырьки оксида углерода CO выделяются из жидкого металла, вызывая «кипение ванны». При «кипении» уменьшается содержание углерода в металле до требуемого, выравнивается температура по объёму ванны, частично удаляются неметаллические включения, прилипающие всплывающим пузырькам CO , а также газы, проникающие в пузырьки CO . Всё это способствует повышению качества металла. Следовательно, этот этап – основной в процессе выплавки стали.

Слайд 8

Сущность процесса. Также создаются условия для удаления серы. Сера в стали находится в виде сульфида ( FeS ) , который растворяется также в основном шлаке. Чем выше температура, тем большее количество сульфида железа FeS растворяется в шлаке и взаимодействует с оксидом кальция CaO : FeS + CaO = CaS + FeO Образующееся соединение CaS растворяется в шлаке, но не растворяется в железе, поэтому сера удаляется в шлак.

Слайд 9

Сущность процесса. Третий этап – раскисление стали заключается в восстановлении оксида железа, растворённого в жидком шлаке. При плавке повышение содержания кислорода в металле необходимо для окисления примесей, но в готовой стали кислород – вредная примесь, так как понижает механические свойства стали, особенно при высоких температурах.

Слайд 10

Сущность процесса. Сталь раскисляют двумя способами: Осаждающим и диффузионным. 1) Осаждающее раскисление осуществляется введением в жидкую сталь растворимых раскислителей ( ферромарганца, ферросилиция, алюминия), содержащих элементы, которые обладают б ольшим сродством к кислороду, чем железо. В результате раскисления восстанавливается железо и образуются оксиды: MnO , SiO , Al2O5, которые имеют меньшую плотность, чем сталь, и удаляются в шлак.

Слайд 11

Сущность процесса. 2) Диффузионное раскисление осуществляется раскислением шлака. Ферромарганец, ферросилиций и алюминий в измельчённом виде загружают на поверхность шлака. Раскислители , восстанавливая FeO , уменьшают его содержание в шлаке. Следовательно , FeO растворённый в стали переходит в шлак. Образующиеся при этом оксиды остаются в шлаке, а восстановленное Fe переходит в сталь, при этом в стали снижается содержание неметалических включений и повышается её качество.

Слайд 12

Сущность процесса. В зависимости от степени раскисления выплавляют стали: а) спокойные ; б) кипящие ; в) полуспокойные . Спокойная сталь получается при полном раскислении в печи и ковше. Кипящая сталь раскислена в печи не полностью. Её раскисление продолжается в изложнице при затвердевании слитка, благодаря взаимодействию FeO и С: FeO+C =Fe + CO, Образующийся оксид углерода CO выделяется из стали, способствуя удалению из стали N2 и H2 , газы выделяются в виде пузырьков, вызывая её кипение. Кипящая сталь не содержит неметаллических включений, поэтому обладает хорошей пластичностью.

Слайд 13

Сущность процесса. Полуспокойная сталь имеет промежуточную раскисленность между спокойной и кипящей. Частично она раскисляется в печи и в ковше, а частично – в изложнице, благодаря взаимодействию FeO и С, содержащихся в стали. Легирование стали осуществляется введением ферросплавов или чистых металлов в необходимом количестве в расплав. Легирующие элементы, у которых сродство к кислороду меньше, чем у железа ( Ni, Co, Mo, Cu), при плавке и разливке не окисляются, поэтому их вводят в любое время плавки. Легирующие элементы, у которых сродство к кислороду больше, чем у железа ( Si, Mn , Al, Cr, V, Ti ), вводят в металл после раскисления или одновременно с ним в конце плавки, а иногда в ковш.

Слайд 14

Сущность процесса. Чугун переделывался в сталь в различных по принципу действия металлургических агрегатах: 1) мартеновских печах ; 2) кислородных конвертерах ; 3) электрических печах .

Слайд 15

Мартеновский процесс. ( 1864 – 1865, Франция) в период до семидесятых годов ХХ века являлся основным способом производства стали. Способ характеризуется сравнительно небольшой производительностью, возможностью использования вторичного металла – стального скрапа. Вместимость печи составляет 200…900 т. Способ позволяет получать качественную сталь. Мартеновская печь по устройству и принципу работы является пламенной отражательной регенеративной печью. В плавильном пространстве сжигается газообразное топливо или мазут. Температура факела пламени достигает 1800 С. Факел нагревает рабочее пространство печи и шихту. Факел способствует окислению примесей шихты при плавке. Продолжительность плавки составляет 3…6 часов, для крупных печей – до 12 часов.

Слайд 16

Мартеновский процесс. В зависимости от состава шихты, используемой при плавке, различают разновидности мартеновского процесса: 1) – скрап – процесс, при котором шихта состоит из стального лома (скрапа) и 25..45% чушкового передельного чугуна, процесс применяют на заводах, где нет доменных печей, но много металлолома. 2) – скрап – рудный процесс, при котором шихта состоит из жидкого чугуна (55…75%), скрапа и железной руды, процесс применяют на металлургических заводах, имеющих доменные печи.

Слайд 17

Мартеновский процесс. Футеровка печи может быть основной и кислой. Если в процессе плавки стали, в шлаке преобладают основные оксиды, то процесс называют основным мартеновским процессом, а если кислые – кислым . Наибольшее количество стали производят скрап-рудным процессом в мартеновских печах с основной футеровкой. В основных мартеновских печах выплавляют стали: а) углеродистые ; б) конструкционные ; в) низко- и среднелегированные ; г) (марганцовистые, хромистые) . В кислых мартеновских печах выплавляют качественные стали. Применяют шихту с низким содержанием S и P. В мартеновских печах в нашей стране до 20% всей стали.

Слайд 18

Кислородно-конверторный процесс. Кислородно-конвертерный процесс – выплавка стали из жидкого чугуна в конвертере с основной футеровкой и продувкой кислородом через водоохлаждаемую фурму. Первые опыты ( 1933-1934) – Мозговой. В промышленных масштабах – в 1952-1953 на заводах в Линце и Донавице (Австрия) – получил название ЛД-процесс. В настоящее время способ является основным в массовом производстве стали. Кислородный конвертер – сосуд грушевидной формы из стального листа, футерованный основным кирпичом. Вместимость конвертера – 130…350 т жидкого чугуна. В процессе работы конвертер может поворачиваться на 360 для загрузки скрапа, заливки чугуна, слива стали и шлака.

Слайд 19

Кислородно-конверторный процесс. Шихтовыми материалами кислородно-конвертерного процесса являются: 1) жидкий передельный чугун ; 2)стальной лом (не более 30%) ; 3) CaO для наведения шлака ; 4) железная руда 5) боксит ( Al2O3) и плавиковый шпат ( CaF2) для разжижения шлака. В кислородных конвертерах выплавляют стали с различным содержанием углерода, кипящие и спокойные, а также низколегированные стали. Легирующие элементы в расплавленном виде вводят в ковш перед выпуском в него стали. Плавка в конвертерах вместимостью 130…300 т заканчивается через 25…30 минут.

Слайд 20

Кислородно-конверторный процесс. Кислородно-конвертерный процесс считается наиболее высокопроизводительным способом выплавки стали. Его другие достоинства: 1) простота устройства конвертера ; 2) отсутствие топлива ; 3) меньшие затраты на строительство цехов.

Слайд 21

Производство стали в электропечах. Электропечи используют для выплавки: а) конструкционных ; б) высоколегированных ; в) инструментальных ; г) специальных сплавов и сталей . Различают дуговые и индукционные электропечи. Выплавка в дуговых электрических печах – главный способ производства высококачественных конструкционных, коррозионностойких и других сталей и сплавов. Более высокое по сравнению с мартеновской и конвертерной качество электростали объясняется её более высокой чистотой по S и P и неметаллическим включениям, хорошей раскисляемостью . Электросталь стоит дороже, чем мартеновская и конвертерная. Применение кислорода повышает производительность на 15-25% и снижает расход электроэнергии на 10-15%.

Слайд 22

Производство стали в электропечах. Преимуществами индукционных печей по сравнению с дуговыми является: 1) возможность выплавки сталей с очень низким содержанием углерода ( так как нет науглероживания от электродов ), очень малый угар легкоокисляющихся элементов ; 2) сталь характеризуется пониженным содержанием азота и высокой чистотой по неметаллическим включениям. Индукционные печи имеют высокую производительность и высокий –электрический К.П.Д Недостатками индукционных печей является: 1) малая вместимость по сравнению с дуговыми печами ; 2) высокая стоимость электрооборудования ; 3) низкая стойкость основных тиглей (10-100 плавок).


Предварительный просмотр:


Подписи к слайдам:

Слайд 1

Разливка и качество литой стали.

Слайд 2

Разливка стали в изложницы. Из плавильных печей сталь выпускают в ковш, который мостовым краном переносят к месту разливки стали. Из ковша сталь разливают в изложницы или кристаллизаторы машины для непрерывного литья заготовок. В изложницах или кристаллизаторах сталь затвердевает и получают слитки, которые подвергаются прокатке, ковке.

Слайд 3

Разливка стали в изложницы. Изложницы – чугунные формы для изготовления слитков. Изложницы выполняют с квадратным, сечением переделывают на сортовой прокат: Двутавровые балки; Швеллеры; Уголки. Слитки прямоугольного сечения – на листы. Слитки круглого сечения используются для изготовления труб, колёс. Слитки с многогранным сечением применяют для изготовления поковок.

Слайд 4

Разливка стали в изложницы. Спокойные и кипящие углеродистые стали разливают в слитки массой до 25 тонн, легированные и высококачественные стали – в слитки массой 0,5…7 тонн, а некоторые сорта высоколегированных сталей – в слитки до нескольких килограммов. Сталь разливают в изложницы сверху (рис. 3.1, а) и снизу – сифоном (рис. 3.1, б). В изложницы сверху сталь разливают непосредственно из ковша 1. При этом исключается расход металла на литники, упрощается подготовка оборудования к разливке.

Слайд 5

Разливка стали в изложницы. Рис. 3.1. Разливка стали в изложницы а – сверху; б – снизу (сифоном) К недостаткам следует отнести менее качественную поверхность слитков, из-за наличия пленок оксидов от брызг металла, затвердевающих на стенках изложницы. Применяется для разливки углеродистых сталей. При сифонной разливке одновременно заполняются несколько изложниц (4…60).

Слайд 6

Разливка стали в изложницы. Изложницы устанавливаются на поддоне 6, в центре которого располагается центровой литник 3, футерованный огнеупорными трубками 4, соединенный каналами 7 с изложницами. Жидкая сталь 2 из ковша 1 поступает в центровой литник и снизу плавно, без разбрызгивания наполняет изложницу 5. Поверхность слитка получается чистой, можно разливать большую массу металла одновременно в несколько изложниц. Используют для легированных и высококачественных сталей.

Слайд 7

Непрерывная разливка стали. Метод непрерывного литья заготовок является одним из важнейших и перспективных достижений современной металлургии. Рис. 3.2. Машины непрерывного литья заготовок: А – вертикальные; б – вертикальные с изгибом заготовок; в – радиальные; 1 – разливочный ковш; 2 – промежуточный ковш; 3 – кристаллизатор; 4 – зона вторичного охлаждения; 5 – тянущая клеть; 6 – устройства для резки заготовок; 7 – затравка; 8 – рольганг; 9 – устройство для изгиба заготовки; 10 – устройство для охлаждения; 11 – отводящий рольганг.

Слайд 8

Непрерывная разливка стали. Сущность метода заключается в том , что жидкую сталь из ковша через промежуточное разливочное устройство непрерывно подают в водоохлаждаемую изложницу без дна – кристаллизатор, из нижней части которого вытягивается затвердевающий слиток. Перед началом разливки в кристаллизатор снизу вводят так называемую затравку, которая является дном кристаллизатора; затравка соединена с вытягивающим устройством.

Слайд 9

Непрерывная разливка стали. Образующийся в кристаллизаторе слиток вытягивают из кристаллизатора при помощи валков с нажимным устройством. При выходе из кристаллизатора слиток поступает в зону вторичного охлаждения (первичное охлаждение в кристаллизаторе), в которой его поверхность интенсивно охлаждается водой при помощи форсунок, вплоть до полного затвердевания. Затвердевший слиток далее проходит зону резки, в которой его без остановки движения разрезают на заготовки мерной длины при помощи газорезки или летучих гидравлических ножниц.

Слайд 10

Непрерывная разливка стали. Скорость разливки (вытягивания слитка) колеблется в пределах от 0,4 до 8 – 10 м / мин и определяется в первую очередь сечением заготовки. Например, для квадратных слитков сечением 50х50 мм скорость разливки составляет 7-10 м / мин, а слитков сечением 300х300 порядка 0,5-1,2 м / мин.

Слайд 11

Непрерывная разливка стали. На МНЛЗ получают слитки различного сечения: Квадратного (блюмы) со стороной до 520 мм; Прямоугольного (слябы) шириной до 2500 мм; Заготовки для изготовления труб, балок, рельсов. Выход годных заготовок на МНЛЗ составляет 95-97% от массы жидкой стали. Годовая производительность МНЛЗ превышает 1 млн. т стали.

Слайд 12

Основные тенденции развития процессов и МНЛЗ. Кардинальное решение задачи сокращения затрат возможно путём применения новейших технологий. Наиболее перспективным представляется совмещение непрерывной разливки стали с агрегатами деформации (рис. 3.3). Проблема объединения МНЛЗ и прокатных станов в единый комплекс является в настоящее время основной в направлении повышения эффективности всего металлургического производства.

Слайд 13

Основные тенденции развития процессов и МНЛЗ. Совмещение непрерывного литья стальных заготовок с прокатной возможно при многоручьевых МНЛЗ с несколькими кристаллизаторами. При этом выходящие из кристаллизаторов заготовки должны отрезаться и поочередно задаваться в прокатный стан.

Слайд 14

Основные тенденции развития процессов и МНЛЗ. Рис. 3.3. Литейно-прокатный агрегат с совмещенной винтовой и продольной прокаткой конструкции ВНИИМЕТМАШ: 1 – МНЛЗ; 2 – индукционный подогреватель; 3 – загрузочная решетка; 4 – толкатель; 5 – клеть винтовой прокатки; 6 – черновая группа клетей продольной прокатки; 7 – аварийные летучие ножницы; 8 – чистовая группа клетей; 9 – термоупрочняющее устройство; 10 –летучие ножницы; 11 – холодильник.

Слайд 15

Основные тенденции развития процессов и МНЛЗ. Создание литейно-прокатных комплексов позволит сократить: производственные площади; Удельные капитальные и эксплуатационные расходы; Существенно снизить расход металла, энергии, топлива, Повысить производительность труда и качество продукции; Обрабатывать мало пластичные и трудно деформируемые стали и сплавы.

Слайд 16

Основные тенденции развития процессов и МНЛЗ. Двухвалковый способ непрерывного литья является весьма перспективным из способов совмещения агрегатов разливки и деформации. Еще в 1856 году сер Генри Бессемер запатентовал простую машину для получения тонких стальных полос непосредственно из жидкой стали (рис. 3.4.). С тех пор металлурги во всем мире стремились реализовать этот процесс.

Слайд 17

Основные тенденции развития процессов и МНЛЗ. В декабре 1999 года на заводе г. Крефельд была разлита первая промышленная плавка коррозионностойкой стали аустенитного класса массой 36 т, и получен лист шириной 1100 мм и толщиной 3 мм. С марта 2000 года устойчиво разливается полный ковш вместимостью 90 т. Жидкая сталь поступает через промежуточный ковш на разливочную машину.

Слайд 18

Основные тенденции развития процессов и МНЛЗ. Рис 3.4. Эскиз, сделанный сером Генри Бессемером (а), и установка, запатентованная им в 1865 г. Листы обжимали до толщины 0,8 мм на стане холодной прокатки, отжигали и оценивали по действующим стандартам. Поверхностные дефекты отсутствовали. Благодаря быстрой кристаллизации чистота была выше, чем обычно. В результате возросла коррозионная стойкость.

Слайд 19

Основные тенденции развития процессов и МНЛЗ. В 2003 году производство коррозионно-стойкой тонкополосовой стали на заводе в г. Крефельд достигло 400 000 т. Рис. 3.5. П ринцип литья полосы в двухвалковом кристаллизаторе Одним из существенных преимуществ нового процесса для всего металлургического производства высококачественной полосы являются менее жесткие требования к качеству стального лома, применяющегося при выплавке сталей в электропечах.

Слайд 20

Основные тенденции развития процессов и МНЛЗ. Средняя цена 1 т горячекатанной полосы эквивалентных размеров, полученной по традиционной технологии, составляет в США 250-300 долл., в Европе 280-290 долл. 1 т полосы из нержавеющей стали, полученной на двухвалковом литейно-прокатном агрегате, будет на 50-150 долл. Дешевле тонны полосы, полученной по технологии отливки тонкого сляба. При производстве полосы из низкоуглеродистой стали экономия составит 20-35 долл. т.

Слайд 21

Структура и качество литой стали. После заполнения жидкой сталью изложницы или кристаллизатора МНЛЗ происходит охлаждение расплава, а затем наступает момент его кристаллизации, т.е. происходит переход металла из жидкого в твердое состояние. Затвердевание металла и формирование слитка представляет собой сложный процесс, при котором протекает ряд различных физических, физико-химических и теполофизических явлений.

Слайд 22

Структура и качество литой стали. В зависимости от степени раскисления выплавляют стали: а) спокойные; б) кипящие; в) полуспокойные. Спокойная сталь получается при полном раскислении в печи и ковше. Кипящая сталь раскисленна в печи и затвердевании слитка, благодаря взаимодействию оксида железа и углерода: FeO + C = Fe + CO,

Слайд 23

Структура и качество литой стали. Кипящая сталь не содержит неметаллических включений, поэтому обладает хорошей пластичностью. Полуспокойная сталь имеет промежуточную раскисленность между спокойной и кипящей. Частично она раскисляется в печи и в ковше, частично – в изложнице, благодаря взаимодействию оксида железа и углерода, содержащихся в стали. К числу физических явлений относится усадка, т.е. уменьшение удельного объема металла при переходе его из жидкого в твердое состояние.

Слайд 24

Структура и качество литой стали. К физико-химическим явлениям относится ликвация и уменьшение растворимости газов (водорода и азота) в твердом металле. Ликвацией называют перераспределение примесей между затвердевающими металлом и расплавом. Процесс затвердевания происходит в течение некоторого промежутка времени и в значительном температурном интервале. Вначале при медленном охлаждении из расплава выпадают сравнительно чистые кристаллы твердого металла.

Слайд 25

Структура и качество литой стали. Наиболее ликвирующими являются такие вредные примеси, как сера и фосфор, поэтому в слитке существуют зоны, обогащенные этими примесями: 1) примыкающая к усадочной раковине; 2) так называемых усов ( ^ - образной ликвации); 3) V – образной ликвации (рис. 10, в) Наиболее чистый металл находится в наружной поверхностной зоне, которая кристаллизуется в первую очередь и с достаточно большой скоростью. Кроме того, в слитке спокойной стали кристаллы чистого металла сосредотачиваются в его нижней части, в так называемой зоне отрицательной ликвации.

Слайд 26

Структура и качество литой стали. Строение слитка кипящей стали. Эффект кипения металла при затвердевании вызван выделением пузырей СО, образующихся при взаимодействии растворенных в жидкой стали углерода и кислорода.

Слайд 27

Структура и качество литой стали. В затвердевшем слитке имеются следующие зоны: 1. Плотная наружная корочка (толщиной 8-10 мм), образующаяся в момент соприкосновения жидкого металла с холодными стенками изложницы. Корочка состоит из мелких, беспорядочно ориентированных кристаллов. 2. Сотовые пузыри вытянуты перпендикулярно к стенке изложницы. Такое расположение пузырей связанно с направлением теплоотвода и ростом столбчатых кристаллов. Сотовые пузыри завариваются при прокате слитков.

Слайд 28

Структура и качество литой стали. 3. Плотный и чистый металл. В этой зоне газовыделения не происходит. 4. Вторичные пузыри (ширина зоны 30-110 мм). В момент их образования верх слитка успевает затвердеть, поэтому газовые пузыри не успевают выделиться из металла. Вторичные пузыри также завариваются при прокатке. 5. Средняя часть слитка, кристаллизуется в последнюю очередь и состоящая из беспорядочно ориентированных кристаллов, обогащенных ликвирующими примесями. В этой зоне также имеются (пузыри, особенно в верхней части, причем эти пузыри усадочного происхождения.

Слайд 29

Структура и качество литой стали. Верхняя часть этой зоны особенно сильно обогащена ликватами , поэтому ее отрезают. Обрезь составляет 5-10% слитка, она примерно вдвое меньше чем у слитка спокойной стали. Рис. 3.6. Строение слитков кипящей (а), полуспокойной (б) и спокойной (в) стали: 1 – плотная корочка; 2 – сотовые пузыри; 3 – промежуточная плотная зона; 4 – вторичные пузыри; 5 – плотная центральная часть слитка; 6 – усадочная раковина; 7 – зона V – образной ликвации; 8 – зона ^ - образной ликвации; 9 – зона отрицательной ликвации.

Слайд 30

Строение слитка полуспокойной стали. При затвердевании полуспокойной стали выделяется значительно меньше пузырей СО, т.е. она кипит менее интенсивно, чем кипящая. Остающиеся пузыри в слитке в верхней его части компенсируют усадочную раковину. Вследствие малой продолжительности кипения уменьшается химическая неоднородность. В слитке полуспокойной стали также имеется плотная корочка с мелкими беспорядочно ориентированными кристаллами. Зона сотовых пузырей значительно меньше, и они расположены в верхней части слитка. Вторичные пузыри в слитке отсутствуют.

Слайд 31

Строение слитка спокойной стали. В слитке спокойной стали различают следующие структурные зоны: 1) тонкую наружную корку, состоящую из мелких, беспорядочно ориентированных кристаллов; 2) вытянутые столбчатые кристаллы; 3) крупные различно ориентированные кристаллы (центральная зона); 4) беспорядочно ориентированные кристаллы (осевая зона); 5) конус осаждения. Эта зона представляет собой конгломерат сросшихся кристаллов, наименее всего загрязненных примесями.

Слайд 32

Дефекты стальных слитков. Основными дефектами стальных слитков спокойной стали являются усадочная раковина, осевая рыхлость и химическая неоднородность, т.е. значительное различие по химическому составу структурных зон слитка. Прибыльную часть слитка, в которой сосредоточена усадочная раковина, отрезают при прокатке и обрезь отправляют на переплав.

Слайд 33

Дефекты стальных слитков. Заворот корки ( дефекты поверхности) образуется при прорыве затвердевшей корочки на поверхности поднимающегося металла в изложнице. Возможно прилипание корочки к стенке изложницы, заворот и заливка ее поднимающимися кидким металлом. В месте заворота корочки скапливаются оксиды, которые препятствуют ее завариванию при прокатке, поэтому в этом месте образуются рванины.

Слайд 34

Дефекты стальных слитков. Для уменьшения возможности появления заворота корочки применяют различные методы защиты поверхности поднимающегося в изложнице жидкого металла от окисления (разливка в защитной атмосфере, под слоем шлака и др.).

Слайд 35

Дефекты стальных слитков. Поперечно горячие трещины образуются при зависании слитка в изложницы в процессе затвердевания. Для предупреждения возникновения этого дефекта необходимо плотное прилегание прибыльной надставки к верхней части изложницы и не использовать изложницы с дефектами на их стенках.

Слайд 36

Дефекты стальных слитков. Продольные трещины возникают при разрыве тонкой корочки затвердевшего металла при его кристаллизации. Возможно, образование горячих продольных трещин и на гранях слитка в результате плохого центрирования струи жидкого металла при разливке сверху. Для устранения появления продольных трещин необходимо поддерживать оптимальную скорость разливки, предотвращать сильный перегрев жидкой стали, а также применять изложницы с погнутыми и волнистыми стенками. Для исключения появления этого дефекта необходима своевременная посадка слитков в нагревательные колодцы в горячем состоянии вакуумирования .


Предварительный просмотр:


Подписи к слайдам:

Слайд 1

Основы металлургического производства

Слайд 2

Общие понятия Слово “ металлургия ” происходит от греческого: 1) metalleuo – выкапываю, добываю из земли; 2) metallurgeo – добываю руду, обрабатываю металлы; 3) metallon – рудник, металл Металлургия область науки и техники, охватывающую процессы обработки добытых из недр руд, получение металлов и сплавов, придание им определённых свойств

Слайд 3

Общие понятия В мировой практике исторически сложилось деление металлов на чёрные (железо и сплавы на его основы) и всё остальные – нечёрные или цветные металлы. Соответственно, металлургия часто подразделяется на чёрную и цветную. В настоящее время на долю чёрных металлов приходится около 95% всей производимой в мире металлопродукции. В технике также условная классификация, по которой цветные металлы разделены на “ лёгкие ” ( Al , Mg ), “ тяжёлые ” ( Cu , Pb и др. ) , тугоплавкие ( W, Mo, и др.), благородные ( Au , Pt и др.), редкие металлы.

Слайд 4

Общие понятия Содержание в земной коре % O2 – 47 ,2 % Al – 8,8 % Fe – 4,6% Сталь – сплав Fe с C и другими элементами периодической системы, при этом содержание C не превышает 2% Чугун – содержание С составляет более 2% Сталь – основной конструкционный материал, что обусловлено уникальностью свойств: 1) пластичность 2) твёрдость 3) свариваемость 4) способность выдержать низкие и высокие температуры 5) способность к деформации в холодном и нагретом состоянии К рудам чёрных металлов обычно относят месторождения Fe , Mn , Cr , Ti , V

Слайд 5

Сырьё, материалы и их подготовка Для производства чёрных и цветных металлов применяют различные сырые материалы, являющиеся полезными ископаемыми, или специально приготовленные материалы, а также отходы металлургического производства. К сырым материалам металлургического производства прежде всего относят руды, топливо и флюсы.

Слайд 6

Сырьё, материалы и их подготовка В рудах присутствуют различные примеси (тоже в виде соединений), которые в зависимости от вида плавки могут быть полезными и вредными. К вредным примесям относят: ( S2 , Zn, An). Сера вызывает красноломкость стали, а процесс её удаления в доменном и сталеплавильном производствах связан с ухудшением технико – экономических показателей. Правда, серу можно легко удалить из руд окислительным обжигом и агломерацией. Цинк, в доменном производстве, хотя и не проходит в чугун, приводит к разрыву металлического кожуха доменной печи.

Слайд 7

Сырьё, материалы и их подготовка Такие примеси, как P, Ni, Cr и Cu , являются полезными при выплавке чугуна некоторых марок, в остальных же случаях их, особенно P, Cu, относят к вредным примесям. Фосфор вызывает хладноломкость стали.

Слайд 8

Флюсы и отходы производства Флюсы вводят в доменную печь для перевода пустой породы железосодержащей шихты и золы кокса в шлак требуемого химического состава, обладающего определёнными физическими свойствами. Температура плавления оксидов, входящих в состав. Флюсы – неорганические вещества, которые добавляют к руде при выплавлении металла, что бы снизить температуру плавления и легче отделить металл от пустой породы.

Слайд 9

Подготовка железных руд к доменной плавке Значительно выше температуры шлака в доменной печи (1450 – 1600 С) Шлак – это отходы производства, это своего рода плёнка на поверхности. В зависимости от характеристики добываемой руды применяют следующие методы подготовки руды: а) дробление; б) сортировку; в) обогащение; г) усреднение; д) окускование

Слайд 10

Дробление и измельчение Дробление и измельчение руды – энергоёмкий стоящий процесс. Крупное, среднее и мелкое дробление осуществляют в аппаратах, называемых дробилками, а измельчение – в мельницах. Дробление можно выполнять следующими методами: 1)раздавливанием; 2) истиранием; 3) раскалыванием; 4) ударом и сочетанием перечисленных выше способов. Основные типы применяемых дробилок: а) Щековая; б) Конусная; в) молотковая; г) валковая

Слайд 11

Грохочение и классификация Разделение или сортировку материалов на классы крупности при помощи решёток или механических сит называют грохочением , а разделение в воде или воздухе на основе разности скоростей падения зёрен различной крупности – гидравлической или воздушной классификацией. Грохочением обычно разделяют материалы до крупности 1 – 3 мм, а более мелкие – классификацией.

Слайд 12

Грохочение и классификация Аппараты для грохочения называют грохотами, их основным рабочим элементом является решето или сито. Наибольшее распространение получили различные грохоты с колебательным движением решета; ограниченное применение находят неподвижные грохоты, а также барабанные, валковые или роликовые.

Слайд 13

Обогащение Руды, добываемые из недр земли, часто не удовлетворяют требованиям металлургического производства не только по крупности, но и в первую очередь по содержанию основного металла и вредных примесей, а потому нуждаются в обогащении. Под обогащением руд понимают процесс обработки полезных ископаемых, целью которого является повышение содержания полезного компонента путём отделения рудного минерала от пустой породы или отделения одного ценного минерала от другого. В результате обогащения получают готовый продукт – концентрат, более богатый по содержанию определённого металла, чем исходная руда, и остаточный продукт – хвосты, более бедный, чем исходная руда.

Слайд 14

Гравитация При гравитационном обогащении минералы разделяются по плотности. Гравитация может быть воздушной или мокрой. Воздушную гравитацию для обогащения железных руд и применяют, поскольку их рудные и нерудные минералы сравнительно мало отличаются по плотности. Мокрую гравитацию чаще всего осуществляют отсадкой. В качестве жидкости обычно используют воду, но применяют более тяжёлые среды.

Слайд 15

Магнитная сепарация Магнитное обогащение заключается в том, что подготовленную соответствующим образом руду (дробленую до высокой степени раскрытия рудного зерна), содержащую магнитный минерал, вводят в магнитное поле, создаваемое магнитами.

Слайд 16

Окускование железорудного сырья Окускование – это процесс превращения мелких железорудных материалов (руд, концентратов, колошниковой пыли) в кусковые необходимых размеров, применение которых значительно улучшает показатели работы металлургических агрегатов. Для подготовки сырья к доменной плавке широко применяются два способа окускования: агломерация и окомкование .

Слайд 17

Агломерация. Агломерация. Это процесс окускования мелких руд, концентратов и колошниковой пыли спеканием в результате сжигания топлива в слое спекаемого материала. Наиболее распространены ленточные агломерационные машины со спеканием слоя шихты на движущейся колосниковой решётке при просасывании воздуха через шихту. Продукт спекания (агломерации) – агломерат представляет собой кусковой пористый продукт чёрного цвета ; упрощённо можно характеризовать его как спечённую руду или спечённый рудный концентрат.

Слайд 18

Шихта агломерации и её подготовка. Основные составляющие агломерационной шихты – железосодержащие материалы: 1) (рудный концентрат, руда, колошниковая пыль) ; 2) возврат (отсеянная мелочь ранее произведённого а г ломерата) ; 3) топливо (коксовая мелочь) ; 4) влага, вводимая для окомкования шихты ; 5) известняк, вводимый для получения офлюсованного агломерата.

Слайд 19

Шихта агломерации и её подготовка Кроме того, в шихту зачастую вводят ( CaO ) ( до 25 – 80 кг / т агломерата), что улучшает комкуемость шихты, повышая её газопроницаемость и прочность агломерата ; марганцевую руду (до 45 кг / т агломерата) для повышения содержания марганца в чугуне и отходы ( прокатную окалину, шламы и другие материалы, вносящие оксиды железа).

Слайд 20

Производства агломерата Ведут на агломерационных фабриках, в состав которых входят комплекс оборудования для подготовки шихты, ленточные (конвейерные) агломерационные машины и комплекс оборудования для дробления и охлаждения полученного агломерата и отсева его мелочи.

Слайд 21

Производство агломерата Рис. 15. Схема агломерационной машины

Слайд 22

Производства агломерата Производство агломерата ведут на агломерационных фабриках , в состав которых входят комплекс оборудования для подготовки шихты, ленточные (конвейерные) агломерационные машины и комплекс оборудования для дробления и охлаждения полученного агломерата и отсева его мелочи. Агломерационная машина (рис. 15) имеет в качестве ос- новного элемента замкнутую ленту (конвейер) из отдельных спекательных тележек-паллет 2, Тележка — это опирающаяся на четыре ролика колосниковая решетка с продольными бортами ; тележки движутся по направляющим рельсам под воздействием пары приводных звездочек 1. На горизонтальном участке ленты тележки плотно примыкая друг к другу, образуют движущийся желоб с дном в виде колосниковой решетки

Слайд 23

Производство агломерата Под тележками рабочей ветви ленты расположено 13—26 вакуум-камер 6, в которых с помощью эксгаустера 9 создают разрежение 10—13 кПа. Ширина ленты составляет 2—4 м, число тележек в ленте от 70 до 130, скорость ее движения 1,4—7 м/мин; площадь спекания действующих машин равна 50—312 м2. Удельная производительность по площади спекания составляет 1,2—1,5 т/(м2 • ч).

Слайд 24

Топливо. Основным топливом доменной плавки является кокс — кусковой пористый материал из спекшейся углеродистой (83—88 % С) массы, получающейся при прокаливании каменного угля без доступа воздуха. Вследствие своей прочности, термостойкости (способности не растрескиваться) и способности не спекаться кокс сохраняет форму кусков на всем пути движения шихты от колошника до горна. Благодаря этому кокс разрыхляет столб шихты в печи, обеспечивая необходимую ее газопроницаемость.

Слайд 25

Топливо. Наряду с высокой теплотой сгорания кокс как доменное топливо должен обладать определенным комплексом свойств, эти основные свойства следующие : 1) высокая прочность 2) малое содержание золы, основными составляющими кото-рой являются Si02 и А12ОЭ . 3) неспекаемость в условиях доменного процесса 4) определенный размер кусков— от 25 до 60мм 5) малое содержание вредных примесей серы и фосфора. Содержание фосфора в коксе невелико — < 0,05 %. 6) малое и, что особенно важно, постоянное содержание влаги. 7) высокая пористость, благодаря чему достигается высокая скорость сгорания кокса. Обычно пористость кокса находится в пределах 37—53 %.

Слайд 26

Конструкция доменной печи. Доменная печь — печь шахтного типа. Сверху в печь порциями непрерывно загружают шихтовые материалы — агломерат (окатыши) и кокс, которые медленно опускаются вниз; длительность их пребывания в печи составляет 4—6 ч. В нижнюю часть печи (верх горна) через фурмы подают дутье — нагретый воздух; у фурм за счет кислорода дутья сгорает кокс с выделением тепла, а горячие продукты сгорания движутся через столб шихты вверх, нагревая ее; время пребывания газов в печи составляет 3—12 с.

Слайд 27

Профили печи и основные размеры. Профилем доменной печи называют очертание рабочего пространства , ограниченного футеровкой . Основные элементы профиля – это горн, заплечики, распар, шахта и колошник. Колошник имеет форму цилиндра и служит для приема загружаемой сверху шихты. Ниже колошника расположена расширяющаяся книзу шахта; это расширение необходимо, чтобы обеспечить свободное опускание шихтовых материалов, объем которых увеличивается в результате нагрева. Распар, представляющий собой короткий цилиндр, служит для создания плавного перехода от расширяющейся шахты к сужающимся заплечикам .

Слайд 28

Профиль печи и основные размеры. Заплечики выполнены в виде усеченного конуса; такая их форма необходима, поскольку здесь происходит плавление рудной части шихты, в результате чего объем шихты уменьшается и суживающиеся заплечики не позволяют шихте слишком быстро опускаться в горн.

Слайд 29

Фундамент, кожух и холодильники. Фундамент является основанием печи и служит для передачи нагрузки, создаваемой массой печи на грунт. Кожух доменной печи представляет собой сварную конструкцию , состоящую из цилиндрических и конических поясов, изготовленных из стального листа. Толщина кожуха в верхней части составляет 20—40, в нижней 40—60 мм. Делают кожух из сталей с высокой ударной вязкостью, прочностью, пластичностью, термостойкостью (16Г2АФ, 10Г2С1, 14Г2 и др.).

Слайд 30

Фундамент, кожух и холодильники. Холодильники служат для охлаждения футеровки и кожуха печи с помощью пропускаемой через них холодной технической воды, а при испарительном охлаждении — с помощью кипящей химически очищенной воды. Холодильник — это плита из чугуна с залитой в ней стальной трубкой в виде змеевика для циркулирующей воды.

Слайд 31

Футеровка печи. Огнеупорная футеровка (кладка) доменной печи предназначена для уменьшения тепловых потерь и предохранения кожуха от воздействия высоких температур и от контакта с жидким металлом и шлаком . Для футеровки доменной печи применяют качественный (доменный) шамотный кирпич, высокоглиноземистый кирпич, углеродистые блоки, иногда карбидокремниевый кирпич. Основу шамота составляют Si02 и А1203.

Слайд 32

Футеровка печи. Лещадь. Ранее лещади доменных печей выкладывали из качественного шамотного кирпича. Однако рост объема печей и интенсификация плавки вызывали быстрое разрушение такой кладки . Футеровку горна до уровня фурм выполняют из углеродистых блоков, а в районах фурм и чугунных и шлаковых леток из шамотного (> 42 % А1203) кирпича, поскольку углерод здесь может окисляться кислородом дутья, диоксидом углерода (С02), а также парами воды из огнеупорных масс.

Слайд 33

Футеровка печи. Толщина футеровки у низа горна достигает 1600 мм. Кладку заплечиков чаще всего делают тонкостенной (толщина 230 или 345 мм) из шамотного (> 42 % А1203) кирпича в один ряд Колошник футеровка колошника состоит из одного ряда шамотного кирпича, выкладываемого у кожуха.

Слайд 34

Горн печи. Горн условно подразделяют на две части — верхнюю фурменную зону, где сгорает кокс, и нижнюю — металлоприемник , служащий для накопления жидкого чугуна и шлака, и где расположены чугунные и шлаковые летки. Чугунная летка показана на рис. 29. Вырез для летки в кожухе печи обрамлен приваренной к нему стальной кольце-ной рамой 2, футерованной внутри шамотным кирпичом. Летка представляет собой сквозной канал в кладке горна и рамы; шириной 250—300 и высотой 400-500 мм заполнен огнеупорной леточной массой.

Слайд 35

Горн печи. Шлаковые летки обрамляют арматурой, называемой шлаковым прибором, который помещают в проем горновых холодильников и крепят к кожуху печи.

Слайд 36

Колошниковое устройство. Колошниковое устройство представляет собой многоэтажную металлическую конструкцию, служащую для поддержания комплекса механизмов, предназначенных для загрузки шихты в доменную печи (засыпной аппарат и др.), отвода газов ( газоотводы ) и для монтажа оборудования . Газоотводы . Для отвода доменного газа в куполе печи имеются отверстия и идущие от них вверх газоотводы . Обычно число газоотводов равно четырем .

Слайд 37

Колошниковое устройство. Засыпной аппарат. Он предназначен для загрузки шихты, необходимого ее распределения по сечению колошника, т.е. печи и для обеспечения герметичности печи в процессе загрузки , т.е. для предотвращения попадания в печь воздуха, ведущего к возможности взрыва, и предотвращения выделения печного газа в атмосферу . На поверхность большого конуса загружают два—шесть скипов ( набирают подачу). Затем при поднятом малом конусе опускают большой конус, и материал подачи просыпается в печь, после чего большой конус поднимается.

Слайд 38

Колошниковое устройство. В процессе загрузки конусы работают поочередно: когда один опущен, другой поднят (закрыт), что обеспечивает герметичность печи . Недостатком устройства считают то, что сложный механизм вращения лотка расположен в куполе печи и для его охлаждения и защиты от горячих колошниковых газов требуется расходовать много (10-30 тыс.м3/ч) азота или очищенного охлажденного доменного газа.

Слайд 39

Доменный процесс Загрузка шихты и распределение материалов на колошнике В современной доменной печи продолжительность пребывания в ней материалов составляет 4—6 ч, а газов — около 3—12 с. Высокие показатели плавки могут быть получены при хо­рошем распределении газов по сечению печи. Р аспреде­ление газового потока по сечению печи зависит от сопро­тивления столба шихты, через которую проходят газы. Учи­тывая то, что газы всегда движутся по зонам с меньшим сопротивлением шихты, его в процессе загрузки регулируют.

Слайд 40

Загрузка шихты Если этого не де­лать, то основная часть газов будет двигаться по зонам с малым сопротивлением шихты и покидать печь с высокой тем­пературой, т.е. с недоиспользованной тепловой энергией и с неполностью использованной восстановительной способнос­тью. В то же время в участках с большим сопротивлением шихты газов будет проходить мало и шихта будет плохо на­гретой и восстановленной, что потребует дополнительного расхода тепла в нижней части печи, т.е. увеличения расхо­да кокса.

Слайд 41

Загрузка шихты При загрузке прежде всего учитывают следующее: дутье поступает в печь у стен и сопротивление газам у гладких стен меньше, чем в объеме щихты , в связи с чем газы стре­мятся двигаться у стен. Поэтому целесоообразно , чтобы у стен были толще слои менее газопроницаемого агломерата, а в центре — толще слои кокса.

Слайд 42

Распределение температур в печи. Помимо тепла, вносимого нагретым дутьем, основным источником тепла для нагрева шихты и газов, расплавления чугуна и шлака, обеспечения процессов восстановления и компенсации теплопотерь является тепло, выделяющееся в верхней части горна при сгорании топлива. по мере отдаления от горна к верху температура в печи понижается с 1400—1600 до 200—350 °С на выходе из колошника.

Слайд 43

Процессы восстановления. Железо поступает в доменную печь в виде оксидов: агломерат вносит Fe304 и немного Fe203 и FeO , окатыши- Fe203 и Fe304 и железная руда. Основная задача доменного процесса — обеспечение как можно более полного извлечения железа из этих оксидов пу¬тем их восстановления.

Слайд 44

Процессы восстановления В общем виде процесс восстановления описывается уравнением: МО + В = М + ВО, где М — восстанавливаемый металл; В — восстановитель; МО — восстанавливаемый оксид; ВО — оксид восстановителя. В соответствии с выявленными акад. А.А.Байковым зако­номерностями восстановление оксидов железа протекает сту­пенчато от высших к низшим: Fe 2 0 3 — Fe 3 0 4 — FeO — Fe .

Слайд 45

Процессы восстановления Поскольку при температурах ниже 570 °С оксид FeO неустойчив и разлагается (на Fe 3 0 4 и Fe ), схема восста­новления при температурах ниже 570 °С следующая: Fe 2 0 3 — Fe 3 0 4 — Fe . Реакции косвенного восстановления оксидом углеро­да следующие: при температуре > 570 °С l )3 Fe 2 0 3 + СО = 2 Fe 3 0 4 + С0 2 ; 2) Fe 3 0 4 + СО = 3 FeO + С0 2 ; 3) FeO + СО = Fe + С0 2 ;

Слайд 46

Процессы восстановления при температуре < 570 °С 1) 3 Fe 2 0 3 + СО = 2 Fe 3 0 4 + С0 2 + 53 740; 4) l /4 Fe 3 0 4 + СО = 3/4 Fe + С0 2 + 2870. Их характерной особенностью является то, что продуктом реакций всегда является С0 2) и то, что они идут без затрат тепла. Реакции прямого восстановления углеродом протекают с образованием СО и требуют значительных затрат тепла, например: 5) FeO + C = Fe + CO .

Слайд 47

Образование чугуна Восстанавливаемое во всем объеме печи железо получается в твердом виде, поскольку температура его расплавления (1535 °С) выше температур, имеющихся в доменной печи; при этом восстановленное из твердых кусков шихты железо полу чается в виде твердой губки.

Слайд 48

Образование чугуна По мере науглероживания температура плавления железа понижается (так температура плавления железа, содержащего 4,3 % С равна ИЗО °С), а само оно опускается в зоны с более высокими температурами. В определенный момент, когда температура плавления науглероженного железа стано­вится равной температуре в печи, железо плавится (пример­но при содержании углерода 2—2,5% и температуре около 1200 °С) и образуются капли жидкого металла, которые сте­кают в горн между кусками кокса.

Слайд 49

Образование чугуна В движущиеся капли металла и отчасти в еще твердое же­лезо в небольших количествах переходят на разных горизон­тах печи другие восстановленные элементы (кремний, марга­нец, фосфор и в некоторых случаях ванадий, мышьяк, хром, никель, медь), а также сера. Этот сплав железа с углеро­дом и другими элементами (чугун) скапливается в горне.

Слайд 50

Образование чугуна Формирование чугуна из твердого восста­новленного железа заключается в его науглероживании, рас­плавлении и растворении в нем других восстановленных эле­ментов (обычно это марганец, кремний, фосфор и сера). Окончательное содержание углерода в чугуне устанавли­вается в горне; оно не поддается регулированию и зависит от температуры чугуна и его состава.

Слайд 51

Образование чугуна Марганец и хром, Как карбидообразующие элементы, спо­собствуют повышению содержания углерода в чугуне. В передельных чугунах содержание углерода обычно сос­тавляет 4,4—4,8 %, в литейном 3,5—4 %, в ферромарганце -- 7 %. Температура чугуна в горне равна 1400—1500 °С.

Слайд 52

Образование шлака Помимо чугуна, в доменной печи образуется шлак, в который переходят невосстановившиеся оксиды элементов, т.е. СаО , MgO , Al 2 0 3 , Si 0 2 и небольшое количество МпО и FeO , причем СаО специально добавляют к железорудной шихте для получе­ния жидкого шлака .

Слайд 53

Образование шлака Наведение в печи жидкого текучего шлака необходимо прежде всего для выведения из печи составляющих пустой породы железных руд, вносимых агломератом и окатышами, а также золы кокса. Основу пустой породы большинства руд гак же, как и основу золы кокса, составляют Si О 2 и А l 2 О э , температура плавления которых (соответственно 1710 и 2050 °С) выше температур в доменной печи, в связи с чем они в печи расплавиться не могут.

Слайд 54

Образование шлака Образование шлака. Основными стадиями сложного процес­са шлакообразования в доменной печи являются: нагрев и размягчение железосодержащей части шихты, ее плавление, стекание в горн первичного шлака с изменением его состава , присоединение к нему золы кокса, формирование оконча­тельного состава в горне.

Слайд 55

Образование шлака Конечный шлак на 85—95 % состоит из Si 0 2 , Al 2 O s и СаО и содержит, %: 38-42 Si 0 2 , 38-48 СаО , 6-20 А1 2 О э , 2-12 MgO , 0,2-0,6 FeO , 0,1-2 МпО и 0,6-2,5 серы (в основном в ниде CaS ). Температура шлака несколько выше температуры чугуна и составляет 1400—1560 °С. Состав шлака, его физические свойства, основность и количество оказывают существенное влияние на ход доменной плавки и показатели работы печи.

Слайд 56

Образование шлака Вязкость— это внутреннее трение, препятствующее течению жидкости; она является величиной, обратной текучести. Для нормальной работы доменных печей вязкость шлака должна составлять 0,3—0,6 Па • с.

Слайд 57

Виды, состав и назначение доменных чугунов Цель доменного производства состоит в получении чугуна, пред­ставляющего собой многокомпонентный сплав железа с углеродом , кремнием, марганцем, фосфором и серой. В зависи­мости от назначения чугуна и от состава проплавляемых шихтовых материалов в нем может содержаться, кроме того, еще хром, никель, ванадий, титан, медь и мышьяк. Содержа­ние основных элементов (С, Si , Мп , Р, S , Cr , Ni , Cu , As ) в чугуне регламентируется соответствующим стандартом или техническими условиями.

Слайд 58

Виды, состав и назначение доменных чугунов Все доменные чугуны по своему назначению подразделяют на три основных вида: А) передельный , предназначенный для дальнейшего передела в сталь; Б)литейный , используемый после переплава в чугунопла­вильных цехах для отливки чугунных изделий; В)доменные ферросплавы— в основном ферромарганец, используемый в сталеплавильном производстве в качестве добавки в жидкую сталь для ее раскисления и легирования.

Слайд 59

СПОСОБЫ ВНЕДОМЕННОГО (БЕСКОКСОВОГО) ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗА Д оменное производство имеет сущест­венные недостатки: необходимость использо­вания каменноугольного кокса; использование железорудного сырья в виде достаточно прочного кускового материала (аг­ломерата ). Для функционирования доменного производства необходимы добыча коксующихся углей, коксо­химическое производство, обогащение железных руд, агломе­рационное производство и т.д. Все это, помимо чисто про­изводственных затрат, связано с решением серьезных эколо­гических проблем.

Слайд 60

СПОСОБЫ ВНЕДОМЕННОГО (БЕСКОКСОВОГО) ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗА П олучения (в промышленных масштабах) железа, минуя доменный процесс, осуществляется, в основ­ном, следующими способами: 1) восстановление железа из твердых железорудных мате­ риалов взаимодействием с твердыми или газообразными вос­становителями по реакциям Fe 2 O a + (С; СО; Н 2 ; СН 4 ) —* Fe + (СО; С0 2 ; Н 2 0 );

Слайд 61

СПОСОБЫ ВНЕДОМЕННОГО (БЕСКОКСОВОГО) ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗА 2) восстановление железа в кипящем железистом шлаке (жидкофазное восстановление) по реакциям ( FeO ) + (С; СО) — Fe + С0 2 ; 3) получение из чистых железных руд карбида железа по реакции 3 Fe 2 0 3 + 5 H 2 + 2 CH 4 = 2 Fe 3 C + 9 H 2 0. Процесс протека­ет при температуре ~ 600°С и давлении ~ 4 атм (0,4 МПа), получают зерна 0,1—1,0 мм, содержащие > 90 % Fe 3 C .

Слайд 62

ПРОЦЕССЫ ТВЕРДОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА Процесс повышения содержания железа в железорудных мате­риалах получил название процесса металлизации, получаемый продукт — название металлизированного, под степенью металлизации понимают обычно процент железа в продукте.

Слайд 63

ПРОЦЕССЫ ТВЕРДОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА По назначению металлизированные продукты обычно делят на три группы: - продукт со степенью металлизации до 85 % исполь­зуется в качестве шихты доменной плавки; - продукт со степенью металлизации 85—95 % исполь­зуется в качестве шихты при выплавке стали; - продукт , содержащий более 98% Fe , используют для производства железного порошка.

Слайд 64

ПРОЦЕССЫ ТВЕРДОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА Для восстановления оксидов железа обычно используют в качестве восстановителя или уголь (твердый восстанови­тель), или природный газ (газообразный восстановитель). При этом предпочтительно использование не "сырого" природного газа, а горячих восстановительных газов, так как при этом не затрачивается тепло на диссоциацию углеводо­родов, а приход тепла определяется нагревом восстанови­тельных газов.

Слайд 65

ПРОЦЕССЫ ТВЕРДОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА Восстановительные газы получают конверсией газообраз­ных углеводородов, либо газификацией твердого топлива. Конверсия может быть: кислородной (воздушной) СН 4 + 1/20 2 = СО + 2Н 2 + Q , паровой СН 4 + Н 2 0 = СО + ЗН 2 - Q или углекислотной СН 4 + С0 2 = 2СО + 2Н 2 - Q .

Слайд 66

ПРОЦЕССЫ ТВЕРДОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА Паровая и углекислотная конверсии для протекания реак­ции требуют затрат тепла. Конверсию осуществляют в спе­циальных аппаратах с использованием катализаторов. Газификация твердого топлива осуществляется по следую­щим реакциям: С + l /20 2 = CO + Q ; С + Н 2 0 = СО + Н 2 - Q ; С + С0 2 = 2СО - Q .

Слайд 67

ПРОЦЕССЫ ЖИДКОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ( ПЖВ) Концепция процесса: - процесс основывается на плавке в ванне железорудных окатышей и мелкой железной руды вместе с углем, с подачей кислорода в непрерывном процессе с получением полупро­дукта; - теплота от последующего горения выделяющихся вос­становительных газов должна быть эффективно возвращена в ванну, а технологические газы утилизируются для предвари­тельного подогрева и восстановления руды .

Слайд 68

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛИ С тали чрезвычайно разно­образны по своим свойствам и составу. Их классифицируют по способу производства, назначению, качеству, химичес­кому составу, характеру застывания в изложницах и строе­нию получающегося слитка.

Слайд 69

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛИ По способу производства сталь может быть мартеновской, конвертерной, электросталью, электрошлакового переплава и полученной другими способами. По назначению можно выделить следующие основные группы сталей: - конструкционная сталь ; - топочная и котельная сталь; - сталь для железнодорожного транспорта — рельсовая сталь; - подшипниковая сталь; - инструментальная сталь.

Слайд 70

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛИ Установлены единые условные обозначения химического состава стали: Элемент ... С Mn Si Cr Ni Mo W V Al Ti Обозначение У Г С Х Н М В Ф Ю Т В обозначении марок стали по стандарту цифры с левой стороны букв обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента (для инструментальных сталей — в де­сятых долях процента).

Слайд 71

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛИ Буквы справа от цифр, выражающих среднее процентное содержание углерода, обозначают нали­чие соответствующего элемента в стали. Цифры, стоящие после букв, указывают примерное содержание соответствую­щих элементов, если оно выше 1 %, Буква А в конце обозначения марки указывает на то, что сталь является высококачественной.

Слайд 72

ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО П РОИЗВОДСТВА В качестве металлошихты используют: а) чугун (жидкий или твердый); б) стальной (а в некоторых случаях и чугунный) лом; в) продукты прямого восстановления железа из железной руды; г) ферросплавы. Самая дешевая часть металлошихты — стальной лом.

Слайд 73

ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА Обычно в мартеновском процессе в шихте содержится при­мерно 50—60 % чугуна (остальное лом), в конвертерном про­цессе 70—90 % шихты — жидкий чугун, остальное — лом, в электросталеплавильном доля чугуна в шихте редко превы­шает 5-25%.

Слайд 74

ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА В зависимости от технологических или экономических требований сталеплавильщики используют чугун той или иной марки. В отдельных случаях для улучшения состава чугуна применяют методы внедоменной его обработки (для удаления излишних серы, кремния, фосфора).

Слайд 75

ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА В качестве добавочных материалов (флюсов) в сталепла­вильном производстве обычно используют: а) известняк; б) известь (хорошая свежеобожженная известь должна содер­жать 85—90 % СаО .

Слайд 76

ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА Для приведения лома в состояние, удобное для использо­вания в сталеплавлении , применяют специальное оборудова­ние: прессы, дробилки, печи для обжига (с целью удаления кусков дерева, пластмасс, масел и других загрязнений); существуют даже целые заводы для переработки вышедших из строя автомобилей, бывших в употреблении консервных банок и лома других видов на удобный для переплавки лом.

Слайд 77

КОНВЕРТЕРНОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

Слайд 78

РАЗНОВИДНОСТИ КОНВЕРТЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ Первым способом массового производства жидкой стали был бессемеровский процесс (в конвертере с кислой футеров­кой), предложенный и разработанный англичанином Г.Бессе­мером в 1856—1860 гг.; несколько позже - в 1878 г. — С.Томасом был разработан схожий процесс в конвертере с основной футеровкой (томасовский процесс).

Слайд 79

РАЗНОВИДНОСТИ КОНВЕРТЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ Сущность конвертерных процессов на воздушном дутье (бессемеровского и томасовского) заключается в том, что залитый в плавильный агрегат (конвертер) чугун продувают снизу воздухом; кислород воздуха окисляет примеси чугуна, в результате чего он превращается в сталь; при томасовском процессе, кроме того, в основной шлак удаляются фос­фор и сера. Тепло, выделяющееся при окислении, обеспечи­вает нагрев стали до температуры выпуска (~ 1600 °С).

Слайд 80

РАЗНОВИДНОСТИ КОНВЕРТЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ Бессемеровский и томасовский конвертеры представляют собой сосуд грушевидной формы, выполненный из стального листа с футеровкой изнутри. Футеровка бессеме­ровского конвертера кислая ( динасовый кирпич), томасов­ского — основная ( смолодоломит ). Сверху в суживающейся части конвертера — горловине -имеется отверстие, служащее для заливки чугуна и выпуска стали. Снизу к кожуху крепится отъемное днище с воздушной коробкой. Дутье, подаваемое в воздушную коробку, посту­пает в полость конвертера через фурмы (сквозные отверс­тия), имеющиеся в футеровке днища.

Слайд 81

РАЗНОВИДНОСТИ КОНВЕРТЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ Дутьем служит воздух,подаваемый под давлением 0,30—0,35 МПа. Цилиндрическая часть конвертера охвачена опорным кольцом; к нему крепят­ся цапфы, на которых конвертер поворачивается вокруг го­ризонтальной оси. Стойкость днища бессемеровского конвертера составляет 15—25 плавок, томасовского 50—100 плавок, после чего их заменяют. Стойкость остальной футеровки выше: у томасовс­кого конвертера 250—400 плавок, у бессемеровского 1300— 2000 плавок.

Слайд 82

Кислородно-конвертерные процессы Кислородно-конвертерным процессом в нашей стране обычно называют процесс выплавки стали из жидкого чугуна и до­бавляемого лома в конвертере с основной футеровкой и с продувкой кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму .

Слайд 83

Кислородно-конвертерные процессы Быстрое развитие кислородно-конвертерного процесса объясняется тем, что он, как и прочие конвертерные про­цессы, обладает рядом преимуществ по сравнению с марте­новским и электросталеплавильным процессами. Основные: 1) более высокая производительность одного работающего сталеплавильного агрегата (часовая производительность мартеновских и электродуговых печей не превышает 140 т/ч, а у большегрузных конвертеров достигает 400—500 т/ч); 2)более низкие капитальные затраты, т.е.. затраты на сооружение цеха, что объясняется простотой устройства конвертера и возможностью установки в цехе меньшего числа плавильных агрегатов;

Слайд 84

Кислородно-конвертерные процессы меньше расходы по переделу, в число которых входит стоимость электроэнергии, топлива, огнеупоров, сменного оборудования, зарплаты и др.; процесс более удобен для автоматизации управления ходом плавки; благодаря четкому ритму выпуска плавок работа кон­вертеров легко сочетается с непрерывной разливкой.

Слайд 85

ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ПРОЦЕССА Основными шихтовыми материалами кислородно-конвертерного процесса являются жидкий чугун, стальной лом, шлакообразующие (известь, плавиковый шпат и др.), ферросплавы для раскисления и легирования. Постоянно используется также газообразный кислород.

Слайд 86

ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ПРОЦЕССА Температура жидкого чугуна обычно составляет 1300— 1450 °С. Применять чугун с более низкой температурой не­желательно, так как это ведет к холодному началу продувки и замедлению шлакообразования.

Слайд 87

ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ПРОЦЕССА Стальной лом является охладителем конвертерной плавки, увеличение его расхода экономит чугун, снижая себестои­мость стали. К лому, как и при прочих сталеплавильных процессах, предъявляется требование о недопустимости вы­сокого содержания фосфора, серы, примесей цветных метал­лов и ржавчины.

Слайд 88

ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ПРОЦЕССА Основные шлакообразующие материалы - это известь и плави­ковый шпат, иногда в качестве шлакообразующих или охлади­телей используют боксит, железную руду, прокатную окалину, агломерат, рудно-известковые окатыши.

Слайд 89

ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ПРОЦЕССА Плавиковый шпат — эффективный разжижитель шлака. Он содержит 75—92% CaF 2 , основной примесью является Si 0 2 . Железная руда, агломерат и окатыши должны содержать не более 8 % Si 0 2 и 0,1 % фосфора и серы (каждого), размер кусков руды должен быть 10—80 мм. Боксит (марка МБ) содержит 28-50% А1 2 0 3 , 10-20% Si 0 2 и 12—25 % Fe 2 0 3 ; обычно в нем также много влаги (10— 20%), что требует предварительной просушки во избежание внесения в сталь водорода.

Слайд 90

ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ПРОЦЕССА Вместе с чугуном при его заливке в конвертер поступает немного (до 1 % от массы чугуна) шлака, имеющегося в за­ливочном ковше. Этот шлак часто называют миксерным; он формируется из попадающего в миксер доменного шлака и растворяющейся в нем футеровки миксера и чугуновозных ковшей.

Слайд 91

Доставка чугуна в сталеплавильные цехи Жидкий чугун к сталеплавильным агрегатам подают двумя способами — с использованием стационарных миксеров и в миксерных ковшах (передвижных миксерах). Миксер представляет собой сосуд бочкообраз­ной формы с кожухом из стального листа, футерованный из­нутри. Свод миксера, не соприкасающийся с чугуном, выкла­дывают из шамотного кирпича, стенки и днище — из магне­зитового .

Слайд 92

МАРТЕНОВСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ Сущность мартеновского процесса заключается в ведении плавки на поду пламенной отражательной печи, оборудован­ной регенераторами для предварительного подогрева воздуха (иногда и газа). Идея получения литой стали на поду отра­жательной печи высказывалась многими учеными (например, в 1722 г. Реомюром), но осуществить это долгое время не удавалось, так как температура факела обычного в то время топлива — генераторного газа - была недостаточной для на­грева металла выше 1500 °С (т.е. недостаточна для получе­ния жидкой стали ).

Слайд 93

МАРТЕНОВСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ В мартеновскую печь загружают шихту (чугун, скрап, ме­таллический лом и др.), которая под действием тепла от факела сжигаемого топлива постепенно плавится. После расплавления в ванну вводят различные добавки для полу­чения металла заданного состава и температуры; затем го­товый металл выпускают в ковши и разливают. Благодаря своим качествам и невысокой стоимости мартеновская сталь нашла широкое применение. Уже в начале XX в. в мартеновс­ких печах выплавляли половину общего мирового производст­ва стали.

Слайд 94

МАРТЕНОВСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ Огромную роль сыграли марте­новские печи в суровые годы Великой Отечественной войны. Советским металлургам впервые в мировой практике удалось удвоить садку мартеновских печей без существенной их пе­рестройки (ММК, КМК), удалось наладить производство высо­кокачественной стали (броневой, подшипниковой и т.п.) на действовавших в то время мартеновских печах.

Слайд 95

Назначение и устройство отдельных элементов печи Все строение мартеновской печи делится на верхнее и ниж­нее. Верхнее строение расположено над площадкой мартенов­ского цеха, которую сооружают для обслуживания печи на высоте 5—7 м над уровнем пола цеха. Верхнее строение сос­тоит из собственно рабочего пространства печи и головок с отходящими вниз вертикальными каналами. Нижняя часть рас­положена под рабочей площадкой и состоит из шлаковиков, регенеративных камер с насадками и боровов с перекидными устройствами

Слайд 96

МАРТЕНОВСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ Рабочее пространство мартеновской печи ограничено сверху сводом, снизу — подом В передней стенке видны проемы — завалочные окна, через которые в рабочее пространство загружают твердую шихту и заливают (по специальному приставному желобу) жидкий чугун.

Слайд 97

МАРТЕНОВСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ Из всех элементов печи рабочее пространство находится в наиболее тяжелых условиях — в нем идет плавка стали. Во время завалки твердой шихты огнеупорные материалы, из которых изготовлено рабочее пространство, подвергаются резким тепловым и механическим ударам, во время плавки они подвергаются химическому воздействию расплавленных металлов и шлака; в рабочем пространстве максимальная температура.

Слайд 98

МАРТЕНОВСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ Стойкостью элементов рабочего пространства печи определяют, как правило, стойкость всей печи и, сле­довательно, сроки промежуточных и капитальных ремонтов.

Слайд 99

МАРТЕНОВСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ В соответствии с этим к огнеупорным материалам рабоче­го пространства предъявляют высокие требования: а) высокая огнеупорность; б) химическая устойчивость про тив воздействия шлака, металла и печных газов; в) доста­точная механическая прочность при высоких температурах; г) хорошая термостойкость при колебаниях температуры.

Слайд 100

МАРТЕНОВСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ По химическим свойствам применяемые огнеупорные мате­риалы делят на: а) кислые — динасовый кирпич, кварцевый песок; б) основные — магнезитовый кирпич, магнезитовый порошок, доломит; в) нейтральные (со свойствами амфотер-ных окислов) — шамот, хромомагнезит, магнезитохромит , вы­сокоглиноземистый шамот, форстерит.

Слайд 101

МАРТЕНОВСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ Свод мартеновской печи практически не соприкасается со шлаком, поэтому его можно изготовлять из кислых и основ­ных огнеупорных материалов независимо от типа процесса. Своды изготовляют из динасового или термостойкого магне-зитохромитового кирпича.

Слайд 102

МАРТЕНОВСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ Следует отметить две тенденции в конструировании и строительстве мартеновских печей: 1) применение вместо отдельных кирпичей для кладки пода, стен печи, а также свода заранее подготовленных крупных блоков, что позво ляет существенно сократить время строительства или ремон­та печи; 2) применение вместо огнеупорной кладки водоохлаждаемых конструкций.

Слайд 103

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕЧАХ

Слайд 104

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕЧАХ Д уговые электропечи, питаемые переменным током, индук­ционные печи и получающие распространение в последние го­ды дуговые печи постоянного тока Основные достоинства дуговых электропечей, позволяющие выплавлять такие стали, заключаются в возможности : - быстро нагреть металл, благодаря чему в печь можно вводить боль­шие количества легирующих добавок;

Слайд 105

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕЧАХ - иметь в печи восстано­вительную атмосферу и безокислительные шлаки (в восстано­вительный период плавки), что обеспечивает малый угар вводимых в печь легирующих элементов; - возможность более полно, чем в других печах, раскислять металл, получая его с более низким содержанием оксидных неметаллических включений; - получать сталь с более низким содержанием серы.

Слайд 106

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕЧАХ Плавку стали ведут в рабочем пространстве; на большин­стве печей оно имеет свод и стенки, выполненные из огне­упорного материала. Сверху оно ограничено куполообраз­ным сводом 1, снизу сферическим подом бис боков стенка­ми 2. Огнеупорная кладка пода и стен заключена в метал­лический кожух.

Слайд 107

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕЧАХ Съемный свод набран из огнеупорных кирпи­чей, опирающихся на опорное кольцо. Через три симметрично расположенных в своде отверстия в рабочее пространство введены токоподводящие электроды 9, которые с помощью специальных механизмов могут перемещаться вверх и вниз. Печь питается трехфазным переменным током.

Слайд 108

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕЧАХ Шихтовые материалы загружают на под печи, после их расплавления в печи образуется слой металла и шлака. Плавление и нагрев осуществляются за счет тепла электрических дуг 5, возникающих между электродами и жидким металлом или металлической шихтой. Выпуск готовой стали и шлака осуществляют через сталевыпускное отверстие 4 и желоб 3 путем наклона рабочего пространства. Рабочее окно 7, закрываемое заслонкой 8, предназначено для контроля за ходом плавки, ремонта пода и загрузки материалов.

Слайд 109

Шихтовые материалы электроплавки Основной составляющей шихты (75-100 %) электроплавки является стальной лом. Лом не должен содержать цветных металлов и должен иметь минимальное количество никеля и меди; желательно, чтобы содержание фосфора в ломе не пре­вышало 0,05 %. При более высоком содержании фосфора про­должительность плавки возрастает.

Слайд 110

Шихтовые материалы электроплавки Лом не должен быть сильно окисленным (ржавым). Ржавчина — гидрат оксида же­леза, с ней вносится в металл много водорода. Лом должен быть тяжеловесным, чтобы обеспечивалась загрузка шихты в один прием (одной корзиной). При легковесном ломе после частичного расплавления первой порции шихты приходится вновь открывать печь и подсаживать шихту, что увеличивает продолжительность плавки.

Слайд 111

Шихтовые материалы электроплавки Переплав отходов легированных сталей позволяет эконо­мить дорогие ферросплавы. Поэтому эти отходы собирают и хранят рассортированными по химическому составу в отдель­ных закромах. Их используют при выплавке сталей, содержа­щих те же легирующие элементы, что и отходы.

Слайд 112

Шихтовые материалы электроплавки Для повышения содержания углерода в шихте используют чугун, кокс и электродный бой. Основное требование к чугуну — минимальное содержание фосфора; с тем, чтобы не вносить много фосфора в шихту малых (< 40 т) печей вводят не более 10 % чугуна, а в большегрузных не более 25 %.

Слайд 113

Шихтовые материалы электроплавки В качестве шлакообразующих в основных печах применяют известь, известняк, плавиковый шпат, боксит, шамотный бой; в кислых печах — кварцевый песок, шамотный бой, из­весть. В качестве окислителей используют железную руду, про­катную окалину, агломерат, железорудные окатыши, газооб­разный кислород

Слайд 114

Шихтовые материалы электроплавки В плавиковом шпате, применяемом для разжижения шлака, содержание CaF 2 должно превышать 85 %. В электросталеплавильном производстве для легирования и раскисления применяются практически все известные фер­росплавы и легирующие.

Слайд 115

Традиционная технология с восстановительным периодом Технология плавки с окислительным и восстановительным периодами или традиционная технология применяется в тече­ние десятилетий на печах вместимостью = s 40 т для выплавки высококачественных легированных сталей. Эту технологию называют также двухшлаковой , а процесс плавки — двухшлаковым , поскольку по ходу плавки вначале (периоды плав­ления и окислительный) в печи наводят окислительный шлак.

Слайд 116

Шихтовые материалы электроплавки Плавка состоит из периодов: 1) заправка печи; 2) загрузка шихты; 3) плавление; 4) окислительный период; 5) восстановительный период; 6) выпуск стали.

Слайд 117

Шихтовые материалы электроплавки Заправка заключается в том, что после выпуска плавки на поврежденные участки набивки пода или на всю ее по­верхность забрасывают магнезитовый порошок (иногда поро­шок с добавкой пека или смолы), что позволяет поддержи­вать постоянной толщину изнашивающегося слоя набивки. Заправку ведут вручную и с помощью различных заправочных машин.

Слайд 118

Шихтовые материалы электроплавки Загрузка шихты. При выплавке стали в малых и средних печах шихта на 90—100 % состоит из стального лома. Для повышения содержания углерода в шихту вводят чугун (< 10 %), а также электродный бой или кокс.

Слайд 119

Шихтовые материалы электроплавки Плавление. После окончания завалки электроды опускают почти до касания с шихтой и включают ток. Под действием высокой температуры дуг шихта под электродами плавится, жидкий металл стекает вниз, накапливаясь в центральной части подины. Электроды постепенно опускаются, проплавляя в шихте "колодцы" и достигая крайнего нижнего положения. В дальнейшем по мере увеличе­ния количества жидкого металла электроды поднимаются, так как автоматические регуляторы поддерживают длину дуги постоянной

Слайд 120

Шихтовые материалы электроплавки Окислительный период. Задачи окислительного периода плавки: а) уменьшить содержание в металле фосфора до 0,01—0,015 %; б) уменьшить содержание в металле водорода и азота; в) нагреть металл до температуры, близкой к тем­пературе выпуска (на 120-130 °С выше температуры ликви­дуса); г) окислить углерод до нижнего предела его требуе­мого содержания в выплавляемой стали.

Слайд 121

Шихтовые материалы электроплавки Особо важную роль в этом периоде играет процесс окисления углерода, поскольку с образующимися при этом пузырями СО удаляются растворен­ные в металле водород и азот, и пузыри вызывают перемеши­вание ванны, ускоряющее нагрев металла и удаление в шлак фосфора.

Слайд 122

Шихтовые материалы электроплавки Восстановительный период. Задачами периода являются: а) раскисление металла; б)удаление серы; в)доведение химического состава стали до заданного; г) корректировка температуры. Задачи решаются параллельно в течение всего восстановительного периода; раскисление металла произво­дят одновременно осаждающим и диффузионным методами.

Слайд 123

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В КИСЛЫХ ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ Электрические печи с кислой футеровкой обычно используют в литейных цехах при выплавке стали для фасонного литья. Емкость их колеблется от 0,5 до 6—10 т. Преимуществом кислых печей по сравнению с основными является более высокая стойкость футеровки; наряду с этим стоимость кислых огнеупоров примерно в 2,5 раза ниже стоимости основных. Завалка и расплавление шихты. Шихту составляют таким образом, чтобы содержание углерода по расплавлении на 0,15—0,20% превышало содержание углерода в выплавляемой стали.

Слайд 124

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В КИСЛЫХ ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ Окислительный период. Задачами окислительного периода при кислой плавке являются дегазация металла за счет ки­пения и нагрев металла. Раскисление стали. При выплавке стали для фасонного литья восстановительный период отсутствует, и сталь рас­кисляют осаждающим методом. Если содержание кремния в ме­талле ниже, чем требуется в выплавляемой стали, то за 7—10 мин до выпуска в печь присаживают ферросилиций. Фер­ромарганец вводят либо в печь (за 3—5 мин до выпуска), либо в ковш. Алюминий для окончательного раскисления вво­дят в ковш.

Слайд 125

ЭЛЕКТРОДУГОВЫЕ ПЕЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Промышленное внедрение дуговых сталеплавильных печей по­стоянного тока началось в 1981-1985 гг., после того как были созданы мощные, недорогие и простые в эксплуатации выпрямители (преобразователи переменного тока в постоян­ный). В качестве последних в основном используют тиристорные выпрямители (преобразователи).

Слайд 126

ЭЛЕКТРОДУГОВЫЕ ПЕЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА В печах постоянного тока электрическая дуга горит меж­ду вводимым в рабочее пространство сверху графитированным электродом (одним, иногда тремя) и жидким металлом или твердой шихтой, к которым напряжение подводят с помощью располагаемых в подине специальных токопроводящих устройств (подовых электродов).

Слайд 127

ЭЛЕКТРОДУГОВЫЕ ПЕЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Внедрение печей постоянного тока связано с тем, что они обладают рядом достоинств в сравнении с пе­чами переменного тока; к числу этих достоинств, наряду с более устойчивым горением дуги, относятся: - уменьшение удельного расхода электродов на 50—60 % (на большинстве зарубежных печей он составляет 1,1—1,3 кг/т); - небольшое увеличение производительности печи (~ на 5 %) и снижение расхода электроэнергии (на 5 %) и угара металла при плавлении; - облегчение ведения плавки в связи с тем, что протека­ние тока по объему ванны вызывает электромагнитное пере­мешивание металла;

Слайд 128

ЭЛЕКТРОДУГОВЫЕ ПЕЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА - снижение уровня создаваемого дугами шума (на 10—15 дБ) благодаря отсутствию перерывов в горении дуги; - при наличии одного верхнего электрода, располагаемого по оси печи, обеспечивается равномерный износ футеровки стенки по ее периметру и снижение расхода огнеупоров (~ на 10 %); - почти нет вибрации электродов, вызываемой перерывами горения дуг на печах, питаемых переменным током; такая вибрация передается механическому оборудованию и вызывает поломки электродов;

Слайд 129

ЭЛЕКТРОДУГОВЫЕ ПЕЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА - уменьшение примерно вдвое обратного отрицательного воздействия печи на питающую сеть (работа мощных печей переменного тока вызывает мерцание тока и напряжения в питающих печь электросетях, что ведет к нарушению нор­мальной работы других потребителей энергии); - некоторое упрощение конструкции печи в связи с нали­чием одного электрода.

Слайд 130

ЭЛЕКТРОДУГОВЫЕ ПЕЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Технология плавки не имеет существенных отличий от технологии, применяемой на электропечах, питаемых переменным током. Плавка в печи предусматривает работу с пенистыми шлаками, применение в начале плавления топливо кислородных горелок, вдувание в ванну кислорода и, зачастую, загрузку шихты на оставляемые в печи при выпуске предыдущей плавки металл и шлак

Слайд 131

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧАХ В индукционной бессердечниковой печи металл расплавляют в тигле, расположенном внутри индуктора, который пред­ставляет собой спираль с несколькими витками из токопроводяшего материала. Через индуктор пропускают переменный ток; создаваемый при этом внутри индуктора переменный магнитный поток наводит в металле вихревые токи, которые обеспечивают его нагрев и плавление.

Слайд 132

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧАХ Индукционные печи имеют следующие преимущества по сравнению с дуговыми: - отсутствуют высокотемпературные дуги, что уменьшает поглощение водорода и азота и угар металла при плавлении; - незначительный угар легирующих элементов при пере­плаве легированных отходов; - малые габариты печей, позволяющие поместить их в закрытые камеры и вести плавку и разливку в вакууме или в атмосфере инертного газа; - электродинамическое перемешивание, способствующее получению однородного по составу и температуре металла.

Слайд 133

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧАХ Основными недостатками индукционных печей являются ма­лая стойкость основной футеровки и низкая температура шлаков, которые нагреваются от металла; из-за холодных шлаков затруднено удаление фосфора и серы при плавке .

Слайд 134

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧАХ Индукционные печи делят на два типа : 1 ) питаемые током повышенной частоты; 2 ) питаемые током промышленной часто­ты (50 Гц). В печах первого типа частота питающего тока обычно снижается по мере роста емкости и диаметра тигля; малые (несколько килограмм и менее) печи питаются током с частотой от 50 до 1000 кГц, средние и крупные (емкостью до десятков тонн) токами с частотой 0,5—10 кГц.

Слайд 135

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧАХ Технология плавки: плавку в индукционных печах обычно ведут без окисления примесей и не ставят задачу удаления фосфора и серы, так как из-за "холодных" шлаков дефосфорация и десульфурация затруднены. Стали и сплавы выплавляют либо из легирован­ных отходов (метод переплава), либо из чистого шихтового железа и лома с добавкой ферросплавов (метод сплавления).

Слайд 136

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧАХ Недостатком вакуумных индукционных печей является сле­дующий фактор: при длительной выдержке в результате ре­агирования с окислами футеровки металл загрязняется кис­лородом и неметаллическими включениями, а также восста­навливаемыми из футеровки элементами (кремнием, алюминием и др.).

Слайд 137

СЛИТКИ И РАЗЛИВКА СТАЛИ Разливка — важный этап сталеплавильного производства. Технология и организация разливки в значительной степени определяют качество готового металла и количество отходов при дальнейшем переделе стальных слитков

Слайд 138

СПОСОБЫ РАЗЛИВКИ СТАЛИ. РАЗЛИВКА СИФОНОМ И СВЕРХУ Применяют два основных способа разливки стали: разливку в изложницы и непрерывную разливку. Разливку в изложницы подразделяют на разливку сверху и сифоном.

Слайд 139

СПОСОБЫ РАЗЛИВКИ СТАЛИ. РАЗЛИВКА СИФОНОМ И СВЕРХУ С целью уменьшения напора струи и раз­брызгивания металла на стенки излож­ниц разливку сверху иногда ведут че­рез промежуточные ковши и в отдельных случаях через про­межуточные воронки .

Слайд 140

СПОСОБЫ РАЗЛИВКИ СТАЛИ. РАЗЛИВКА СИФОНОМ И СВЕРХУ При сифонной разливке, основанной на принципе сообщающихся сосудов, сталью одновременно заполняют нес­колько (от двух до шестидесяти) из­ложниц. Жидкая сталь из ковша посту­пает в установленную на поддоне футерованную изнутри центро­вую, а из нее по футерованным каналам поддона в изложницы снизу. После наполнения всех установленных на поддоне из­ложниц стопор (шиберный затвор) закрывают и ковш транс­портируют к следующему поддону и т.п.

Слайд 141

СПОСОБЫ РАЗЛИВКИ СТАЛИ. РАЗЛИВКА СИФОНОМ И СВЕРХУ Оба способа разливки обладают рядом преимуществ и не­достатков. Сифонная разливка имеет следующие преимущества перед разливкой сверху: - одновременная отливка нескольких слитков сокращает длительность разливки плавки и позволяв! разливать в мел­кие слитки плавки большой массы; - вследствие сокращения общей длительности разливки скорость подъема металла в изложнице может быть значи­тельно меньшей, чем при разливке сверху;

Слайд 142

СПОСОБЫ РАЗЛИВКИ СТАЛИ. РАЗЛИВКА СИФОНОМ И СВЕРХУ - поверхность слитка получается чистой, так как ме­талл в изложницах поднимается спокойно без разбрызги­вания; - повышается стойкость футеровки ковша и улучшаются условия работы стопора и шиберного затвора вследствие меньшей длительности разливки и уменьшения числа открыва­ний и закрываний стопора или затвора; - во время разливки можно следить за поведением под­нимающегося металла в изложниице и в соответствии с этим регулировать скорость разливки.

Слайд 143

СПОСОБЫ РАЗЛИВКИ СТАЛИ. РАЗЛИВКА СИФОНОМ И СВЕРХУ Недостатки сифонной разливки: - сложность и повышенная стоимость разливки, обуслов­ленные расходом сифонного кирпича, установкой дополни­тельного оборудования и значительными затратами труда на сборку поддонов и центровых; - дополнительные потери металла в виде литников ( 0,7-2,5% от массы разливаемой стали ); - возможность потерь при прорывах металла через сифонные кирпичи.

Слайд 144

СПОСОБЫ РАЗЛИВКИ СТАЛИ. РАЗЛИВКА СИФОНОМ И СВЕРХУ - необходимость нагрева металла в печи до более высо­кой температуры, чем при разливке сверху, так как он дополнительно охлаждается в каналах сифонного кирпича .

Слайд 145

СПОСОБЫ РАЗЛИВКИ СТАЛИ. РАЗЛИВКА СИФОНОМ И СВЕРХУ Преимуществами разливки сверху являются: - более простая подготовка оборудования к разливке и меньшая стоимость разливки; - отсутствие расхода металла на литники ; - температура металла перед разливкой может быть ни­же, чем при сифонной разливке.

Слайд 146

СПОСОБЫ РАЗЛИВКИ СТАЛИ. РАЗЛИВКА СИФОНОМ И СВЕРХУ Вместе с тем, разливке сверху присуши следующие не­достатки: - образование плен на поверхности нижней части слит­ков, что является следствием разбрызгивания металла при ударе струи о дно изложницы ; - большая длительность разливки;

Слайд 147

СПОСОБЫ РАЗЛИВКИ СТАЛИ. РАЗЛИВКА СИФОНОМ И СВЕРХУ Оба способа разливки широко применяют. Вопрос о том, какой из них является лучшим, до сих пор не решен. Благодаря простоте и отсутствию потерь металла с литниками часто предпочитают разливку сверху. Несмотря на необходимость дополнительной зачистки поверхности прока­та, разливка сверху для рядовых марок является более эко­номичной, чем разливка сифоном . В то же время высокока­чественные и легированные стали, когда для уменьшения по­терь дорогостоящего металла на зачистку важно получить чистую поверхность слитка, разливают главным образом си­фоном. Сифонной разливкой, как правило, получают также слитки массой менее 2,5 т.

Слайд 148

Оборудование для разливки стали. Сталеразливочный ковш Ковш, в который выпускают металл из сталеплавильного агрегата после окончания плавки, служит для разливки стали в изложницы или на установках непрерывной разливки, а в последние годы зачастую и для проводимой перед разливкой внепечной обработки жидкого металла.

Слайд 149

Оборудование для разливки стали. Вместимость ковшей по массе жидкой стали изменяется в пределах от 5 до 480 т. Ковши, предназначенные только для разливки , должны помимо жидкой стали вмещать немного (2—3 % от массы жидкой стали) сливаемого из печи шлака, который предохраняет металл от быстрого охлаждения во время разливки . При внепечной обработке стали объем ковша должен быть несколько большим в связи с возможным бурлением и вспениванием металла в процессе обработки; над уровнем металла в ковше необходим свободный объем высотой 300-500 мм.

Слайд 150

Оборудование для разливки стали. При внепечной обработке стали объем ковша должен быть несколько большим в связи с возможным бурлением и вспениванием металла в процессе обработки; над уровнем металла в ковше необходим свободный объем высотой 300-500 мм .

Слайд 151

Оборудование для разливки стали. Стакан , через который жидкая сталь вытекает из ковша, вставляют в днище ковша в специальный гнездовой кирпич. Стопор служит для закрывания и открывания отверстия стакана. Он представляет собой металлический стержень диаметром 40-60 мм, защищенный от воздействия жидкой стали и шлака шамотными трубками ( катушками ). Стакан и стопор служат одну разливку, после чего их заменяют. Перед установкой в ковш набранный стопор тщательно просушивают.

Слайд 152

Оборудование для разливки стали. Шиберный затвор крепят к кожуху днища ковша под разливочным стаканом, вставляемым с наружной стороны ковша . Шиберный затвор работает в менее тяжелых условиях, чем стопор (стопор находится в объеме жидкой стали), и поэтому более надежен в эксплуатации. Это особенно важно в связи с широким внедрением в последние годы внепечного рафинирования стали в ковше; при рафинировании возрастает продолжительность пребывания стали в ковше и стопор подвергается воздействию активных по отношению к огнеупорам шлаков и рафинирующих добавок.

Слайд 153

Оборудование для разливки стали. Поддоны служат для установки изложниц при разливке сверху и изложниц с центровой при сифонной разливке. Поддон представляет собой литую чугунную плиту толщиной 100—200 мм. Верхняя рабочая поверхность поддона должна быть гладкой; это обеспечивает плотное прилегание изложницы к поддону и предотвращает прорыв жидкого металла под изложницу.

Слайд 154

Оборудование для разливки стали. При разливке сверху применяют поддоны, размер которых позволяет установить одну или две изложницы, при сифонной разливке двух-, четырех- и многоместные поддоны. Расход поддонов составляет 0,1—1 % от массы разливаемой стали. Центровая служит для приемки металла из сталеразливочного ковша. Она представляет собой (см. позицию 2 на рис. 150) чугунную или стальную футерованную изнутри трубу с расширением вверху и утолщением в нижней части для обеспечения ее устойчивости на поддоне.

Слайд 155

Оборудования для разливки стали. Центровая должна быть на 300-400 мм выше изложниц с прибыльными надставками. Расход центровых составляет 0,05—0,5 % от массы разливаемой стали. Сифонный кирпич предотвращает размывание поддона, центровой и дна изложниц жидкой сталью при разливке.

Слайд 156

Оборудование для разливки стали. После разливки каждой плавки сифонный кирпич заменяют. Из каналов поддона и центровой удаляют сифонные кирпичи с застывшим в их каналах металлом (литниками), после чего в каналы поддона и центровой укладывают новые сифонные кирпичи. В современных сталеплавильных цехах сталь разливают в изложницы , установленные на тележках (железнодорожных платформах ).

Слайд 157

Дефекты. Продольные холодные наружные трещины. Они образуются в процессе охлаждения затвердевшего слитка на его гранях при температуре ниже 600 °С. Склонность стали к образованию холодных трещин возрастает при ее легировании хромом, марганцем, кремнием, а также при содержании в стали более 0,4 % С . Внутренние трещины в осевой части слитков спокойных легированных сталей. Они иногда образуются в результате термических напряжений при слишком быстром охлаждении слитка в конце кристаллизации.

Слайд 158

Дефекты. Плены. Они обычно образуются при разливке сверху и преимущественно в нижней части слитка. В результате удара струи металла о дно изложницы сталь разбрызгивается. Брызги и заплески застывают на стенках изложницы, причем поверхность их окисляется и поэтому они не растворяются в поднимающейся жидкой стали и не свариваются с основной массой слитка, образуя дефект поверхности слитка — плены. Плены не свариваются с металлом и при прокатке, вследствие чего поверхность прокатанных заготовок приходится подвергать зачистке.

Слайд 159

Дефекты. Заворот корки. Это дефект поверхности слитков, образующийся преимущественно при сифонной разливке вследствие окисления и охлаждения поверхности жидкой стали в изложнице. Осевая (центральная ) пористость или рыхлость — это мелкие усадочные пустоты В осевой части слитка. Особенно много их под усадочной раковиной.

Слайд 160

Дефекты. Внутренние пузыри в слитках спокойной стали. Отдельные газовые пузыри обычно обнаруживаемые в верхней части слитка возникают в результате недостаточной раскисленности стали или повышенного содержания в ней водорода . Рослость слитков спокойной стали возникает по той же причине, что и отдельные пузыри СО или Н2.

Слайд 161

Дефекты. Подкорковые пузыри. В слитках спокойной стали иногда обнаруживаются газовые пузыри, расположенные у поверхности слитка. Причин возникновения этих подкорковых пузырей несколько. Одна из них— излишне толстый слой смазки изложницы. При прокатке слитков в местах расположения пузырей возникают волосовины — мелкие тонкие трещины. Рослость слитков кипящей стали возникает при недостаточной окисленности металла, когда из-за вялого кипения в слитке остается много пузырей СО, вызывая увеличение его высоты .

Слайд 162

Дефекты. Голенище. При чрезмерной окисленности кипящей стали кипение в процессе заполнения изложницы идет очень бурно, пузырьки СО сильно вспенивают металл. После окончания интенсивного кипения (при химическом закупоривании после ввода алюминия) сталь оседает, оставляя на стенках изложницы застывшую корку (голенище).

Слайд 163

Непрерывная разливка стали. Н епрерывную разливку или литье вместо разливки стали в изложницы начали применять в последние 30 лет. В настоящее время этим способом разливают около 83% выплавляемой в мире стали, а в развитых капиталистических странах до 97% производимой стали .

Слайд 164

Непрерывная разливка стали. жидкую сталь непрерывно заливают в водоохлаждаемую изложницу без дна — кристаллизатор, из нижней части которого вытягивают затвердевший по периферии слиток с жидкой сердцевиной. Далее слиток движется через зону вторичного охлаждения, где полностью затвердевает , после чего его разрезают на куски определенной длины . Основа этого способа — вытягивание формирующегося слитка из кристаллизатора, т.е. скольжение слитка по его стенкам с возникновением при этом значительных сил трения , что является определенным недостатком способа; из-за трения возникают разрывы затвердевающей оболочки движущегося слитка, что ограничивает скорость разливки.

Слайд 165

Непрерывная разливка стали. Этим способом получают от 100—150 до 250—300 мм, два энергоемких этапа металлургического производства— прокатку на обжимных станах и нагрев слитков перед этой прокаткой в нагревательных колодцах. давно разрабатываемое направление — создание литейно-прокатных агрегатов, позволяющих сочетать непрерывную разливку с прокаткой. Непрерывным способом разливают преимущественно спокойную сталь, поскольку при разливке кипящей стали не достигается существенного увеличения выхода годного и трудно получить достаточную толщину беспузыристой корки в слитке из-за большой скорости разливки и сложности обеспечения необходимой степени окисленности металла.

Слайд 166

Непрерывна разливка стали. Основные преимущества непрерывной разливки по сравнению с разливкой в изложницы : 1)существенно повышается выход годного металла ; 2)упрощается и удешевляется производство по заводу в целом, т.к. исключаются два энергоемких этапа технологического процесса — прокатка слитков на обжимных станах (блюмингах или слябингах) и нагрев слитков до ~1100°С в нагревательных колодцах перед прокаткой; 3)повышается качество металла, в первую очередь вследствие снижения химической неоднородности из-за более быстрого затвердевания малых по толщине слитков; 4)уменьшаются затраты ручного труда и улучшаются условия труда при разливке; 5)создаются условия для автоматизации процесса разливки . Комплекс оборудования и механизмов для непрерывной разливки — называют установкой непрерывной разливки стали - УНРС или машиной непрерывного литья заготовок — МНЛЗ.

Слайд 167

Основные типы УНРС. УНРС с вытягиванием слитка из кристаллизатора. УНРС этого типа, как отмечалось, нашли наиболее широкое применение и имеют много разновидностей. В зависимости от направления основной технологической оси установки (направления движения отливаемого слитка) различают (рис. 166) УНРС вертикального типа а, с изгибом слитка б, вертикально-радиальные в, радиальные г, криволинейные д, наклонно-криволинейные е, горизонтальные ж.

Слайд 168

Основные типы УНРС. В зависимости от формы поперечного сечения отливаемого слитка различают: 1) слябовые УНРС; 2)сортовые и блюмовые ; 3)УНРС для отливки заготовок круглого сечения; 4)полых трубных заготовок ; 5)слитков сложного профиля, близких по сечению к готовому прокату.

Слайд 169

Основные типы УНРС. Широкое промышленное применение нашли слябовые УНРС (отливка слитков плоского сечения толщиной 150—300 и шириной до 2600 мм), сортовые и блюмовые . УНРС без скольжения слитка в кристаллизаторе начали применять для разливки стали в последние годы. Отсутствие скольжения обеспечивается за счет совместного движения поверхности кристаллизатора и слитка в начале его формирования , что достигается подачей жидкого металла на движущуюся охлаждаемую поверхность, выполняющую роль кристаллизатора .

Слайд 170

Основные типы УНРС. Основные разновидности УНРС подобного типа: 1)барабанные и одноленточные с подачей жидкого металла на поверхность вращающегося барабана (валка) или движущейся непрерывной ленты; 2)двухвалковые , когда металл подают в зазор между двумя вращающимися валками; 3) двухленточные когда металл подают в зазор между двумя движущимися непрерывными лентами (сплошными или гусеничными ); 4)барабанно-ленточные (роторные), когда металл льют в зазор между вращающимся барабаном и движущейся лентой . УНРС последнего типа (роторные) применяют для отливки слитков с сечением, близким к прямоугольному толщиной до 160мм.

Слайд 171

Устройство установок непрерывной разливки. УНРС с вытягиванием и скольжением слитка. Существует несколько типов установок непрерывной разливки , основанных на вытягивании слитка из кристаллизатора с их взаимным скольжением. Широко применяемые УНРС этого типа служат в основном для отливки слябов и слитков квадратного и прямоугольного сечения. Наибольшее распространение получили установки вертикального, криволинейного и радиального типов, реже применяются вертикально-радиальные УНРС, установки с изгибом слитка, горизонтальные УНРС.

Слайд 172

Устройство установок непрерывной разливки. Вертикальные УНРС. из вертикальных УНРС, располагаемой частично в колодце и частично в надземном сооружении. Из сталеразливочного ковша сталь поступает в промежуточный, а из него в кристаллизатор с вертикальными стенками, совершающий возвратно-поступательное движение вверх—вниз. После выхода из кристаллизатора слиток с жидкой сердцевиной движется вниз через зону вторичного охлаждения, включающую систему форсунок и опорные устройства , которые могут быть выполнены в виде роликов или брусьев и предотвращают выпучивание корки слитка.

Слайд 173

Устройство установок непрерывной разливки. В установке, верхние опорные устройства выполнены в виде расположенных вдоль слитка чугунных брусьев, по которым скользит слиток. Ниже брусьев расположены опорные вращающиеся ролики ( неприводные ). Для облегчения монтажа и ремонта группы брусьев или роликов объединяют общим каркасом в отдельные секции.

Слайд 174

Устройство установок непрерывной разливки. За зоной вторичного охлаждения расположена одна или две тянущие клети, которые обеспечивают вытягивание и регулирование скорости движения слитка, а также предотвращают проскальзывание слитка вниз. Ниже тянущих клетей движущийся слиток разрезают на куски мерной длины с помощью газорезки. Отрезанные заготовки падают в корзину (тележку), которая, двигаясь по наклонным рельсам, поднимает заготовку до уровня пола цеха и одновременно поворачивает ее в горизонтальное положение .

Слайд 175

Устройство установок непрерывной разливки. Основной недостаток вертикальных УНРС — большая высота , обусловленная тем, что затвердевание слитка должно закончиться до его попадания в тянущую клеть и газорезку, а протяженность зоны затвердевания по высоте (глубина лунки жидкого металла) в непреывно отливаемом слитке очень велика. Высота крупных вертикальных УНРС достигает 40—45 м и для их размещения необходимо сооружение глубо-ких колодцев и высоких зданий, что удорожает строительство и усложняет эксплуатацию оборудования. Другим существенным недостатком является то, что необходимость ограничивать высоту УНРС ограничивает скорость разливки.

Слайд 176

Устройство установок непрерывной разливки. Криволинейные и радиальные УНРС. в радиальном кристаллизаторе формируется изогнутый по определенному радиусу слиток. Чтобы при последующем разгибании в слитке не образовывались трещины, радиус изгиба должен быть не менее 25-кратной толщины слитка.

Слайд 177

Устройство установок непрерывной разливки. В радиальных УНРС по выходе из кристаллизатора слиток движется по дуге с постоянным радиусом. После прохождения нижней точки дуги полностью затвердевший слиток разгибают , переводя его в горизонтальное положение . В криволинейных УНРС слиток вначале движется по дуге, определяемой радиусом кривизны кристаллизатора, а затем еще в зоне вторичного охлаждения радиус кривизны дуги увеличивается, т.е. происходит постепенное разгибание слитка с жидкой сердцевиной с последующим переводом в горизонтальное положение. Рассредоточение деформации имеет целью снизить возникающие при этом в корке слитка напряжения и вероятность возникновения трещин.

Слайд 178

Устройство установок непрерывной разливки. Большая часть криволинейных УНРС предназначена для отливки слитков прямоугольного сечения. Жидкая сталь из сталеразливочного ковша поступает в промежуточный , а затем в радиальный кристаллизатор, снабженный механизмом качания. После выхода из кристаллизатора слиток , проходя через зону вторичного охлаждения, движется по роликовой проводке, образованной верхним и нижним рядами роликов. У узких торцевых граней ролики имеются лишь вблизи кристаллизатора.

Слайд 179

Устройство установок непрерывной разливки. Для удобства замены при ремонтах группы соседних верхних и нижних роликов объединены в отдельные секции, где в общем каркасе смонтировано от 2 является неподвижным (базовым), а верхний снабжен пружинным или гидравлическим механизмом прижатия к слитку и механизмом перемещения, что позволяет изменять толщину отливаемого слитка.

Слайд 180

Устройство установок непрерывной разливки. Верхняя часть роликовой проводки предотвращает выпучивание корки слитка. Приводными, обеспечивающими движение и разгибание слитка, обычно выполняют ролики нижнего ряда. При этом ролики, расположенные вблизи кристаллизатора обычно являются неприводными , на участке с постоянным радиусом кривизны лишь некоторые ролики соединены с приводом, а на участке разгибания и выпрямления все или почти все ролики приводные.

Слайд 181

Устройство установок непрерывной разливки. горизонтальное движение слитка осуществляется на уровне пола цеха. На этом же участке производят резку слитка на куски мерной длины .

Слайд 182

Устройство установок непрерывной разливки. Основные преимущества этих машин по сравнению с вертикальными: 1) меньшая высота, что снижает стоимость сооружения УНРС и здания цеха; 2)возможность повышения скорости разливки, поскольку газорезку можно установить далеко от кристаллизатора и благодаря этому допустимо существенное увеличение глубины лунки жидкого металла в слитке; 3)возможность резки слитка на куски большой длины. По этим причинам в последние годы почти отказались от сооружения вертикальных УНРС и строят преимущественно криволинейные и радиальные.

Слайд 183

Технология разливки и качество слитка. Выплавляемая для разливки на УНРС сталь в связи с дополнительным охлаждением металла в промежуточном ковше должна иметь температуру на 30—60 °С выше, чем при разливке в изложницы .

Слайд 184

Технология разливки и качество слитка. Конкретнее эту величину определяют с учетом следующего : 1)для уменьшения величины осевой пористости, степени осевой ликвации, пораженности слитка трещинами, размеров зоны столбчатых кристаллов с пониженной прочностью и пластичностью, а также с целью уменьшения размывания огнеупоров (стопоров, стаканов) перегрев металла над температурой ликвидус должен быть минимальным; 2)на слябовых УНРС величина этого перегрева должна составлять 10—20, а на сортовых 10—50 °С.

Слайд 185

Технология разливки и качество слитка. С целью снижения пораженности слитка трещинами сталь должна содержать менее 0,02 % серы при величине отношения Mn /S выше 25. После окончания разливки предыдущей плавки (или серии плавок при разливке методом "плавка на плавку") УНРС готовят к следующей разливке .

Слайд 186

Технология разливки и качество слитка. следующие операции: 1)выведение из машины конца отливавшегося слитка; 2)проверка стенок кристаллизатора и его положения относительно оси УНРС; 3)проверка форсунок вторичного охлаждения и расстояния между роликами и брусьями зоны вторичного охлаждения и тянущих устройств, осмотр прочего оборудования; 4)введение затравки в кристаллизатор и заделка зазора между головкой затравки и кристаллизатором (асбестом ); 5)покрытие внутренней поверхности стенок кристаллизатора тонким слоем смазки (солидолом, парафиновой, графитовой смазкой).

Слайд 187

Технология разливки и качество слитка. Открывая шиберный затвор сталеразливочного ковша, начинают подачу металла в промежуточный ковш, наполняя его на высоту 0,7—1,2 м (в зависимости от его вместимости и высоты), открывают подачу воды на кристаллизатор и вторичное охлаждение. После наполнения промежуточного ковша более чем наполовину на зеркало металла в нем засыпают защитную теплоизолирующую шлаковую смесь.

Слайд 188

Технология разливки и качество слитка. При наполнении промежуточного ковша металлом примерно на одну треть по высоте открывают стопор и начинают заполнение кристаллизатора; после подъема уровня металла в кристаллизаторе выше выходных отверстий погружного стакана в кристаллизатор засыпают порциями шлакообразующую смесь . Длительность заполнения кристаллизатора до начала вытягивания слитка должна обеспечить образование достаточно толстой корки затвердевшего металла и ее прочное сцепление с затравкой; для слитков среднего и крупного сечений это время составляет 0,8—1,5 мин.

Слайд 189

Технология разливки и качество слитка. По истечении заданного времени при не полностью заполненном кристаллизаторе, включают механизм вытягивания слитка; одновременно автоматически включается механизм качания кристаллизатора . Важным фактором в технологии разливки является режим вторичного охлаждения .

Слайд 190

Технология разливки и качество слитка. При чрезмерной интенсивности вторичного охлаждения из-за переохлаждения поверхности слитка и возникающих при этом термических напряжений в слитке возникают внутренние и сетчатые поверхностные трещины. При слишком малой интенсивности охлаждения недостаточно прочная горячая корка слитка может деформироваться ("раздутие" слитка).

Слайд 191

Список использованной литературы. Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства/ В.П.Григорьев , Ю.М.Ненкин , А.В.Егоров , Л.Е.Никольский - М.: "МИСИС", 1995. - 513 с. Кудрин ВА. Металлургия стали. — М.: Металлурги», 1989. — 560 с. Линчевский Б.В. Теория металлургических процессов. — М.: Металлурги»,. 1995. - 346 с. Металлурги» чугуна/ Е.Ф.Вегман , БЛЖеребин , А.НЛохвиснее и др. — М.: Металлургии, 1989. — 512 с. ПовоАоцкиО Д.Я., Кудрин ВА., Вишкарее А.Ф. Внепечная обработка стали. -М.: "МИСИС", 1995. - 256 с.

Слайд 192

Список использованной литературы. 1. Поволоикий Д.Я., Рощин В.Е., Мальков Н.В. Электрометаллурги * стали и ферросплавов. — М.: Металлурги», 1995. - 592 с. 2. Теория металлургических процессов/ Д.И.Рыжонков , П.ПАрсентьев , В.В. Яковлев и др. - М: Металлургия, 1989. - 392 с. 3. Уткин Н.И. Цветная металлурги»: Учебник ял» техникумов — М.: Метал- лургия , 1990. - 448 с. 4. Юсфин ЮС, Гиммельфарб АА., Пашков Н.Ф. Новые процессы получения металлов. — М.: Металлургия, 1994. — 320 с. 5. Якушев A.M. Основы проектирования и оборудования сталеплавильных и до- менных цехов. — М.: Металлургия, 1992. — 421 с.


Предварительный просмотр:


Подписи к слайдам:

Слайд 1

Устройство и технологическое обслуживание электропечей

Слайд 2

Производство стали в электрических печах В электоропечи можно получать легированную сталь с низким содержанием серы и фосфора, неметаллических включений, при этом потери легирующих элементов значительно меньше. В процессе электроплавки можно точно регулировать температуру металла и его состав, выплавлять сплавы почти любого состава.

Слайд 3

Производство стали в электрических печах Электрические печи обладают существенными преимуществами по сравнению с другими сталеплавильными агрегатами, поэтому высоколегированные инструментальные сплавы, нержавеющие шарикоподшипниковые, жаростойкие и жаропрочные, а также многие конструкционные стали выплавляют только в этих печах.

Слайд 4

Производство стали в электрических печах В основу классификации электропечей положен наиболее общий и во многих случаях определяющий все остальные особенности признак — способ превращения электрической энергии в тепловую.

Слайд 5

Производство стали в электрических печах Все электрические печи можно разбить на четыре группы: - печи сопротивления; - дуговые печи; - индукционные печи; - установки электроннолучевого нагрева.

Слайд 6

Устройство дуговых электропечей

Слайд 7

Устройство дуговых электропечей Первая дуговая электропечь в России была установлена в 1910 г. на Обуховском заводе. За годы пятилеток были построены сотни различных печей. Вместимость наиболее крупной печи в СССР 200 т. Печь состоит из железного кожуха цилиндрической формы со сферическим днищем. Внутри кожух имеет огнеупорную футеровку. Плавильное пространство печи закрывается съемным сводом.

Слайд 8

Устройство дуговых электропечей Печь имеет рабочее окно и выпускное отверстие со сливным желобом. Питание печи осуществляется трехфазным переменным током. Нагрев и плавление металла осуществляются электрическими мощными дугами, горящими между концами трех электродов и металлом, находящимся в печи.

Слайд 9

Устройство дуговых электропечей Печь опирается на два опорных сектора, перекатывающихся по станине. Наклон печи в сторону выпуска и рабочего окна осуществляется при помощи реечного механизма. Перед загрузкой печи свод, подвешенный на цепях, поднимают к порталу, затем портал со сводом и электродами отворачивается в сторону сливного желоба и печь загружают бадьей.

Слайд 10

Механическое оборудование дуговой печи Кожух — жёсткий корпус агрегата, не являющийся несущим элементом конструкции, для скрепления и поддержания отдельных элементов конструкции, защитного ограждения выступающих и движущих частей.

Слайд 11

Механическое оборудование дуговой печи Кожух печи должен выдерживать нагрузку от массы огнеупоров и металла. Его делают сварным из листового железа толщиной 16–50 мм в зависимости от размеров печи. Форма кожуха определяет профиль рабочего пространства дуговой электропечи. Наиболее распространенным в настоящее время является кожух конической формы.

Слайд 12

Механическое оборудование дуговой печи Такая форма кожуха облегчает за­правку печи огнеупорным материалом, наклонные стены увеличивают стойкость кладки, так как она дальше расположена от электрических дуг. Используют также ко­жухи цилиндрической формы с водоохлаждаемыми па­нелями. Для сохранения правильной цилиндрической формы кожух усиливается ребрами и кольцами жестко­сти. Днище кожуха обычно выполняется сферическим, что обеспечивает наибольшую прочность кожуха и мини­мальную массу кладки.

Слайд 13

Механическое оборудование дуговой печи Сверху печь закры­та сводом. Свод набирают из огнеупорного кирпича в металлическом водоохлаждаемом сводовом кольце, ко­торое выдерживает распираю­щие усилия арочного сферического свода В нижней части кольца имеется выступ – нож, который входит в песчаный затвор кожуха печи. В кирпичной кладке свода оставляют три отверстия для электродов. Диаметр от­верстий больше диаметра электрода, поэтому во время плавки в зазор устремляются горячие газы, которые раз­рушают электрод и выносят тепло из печи

Слайд 14

Механическое оборудование дуговой печи Для предотвращения этого на своде устанавливают холодильники или экономайзеры, служащие для уплотнения электрод­ных отверстий и для охлаждения кладки свода. Газодинамические экономайзеры обеспечивают уплотнение с помощью воздушной завесы вокруг электрода. В своде имеется также отверстие для отсоса запыленных газов и отверстие для кислородной фурмы.

Слайд 15

Механическое оборудование дуговой печи Экономайзер - элемент котлоагрегата , теплообменник, в котором питательная вода перед подачей в котёл подогревается уходящими из котла газами.

Слайд 16

Механическое оборудование дуговой печи Для загрузки шихты в печи небольшой емкости и подгрузки легирующих и флюсов в крупные, печи скачивания шлака, осмотра, заправки и ремонта печи имеется загрузочное окно, обрамленное литой ра­мой. К раме крепятся направляющие, по которым сколь­зит заслонка. Заслонку футеруют огнеупорным кирпи­чом. Для подъема заслонки используют пневматический, гидравлический или электромеханический привод.

Слайд 17

Механическое оборудование дуговой печи С противоположной стороны кожух имеет окно для выпуска стали из печи. К окну приварен сливной желоб. Отверстие для выпуска стали может быть круглым диа­метром 120—150 мм или квадратным 150 на 250 мм. Слив­ной желоб имеет корытообразное сечение и приварен к кожуху под углом 10—12° к горизонтали. Изнутри же­лоб футеруют шамотным кирпичом, длина его составля­ет 1—2 м.

Слайд 18

Механическое оборудование дуговой печи Электрододержатели служат для подвода тока к элек­тродам и для зажима электродов. Головки электрододержателей делают из бронзы или стали и охлаждают во­дой, так как они сильно нагреваются как теплом из пе­чи, так и контактными токами.

Слайд 19

Механическое оборудование дуговой печи Электрододержатель должен плотно зажимать электрод и иметь небольшое контактное сопротивление. Наиболее распространенным в настоящее время является пружинно-пневматический электрододержатель . Зажим электрода осуще­ствляется при помощи неподвижного кольца и зажимной плиты, которая прижимается к электроду пружиной.

Слайд 21

Механическое оборудование дуговой печи Электрододержатель крепится на металлическом рукаве – консоли. Механизмы пере­мещения электродов должны обеспечить быстрый подъ­ем электродов в случае обвала шихты в процессе плав­ления, а также плавное опускание электродов во избе­жание их погружения в металл или ударов о нераспла­вившиеся куски шихты. Скорость подъема электродов составляет 2,5—6,0 м/мин, скорость опускания 1,0— 2,0 м/мин.

Слайд 22

Механическое оборудование дуговой печи Механизм наклона печи должен плавно наклонять печь в сторону выпускного отверстия на угол 40—45° для выпуска стали и на угол 10—15 градусов в сторону рабочего окна для спуска шлака. Станина печи, или люлька, на кото­рой установлен корпус, опирается на два – четыре опор­ных сектора, которые перекатываются по горизонталь­ным направляющим.

Слайд 23

Механическое оборудование дуговой печи В секторах имеются отверстия, а в направляющих – зубцы, при помощи которых предот­вращается проскальзывание секторов при наклоне печи. Наклон печи осуществляется при помощи рейки и зубча­того механизма или гидравлическим приводом. Два цилиндра укреплены на неподвижных опорах фундамента, а штоки шарнирно связаны с опорными секторами люль­ки печи.

Слайд 24

Механическое оборудование дуговой печи Система загрузки печи бывает двух видов: через за­валочное окно мульдозавалочной машиной и через верх при помощи бадьи. Загрузку через окно применяют только на небольших печах.

Слайд 25

Механическое оборудование дуговой печи При загрузке печи сверху в один-два приема в тече­ние 5 мин меньше охлаждается футеровка, сокраща­ется время плавки; уменьшается расход электроэнергии; эффективнее используется объем печи. Для загрузки пе­чи свод приподнимают на 150—200 мм над кожухом печи и поворачивают в сторону вместе с электродами, полностью открывая рабочее пространство печи для введения бадьи с шихтой.

Слайд 26

Механическое оборудование дуговой печи Крупные печи имеют поворотную башню, в которой со­средоточены все механизмы отворота свода. Башня вра­щается вокруг шарнира на катках по дугообразному рельсу. Бадья представляет собой стальной цилиндр, диаметр которого меньше диаметра рабочего простран­ства печи.

Слайд 27

Механическое оборудование дуговой печи При использовании в качестве шихты металлизованных окатышей загрузка может производиться непрерыв­но по трубопроводу, который проходит в отверстие в сво­де печи.

Слайд 28

Механическое оборудование дуговой печи Во время плавления электроды прорезают в шихте три колодца, на дне которых накапливается жидкий ме­талл. Для ускорения расплавления печи оборудуются поворотным устройством, которое поворачивает корпус в одну и другую сторону на угол в 80°.

Слайд 29

Механическое оборудование дуговой печи При этом элек­троды прорезают в шихте уже девять колодцев. Для по­ворота корпуса приподнимают свод, поднимают электро­ды выше уровня шихты и поворачивают корпус при по­мощи зубчатого венца, прикрепленного к корпусу, и шестерен. Корпус печи опирается на ролики.

Слайд 30

Очистка отходящих газов Современные крупные сталеплавильные дуговые печи во время работы выделяют в атмосферу большое коли­чество запыленных газов. Применение кислорода и по­рошкообразных материалов еще более способствует это­му.

Слайд 31

Очистка отходящих газов Для улавливания пыли производят отсос газов из рабочего пространства печей мощным вентилятором. Для этого в своде печи делают четвертое отверстие с патрубком для газоотсоса . Патрубок через зазор, позволяющий накло­нять или вращать печь, подходит к стационарному тру­бопроводу.

Слайд 32

Очистка отходящих газов По пути газы разбавляются воздухом, необ­ходимым для дожигания СО. Затем газы охлаждаются водяными форсунками в теплообменнике и направляют­ся в систему труб Вентури , в которых пыль задержива­ется в результате увлажнения. Применяют также тка­невые фильтры, дезинтеграторы и электрофильтры.

Слайд 34

Очистка отходящих газов Ис­пользуют системы газоочистки, включающие полностью весь электросталеплавильный цех, с установкой зонтов дымоотсоса под крышей цеха над электропечами.

Слайд 38

Футеровка печей Большинство дуговых печей имеет основную футеров­ку, состоящую из материалов на основе MgO . Футеров­ка печи создает ванну для металла и играет роль теплоизолирующего слоя, уменьшающего потери тепла. Основные части футеровки – подина печи, стены, свод. Температура в зоне электрических дуг достигает несколь­ких тысяч градусов.

Слайд 39

Футеровка печей Хотя футеровка электропечи отде­лена от дуг, она все же должна выдерживать нагрев до температуры 1700°С. В связи с этим применяемые для футеровки материалы должны обладать высокой огне­упорностью, механической прочностью, термо - и химиче­ской устойчивостью.

Слайд 40

Футеровка печей Подину сталеплавильной печи на­бирают в следующем порядке. На стальной кожух укла­дывают листовой асбест, на асбест—слой шамотного порошка, два слоя шамотного кирпича и основной слой из магнезитового кирпича. На магнезитовой кирпичной подине набивают рабочий слой из магнезитового порош­ка со смолой и пеком — продуктом нефтепереработки. Толщина набивного слоя составляет 200 мм. Общая толщина подины равна примерно глубине ванны и мо­жет достигать 1 м для крупных печей.

Слайд 41

Футеровка печей Стены печи выкладывают после соответствующей прокладки асбеста и шамотного кирпича из крупноразмерного безобжигового магнезитохромитового кирпича длиной до 430 мм. Кладка стен может выполняться из кирпичей в же­лезных кассетах, которые обеспечивают сваривание кир­пичей в один монолитный блок.

Слайд 42

Футеровка печей Стойкость стен достига­ет 100—150 плавок. Стойкость подины составляет один-два года. В трудных условиях работает футеровка сво­да печи. Она выдерживает большие тепловые нагрузки от горящих дуг и тепла, отражаемого шлаком.

Слайд 43

Электрооборудование Рабочее напряжение электродуговых печей составля­ет 100 – 800 В, а сила тока измеряется десятками тысяч ампер. Мощность отдельной установки может достигать 50 – 140 МВ*А. К подстанции электросталеплавильного цеха подают ток напряжением до 110 кВ. Высоким на­пряжением питаются первичные обмотки печных транс­форматоров. На показана упрощенная схема электрического питания печи.

Слайд 44

В электрическое оборудо­вание дуговой печи входят производства ремонтных ра­бот на печи. следующие приборы: 1. Воздушный разъединитель, предназначен для от­ключения всей электропечной установки от линии высо­кого напряжения во время 2. Печной трансформа­тор необходим для преобразования высокого напряжения в низкое (с 6—10 кВ до 100—800 В). Обмотки высокого и низкого напряжения и магнитопроводы , на которых они помещены, располагаются в баке с маслом, служащим для охлаждения обмоток Электрооборудование

Слайд 45

Электрооборудование 3. Главный автоматический выключатель, служит для отключения под нагрузкой электрической цепи, по кото­рой протекает ток высокого напряжения. При неплотной укладке шихты в печи в начале плавки, когда шихта еще холодная, дуги горят неустойчиво, происходят обвалы шихты и возникают короткие замыкания между электродами. При этом сила тока резко возрастает. Это приводит к большим перегрузкам трансформатора, который может выйти из строя. Когда сила тока превысит установленный предел, выключатель автоматически отключает установку, для чего имеется реле максимальной силы тока.

Слайд 46

Автоматическое регулирование По ходу плавки в электродуговую печь требуется по­давать различное количество энергии. Менять подачу мощности можно изменением напряжения или силы то­ка дуги. Регулирование напряжения производится пере­ключением обмоток трансформатора. Регулирование силы тока осуществляется изменением расстояния меж­ду электродом и шихтой путем подъема или опускания электродов. При этом напряжение дуги не изменяется. Опускание или подъем электродов производятся автома­тически при помощи автоматических регуляторов, уста­новленных на каждой фазе печи. В современных печах заданная программа электрического режима может быть установлена на весь период плавки.

Слайд 47

Устройство для электромагнитного перемешивания металла

Слайд 48

Для перемешивания металла в крупных дуговых пе­чах, для ускорения и облегчения проведения технологи­ческих операций скачивания шлака под днищем печи в коробке устанавливается электрическая обмотка, кото­рая охлаждается водой или сжатым воздухом. Обмотки статора питаются от двухфазного генератора током низ­кой частоты, что создает бегущее магнитное поле, кото­рое захватывает ванну жидкого металла и вызывает дви­жение нижних слоев металла вдоль подины печи в на­правлении движения поля. Устройство для электромагнитного перемешивания металла

Слайд 49

Устройство для электромагнитного перемешивания металла Верхние слои металла вместе с прилегающим к нему шлаком движутся в обратную сторону. Таким образом можно направить движение ли­бо в сторону рабочего окна, что будет облегчать выход шлака из печи, либо в сторону сливного отверстия, что будет благоприятствовать равномерному распределению легирующих и раскислителей и усреднению состава ме­талла и его температуры. Этот метод в последнее время имеет ограниченное применение, так как в сверхмощных печах металл активно перемешивается дугами.

Слайд 50

Плавка стали в основной дуговой электропечи Основным материалом для электроплавки является стальной лом. Лом не должен быть сильно окисленным, так как наличие большого количества ржавчины вносит в сталь значительное количество водо­рода. В зависимости от химического состава лом необходимо рассор­тировать на соответствующие группы. Основное количество лома, предназначенное для плавки в электропечах, должно быть компакт­ным и тяжеловесным. При малой насыпной массе лома вся порция для плавки не помещается в печь.

Слайд 51

Плавка стали в основной дуговой электропечи Приходится прерывать процесс плавки и подгружать шихту. Это увеличивает продолжительность плавки, приводит к повышенному расходу электроэнергии, снижает производительность электропечей. В последнее время в электропечах используют металлизованные окатыши, полученные методом прямого восстановления. Достоинством этого вида сырья, содержащего 85— 93 % железа, является то, что оно не загрязнено медью и другими примесями. Окатыши целесообразно применять для выплавки высокопрочных конструкционных легированных сталей, электротехниче­ских, шарикоподшипниковых сталей.

Слайд 52

Легированные отходы образуются в электросталеплавильном це­хе в виде недолитых слитков, литников; в обдирочном отделении в виде стружки, в прокатных цехах в виде обрези и брака и т, д.; кро­ме того много легированного лома поступает от машиностроитель­ных заводов. Использование легированных металлоотходов позволя­ет экономить ценные легирующие, повышает экономическую эффек­тивность электроплавок . Плавка стали в основной дуговой электропечи

Слайд 53

Плавка стали в основной дуговой электропечи Мягкое железо специально выплавляют в мартеновских печах и конвертерах и применяют для регулирования содержания углерода в процессе электроплавки . В железе содержится 0,01—0,15 % С и <0,020 % Р. Поскольку в электропечах выплавляют основное коли­чество легированных сталей, то для их производства используют раз­личные легирующие добавки; феррохром , ферросилиций, ферромарганец, ферромолибден, ферро­вольфрам и др.

Слайд 54

Плавка стали в основной дуговой электропечи В качестве раскислителя помимо ферромарганца и ферросилиция применяют чистый алюминий. Для науглероживания используют передельный чугун, электродный бой; для наведения шлака применяют свежеобожженную известь, плавиковый шпат, ша­мотный бой, доломит и MgO в виде магнезита.

Слайд 55

Подготовка материалов к плавке Все присадки в дуговые печи необходимо прокаливать для уда­ления следов масла и влаги. Это предотвращает насыщение стали водородом. Ферросплавы подогревают для ускорения их проплавления. Присадка легирующих, раскислителей и шлакообразующих в современной печи во многом механизирована.

Слайд 56

Подготовка материалов к плавке На бункерной эстака­де при помощи конвейеров происходит взвешивание и раздача мате­риалов по мульдам, которые загружаются в печь мульдовыми маши­нами. Сыпучие для наводки шлака вводят в электропечи бросатель­ными машинами .

Слайд 57

Технология плавки Плавка в дуговой печи начинается с заправки печи. Жидкоподвижные нагретые шлаки сильно разъедают футеровку, которая может быть повреждена и при загруз­ке. Если подина печи во время не будет закрыта слоем жидкого металла и шлака, то она может быть повреж­дена дугами.

Слайд 58

Технология плавки Поэтому перед началом плавки производят ремонт – заправку подины. Перед заправкой с поверх­ности подины удаляют остатки шлака и металла. На по­врежденные места подины и откосов – места перехода подины в стены печи – забрасывают сухой магнезито­вый порошок, а в случае больших повреждений – порошок с добавкой пека или смолы.

Слайд 59

Технология плавки Заправку производят заправочной машиной, выбрасывающей через. насадку при помощи сжатого воздуха заправочные материалы, или, разбрасывающей материалы по окружности с быстро вращающего­ся диска, который опускается в открытую печь сверху.

Слайд 60

Загрузка печи Для наиболее полного использования рабочего пространства печи в центральную ее часть бли­же к электродам загружают крупные куски (40 %), ближе к откосам средний лом (45%), на подину и на верх загрузки мелкий лом (15%). Мелкие куски долж­ны заполнять промежутки между крупными кусками .

Слайд 61

Период плавления Расплавление шихты в печи зани­мает основное время плавки. В настоящее время многие операции легирования и раскисления металла переносят в ковш. Поэтому длительность расплавления шихты в основном определяет производительность печи. После окончания завалки опускают электроды и включают ток.

Слайд 62

Период плавления Металл под электродами разогревается, плавится и сте­кает вниз, собираясь в центральной части подины. Элек­троды прорезают в шихте колодцы, в которых скрыва­ются электрические дуги. Под электроды забрасыва­ют известь для наведения шлака, который закрывает обнаженный металл, предохраняя его от окисления. По­степенно озеро металла под электродами становится все больше.

Слайд 63

Период плавления Оно подплавляет куски шихты, которые пада­ют в жидкий металл и расплавляются в нем. Уровень металла в печи повышается, а электроды под действием автоматического регулятора поднимаются вверх. Про­должительность периода расплавления металла равна 1—3 ч в зависимости от размера печи и мощности уста­новленного трансформатора.

Слайд 64

Период плавления В период расплавления трансформатор работает с полной нагрузкой и даже с 15 % перегрузкой, допускаемой паспортом, на самой вы­сокой ступени напряжения. В этот период мощные дуги не опасны для футеровки свода и стен, так как они за­крыты шихтой. Остывшая во время загрузки футеровка может принять большое количество тепла без опасности ее перегрева. Для ускорения расплавления шихты ис­пользуют различные методы.

Слайд 65

Наиболее эффективным яв­ляется применение мощных трансформаторов. Так, на печах вместимостью 100 т будут установлены трансфор­маторы мощностью 75,0 МВ-А, на 150-т печах трансфор­маторы 90—125 МВ*А и выше. Продолжительность плавления при использовании мощных трансформаторов уменьшается до 1–1,5 ч. Период плавления

Слайд 66

Период плавления Для ускорения рас­плавления применяют топливные мазутные или газовые горелки, которые вводят в печь либо через рабочее ок­но, либо через специальное устройство в стенах. Приме­нение горелок ускоряет нагрев и расплавление шихты, особенно в холодных зонах печи. Продолжительность плавления сокращается на 15—20 мин.

Слайд 67

Эффективным методом является применение газооб­разного кислорода. Кислород подают в печь как через стальные футерованные трубки в окно печи, так и при помощи фурмы, опускаемой в печь сверху через отвер­стие в своде. Благодаря экзотермическим реакциям окис­ления примесей и железа выделяется дополнительно большое количество тепла, которое нагревает шихту, ускоряет ее полное расплавление.. Период плавления

Слайд 68

Период плавления Использование кисло­рода уменьшает длительность нагрева ванны. Период расплавления сокращается на 20—30 мин, а расход элек­троэнергии на 60—70 кВт-ч на 1 т стали. Традиционная технология электроплавки стали пре­дусматривает работу по двум вариантам: 1) на свежей шихте, т.е. с окислением; 2) переплав отходов. При плавке по первому варианту шихта состоит из простых углеродистых отходов, малоуглеродистого лома, металлизованных окатышей с добавкой науглероживателя .

Слайд 69

Период плавления Избыточное количество углерода окисляют в процессе плавки. Металл легируют присадками ферросплавов для получения стали нужного состава. Во втором варианте состав стали почти полностью определяется составом от­ходов и легирующие добавляют только для некоторой корректировки состава. Окисления углерода не произ­водят.

Слайд 70

Плавка с окислением Рассмотрим ход плавки с окис­лением. После окончания периода расплавления начи­нается окислительный период, задачи которого заклю­чаются в следующем: окисление избыточного углерода, окисление и удаление фосфора; дегазация металла; уда­ление неметаллических включений, нагрев стали.

Слайд 71

Плавка с окислением Окислительный период плавки начинают присадкой железной руды, которую дают в печь порциями. В ре­зультате присадки руды происходит насыщение шлака FeO и окисление металла по реакции: ( FeO )= Fe +[ O ]. Растворенный кислород взаимодействует с рас­творенным в ванне углеродом по реакции [ C ] +[ O ]= CO . Происходит бурное выделение пузырей CO , ко­торые вспенивают поверхность ванны, покрытой шлаком.

Слайд 72

Плавка с окислением Поскольку в окислительный период на металле наводят известковый шлак с хорошей жидкоподвижностью, то шлак вспенивается выделяющимися пузырями газа. Уро­вень шлака становится выше порога рабочего окна и шлак вытекает из печи. Выход шлака усиливают, накло­няя печь в сторону рабочего окна на небольшой угол.

Слайд 73

Плавка с окислением Шлак стекает в шлаковик, стоящую под рабочей пло­щадкой цеха. За время окислительного периода окисля­ют 0,3—0,6 % C со средней скоростью 0,3—0,5 % С/ч. Для обновления состава шлака одновременно с рудой в печь добавляют известь и небольшие количества плави­кового шпата для обеспечения жидкоподвижности шлака.

Слайд 74

Непрерывное окисление ванны и скачивание окисли­тельного известкового шлака являются непременными условиями удаления из стали фосфора. Для протекания реакции окисления фосфора необходимы высокое содержание кислорода в металле и шлаке, повышенное содержание CaO в шлаке и пониженная температура. Плавка с окислением

Слайд 75

Плавка с окислением В электропечи первые два условия полностью выпол­няются. Выполнение последнего условия обеспечивают наводкой свежего шлака и постоянным обновлением шлака, так как шлак, насыщенный скачи­вается из печи. По ходу окислительного периода проис­ходит дегазация стали—удаление из нее водорода и азо­та, которые выделяются в пузыри СО, проходящие через металл.

Слайд 76

Плавка с окислением Выделение пузырьков СО сопровождается также и удалением из металла неметаллических включений, ко­торые выносятся на поверхность потоками металла или поднимаются наверх вместе с пузырьками газа. Хоро­шее кипение ванны обеспечивает перемешивание метал­ла, выравнивание температуры и состава.

Слайд 77

Общая продолжительность окислительного периода составляет от 1 до 1,5 ч. Для интенсификации окисли­тельного периода плавки, а также для получения стали с низким содержанием углерода, например хромоникелевой нержавеющей с содержанием углерода <=0,1 %, ме­талл продувают кислородом. Плавка с окислением

Слайд 78

Плавка с окислением При продувке кислородом окислительные процессы резко ускоряются, а темпера­тура металла повышается со скоростью примерно 8— 10 С/мин. Чтобы металл не перегрелся, вводят охлаж­дающие добавки в виде стальных отходов. Применение кислорода является единственным способом получения низкоуглеродистой нержавеющей стали без значитель­ных потерь ценного легирующего хрома при переплаве.

Слайд 79

Плавка с окислением Окислительный период заканчивается, когда содер­жание углерода становится ниже заданного предела, со­держание фосфора 0,010%, температура металла не­сколько выше температуры выпуска стали из печи. В кон­це окислительного периода шлак стараются полностью убирать из печи, скачивая его с поверхности металла.

Слайд 80

Восстановительный период плавки После скачивания окислительного шлака начинается восстановительный пе­риод плавки. Задачами восстановительного периода плав­ки являются: раскисление металла, удаление серы. Корректирование химического состава стали, регулирование температуры ванны, подготовка жидкоподвижного хоро­шо раскисленного шлака для обработки металла во вре­мя выпуска из печи в ковш.

Слайд 81

Восстановительный период плавки Раскисление ванны, т. е. уда­ление растворенного в ней кислорода, осуществляют при­садкой раскислителей в металл и на шлак. В начале восстановительного периода металл покрывается слоем шлака. Для этого в печь присаживают шлакообразующие смеси на основе извести с добавками плавикового шпата, шамотного боя, кварцита.

Слайд 82

Восстановительный период плавки В качестве раскисли­телей обычно используют ферромарганец, ферросили­ций, алюминий. При введении раскислителей происходят следующие реакции: [ Mn ]+[O]=( MnO ); [Si]+2 [ О ] = (SiO2); 2[Al ]+ 3[O ] = ( Al2O3).

Слайд 83

Восстановительный период плавки В результате процессов раскисления большая часть растворенного кислорода связывается в оксиды и удаля­ется из ванны в виде нерастворимых в металле неметал­лических включений. Процесс этот протекает достаточно быстро и продолжительность восстановительного периода в основном определяется временем, необходимым для образования подвижного шлака.

Слайд 84

В малых и средних пе­чах при выплавке ответственных марок сталей продолжа­ют применять метод диффузионного раскисления стали через шлак, когда раскислители в виде молотого электродного боя, порошка ферросилиция присаживают на шлак. Содержание кислорода в шлаке понижается и в соответствии с законом распределения кислород из ме­талла переходит в шлак. Восстановительный период плавки

Слайд 85

Восстановительный период плавки Метод этот, хотя и не оставля­ет в металле оксидных неметаллических включений, тре­бует значительно большей затраты времени. В восстано­вительный период плавки, а также при выпуске стали под слоем шлака, когда происходит хорошее перемешивание металла со шлаком, активно происходит десульфурация металла.

Слайд 86

Восстановительный период плавки Этому способствует хорошее раскисление ста­ли и шлака, высокое содержание извести в шлаке и вы­сокая температура. В ходе восстановительного периода вводят легирующие – ферротитан , феррохром и др., а некоторые, например никель, присаживают вместе с ших­той. Никель не окисляется и не теряется при плавке.

Слайд 87

Восстановительный период плавки Добавки тугоплавких ферровольфрама, феррониобия производят в начале рафинирования, так как нужно зна­чительное время для их расплавления. В настоящее вре­мя большинство операций восстановительного периода переносят из печи в ковш.

Слайд 88

Восстановительный период плавки Например, в кош вводят пор­ции легирующих или дают их на струю стали, вытекаю­щей из печи при ее наклоне. Присаживают по ходу вы­пуска раскислители . Целью восстановительного периода является обеспечение нагрева стали до заданной темпе­ратуры и создание шлака, десульфурирующая способ­ность которого используется при совместном выпуске из печи вместе со сталью.

Слайд 89

Одношлаковый процесс В связи с интенсификацией процесса электроплавки в последние годы получил боль­шое распространение метод плавки в дуговой печи под одним шлаком. Сущность этого метода заключается в следующем: дефосфорация металла совмещается с пе­риодом расплавления. Во время расплавления из печи скачивают шлак и производят добавки извести. В окис­лительный период выжигают углерод. По достижении в металле << 0,035 % Р производят раскисление стали без скачивания шлака ферросилицием и ферромарганцем.

Слайд 90

Одношлаковый процесс Затем присаживают феррохром и проводят сокращенный (50—70 мин) восстановительный период с раскислением шлака порошками ферросилиция и кокса и раскислением металла кусковыми раскислителями . Окончатель­ное раскисление производят в ковше ферросилицием и алюминием. В некоторых случаях вообще не проводят раскисления шлака в печи порошкообразными раскисли­телями

Слайд 91

Переплав отходов Рациональное использование отходов да­ет большую экономию легирующих, электроэнергии, по­вышает производительность электропечей. В СССР ле­гированные отходы разделяют на 82 группы. При расчете шихты стремятся использовать максимальное количе­ство отходов данной марки стали или наиболее близких марок.

Слайд 92

Переплав отходов Шихту составляют с таким расчетом, чтобы содержа­ние углерода в ванне по расплавлении было на 0,05— 0,10 % ниже заданного маркой стали. Необходимые ле­гирующие, неокисляющиеся добавки Ni , Cu , Mo , W за­гружают вместе с шихтой, а прочие – V, Т i , Cr , Mn , Al , Si , Nb – стремятся вводить как можно позднее на раз­ных стадиях плавки, в том числе и во время выпуска в ковш. Металл заданного состава получают в процессе рафинировки или в ковше. Во время плавки наводят высокоосновной , жидкоподвижный шлак, который частично скачивают из печи. Это позволяет удалить до 30 % фос­фора.

Слайд 93

Переплав отходов Если состав металла близок к расчетному, то, не скачивая шлака, приступают к раскислению шлака мо­лотым коксом, ферросилицием и алюминием. Продолжи­тельность восстановительного периода в этом варианте технологии такая же, как и в плавках с окислением. Плавка на отходах значительно короче (примерно на 1 ч) по сравнению с плавкой на свежей шихте за счет окислительного периода. Это увеличивает производи­тельность электропечей на 15—20 % и сокращает расход электроэнергии на 15 %.

Слайд 94

Методы интенсификации электросталеплавильного процесса Применение кислорода. Использование газообразного кислорода в окислительный период плавки и в период расплавления позволяет значительно интенсифицировать процессы расплавления и окисления углерода.

Слайд 95

Применение синтетического шлака Этот метод пре­дусматривает перенесение рафинирования металла из электропечи в разливочный ковш. Для рафинирования металла выплавляют синтетический шлак на основе из­вести (52–55%) и глинозема (40%) в специальной электродуговой печи с угольной футеровкой. Порцию, жидкого, горячего, активного шлака (4–5 % от массы стали, выплавленной в электропечи) наливают в основ­ной сталеразливочный ковш. Ковш подают к печи и в него выпускают сталь. Струя стали, падая с большой вы­соты, ударяется о поверхность жидкого шлака, разбива­ется на мелкие капли и вспенивает шлак.

Слайд 96

Применение синтетического шлака Происходит перемешивание стали со шлаком. Это способствует ак­тивному протеканию обменных процессов между метал­лом и синтетическим шлаком. В первую очередь проте­кают процессы удаления серы благодаря низкому содер­жанию FeO в шлаке и кислорода в металле; повышенной концентрации извести в шлаке, высокой температуре и перемешиванию стали со шлаком. Концентрация серы может быть снижена до 0,001 %. При этом происходит значительное удаление оксидных неметаллических вклю­чений из стали благодаря ассимиляции, поглощению этих включений синтетическим шлаком и перераспределению кислорода между металлом и шлаком.

Слайд 97

Обработка металла аргоном После выпуска стали из печи через объем металла в ковше продувают аргон, который подают либо через пористые пробки, зафутерованные в днище, либо через швы кладки подины ковша. Продувка стали в ковше аргоном позволяет выровнять температуру и химический состав стали, понизить содер­жание водорода, удалить неметаллические включения, что в конечном итоге позволяет повысить механические и эксплуатационные свойства стали.

Слайд 98

Применение порошкообразных материалов Продув­ка стали в дуговой электропечи порошкообразными ма­териалами в токе газа-носителя (аргона или кислорода) позволяет ускорить важнейшие процессы рафинирования стали: обезуглероживание, дефосфорацию , десульфурацию , раскисление металла. В струе аргона или кислорода в ванну вдуваются по­рошки на основе извести, плавикового шпата. Для раскисления металла используют порошкообразный ферро­силиций. Для окисления ванны и для ускорения удаления углерода и фосфора добавляют оксиды железа.

Слайд 99

Применение порошкообразных материалов Мелко распыленные твердые материалы, попадая в ванну ме­талла, имеют большую поверхность контакта с метал­лом, во много раз превышающую площадь контакта ван­ны со шлаковым слоем. При этом происходит интенсивное перемешивание металла с твердыми частицами. Все это способствует ускорению реакций рафинирования стали. Кроме того, порошкообразные флюсы могут ис­пользоваться для более быстрого наведения шлака.

Слайд 100

Плавка в кислой электропечи Кислые электропечи футеруют огнеупорными материалами на ос­нове кремнезема. Эти печи имеют более глубокие ванны и в связи с этим меньший диаметр кожуха, меньшие тепловые потери и расход электроэнергии. Стойкость футеровки свода и стен кислой печи зна­чительно выше, чем у основной. Это объясняется малой продолжи­тельностью плавки. Печи с кислой футеровкой вместимостью 1—3 т применяются в литейных цехах для производства стального литья и отливок из ковкого чугуна.

Слайд 101

Плавка в кислой электропечи Они допускают периодичность в работе, т. е. работу с перерывами. Известно, что основная футеровка быстро изнашивается при частом охлаждении. Расход огнеупоров на 1 т стали в кислой печи ниже. Кислые огнеупоры дешевле, чем основ­ные. В кислых печах быстрее разогревают металл до высокой тем­пературы, что необходимо для литья. Недостатки кислых печей свя­заны прежде всего с характером шлака. В этих печах шлак кис­лый, состоящий в основном из кремнезема.

Слайд 102

Плавка в кислой электропечи Поэтому такой шлак не позволяет удалять из стали фосфор и серу. Для того чтобы иметь содержание этих примесей в допустимых пределах, необходимо под­бирать специальные шихтовые материалы, чистые по фосфору и по сере. Кроме того, кислая сталь обладает пониженными пластически­ми свойствами по сравнению с основной сталью вследствие присут­ствия в металле высококремнистых неметаллических включений.

Слайд 103

Плавка в кислой электропечи Технология плавки в кислой электропечи имеет следующие особенности. Окислительный период плавки непродолжителен, кипение металла идет слабо, так как кремнезем связывает РО в шлаке и тем самым скорость перехода кислорода в металл для окисления угле­рода снижается. Кислый шлак более вязкий, он затрудняет кипение. Шлак наводят присадками песка, использованной формовочной зем­ли. Известь присаживают до содержания в шлаке не более 6—8 % СаО .

Слайд 104

Плавка в кислой электропечи Раскисление кислой стали проводят, как правило, присадкой кускового ферросилиция. Частично сталь раскисляется кремнием, ко­торый восстанавливается из шлака или из футеровки. В отличие от основного процесса при кислом ферромарганец присаживают в конце плавки в раздробленном виде в ковш. При таком способе усваивает­ся до 90 % марганца. Конечное раскисление проводят алюминием.

Слайд 105

Получение низкоуглеродистой коррозионностойкой стали. Метод AOD . В электропечи выплавляют основу нержавеющей стали, содержащей заданное количество хрома и никеля, с использо­ванием недорогих, высокоуглеродистых ферросплавов. Затем сталь вместе с печным шлаком заливают в конвертер. Футеровка конвертера изготовлена из магнезитохромитового кирпича. Стойкость футеровки до 200 плавок.

Слайд 106

Получение низкоуглеродистой коррозионностойкой стали. Фурмы представляют собой конструкцию из медной внут­ренней трубы и наружной тру­бы из нержавеющей стали, внутренний диаметр фурмы 12—15 мм. В первые 35 мин сталь проду­вают смесью кислорода и арго­на в соотношении 3 : 1.

Слайд 107

Получение низкоуглеродистой коррозионностойкой стали. В это время кон­центрация углерода снижается до 0,18%. В третьем периоде в продувочном газе еще более уменьшают отношение кисло­рода к аргону до 1:2, продувку продолжают еще 15 мин. За это время содержание углерода снижается до 0,035% . Температура по­вышается до 1720°С. В конце продувки присаживают известь и фер­росилиций для восстановления хрома из шлака. После восстановле­ния шлак скачивается и после наведения но­вого шлака проводят окончательную продувку аргоном.

Слайд 108

Получение низкоуглеродистой коррозионностойкой стали. В результате процесса AOD получают высококачественную не­ржавеющую сталь с низким содержанием углерода, серы, азота, кис­лорода, сульфидных и оксидных неметаллических включений, с вы­сокими механическими свойствами.

Слайд 109

Получение низкоуглеродистой коррозионностойкой стали. Для повышения экономичности процесса аргон частично заменяют азотом. Средняя продолжитель­ность продувки составляет 60—120 мин, расход аргона составляет 10—23 м^3/т, кислорода 23 м^3/т.

Слайд 110

Получение низкоуглеродистой коррозионностойкой стали. Метод VOD . Этот метод вакуумно-кислородного обезуглерожи­вания с продувкой аргоном. В основе метода лежит осуществление реакции [ C ]+[ O ]= CO . Чем ниже парциальное давление СО, тем ниже должна быть остаточная концентрация углерода в стали.

Слайд 111

Получение низкоуглеродистой коррозионностойкой стали. Коррозионностойкую сталь вы­плавляют в электропечи с достаточно высоким содержанием угле­рода (0,3—0,5 % ); сталь выпускают в специальный ковш с хромомагнезитовой футеровкой, имеющим в днище фурму для подачи аргона. Ковш устанавливают в вакуумную камеру, откачивают воздух и на­чинают продувку кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму, которую вводят в камеру через крышку.

Слайд 112

Получение низкоуглеродистой коррозионностойкой стали. Одновременно производится продувка аргоном через дно ковша. После окончания продувки про­водят присадку раскислителей и легирующих для корректировки со­става. Расход аргона в этом способе значительно ниже чем в AOD (всего 0,2 м^3/т). Получаемая сталь содержит очень низкие концен­трации углерода (0,01 %) при низком содержании азота. Окисле­ние хрома незначительное. Для удаления серы в ковш загружают известь, что позволяет после раскисления и кратковременного пе­ремешивания аргоном снизить концентрацию серы в металле до не­обходимых пределов.

Слайд 113

Получение низкоуглеродистой коррозионностойкой стали. По сравнению с процессом AOD этот метод более сложен и применяется для производства сталей ответственно­го назначения с низким содержанием углерода. К достоинствам того и другого процесса следует отнести экономию дорогого низкоуглеро­дистого феррохрома, обычно использовавшегося при получении не­ржавеющей стали в дуговых печах, а также достижение низких со­держаний углерода без значительных потерь хрома.

Слайд 114

Индукционные печи и плавка в них В настоящее время индукционные печи находят ши­рокое применение в металлургии и машиностроении. В лабораториях используют высокочастотные печи ем­костью от нескольких грамм до 100 кг, в литейных цехах низко- и среднечастотные печи до 2-6 т; наиболее круп­ные печи имеют емкость до 60 т. По сравнению с дуго­выми электропечами в индукционных печах отсутствие электродов и электрических дуг дает возможность полу­чать стали и сплавы с низким содержанием углерода и газов. Плавка характеризуется небольшим угаром ле­гирующих элементов, высоким электрическим к. п. д., точным регулированием температуры металла.

Слайд 115

Индукционные печи и плавка в них Недостатком печей является холодный, плохо пере­мешиваемый шлак, что не позволяет так же интенсивно, как в дуговых печах, проводить процессы рафинирования. Стойкость футеровки в печах невысокая. Основной тип современных высокочастотных или ин­дукционных печей — это печи без сердечника. Такая печь состоит из индуктора-катушки, навитой из медной труб­ки с водяным охлаждением. Внутрь индуктора вставля­ется либо готовый огнеупорный тигель, либо тигель наби­вается порошкообразным огнеупорным материалом. При наложении на индуктор переменного электрического то­ка частотой от 50 до 400 кГц образуется переменное маг­нитное силовое поле, пронизывающее пространство вну­три индуктора. Это магнитное поле наводит в металличе­ской садке вихревые токи.

Слайд 116

Устройство индукционных печей 1 — индикатор; 2 — металл; 3 — канал; 4 - магнитопровод ; Ф — основной магнитный поток; Ф 1р и Ф 2р — магнитные потоки рассеяния; U 1 и I 1 - напряжение и ток в цепи индуктора; I 2 — ток проводимости в металле

Слайд 117

Индукционные печи и плавка в них В центре печи помещен индуктор. Он имеет вид соленоида и изготовлен из профилированной медной трубы. По трубе идет вода для ее охлаждения. Внутри индуктора набит огнеупорный тигель. Ток подается по гибким кабе­лям. Печь заключена в металлический кожух. Сверху тигель закрывается сводом. Поворот печи для слива ме­талла осуществляется вокруг оси, расположенной у слив­ного носка. Поворотные цапфы печи покоятся на опор­ных подшипниках станин. Наклон печи проводится при помощи реечного механизма через подвижные шарниры-цапфы или гидроприводом. Небольшие печи накло­няют при помощи тали.

Слайд 118

Индукционные печи и плавка в них Футеровка печей может быть кислой или основной, набивной или кирпичной. Для набивки используют ог­неупорные материалы различной крупности от долей миллиметра до 2-4 мм. Для основной футеровки применяют порошок магнезита с добавками хромомагнезита и борной кислоты для связки. Кислые смеси готовят на основе молотого кварцита.

Слайд 119

Индукционные печи и плавка в них После окончания набивки футеровку спекают и об­жигают. В железный шаблон загружают чугун, вклю­чают ток, металл постепенно разогревается и нагревает футеровку. Затем металл доводят до плавления. В пер­вой плавке расплавляют мягкое железо, что позволяет достичь высокой температуры для обжига футеровки. Крупные печи футеруют фасонным огнеупорным кирпи­чом.

Слайд 120

Электрическое оборудование Индукционные печи питаются током высокой частоты от ламповых генераторов или током средней частоты (2500 Гц) от машинных преобразователей. Крупные пе­чи работают на токе промышленной низкой частоты (50Гц от сети). Эти печи часто служат в качестве миксеров жидкого металла в литейных цехах. В схему входят машинный генератор, батарея конденсаторов и автоматический ре­гулятор, плавильный контур. Преобразовательный агре­гат состоит из асинхронного электродвигателя, вращаю­щего генератор и динамо-машину , которая дает ток в обмотки возбуждения генератора.

Слайд 121

Электрическое оборудование Для компенсации реактивной мощности и создания электрического резонанса устанавливают батарею кон­денсаторов. Часть конденсаторов может быть отключе­на для изменения емкостной составляющей. Автоматический регуля­тор электрического режима поддерживает оптимальную электрическую мощность взаимосвязанным регулированием cosφ , напряжения и силы тока.

Слайд 122

Технология плавки ста­ли в индукционной печи Плавку проводят на высококачественном ломе с пониженным содержа­нием фосфора и серы. Крупные и мелкие куски так укладывают в тигель или бадью, с помощью которой загружают крупные печи, чтобы они плот­но заполняли объем тигля. Тугоплавкие ферроспла­вы укладывают на дно тигля. После загрузки включают ток на полную мощность. По мере проплавления и осе­дания скрапа подгружают шихту, не вошедшую сразу в тигель.

Слайд 123

Технология плавки ста­ли в индукционной печи Когда последние куски шихты погрузятся в жид­кий металл, на поверхность металла забрасывают шлакообразующие материалы: известь, магнезитовый поро­шок, плавиковый шпат. Шлак защищает металл от кон­такта с атмосферой, предотвращает тепловые потери. По ходу плавки шлак раскисляют добавками порошка кок­са, молотого ферросилиция. Металл раскисляют куско­выми ферросплавами и в конце алюминием. По ходу плавки дают добавки легирующих. Поскольку угара ле­гирующих практически не происходит, то в индукцион­ных печах можно выплавлять сплавы сложного состава.

Слайд 124

Список использованной литературы 1 . Б.В. Линчевский , А.Л. Соболевский, А.А.Кальменев - Металлургия черных металлов; 2. Воскобой­ников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М Общая металлургия: учебник для вузов. - 6-изд., перераб и доп. -М.: ИКЦ «Академкнига», 2009 - 768 с.


Предварительный просмотр:


Подписи к слайдам:

Слайд 1

СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОСПЛАВОВ

Слайд 2

Ферросплавы Ферросплавы — это сплавы железа с кремнием, марганцем, хромом, вольфрамом и другими элементами, применяемые в производстве стали для улучшения ее свойств и легирования. Вводить в сталь нужный элемент не в виде чистого металла, а в виде его сплава с железом удобнее вследствие более низкой температуры его плавления и выгоднее, так как стоимость ведущего элемента в сплаве с железом ниже по сравнению со стоимостью технически чистого металла.

Слайд 3

Исходным сырьем для получения ферросплавов служат руды или концентраты. Для производства основных сплавов — ферросилиция, ферромарганца; силикомарганца и феррохрома — пользуются рудами, так как в них высоко содержание окислов элемента, подлежащего восстановлению. При производстве ферровольфрама, ферромолибдена, феррованадия, ферротитана и других сплавов руду вследствие малой концентра­ции в ней полезного элемента обогащают, получая концентрат с достаточно высоким содержанием окислов основного элемента.

Слайд 4

Ферросплавы получают восстановлением окислов соответствующих металлов. Для получения любого сплава необходимо выбрать подходящий восстановитель и создать условия, обеспечивающие высокое извлечение ценного (ведущего) элемента из перерабатываемого сырья.

Слайд 5

Восстановителем может служить элемент, обладающий более высоким химическим средством к кислороду, чем элемент, который необходимо восстановить из оксида. Иначе говоря, восстановителем может быть элемент, образующий более химически прочный оксид, чем восстанавливаемый эле­мент. Восстановительные процессы облегчаются, если они проходят в присутствии железа или его оксидов. Растворяя восстановленный элемент или образуя с ним химическое соединение, железо уменьшает его активность, выводит его из зоны реакции, препятствует обратной реакции — окислению. В ряде случаев температура плавления сплава с железом ниже температуры плавления восстанавливаемого элемента, следовательно, реакция может протекать при более низкой температуре.

Слайд 6

В зависимости от вида применяемого восстановителя различают три основных способа получения ферросплавов: - углевосстановительный , - силикотермический, - алюминотермический . Наиболее дешевым является углерод , поэтому его используют при производстве углеродистых ферромарганца и феррохрома, а также всех сплавов с кремнием (кремний препятствует переходу углерода в сплав). Реакции восстановления металлов из их оксидов углеродом эндотермичные , поэтому углевосстановительный процесс требует подвода тепла — обычно это тепло, выделяемое электрическими дугами ферросплавной печи. Выплавку ферросплавов углевосстановительный процессом осуществляют в так называемых восстановительных (рудовосстановительных) ферросплавных печах с трансформаторами мощностью 10—115 MB • А, работающих непрерывным процессом, т.е. с непрерывной загрузкой шихты в печь и периодическим выпуском продуктов плавки.

Слайд 7

Силикотермическим и алюминотермическим способами получают ферросплавы с пониженным или очень низким содержанием углерода: среднеуглеродистые и малоуглеродистые ферромарганец и феррохром, безуглеродистый феррохром, металлические хром и марганец, ферросплавы и лигатуры с титаном, ванадием, вольфрамом, молибденом, цирконием, бором и другими металлами. Эти сплавы выплавляют в рафинировочных ферросплавных печах, оборудованных трансформаторами мощностью 2,5—7 MB • А и работающих периодическим процессом с выпуском из печи металла и шлака по окончании плавки. Когда выделяющегося при экзотермических реакциях тепла достаточно для получения металла и шлака в жидком виде, плавку проводят в футерованных шахтах (горнах).

Слайд 8

КОНЕЦ


По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Презентация - Методическая разработка урока по специальности 140448 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)» Тема: Выполнение эскизов машиностроительных деталей

Методическая разработка урока по теме «Выполнение эскизов машиностроительных деталей» состоит из нескольких презентаций, включающих разделы:1. Презентация -  СОДЕРЖАНИЕ – содержит сведения о знач...

Презентация для проведения урока по теме "Магнитное поле. Постоянные магниты и магнитное поле тока. Индукция магнитного поля"

Презентация для проведения урока по теме "Магнитное поле. Постоянные магниты и магнитное поле тока. Индукция магнитного поля"...

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ к выполнению самостоятельной работы по МДК 04.05. «Информационные технологи в профессиональной деятельности» для студентов специальности «Металлургия цветных металлов»

В настоящее время актуальным становятся требования к личным качествам современного студента – умению самостоятельно пополнять и обновлять знания, вести самостоятельный поиск необходимого материала, бы...

Методическая разработка открытого урока ПМ01."Подготовка и ведение технологического процесса производства цветных металлов и сплавов".Тема :" Производство глинозема". для студентов специальности 150402 "Металлургия цветных металлов"

В данной методической разработке рассмотрены цели урока: методическая, обучающая, воспитательная, развивающая и личностные. В пояснительной записке рассмотрена роль самостоятельной работы студентов. Н...

Контрольно-оценочные средства для оценки результатов освоения основной профессиональной образовательной программы по специальности 150402 "Металлургия цветных металлов" по МДК 01.01 "Металлургия цветных металллов"

В данной разработке представлены следующие разделы:1. Паспорт КОС2. Комплект КОС, в котором представлены перечень вопросов промежуточной аттестации и билеты3. Таблица "Оценка формирования компетенций"...

Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине "Экономика и управление предприятием" для специальности 150402 "Металлургия цветных металлов"

Данные рекомендации преднозначены для студентов и являются не только основой выполнения курсового проекта по данной дисциплине, но и методикой расчета экономической части дипломного проекта по данной ...

Презентация к проведению урока немецкого языка в 3-ем классе по теме Ostern.

Презентация по теме Ostern создана к уроку немецкого языка в 3-ем классе по учебнику И.Л. Бим Немецкий язык, 3 класс (первые шаги) Семья Мюллер празднует пасху в качестве вспомогательного материала....