ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Технолог процессы получения чёрных металлов

Металлы – материалы, обладающие выс теплопроводностью, электрич проводимостью, блеском, ковкостью и др характерными свойствами.

Выделяют три вида технологических процессов пр-ва чёрных и цветных металлов: пирометаллургические – выплавка металлов из руд; требуют применения выс темп, использование топлива; гидрометаллург – металлы получ из водных растворов без нагревания до выс темп; электрометаллург и электрохим – требуется использ электрич энергии.

Руду, поступающую на металлургические заводы, освобождают от пустой породы. На агломерационных фабриках руду дробят, размалывают и засыпают ровным слоем на постоянно движущуюся ленту агломерационной машины вместе с коксом. Проходя через горелки зажигательного горца, кокс на ленте загорается, что обеспечивает спекание руды и выгорание из нее серы и других примесей. Спекшаяся руда (агломерат) в хвостовом конце ленты ломается и падает в приемное устройство (бункерные чаши), где охлаждается (тушится) водой или продуванием воздуха.

В доменном цехе агломерат или отмытую руду и другие компоненты шихты (кокс, известняк, доломит и др.) в определенных пропорциях скиповым подъемником загружают в доменную печь, где вследствие горения кокса при интенсивной подаче в печь кислорода происходит восстановительная плавка. Расплавленный чугун, стекающий в нижнюю часть печи, и более легкий шлак, всплывающий поверх чугуна, периодически выпускают через летки. По специальным канавам на литейном дворе жидкий чугун и шлак стекают в ковши, установленные на железнодорожные тележки. В этих ковшах чугун транспортируют в сталеплавильный цех или на разливочную машину, где его разливают в изложницы и затем извлекают в виде слитков.

Передел чугуна на сталь производят в мартеновских, конверторных или электросталеплавильных цехах. Процесс варки стали заключается в выжигании углерода и ряда других примесей (серы, фосфора и др.), в результате чего металл теряет хрупкость и приобретает упругость. Для получения различных сортов стали при ее варке к ней добавляют хром, никель, марганец и др. Готовую сталь выпускают в ковши и разливают на слитки в изложницы или через установку непрерывной разливки. Из изложниц стальные слитки (до 10—15 т) поступают в обжимные станы (блюминги, слябинги). Обжим изменяет внутреннюю структуру металла, а слитки получают определенную внешнюю форму — так называемые заготовки. Эти заготовки направляют в прокатные станы, где из них прокатывают металл заданного профиля и размера. На установках непрерывной разливки стали получают уже готовые заготовки, которые направляют сразу на прокатные станы.

 

 

5. Технолог схема пр-ва чугуна

 

Чугун – сплав железа с углеродом, марганцем, кремнием, серой и фосфором, в котором углерода больше 2,14% (2-6%).

Сырьем для получения чугуна есть руды железные (бурый и красный, магнитный, шпатовый железняки, железистые кварциты), марганцевые (при выплавке доменных ферросплавов; содержат 25-55% марганца в виде оксидов) и комплексные руды, чугунный лом, топливо и флюсы (вспомогат вещества, кот способствуют сплавлению пустой породы, золы топлива, выводят вредные примеси, служат для образования шлаков; измельчённые известняк или доломит, огнеупор глины). В качестве топлива используют кокс, природный газ, доменный газ, древесный уголь, а в последнее время - измельченный уголь и угольную пыль. Больше всего используют каменноугольний кокс, лишь 15% его заменяют др видами топлива, поскольку ни один из заменителей не может разрыхлять шихту для увеличения её газопроницаемости. Продуктом является чугун.

Доменный процесс - выведение железа из железных руд и насыщения железа углеродом. Руды (в кот не менее 55% железа, минимум серы и фосфора) измельчают, обогащают, рудную пыль спекают. Хвосты используют при пр-ве стекла, керамики, стройматериалов.

Первый процесс доменного пр-ва – сжигание топлива. Современная домна изложена внутри огнеупорным шамотным кирпичом, а снаружи корпус закованный толстолистовой сталью. Печь охлаждают водой, поступающей из специальных холодильных установок. Высота доменной печи 30 - 50 м. Сначала в горна загружают топливо и разжигают, затем запускают воздух и чистый кислород. С железной руды, кокса, флюсов состоит шихта (смесь исходных веществ в строго определённой пропорции) и загружается через засыпной аппарат до самого верха печи. Шихта постепенно опускается по шахте и сталкивается с газами, проходит физико-химические изменения (восстановление железа и примесей, насыщение железа углеродом), в результате которых образуется жидкий чугун (основная продукция доменного пр-ва) и шлак (0,6 т на 1 т чугуна), которые скапливаясь в горне. Температура в горне достигает 1800 - 1900 0С, температура плавки - 1539 0С. Чугун и шлак выпускают через специальные отверстия внизу. Каждую порцию чугуна выпускают через 3-4 часа. Доменные газы (3000 м3 на 1 т чугуна) выпускают вверху.

Шлак - расплавленная смесь породы, пепла, рудных примесей, флюсов и др. Его применяют для производства строительных материалов (шлакопортландцемент, шлаковая вата, пемза, шлакоблоки, шлакоситалы), минеральных удобрений и др.

Доменный газ - побочная продукция доменного процесса. Содержит значительное количество горючих газов (СО, Н2). После очистки от пыли, примесей и соединений серы его используют для нагрева печи.

Доменная печь работает непрерывно 6 - 10 лет, затем - капремонт.

Чугун по своим качествам грубый, пористый, твердый, ломкий, не поддается обработке, а только плавке. В чугуне присутствуют также марганец, сера, фосфор, кремний. Различают 3 типа чугуна: передельный (белый) (осн сырьё для получения стали на 80%), литейный (серый) (является важным конструкционным материалом. Из него изготавливают чугунные болванки, корпусные детали машин, станины, сан-тех. оборудование, трубы и т. п), специальный (ферросплавы или легированные чугуны - используются в качестве раскислителей в производстве стали, а также для легирования стали).

Литейный чугун (серый).

Ферросплавы получают:

1) в доменных печах;

2) электротермическим способом. Это самостоятельные ферросплавные предприятия, тяготеющие к источникам дешевой энергии. Для получения 1 т ферросплавов необходимо 9 тыс. КВт / ч электроэнергии.

Пр-во чёрных металлов материало-, топливо-, энерго и водоёмко. Средние удельные расходы топлива и материалов в доменном производстве по Украине такие (на 1 т чугуна): руда - 1,7 - 2 т, кокс - 0,5 - 0,7 т, флюсы - 0,3 - 0,7 т, воздуха - 3,3 т, электроэнергия, вода.

 

! 6. Основні способи виробництва сталі та їх технологічні схеми

Вихідними матеріалами для виплавки сталі є переробний чавун і стальний брухт (скрап). Іноді – ще й феросплави. Як флюс використовують вапняк, як окислювач – залізну руду. Основне призначення переробки чавуну в сталь полягає у зменшенні в ньому вмісту вуглецю, кремнію, марганцю і фосфору шляхом окислення і перетворення їх на шлак або гази.

Існує три основні способи отримання сталі: конверторний, мартенівський і електроспосіб.

1. Матеріалами для одержання сталі в кисневому конвертері є рідкий переробний чавун (до 60 %) і стальний брухт (до 30 %). Для виведення шлаку в конвертер додають залізну руду і вапняк, а для його розрідження – боксит і плавиковий шпат. Температура плавлення в конверторі підвищується до 2 500 °С.

Особливість виробництва сталі в кисневих конвертерах полягає в продувці рідкого чавуну технічним киснем під тиском 1,6–1,8 МПа, в результаті чого кисень окислює домішки, частина яких перетворюється на шлак, а решта разом з газами видаляються з печі. Реакції окислення протікають дуже швидко з виділенням великої кількості теплоти.

Після продувки сталь готова. Це найбільш продуктивний і найдешевший спосіб виплавки сталі. Але якість сталі невисока. Завдяки великій продуктивності та малій металомісткості киснево-конвертерний спосіб стає основним способом виробництва сталі. Конвертерним способом виплавляють близько 20 % сталі.

2. Виробництво сталі в мартенівських печах, на відміну від кисневого конвертера, є універсальним з точки зору складу шихти, але він менш продуктивний. Сталь отримують більш якісну, ніж у кисневих конверторах.

Матеріалами для одержання сталі в мартенівських печах є рідкий переробний чавун (до 60 %) і шихта (до 30 %). Паливом для мартенівських печей є природний газ або мазут, які подаються у плавильний простір через паливні головки. При згорянні палива в печі виникає факел з температурою 1 800–1 900 °С. При цьому тверді складові частини розплавляються. У цей час відбувається процес окислення домішок і вони переходять у шлак.

Головний процес, який відбувається в мартенівський печі, – це кипіння металу, що відбувається внаслідок окислення вуглецю.

Мартенівським способом виплавляють близько 70 % сталі.

3. Виробництво сталі в електропечах. Порівняно з іншими плавильними агрегатами, електропечі мають ряд переваг: можливість швидкого нагрівання та підтримання необхідної температури у межах до 2 000°С; створення окислювальної, відновлювальної або нейтральної атмосфери та можливість створення вакууму. Це дає змогу виплавляти в електричних печах сталь та інші сплави з мінімальною кількістю шкідливих домішок, з оптимальним вмістом компонентів, які відзначаються високими якостями та спеціальними властивостями. Металургійні електричні печі поділяють на дугові й індукційні.

Джерелом тепла у дугових печах є електрична дуга, яка виникає між електродами (діаметром 350–550 мм) і шихтою.

У дугових печах як шихту використовують металевий скрап (відходи металургійного, ковальського і прокатного виробництв, сталевий брухт) – 90 %, рідинний чавун – 5–10 %, окатиші – до 5 %, вапно – 1–2 %.

Дещо іншим способом отримують сталь в індукційних печах (рис. 3.5). На відміну від електродугових печей, плавка сталі в індукційних печах здійснюється під дією індукційних струмів, які виникають навколо індуктора.

Шихтою для виробництва сталі є чистий (з малою кількістю домішок фосфору і сірки) та приблизно однаковий за хімічним складом скрап, відходи легованих сталей і феросплави. Під дією індукційного струму, утворюється магнітний потік, що породжує в металевій шихті три потужні вихрові струми, які і нагрівають її до розплавлення.

Після розплавлення шихти на поверхню металу подають шлак: в основних печах – вапно і плавиковий шпат, а в кислих – бій скла й інші матеріали, багаті кремнеземом SiО2. Шлак захищає метал від окислення та насичення газами атмосфери, зменшує втрати теплоти та вигар легуючих елементів.

У індукційних печах, як правило, виплавляють сталі та сплави складного хімічного складу

Переваги індукційної печі порівняно з дуговими:

1) відсутність дуги дає змогу виплавляти метали з малим вмістом вуглецю та газів;

2) електродинамічні сили, що виникають в індукційному полі, перемішують рідкий метал і тим самим сприяють вирівнюванню хімічного складу і спливанню неметалевих включень;

3) індукційні печі відзначаються малими розмірами, що дає змогу розмішувати їх у спеціальних камерах і створювати будь-яку атмосферу або вакуум.

Тепер у світі практикують впровадження в дію способу переходу від руди до сталі, який обминає варіння чавуну. Такий перехід називають безчавунним виробництвом сталі. Схематично його можна показати:

Із руди отримують грудки, в яких залізо відновлюють із сполук за допомогою СО, а потім з цих грудок у сталеварних агрегатах варять сталь.

Схема технологічної системи виробництва сталі з металізованих грудок.

 

! 7. Техніко-економічне порівняння різних способів одержання сталі

Із використовуваних трьох способів одержання сталі найперспективнішими є два способи-киснево-конвертерний та електрометалургійний. В окремих розвинених країнах світу вже сьогодні до90%сталі виплавляють киснево-конвертерним способом. Причини цього такі: висока продуктивність (у 250-тонному конвертері за рік можна виплавити до1200тис. т сталі); висока якість сталі; низька собівартість; капітальні витрати на будівництво і витрати на обслуговування значно менші від інших способів; для плавки можна використовувати до30%твердої шихти. Якість киснево-конвертерної сталі не поступається якості мартенівської. Перспективним є використання кисневих конвертерів з донним дуттям, при якому зменшується вигоряння заліза та різко підвищиться якість сталі, є можливість збільшити вміст у шихті скрапу.

Електрометалургійний спосіб хоч і дорогий, проте забезпечує дуже високу якість сталі. Електрометалургійним способом не тільки виплавляють, а й переплавляють сталь, виплавлену в мартенівських печах або в кисневих конвертерах. При цьому вона очищається від домішок і набуває дуже високої якості. При електрометалургійному способі можна одержувати сталь із твердої та рідкої шихти. Процес високопродуктивний.

Мартенівський спосіб має тенденцію до скорочення. Процес виплавки в мартенівській печі триває іноді 3-4години (для малих печей), іноді до12і більше годин (для великих печей). Капітальні витрати на будівництво і витрати на обслуговування є значними, тому мартенівська сталь дорога. Нижчою є продуктивність. Наприклад, продуктивність 900-тонної печі становить близько 1000тис. т на рік, що менше, ніж у кисневому конвертері.

З метою покращення якості сталі, її після виплавки звичайними способами рафінують. Для цього застосовують: переплав (плазмовий, електрошлаковий, вакуумно-індукційний, вакуумно-дуговий), позапічне вакуумування, обробку синтетичними шлаками, інертними газами.

 

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти