Железо имело промышленное применение уже до нашей эры. В древние времена его получали в
По мере развития техники производства железа постепенно повышалась температура, при которой
Позднее научились перерабатывать
Современный высокий уровень металлургического производства основан на теоретических исследованиях и открытиях, сделанных в различных странах, и на богатом практическом опыте. Немалая доля в этом процессе принадлежит русским ученым. Например, российские ученые первыми широко применили природный газ для доменной плавки.
1 Производство чугуна.
Цель доменного производства – получение чугуна из железных руд в результате их переработки в доменных печах.
Под действием высокой температуры образуется сплав железа с различными элементами, который постепенно насыщается углеродом и превращается в чугун. Чугун – это сплав железа с углеродом, который содержит углерода не более 4,2 %. Чугун – это первичный продукт, получаемый из железной руды. Он используется, как исходный материал при выплавке стали, а также для получения чугунных отливок.
Исходными продуктами для доменной плавки являются:
- железная руда
- марганцевая руда
- флюсы
- топливо
- воздух
Железные руды представляют собой горные породы, которые состоят из химических соединений железа и пустой породы.
Марганцевые руды используют для введения марганца в состав чугуна.
Флюсы используют в доменном производстве для оплавления тугоплавкой пустой породы руд с образованием шлака (перевод пустой породы в шлак).
В качестве флюсов применяют основные материалы: известняк, доломит, кварц, песчаник.
Курсовая работа по технологии литейного производства
... литейного производства, как относительная простота получения и низкая стоимость отливок (особенно из чугуна), ... длительный период развития его технологии, принципиальная схема технологического ... сталей и высокопрочного чугуна, а также точного литья, получаемого специальными способами. Основными технико-экономическими показателями работы ... к рабочим местам формовщиков. По назначению формовочные смеси ...
Топливо.
Основными видами топлива для доменной печи являются:
- каменноугольный кокс. Кокс получают нагревом
измельченных каменных углей без доступа воздуха. - природный газ
Подготовка железных руд является одним из эффективных направлений в улучшении
Дробление – доменная печь работает нормально, если ее загружают кусками средних размеров.
Сортировка руды – куски руды сортируются по размерам.
Обогащение – это отделение пустой породы, так как в природе богатые руды встречаются редко.
Окускование мелкой железной руды и измельченных концентратов после обогащения – агломерация или получение окатышей.
Доменная печь – плавильный агрегат шахтного типа с вытянутым в высоту рабочим пространством. Она состоит из следующих частей:
- Колошника
- Шахты
- Распара
- Заплечников
- Горна
В колошнике находится засыпной аппарат с помощью которого загружается в определенной последовательности сырье. В шахте происходит процесс восстановления. В районе распара производится плавление пустой породы и флюсов с образованием шлака. В горне на лещади собирается чугун и шлак, которые периодически спускаются через специальные отверстия.
Доменный процесс – совокупность механических, физических и физико-химических процессов. Шихтовые материалы, загружаемые в доменную печь, в результате доменного процесса превращаются в чугун, шлак и доменный газ.
Основные процессы доменной печи:
1. Горение топлива, от которого зависят теплообменные, восстановительные и плавильные процессы;
2. Восстановление железа из его окислов –
3. Науглероживание железа – процесс поглощения железом углерода и других элементов (Mn, Si, S, P) с образованием сложного сплава – чугуна.
4. Образование шлака – оплавление пустой породы.
Конечными продуктами доменной плавки являются:
- чугун – сырье для производства стали;
- шлак – используется для получения строительных материалов;
- доменный газ – используется в качестве топлива;
- колошниковая пыль – используется при производстве агломерата.
2 Производство стали.
В стали по сравнению с чугуном содержится меньше углерода, кремния, серы и фосфора. Для получения стали из чугуна необходимо снизить концентрацию веществ путем окислительной плавки.
В современной металлургической промышленности сталь выплавляют в основном в трех агрегатах: конвекторах, мартеновских и электрических печах.
2.1 Производство стали в конверторах.
Конвертор представляет собой сосуд грушевидной формы. Верхнюю часть называют козырьком или шлемом. Она имеет горловину, через которую жидкий чугун и сливают сталь и шлак. Средняя часть имеет цилиндрическую форму. В нижней части есть приставное днище, которое по мере износа заменяют новым. К днищу присоединена воздушная коробка, в которую поступает сжатый воздух.
Емкость современных конвекторов равна 60 – 100 т. и более, а давление воздушного дутья 0,3-1,35 Мн/м. Количество воздуха необходимого для переработки 1 т чугуна, составляет 350 кубометров.
Технология производства чугуна
... в виде окисленного железа применяют при производстве агломерата. Также находят промышленное применение бедные железные руды: магнетитовые и ... коксе ухудшается качество чугуна. Повышенное содержание летучих веществ в коксе свидетельствует о незавершенности процесса коксования, что ... сгорания кокса зависит от содержания в нем углерода, которое определяется содержанием золы, вредных примесей и ...
Перед заливкой чугуна конвектор поворачивают до горизонтального положения, при котором отверстия фурм оказываются выше уровня залитого чугуна. Затем его медленно возвращают в вертикальное положение и одновременно подают дутье, не позволяющее металлу проникать через отверстия фурм в воздушную коробку. В процессе продувки воздухом жидкого чугуна выгорают кремний, марганец, углерод и частично железо.
При достижении необходимой концентрации углерода конвектор возвращают в горизонтальное положение и прекращают подачу воздуха. Готовый металл раскисляют и выливают в ковш.
Бессемеровский процесс. В конвертор заливают жидкий чугун с достаточно высоким содержанием кремния (до 2,25% и выше), марганца (0,6-0,9%), и минимальным количеством серы и фосфора.
По характеру происходящей реакции бессемеровский процесс можно разбить на три периода. Первый период начинается после пуска дутья в конвертор и продолжается 3-6 мин. Из горловины конвертора вместе с газами вылетают мелкие капли жидкого чугуна с образованием искр. В этот период окисляются кремний, марганец и частично железа по реакциям:
Si + O2 = SiO2,
2Mn + O2 = 2MnO,
2Fe + O2 = 2FeO.
Образующаяся закись железа частично растворяется в жидком металле, способствуя дальнейшему окислению кремния и марганца. Эти реакции протекают с выделением большого количества тепла, что вызывает разогрев металла. Шлак получается кислым (40-50% SiO2).
Второй период начинается после почти полного выгорания
По мере снижения содержания углерода в металле пламя над горловиной уменьшается и начинается третий период. Он отличается от предыдущих периодов появлением над горловиной конвертора бурого дыма. Это показывает, что из чугуна почти полностью выгорели кремний, марганец и углерод и началось очень сильное окисление железа. Третий период продолжается не более 2 – 3 мин, после чего конвектор переворачивают в горизонтальное положение и в ванну вводят раскислители (ферромарганец, ферросилиций или алюминий) для понижения содержания кислорода в металле. В металле происходят реакции
FeO + Mn = MnO + Fe,
2FeO + Si = SiO2 + Fe,
3FeO + 2Al = Al2O3 + 3Fe.
Готовую сталь выливают из конвектора в ковш, а затем направляют на
Чтобы получить сталь с заранее заданным количеством углерода (например, 0,4 – 0,7% С), продувку металла прекращают в тот момент, когда из него углерод еще не выгорел, или можно допустить полное выгорание углерода, а затем добавить определенное количество чугуна или содержащих углерод определенное количество ферросплавов.
Томасовский процесс. В конвертор с основной футеровкой сначала загружают
Производство чугуна и стали
... большую группу чугунов и сталей. Сталями называют сплавы железа с углеродом, содержание которого не превышает 2,14 %. Сталь - важнейший конструкционный материал для машиностроения, транспорта и т. д. Сталеплавильное производство - это получение стали из чугуна и стального ...
В первый период продувки в конвекторе окисляется железо, кремний, марганец и формируется известковый шлак. В этот период температура металла несколько повышается.
Во второй период продувки выгорает углерод, что сопровождается некоторым понижением температуры металла. Когда содержание углерода в металле достигнет менее 0,1%, пламя уменьшится и исчезнет. Наступает третий период, вовремя которого интенсивно окисляется фосфор
2P + 5FeO + 4CaO = (CaO)4*P2O5 + 5Fe.
В результате окисления фосфор переходит из металла в шлак, поскольку тетрафосфат кальция может раствориться только в нем. Томасовские шлаки содержат 16 – 24% Р2О5.
Данная реакция сопровождается выделением значительного количества тепла, за счет которого происходит более резкое повышение температуры металла.
Перед раскислением металла из конвертора необходимо удалить шлак, т.к. содержащиеся в раскислителях углерод, кремний, марганец будут восстанавливать фосфор из шлака, и переводить его в металл. Томасовскую сталь применяют для изготовления кровельного железа, проволоки и сортового проката.
Кислородно-конверторный процесс. Для интенсификации бессемеровского и томасовского процессов в последние годы начали применять обогащенное кислородом дутье.
При бессемеровском процессе обогащения дутья кислородом позволяет сократить продолжительность продувки и увеличить производительность конвертора и долю стального скрапа, подаваемого в металлическую ванну в процессе плавки. Главным достоинством кислородного дутья является снижение содержания азота в стали с 0,012-0,025(при воздушном дутье) до 0,008-0,004%(при кислородном дутье).
Введение в состав дутья смеси кислорода с водяным паром или углекислым газом позволяет повысить качество бессемеровской стали, до качества стали, выплавляемой в мартеновских и электрических печах.
Большой интерес представляет использование чистого
Производство стали кислородно-конверторным способом с каждым годом увеличивается.
2.2 Производство стали в мартеновских печах.
В мартеновских печах сжигают мазут или
Печь имеет рабочее (плавильное) пространство и две пары регенераторов(воздушный и газовый) для подогрева воздуха и газа. Газы и воздух проходят через нагретую до 1200° С огнеупорную насадку соответствующих регенераторов и нагреваются до 1000-1200° С. Затем по вертикальным каналам направляются в головку печи, где смешиваются и сгорают, в результате чего температура под сводом достигает 1680-1750° С. Продукты горения направляются из рабочего пространства печи в левую пару регенераторов и нагревают их огнеупорную насадку, затем поступают в котлы-утилизаторы и дымовую трубу. Когда огнеупорная насадка правой пары регенераторов остынет, остынет так что не сможет нагревать проходящие через них газы и воздух до 1100° С, левая пара регенераторов нагревается примерно до 1200-1300° С. В этот момент переключают направление движения газов и воздуха. Это обеспечивает непрерывное поступление в печь подогретых газов и воздуха.
Технико-экономическая характеристика отдельных способов производства стали
... производству я постараюсь раскрыть в этой работе. Понятие «сталь» и ее классификации и применение Железо и его сплавы являются основой современной технологии и техники. В ряду конструкционных металлов ... свои функции, он должен в различные периоды сталеплавильного процесса иметь определенный химический состав ... материалов осуществляется кислородом, содержащимся в газах, оксидах железа и марганца. После ...
