Способы производства стали
Скачать 71.88 Kb.
|
| Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» Кафедра электроснабжения горных и промышленных предприятий СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ
Кемерово 2012   Введение Железо и его сплавы являются основой современной технологии и техники. Еще в середине 70-х годов прошлого столетия академик Патон Б.Е. назвал двадцатый век «железным». В ряду конструкционных металлов железо стоит на первом месте и не уступит его еще долгое время, несмотря на то, что цветные металлы, полимерные и керамические материалы находят все большее применение. Целью данной работы является изучение способов производства стали. Общие представления о производстве стали Стали – это железоуглеродистые сплавы, содержащие практически до 1,5% углерода. Кроме углерода, сталь всегда содержит в небольших количествах постоянные примеси: марганец (до 0,8 %), кремний (до 0,4 %), фосфор (до 0,07 %), серу (до 0,06 %), что связано с особенностями технологии ее выплавки. В технике широко применяют также легированные стали, в состав которых, для улучшения качества, дополнительно вводят хром, никель и другие элементы. Существует свыше 1500 марок углеродистых и легированных сталей – конструкционных, инструментальных, нержавеющих и т.д. [2, с.117] Одним из прогрессивных способов получения сложных и высоколегированных сталей является электрометаллургический; плавка в электрических дуговых и индукционных печах. Сталь особо высокого качества выплавляют в вакуумных электрических печах, а также путем электрошлакового, плазменного переплава, электронно-лучевой плавки. В настоящее время существует несколько приоритетных способов производства стали. К ним относятся кислородно-конвертерный, мартеновский и электросталеплавильный способы производства (или плавления) стали [1, с.56]. В основе всех этих способов лежит окислительный процесс, направленный на снижение в чугуне некоторых веществ. Кислородно-конвертерный способ Первое использование кислородно-конвертерного способа приходится на пятидесятые годы двадцатого столетия. В процессе производства стали, чугун продувают в конвертере чистым кислородом. При этом, процесс происходит без затраты топлива. Для того, чтобы переработать 1 тонну чугуна в сталь требуется около 350 кубометров воздуха. Различают кислородно-конвертерный процесс с комбинированной, верхней и нижней поддувкой. Конвертерный способ производства стали с комбинированной поддувкой является наиболее универсальным. Д  ля осуществления этого метода необходим конвертер (рис. 1). Подача кислорода осуществляется через водоохлаждаемую фурму под давлением. В данном случае процесс окисления является наиболее значимым. Окисление чугуна происходит под воздействием дутья. В результате окисления выделяется тепло, что способствует снижению примесей и повышенно температуры металла, далее происходит так называемое раскиселение металла. Вместимость современных конвертеров достигает 250 - 400 т.Рис.1. Схема кислородного конвертора [3, с.214] Мартеновский способ В процессе производства стали мартеновским способом, участвует специальная отражательная печь. Для того чтобы нагреть сталь до нужной температуры (2000 градусов), в печь вводят дополнительное тепло с помощью регенераторов. Это тепло получают за счет сжигания топлива в струе нагретого воздуха. Обязательное условие - топливо должно полностью сгорать в рабочем пространстве. Особенностью мартеновского способа производства стали является то, что количество кислорода, подаваемого в печь, превышает необходимый уровень. Это позволяет создать воздействие на металл окислительной атмосферы. Сырье погружается в печь, где подвергается плавлению в течение 4-6 часов. В процессе плавления есть возможность проверять качество металла, путем взятия пробы. В мартеновской печи возможно получать специальные сорта стали. Для этого в сырье вводят необходимые примеси. Мартеновская печь (рис. 2) по устройству и принципу работы является пламенной регенеративной печью.  Рис. 2. Схема мартеновской печи [5, с. 134] 1,2,10,11-регенераторы, 3,9-канал для газа, 4,8-канал для воздуха, 5-окна, 6-под, 7-пространство, 12,14-клапаны, 13-труба Основными материалами для выплавки стали являются передельный чугун марок Ml, М2, М3 и стальной скрап. Стальной скрап - это отходы при прокатке (до 10-12 % от массы слитка), при ковке и штамповке (грат, обсечки и др), стружка - при обработке на металлорежущих станках. В качестве скрапа широко используют также пришедшие в негодность различные стальные изделия, детали и т.п. Стружку и мелкий скрап до загрузки в мартеновскую печь прессуют, превращая в пакеты [4, с. 126]. Электросталеплавильный и индукционный способ В результате электросталеплавильного способа получают сталь высокого качества. Процесс этот происходит в специальных электрических печах. Основной принцип электросталеплавильного способа производства стали - использование электроэнергии для нагрева металла. Механизм производства следующий: в результате горения нагревательного элемента, выделяется тепло, за счет преобразования электроэнергии в тепловую энергию. Важно отметить, что процесс выплавки связан с выработкой шлаков. Качество получаемой стали во многом зависит от количества и состава шлаков. Основной причиной образования шлаков, в процессе производства стали, является окисление шихты из оксидов. Благодаря шлакам, происходит связь оксидов, которые образуются в процессе окисления чугуна, а так же удаление ненужных примесей. Кроме этого, шлаки являются передатчиками тепла и кислорода. Присутствие шлаков в процессе производства стали оказывает благотворное влияние на качество стали. Определенное соотношение количества шлаков выводит из стали ненужные вредоносные вещества, например, фосфор. Кроме вышеперечисленных способов производства стали, известны и такие способы, как производство стали в вакуумных индукционных печах, плазменно-дуговая сварка. Остановимся на способе производства особо чистой стали, а так же жаропрочных сплавов. Суть способа состоит в выплавке в вакуумный печах. После такой выплавки, сталь дополнительно переплавляют вакуумным дуговым переплавом, что дает возможность получения качественной однородной стали. Такая сталь применяется, в основном, в авиакосмической промышленности, атомной энергетике и других важных отраслях. Этот процесс является более совершенным, так как легко регулируется тепловой процесс, можно создавать окислительную, восстановительную, нейтральную атмосферу или вакуум, легче осуществляется легирование стали. В дуговых печах выплавляют наиболее качественные конструкционные, высоколегированные, нержавеющие, жаропрочные и другие стали. Для производства стали наиболее часто применяют дуговые трех-фазные электрические печи с вертикальными графитированными электродами и непроводящим подом. Ток, нагревающий ванну в этих печах, проходит по цепи электрод-дуга-шлак-металл-шлак-дуга-электрод. Вместимость таких печей достигает 400 т. Печь состоит из металлического кожуха цилиндрической формы и сферического дна. Дуговые печи могут быть кислыми и основными. В основных печах подину выкладывают из магнезитового кирпича, сверху которого наносят набивной слой из магнезита или доломита (150-200 мм). В кислых печах применяют динасовый кирпич и набивку из кварцита на жидком стекле [5, с,155]. Выплавку стали в индукционным печах применяют в черной металлургии значительно реже, чем в дуговых, и используют обычно печи без железного сердечника, состоящие из индуктора в виде катушки (из медной трубки, охлаждаемой водой), которая служит первичном обмоткой, окружающей огнеупорный тигель, куда загружают плавящийся металл. При пропускании тока через индуктор в металле находящемся в тигле, индуктируются мощные вихревые токи, что обеспечивает нагрев и плавление металла. Шихтовые материалы загружают сверху. Для выпуска плавки печи наклоняют в сторону сливного желоба. Так как в индукционных печах теплота возникает в металле, шлак в них нагревается только через металл. Вместимость современных индукционных печей достигает в отдельных случаях 15 т [2, с. 167]. Плавку проводят методом переплава, используя отходы соответствующих легированных сталей или чистый по сере и фосфору углеродистый скрап и ферросплавы. Заключение Мы рассмотрели основные способы производства стали. Выбор способа всегда зависит от поставленных задач, удобства применения оборудования, необходимого качества полученной стали и от других факторов. Среди основных современных способов мы выделили:
Будущее человечества тесно связано с использованием новых сплавов на металлической основе. Металл - фундамент современной цивилизации, основа основ технического прогресса. И чем выше поднимается человечество по ступеням развития, тем больше его нужда в металлах. Таким образом, поставленная цель достигнута, изучены современные способы производства стали. Список литературы
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Планирование производства и реализации продукции Вопросы для обсуждения... Какие показатели содержатся в годовом плане производства? Как взаимодействует система плановых показателей? |  | Производство стали В наши дни трудно найти такую область производства, научно-технической деятельности человека или просто его быта, где металлы не... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Людмила Ивановна, почему вы не стали, например, как многие женщины, учительницей или ткачихой, а стали заниматься логосом? Были ли... | | Рабочая программа дисциплины «Технологии производства иммунобиопрепаратов» Целью освоения дисциплины «Технологии производства иммунобиопрепаратов» является получение знаний о современных технологиях производства... |
| Интернационализация производства и пути ее осуществления Обобществление производства – это сложный процесс, выражающий отношение людей как к силам природы, так и связи между людьми в процессе... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... В эпоху великого переселения народов славян на Дунае стали теснить другие народы. Славяне стали дробиться |
| Модуль по экологической составляющей производства серной кислоты... Экологические проблемы, связанные с производством серной кислоты, и способы их решения | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные. В углеродистой – 4…2% углерода. Углерод повышает твердость... |
| 6 класс (68 час) Понятие о почве как основном средстве сельскохозяйственного производства. Типы почв, понятие о плодородии. Способы повышения почвенного... | | Рабочая программа учебной дисциплины экология для подготовки бакалавров... «Технология производства и переработки продукции растениеводства», «Технология производства и переработки продукции животноводства»,... |
| Вид аттестации Знает: понятийно различные способы структурирования и предъявления учебного материала, способы активизации учебной деятельности | | Задание А27. Химическое производство. Понятие о металлургии: общие... Методические указания по выполнению лабораторной работы «Определение серосодержащих соединений в природных и сжиженных газах» |
| Примерные программы Специальные дисциплины примерная программа дисциплины... «Основы сельскохозяйственного производства» дать студентам инженерного профиля, обучающимся по специальности «Инженерные системы... | | Реферат «Лермонтов в критике разных эпох» Произведения Лермонтова получили большой отклик в живописи, театре, кинематографе. Его стихи стали подлинным кладезем для оперного,... |
| Российской Федерации Самарский государственный архитектурно-строительный... Информационные системы” являются информационные системы и сети, их математическое, информационное и программное обеспечение, способы... | | Урок у професійній школі: здобутки та перспективи Тема доклада: Использование... Яющих его областей науки, техники и производства. К ним могут быть отнесены сварка и резка металлов, которые во многих отраслях промышленности... |
