АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Металлургия стали

Читайте также:
  1. V2: 04.04. Износостойкие стали
  2. Б. Работа стали на продольный изгиб
  3. Батареи: когда другие уже устали, они все еще полны энергии
  4. Безопасность технологического процесса выплавки стали мартеновским способом
  5. Братство Стали
  6. Братство Стали
  7. Было ли нападение гитлеровцев действительно неожиданным для Сталина и его ближнего окружения?
  8. В кабинете Сталина
  9. В общем, через полгода объемы у нас стали такие, что председатель Центробанка Виктор Геращенко заметил и вызвал меня к себе.
  10. В постперестроечное время и без того не очень большое российское мультпроизводство было полностью развалено, молодые амбициозные аниматоры стали один за другим уезжать из страны.
  11. В этом письме выражена суть сталинизма, суть той борьбы, которая потрясает народы уже целое столетие.
  12. Ведомость расхода стали, кг

Значительную часть стали получают из передельного чугуна. Сущность процесса заключается в уменьшении в чугуне содержания углерода и примесей (серы, фосфора, кремния и марганца) путем их окисления. Кроме чугуна в состав шихты могут входить металлический лом, желез­ная руда, флюсы. Сталь выплавляют в кислородных кон­верторах, мартеновских и электрических печах.

Выплавка стали в кислородных конвертерах

Сущность процесса заключается в том, что через рас­плавленный чугун и небольшое количество металлическо­го лома черных металлов, загруженных в конвертор, про­дувается кислород, образуется оксид железа FО, который, взаимодействуя с углеродом и примесями чугуна, окисляет и обращает их в газ и шлак. Реакции окисления идут с выделением тепла. Чугун при этом превращается в сталь. Конвертер с кислородным дутьем (рис. 2) состоит из стального корпуса, футерованного огнеупорным кирпичом. Кон­вертер имеет поворотное устройство, с помощью которого может устанавливаться в наклонном положении. В таком положении его заливают жидким чугуном, затем устанав­ливают вертикально и через фурму производят продувку кислородом. По окончании процесса конвертер вновь на­клоняют и выпускают сталь и шлак.

Емкость современных конвертеров составляет 300— 350 т. Продолжительность плавки 30—40 минут. Темпера­тура, развиваемая в плавильном пространстве, достигает 1800 °С. Высокая производительность агрегата, простота конструкции и обслуживания, отсутствие потребности в топливе обеспечивают невысокую себестоимость конвертор­ной стали.

К недостаткам работы конверторов относятся невозмож­ность переработки значительного количества металличес­кого лома, значительный угар металла (5—10%), повышен­ное содержание вредных примесей в получаемой стали.

Конвертерная сталь относится к стали обыкновенного качества. Такая сталь идет для получения проката раз­личного профиля — листов, прутков, трубного проката, уголков и т. д. Кислородное конвертирование — перспек­тивный процесс, поскольку с его помощью в последние годы освоено получение качественной стали.

 

Выплавка стали в мартеновских печах

Процесс выплавки разработан французскими металлур­гами Э. и П. Мартенами. Он отличается более высокой по сравнению с конвертированием температурой, развиваемой в плавильном пространстве печи, — 1800—1900 °С, что позволяет перерабатывать чугун в твердом, жидком состоя­нии, стальные отходы металлургического и машинострои­тельного производства. В состав шихты могут входить же­лезная руда, флюсы, марганец. В качестве топлива в мар­теновском процессе используется природный газ.

Мартеновская печь (рис. 3) работает следующим образом.

Шихта через загрузочные окна 1 загружается в пла­вильное пространство 2, выложенное огнеупорным кирпи­чом. Природный газ и воздух, образующие факел для расплавления шихты, поступают по каналам сначала справа, а продукты горения отводятся слева через регенератор 3, отдавая свое тепло кирпичной кладке регенератора. Через каждые 10—15 минут направления потоков газов изменя­ются на обратные. Природный газ и воздух, проходя через регенератор, утилизируют тепло отходящих газов. Из ре­генератора после очистки продукты горения отводятся.

Готовая сталь выпускается через отверстие — летку, расположенную в задней стенке печи.

Различают два варианта мартеновского процесса: скрап-процесс и скрап-рудный процесс.

При скрап-процессе шихта на 60—80% состоит из стального лома и на 20—40% — из чушкового чугуна. Та­кой процесс используется на металлургических заводах, где нет доменных печей. Скрап-процесс позволяет вводить в состав стали легирующие добавки (марганец, хром, вана­дий и др.), улучшающие качество стали.

При скрап-рудном процессе шихта состоит на 60—75% из жидкого чугуна, небольшого количества железной руды и металлического лома. Этот процесс используется на метал­лургических заводах, имеющих доменные печи. Скрап-руд­ный процесс — наиболее распространенный процесс плавки.

Емкость мартеновских печей достигает 900 т. Время плавки составляет 3—6 часов. Достоинством мартеновско­го способа является возможность широкого использования в составе шихты металлического лома и получения качест­венной стали. Основными недостатками мартеновского про­цесса следует считать значительную продолжительность плавки и большой расход топлива.

 

Выплавка стали в электрических печах

Электросталеплавильный процесс, появившийся в кон­це XIX в., благодаря поддержанию в плавильном простран­стве повышенной температуры (порядка 2000 °С и выше), обеспечивает получение стали более высокого качества по сравнению с конверторным и мартеновским процессами. Высокая температура дает возможность полнее удалять примеси, вводить в состав стали тугоплавкие легирующие металлы, значительно повышающие ее прочность, твер­дость и коррозийную стойкость.

Электрические плавильные печи разделяются на дуго­вые и индукционные.

Дуговая электрическая печь (рис. 4) состоит из сталь­ного кожуха, футерованного огнеупорным кирпичом. Сверху через отверстия в своде печи введены угольные электроды. Шихта загружается через загрузочное окно 1. Шихта плавится под воздействием высокой температуры, создаваемой электрической дугой, возникающей при про­хождении электрического тока между электродами 2 и шихтой 3. Готовую сталь выпускают по желобу летки 4 при наклоне печи, осуществляемом с помощью поворотно­го механизма 5.

Емкость дуговых печей колеблется от 0,5 до 400 т, дли­тельность плавки составляет 3-6 часов.

В индукционной печи (рис. 5) плавка осуществляется в тигле из огнеупорного материала 1. Вокруг тигля распо­лагается спиральный индуктор 2, изготовленный из мед­ной трубки, в которой циркулирует охлаждающая вода.

При прохождении тока через индуктор в шихте 4 на­водятся мощные вихревые токи, которые обеспечивают плавление шихты. Шихтовые материалы загружаются сверху. Для выпуска готовой стали тигель наклоняют в сторону сливного желоба 3.

В индукционных печах выплавляют особо высококачест­венные стали. Вместимость печей составляет от десятков килограммов до 2—5 т металла. Продолжительность одной плавки составляет от 0,5 до 2,5 часов.

Электрометаллургический процесс — основной способ производства высококачественных и особо высококачественных сталей. Вместе с тем, себестоимость электростали значительно выше конверторной и мартеновской стали. Недостатком электрических печей является относительно малая вместимость, сложность и высокая стоимость элект­рооборудования, низкая стойкость электродов и тиглей, не­обходимость использования чистых шихтовых материалов.

Разливка стали

Разливка стали имеет важное значение в, металлургии и позволяет придать полученной стали первичную форму — форму слитка.

Применяют два способа разливки: разливка в излож­ницы и непрерывная разливка стали (рис. 6).

Разливка в изложницы подразделяется на разливку сверху и сифонную разливку.

Разливка сверху используется для получения крупных слитков (десятки тонн). Преимуществом разливки являет­ся простое разливочное оборудование, а недостатками — малая производительность и повышенные потери материа­ла за счет усадочной раковины, образующейся в слитке при затвердевании стали.

Сифонный способ разливки (разливка снизу) позволяет получать небольшие слитки (тонны). Производительность процесса выше разливки сверху, поскольку заполняется одновременно несколько изложниц, потери материала мень­ше. Недостаток способа — сложное разливочное оборудо­вание.

Непрерывная разливка стали — наиболее производи­тельный и экономичный способ разливки. Из ковша 1 че­рез разливочное устройство расплавленная сталь поступа­ет в охлаждаемый водой кристаллизатор 2. В кристалли­заторе сталь затвердевает и в виде слитка 3 непрерывно вытягивается вращающимися роликами 4. Нужной длины слитки отрезаются ацетилено-кислородной горелкой 5.

Преимуществом непрерывной разливки является высо­кая производительность процесса, возможность получения необходимой формы сочетания слитки, что позволяет на­править их непосредственно на обработку резанием и про­катку. При непрерывной разливке до пяти раз сокраща­ются отходы материалы по сравнению с разливкой в из­ложницы.

Недостатком способа является сложность разливочно­го оборудования. Однако применение непрерывной разлив­ки стали в мире быстро увеличивается. Перспективной яв­ляется организация единого технологического процесса: не­прерывная разливка — прокатка стали.

Прогрессивные способы получения стали

Бездоменная металлургия. Прогрессивным способом является получение стали прямым восстановлением из руд, минуя доменный процесс. Железистый концентрат посту­пает по пульпопроводу прямо на завод, где вавтоматических шахтных печах при температуре 1000 0С получают металлизированные окатыши. Окатыши в качестве ших­ты поступают в электропечи. Полученный материал после непрерывной разливки сразу идет на прокатку.

Способ весьма экономичен. Отпадают затраты на кок­сохимическое производство, качество полученной стали вы­сокое, поскольку в рудах Курской магнитной аномалии практически отсутствуют фосфор и сера. Производитель­ность бездоменного процесса заметно выше традиционных способов выплавки стали.

Электрошлаковый переплав (ЭШП). Данным способом получают особо высококачественные легированные стали. Для этого сталь обыкновенного качества подается в уста­новку ЭШП в виде прутков-электродов. Вследствие сопро­тивления электрода проходящему току выделяется боль­шое количество теплоты, отчего электрод плавится. Рас­плавленный металл электрода проходит через слой специального жидкого шлака и очищается от вредных при­месей и газов. Аналогичный способ — плазменно-дуговой переплав (ПДП). Источником тепла здесь служит плазмен­ная дуга с температурой до 10000 0С. Используется также электронно-лучевой переплав (ЭЛП). Плавление происхо­дит под действием потока электронов, излучаемых высо­ковольтной кобальтовой пушкой с созданием в плавиль­ном пространстве глубокого вакуума.

Достоинствами перечисленных способов является воз­можность получения стали и сплавов очень высокой чис­тоты, применение которых облегчает массу конструкций, увеличивает надежность и долговечность машин и меха­низмов. Такая сталь необходима для атомной, реактивной и космической техники.

 

35. Технология получения алюминия

Производство алюминия

Алюминий — металл серебристо-белого цвета, темпе­ратура его плавления 660 0С, плотность 2,7 т/м3. Алюми­ний обладает высокой электро- и теплопроводностью, ус­тупая по этим свойствам серебру и меди, пластичностью и малой окисляемостью. Прочность и твердость алюминия невысокие.

Наибольшее применение алюминий получил в электро­технической промышленности для изготовления проводов и кабелей. Сплавы алюминия широко применяются в авиа­ции, машиностроении, пищевой промышленности.

Получают алюминий из руд с высоким содержанием глинозема: бокситов, нефелинов, алунитов и коалинов. Ос­новным сырьем для получения алюминия являются бокси­ты (50-60% глинозема).

Процесс получения алюминия состоит из двух стадий: получение глинозема (Аl203) из руды и производство алю­миния из глинозема. В зависимости от состава и свойств исходного сырья применяют различные способы получе­ния глинозема. Наиболее эффективным из них является щелочной способ. Выход глинозема из руды при этом спо­собе составляет около 87%.

Глинозем представляет собой прочное химическое со­единение, температура его плавления — 2050 0С. В этих условиях восстановление алюминия из глинозема весьма затруднительно. Поэтому алюминий получают электроли­зом из глинозема, растворённого в расплавленном криоли­те (3NaFuAlF3). Процесс проходит в электролизных ваннах (электролизерах). Ванна (рис. 8) представляет собой металлический корпус, футерованный углеродистыми бло­ками. В них вставляются медные катодные шины. Сверху в ванну опускается угольный электрод, представляющий собой анод.

В результате электролиза на дне ванны собирается жид­кий алюминий, который периодически откачивается с по­мощью вакуумного насоса.

Для увеличения степени чистоты алюминия его рафи­нируют. С этой целью алюминий в ковшах при темпера­туре 650-770 0С подвергают продувке хлором в течении 10-15 минут. Из алюминия удаляются примеси глинозе­ма, криолита и газы. Готовый алюминий разливают в из­ложницы.

Алюминий высокой чистоты получают электролитичес­ким рафинированием. Анодом в этом случае служит под­лежащий очистке алюминий, катодом — пластины из чис­того алюминия. Расплавы хлористых и фтористых солей используются в качестве электролита.

 

 

36. Технология получения меди

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.)