Контрольная работа: Производство стали
В тех случаях, когда в состав завода входят сталеплавильные цехи и доменный цех, чугун в сталеплавильный цех поступает в жидком виде. Использование в качестве шихты жидкого чугуна позволяет получать заметную экономию в расходе топлива и сокращает продолжительность плавки.
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).
Если в составе завода нет доменного цеха, то в качестве шихты используют твердый чугун, который поступает в чушках. В отдельных случаях для ускорения плавки и повышения производительности сталеплавильных агрегатов чушковой чугун предварительно расплавляют в «металлургических» вагранках или других плавильных агрегатах.
Второй главной составной частью металлошихты является лом. В любой промышленной стране ежегодно образуется значительное количество железосодержащего лома. Сбор этого лома и его обработка с целью рационального использования представляет важную народохозяйственную задачу. Для ее решения существует специальная отрасль – ломоперерабатывающая промышленность, оснащенная сложным оборудованием. Из общего количества образующегося лома около 35 % образуется непосредственно на металлургических заводах (обрезь металла при прокатке, бракованные слитки, скрап и т.д.), обычно это тяжеловесный лом, химический состав которого известен. Этот лом в основной своей массе используют в качестве металлошихты на тех же заводах, где он образуется.
Около 20 % лома образуется при металлообработке на машиностроительных заводах и им подобных заводах (стружка, отходы при штамповке и т.д.); 45 – 50 % составляет амортизационный лом (отслужившие свой срок машины, рельсы и т.п.), а также металл, извлекаемый при разборке шлаковых отвалов.
В связи с многообразием источников образования этого лома состав его далеко не всегда известен. Иногда он загрязнен содержащими серу смазочными маслами, цветными металлами, содержащимися в различных деталях сдаваемых в лом машин.
Некоторые из этих примесей вредны для обслуживающего персонала, и для агрегатов, и для качества стали.
Приходится учитывать также, что в ряде случаев загружаемый в сталеплавильные агрегаты лом покрыт значительным слоем ржавчины, что влияет как на величину угара металла при плавке, так и на технологию плавки.
Особенную ценность представляют лом и отходы стали легированных марок. Такие примеси, как никель, молибден, кобальт, медь, в процессе плавки не окисляются. Поэтому их количество, попадающее с ломом в агрегат, остается в готовой стали. Поскольку стоимость всех этих примесей очень высока, использование легированного лома для выплавки легированных марок стали экономически очень эффективно. Поэтому все отходы стали легированных марок хранят отдельно и за их использованием на заводах установлен строгий контроль.
В качестве добавочных материалов (флюсов) в сталеплавильном производстве обычно используют: а) известняк; б) известь; в) боксит и др.
В качестве окислителей применяют кислород, сжатый воздух, железную руду, окалину, агломерат, железорудные брикеты.
6 КОНВЕРТЕРНОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ
6.1 Конвертерные процессы с донным воздушным дутьем
Первым способом массового производства жидкой стали был бессемеровский процесс, 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.
Сущность конвертерных процессов на воздушном дутье 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 (~ 1600о С).
6.1.1 Плавка в бессемеровском конвертере
В конвертер заливают бессемеровский чугун (0,7 – 1,25 % Si; 0,5 – 0,8 % Mn; 3,8 -4,4 % C; <0,065 P; <0,06% S) при температуре 1250 – 1300 о С и продувают его воздухом в течение 10 -15 мин. За время продувки окисляется углерод, кремний и марганец чугуна и из образующихся окислов формируется кислый шлак. После того, как углерод окислится до заданного содержания, продувку заканчивают, металл через горловину конвертера сливают в ковш, одновременно раскисляя его путем добавки в ковш раскислителей.
Общая длительность плавки составляет 20 -30 мин; поскольку шлак кислый, при плавке не удаляется сера и фосфор.
6.1.2 Плавка в томасовском конвертере
В конвертер для образования основного шлака загружают известь (12 – 18 % от массы металла), заливают томасовский чугун (0,2 – 0,6 % Si; 0,8 – 1,3 % Mn; 2,8 – 3,3 % C; 1,6 – 2,0 % P; <0,08 % S) имеющий температуру 1180 – 1250 о С, и ведут продувку воздухом в течение 16 – 22 мин. За это время окисляется углерод, кремний и марганец; из продуктов окисления составляющих чугуна и СаО извести формируется основной шлак и в конце продувки в этот шлак частично удаляются фосфор и сера.
Продувку заканчивают, когда содержание фосфора в металле снизится до 0,05 – 0,07 %, после чего металл выпускают в ковш, куда вводят раскислители.
Общая длительность плавки составляет 25 -40 мин.
6.2 Кислородно-конвертерные процессы
Кислородно-конвертерным процессом в нашей стране обычно называют процесс выплавки стали из жидкого чугуна и добавления лома в конвертере с основной футеровкой и с продувкой кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму; за рубежом его называют процессом ЛД.
В промышленном масштабе кислородно-конвертерный процесс был впервые осуществлен в 1952 -1953 гг. в Австрии на заводах в г. Линце и Донавице. За короткий срок кислородно-конвертерный процесс получил широкое распространение во всех странах.
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:
а) более высокая производительность одного работающего сталеплавильного агрегата;
б) более низкие капитальные затраты, т.е. затраты на сооружение цеха, что объясняется простотой устройства конвертера и возможностью установки в цехе меньшего числа плавильных агрегатов;
в) меньше расходы по переделу, в число которых входит стоимость электроэнергии, топлива, огнеупоров, сменного оборудования, зарплаты и др.;