Курсовая работа: Переработка автомобильного лома для получения стали
Для того, чтобы стабилизировать структуру, необходимо, чтобы Cr<15%, Mn>15%. Если условие не выполняется, то мы получаем сталь с неустойчивым структурным состоянием. Для получения стабильной аустенитной структуры Ni заменяют частично (10Х14Г14Н4Т, 20Х13Н4Г9). Термообработка принципиально не отличается от термообработки хромоникелевых сталей. Такой недостаток хромоникелевых сталей, как склонность к росту зерна, можно устранить, используя для сварных деталей стали ферритно-аустенитного класса (15Х22Н5М5Т) или аустенитно-мартенситного класса (08Х15Н5Д2Т). Стали аустенитно-мартенситного класса обладают повышенной твердостью. Чисто аустенитные стали склонны к коррозии под напряжением. Даже самые лучшие аустенитные стали оказываются недостаточно стойкими при контакте с кислотами. Поэтому разработаны коррозионно-стойкие сплавы:
Fe - Ni - Cr (04ХН40МДТЮ).
Ni- Cr (ХН45В).
Ni- Mo (Н70МФ).
Cr - Ni - Mo (ХН65МВ).
Глава 2. Извлечение стали из автомобильного лома
Сталеплавильным заводам требуется высокопроцентный металлический лом с высокой плотностью, который используется для загрузки в сталеплавильные печи. Однако большая часть высокопроцентного лома содержит значительное количество загрязнений, которые оказывают отрицательное воздействие на физические и химические свойства сталей, получаемых с использованием такого лома.
Одним из основных источников низкопроцентного стального лома являются старые автомобили, которые перед использованием подвергают механическому уплотнению. Обычно с автомобиля сначала снимают двери, крышку багажника и капот, а оставшийся кузов и (или) раму разрезают с образованием относительно больших панелей или секций, которые в свою очередь обрабатывают в каландрирующем устройстве, получая металлические фрагменты небольших размеров. Иногда полученное таким образом сырье подвергают магнитной сепарации для грубого разделения черных и цветных металлов. Затем материал сжимают прессом или с помощью падающего молота для получения листов, которые затем режут на полосы и пакетируют. Иногда пакетирование проводят сразу после каландрирования, а в некоторых случаях пакетируют и крупные части без предварительного разрезания. В любом случае в результате описанных процессов получают металлический лом с относительно низкой плотностью и высоким содержанием примесей.
Существует значительное число предприятий по переработке корпусов автомобилей в металлический лом или для получения из автомобилей стали. Однако этим предприятиям свойственен ряд недостатков. Так, например, на них часто используется очень доростоящее топливо, а тепло, выделяющееся в плавильных печах, используется неэффективно. Кроме того, в соответствии с требованиями охраны окружающей среды, такие предприятия должны быть оборудованы эффективными средствами для очистки отходящих газов от содержащихся в них загрязняющих веществ.
В некоторых случаях для уменьшения содержания примесей проводят их выжигание из корпусов автомобилей. Однако при этом не удалось достичь удовлетворительных результатов, поскольку горение на открытом воздухе происходит при относительно низких температурах. Кроме того, во многих районах проведение такого процесса выжигания запрещено законодательством по охране окружающей среды. Лом, получаемый из автомобилей описанными выше способами, не находит широкого применения и спрос на старые автомобили для получения металлолома невелик. В результате этого все большее количество брошенных утильных автомобилей скапливается на улицах и дорогах некоторых районов. Ввиду большого количества таких автомобилей удаление их на свалку, после демонтажа деталей, которые могут быть использованы повторно, становится серьезной проблемой.
Процесс, разработанный П.Е. Райнхартом осуществляется на установке по переработке автомобилей, где автомобили по крайней мере частично разбирают, перерабатывают и превращают в продукты. Установка предназначена для переработки корпусов и частей автомобилей с использованием дешевых источников топлива при эффективном использовании остаточного тепла, образующегося в процессе горения. Установка для переработки автомобилей позволяет максимально использовать тепло, выделяющееся при плавлении автомобилей, и не вызывает существенного загрязнения окружающей атмосферы.
Расположение оборудования, используемого для проведения такого процесса, показано на рис.1. Установка состоит из печи 7, в которую через люк 3 подаются использованные автомобильные шины, являющиеся источником топлива. Для загрузки шин в печь может быть использован ленточный транспортер 4. В печи находится несколько горелок 5, которые служат для воспламенения шин в печи, а также для дополнительного нагрева. Горелки могут работать на любом известном топливе.
Нижняя часть печи выполнена в виде наклонной поверхности 6 с отверстиями 7, предназначенными для удаления золы из печи. Таким путем из системы удаляется не только зола, но и стальные шипы, которые накапливаются при сжигании шипованных шин. Стальные шипы удаляют через центральное отверстие 8, расположенное на гребне наклонной поверхности. Желательно расположить в нижней части печи вибратор 6, способствующий удалению золы и стальных шипов из печи.
Под отверстием 8 находится контейнер 9 для сбора стальных шипов. Сталь, извлекаемая из шипованных шин, может быть направлена на дальнейшую переработку и использована для производства других деталей. Непосредственно над печью, под некоторым углом к ней расположена транспортировочная система 10 для подачи утильных автомобилей // в реактор для переработки автомобилей. Транспортер находится в непосредственной близости от печи и благодаря этому тепло, излучаемое печыо, может быть аффективно использовано для выжигания нежелательных материалов и инициирования процесса плавления автомобилей.
Предпочтительно, чтобы транспортировочная система и подаваемые по ней автомобили были расположены в трубе 12 для того, чтобы излучаемое тепло, поступающее к автомобилям, не рассеивалось в окружающую атмосферу. Хотя на схеме транспортер 10 изображен практически параллельным к верхней части печи, он может быть установлен под некоторым наклоном к печи.
Горячий газ выходит из печи через отверстие 13 и контактирует с вагранкой примерно в том месте, где в нее подаются автомобили. Таким образом, подаваемые автомобили сначала подвергаются нагреву во время транспортировки над печью, а затем действию газа с очень высокой температурой, выходящего из печи. В результате этого достигается эффективное плавление поступающих автомобилей.
Поскольку газ, выходящий из печи, сообщается с вагранкой, он является одним из основных источников ее обогрева. Однако для проведения процесса плавления во многих случаях требуется дополнительный нагрев. Для этой цели могут быть использованы угольные электроды 14, выделяющие мощность, например 3200 кВ-А. Электроды установлены таким образом, что их можно погружать в расплавленную сталь для полного переведения ее в жидкое состояние. Применение угольных электродов позволяет повысить температуру в вагранке до 1650 °С и даже выше. Электроды могут автоматически перемещаться в вертикальном - направлении, причем может быть задано любое расстояние между поверхностью расплавленного металла и электродами. После полного перевода стали, помещенной в вагранку, в расплавленное состояние, угольные электроды автоматически удаляются из вагранки. Нижняя часть вагранки 15 имеет наклон, который позволяет легко удалять из нее расплавленную сталь.
После полного перевода стали, находящейся в вагранке, в расплавленное состояние, сталь выводят через отверстие 16, находящееся в нижней части вагранки, и подают в баки-сборники 17, расположенные на ленточном транспортере 18. В баке-сборнике происходит расслаивание расплавленной стали на более тяжелый слой стали 19, находящийся внизу и на более легкий слой шлака, находящийся над сталью. Через некоторое время, после того как происходит достаточное разделение шлака и стали, сталь сливают из бака-сборника через имеющееся в нем отверстие и подают для дальнейшей переработки, например на прокатный стан, для производства легких строительных конструкций, таких как армирующие стержни, стойки оград и т.п. Оставшийся шлак может быть утилизирован любым из известных способов. Баки-сборники могут быть закреплены на транспортере и после удаления содержимого транспортер снова возвращает их к вагранке для повторного использования.
Как уже было сказано, образование расплава в вагранке происходит за счет горячих печных газов и нагрева угольных электродов. Горячие газы, выходящие из печи и из вагранки, непрерывно удаляются из системы через горизонтальный газоход 21, в котором расположен ряд устройств, позволяющих эффективно использовать тепло отходящих газов. Например, в газоходе 21 находятся плавильные аппараты 22, 23 и 24, в которых может проводиться плавка отдельных деталей, которые предварительно были сняты с автомобиля. При этом части, для плавления которых необходима наиболее высокая температура, подают на плавление в аппарат, ближайший к вагранке. Так, например, в аппарате 22 для выплавки меди перерабатывают генераторы переменного тока, радиаторы, стартеры, регуляторы напряжения и т.п. Другой плавильный аппарат, не показанный на схеме, может быть использован для переработки моторного блока автомобилей. После разборки мотора и отделения стальных частей, чугунные части мотора загружают в плавильный аппарат, где получают расплав, который продают литейным заводам.
В аппарате для выплавки цинка 23 можно перерабатывать коробки передач, карбюраторы и т.п., а в аппарате для плавки стекла - плавить все стеклянные детали автомобиля. В газоходе 21 могут быть установлены и другие плавильные аппараты, а также другие устройства для утилизации тепла, например элементы 25, 26 и 27, производящие водяной пар для паровых котлов. После прохождения через все описанные выше устройства газ, выходящий по газоходу, подвергают дальнейшему охлаждению и очистке перед выбросом в атмосферу. Для этой цели газоход 21 выполнен с расширенной частью 28, причем между внутренней стенкой расширенной части и наружной стенкой газохода имеется зазор 29, через который в систему попадает холодный окружающий воздух.
В расширенной части газохода имеются также вентиляционные отверстия 30, расположенные под углом к потоку отходящих газов. Поступающий через них воздух эффективно смешивается с проходящим горячим газом, в результате чего происходит равномерное охлаждение отходящих газов. После вентиляционных отверстий в расширенной части газохода находятся распыляющие форсунки 31, служащие для удаления из газов оставшихся примесей. С помощью насоса 32, который расположен в конце горизонтального газохода и создает разрежение, газ выводят в атмосферу при значительно пониженной температуре, причем он практически не содержит примесей.
Рис.1. Схема процесса выделения стали и Других компонентов из автомобильного лома: - автомобильный лом; 2 - разборка; 3 - резина (шины); 4 - сталь (кузов и рама); 5 - литье (моторный блок); 6 - запасные части иа продажу; 7 - оконное стекло; 8 - цинк (трансмиссии, карбюраторы); 9 - медь (генераторы, стартер); 10 - сжигание шин; 11 - электрическая печь (плавлен?