Реферат: Анализ и экономическая оценка технологий в цветной металлургии

2. Плавка на жидком чугуне, при которой для окисления приме­сей вводят руду; такой способ называют рудным процессом.

3. Плавка на жидком чугуне, скрапе и руде, называемая скрап-рудным процессом.

Рудный и скрапрудный процессы ведут только в основных печах, V так как в кислых печах под и стены разрушаются закисью железа, содержащейся в руде.

Плавку стали в мартеновских печах ведут скраппроцессом на тех / заводах, где нет доменных печей для получения жидкого чугуна.

Для плавки стали скраппроцессом в мартеновскую печь загружа­ют стальной лом (скрап), чушковой передельный чугун и известь. Соотношение стального лома к чушковому чугуну принимают такое, чтобы загруженная шихта имела следующее содержание примесей: 2,4% С; 0,65% Si; до 1,5% Мп; до 0,13% Р и 0,05% S. Загрузку ших­ты ведут ускоренно, не допуская охлаждения печи. Во время расплав­ления шихты почти полностью окисляется кремний и частично окис­ляется углерод, марганец и фосфор. После расплавления содержание примесей в металле понижается и составляет: С — 1,0%, Si — следы; Мп — 0,25%, Р — 0,05% и S — 0,040%.

Над расплавленным металлом образуется слой шлака, богатый закисью железа. Дальнейший процесс окисления примесей протекает под слоем шлака за счет растворяющейся закиси железа в металле, которая переходит из шлака. Процесс перехода закиси железа в ме­талл протекает следующим образом. Закись железа FeO окисляется на поверхности шлака за счет кислорода пламени до РезО₄ ,которая, диффундируя через слой шлака на границе жидкого металла, окисляет железо по реакции:

Fe₃ O₄ + Fe = 4FeO.

Образующиеся скислы переходят в шлак. Кремнезем и пятиокись фосфора, в основном, связываются с окисью кальция, образуя двукальциевый силикат

SiO₂ + 2СаО — 2 (СаО) - SiO_a . и соль фосфорной кислоты

(FeO)₃ • Р₂ 0₅ + 4СаО —> (СаО)₄ • Р₂ О₅ + 3FeO.

Для более прочного соединения пятиокиси фосфора в шлаке под­держивается свободная окись кальция. Образующийся шлак из печи сливают для того, чтобы не произошло восстановление фосфора из шлака в металл. За этот период плавки температура металла повыша­ется и углерод вступает в реакцию с закисью железа

С - FeO —> Fe + СО.

Во время окисления углерода ванна кипит, металл перемешивается, железо восстанавливается из FeO, из металла удаляются сера, не­металлические включения и газы.

Для обессеривания металла в ванну добавляют свежеобожженную известь. По температуре и содержанию углерода металл доводят до заданных технологических пределов в соответствии с получаемой мар­кой стали. После кипения в стали все же остается некоторое количест­во закиси железа, поэтому по окончании плавки металл раскисляют путем введения раскислителей: марганца, кремния или алюминия.

В случае получения легированной стали после раскисления в ме­талл вводят легирующие добавки в составе ферросплавов (феррохрома, ферротитана и др.) или чистые металлы (никель, медь и др.). Готовую сталь из печи выпускают в ковши, которые с помощью кранов подают на участки разливки стали. Выход жидкой стали при этом процессе плавки составляет около 96% от веса загружаемой металлической ших­ты в печь.

8. Устройство и работа конверторов

Сущность конверторного способа получения стали заключается в том, что через жидкий чугун, залитый в конвертор, родувается воздух, кислород которого окисляет углерод и другие примеси.

Приведен общий, вид обычного конвертора грушевидной формы, сваренного из толстой листовой стали и футерованного внут­ри огнеупорными материалами. Снаружи в средней части конверто­ров имеются два цилиндрических выступа, называемых цапфами” которые служат для опоры и поворота конвертора. Одна из цапф де­лается полой и соединяется с воздуховодом; от цапфы к днищу через трубу и воздушную коробку подводится воздух. В днище конвертора имеются отверстия — фурмы, через которые под давлением 2,0— 0,5 am

­

Рисунок 2. Конвертор: 1-Механизм для поворота конвертора, 2-огнеупорная кладка,

3-шлак, 4-металл, 5- каналы для подачи воздуха..

В конверторах применяют кислую и основную футеровки. Тепло,

необходимое для нагрева жидкой стали до высоких температур, в этих процессах получается за счет химических реакций окисления приме­сей чугуна.

При этом примеси могут окисляться элементарным кислородом и кислородом закиси железа, которая растворяется в металле. При окис­лении примесей кислородом выделяется значительное количество теп­ла.

Примеси окисляются элементарным кислородом по следующим

реакциям:

Si + О₂ —> SiO₂ •+ О;

При окислении элементов наибольшее количество тепла выделяют кремний, фосфор и марганец. Эти элементы используются при продув­ке чугуна как источник тепла (кремний в кислом, а фосфор в основном конверторе). Недостаточное количество тепла от реакций компенси­руется температурой жидкого чугуна.

Для получения стали методом продувки применяют два сорта чугунов: марки Б1 и Б2 — для кислого и Т1 —для основного про­цессов.

Чугун марки Б1 и Б2 содержит минимальное количество фосфо­ра (0,07%) и серы (0,06%), чугун марки Т1 содержит фосфора 1,6—2,0%, а иногда до 2,5%.

9. Установка и работа электрических печей для выплавки стали.

Дуговые электрические печи емкостью от 1,5 до 250 т построены у по принципу использования тепла от электрической дуги, образующейся между графитовыми или угольными электродами и металлической ванной, развивающими темпера­туру до 3500°С и выше, Печь (рис. 3) состоит из цилиндрического кожуха со сферическим днищем Эти части изнут­ри футеруются теплоизоляционной и огнеупорной кладкой так, что образу­ется рабочее пространство печи. Свод печи делается съемным; он выкладыва­ется из динасового или хромомагнезитового кирпича в железном каркасе-кольце.