Реферат: Строение, свойства, производство стали

Если еще 20 лет назад все процессы рафинирования осущест­влялись непосредственно в сталеплавильных агрегатах, то в на­стоящее время многие из этих функций вынесены из агрегата в ковш. В цепочке выплавка стали в агрегате—разливка стали появилось промежуточное звено—внепечная обработка стали. Все современные сталеплавильные цехи в большей или меньшей степени оборудованы различными установками для рафинирова­ния стали в ковше. В задачи отделений внепечной обработки стали входят раскисление, легирование, усреднение металла по составу и температуре, десульфурация, дегазация и модифици­рование. (Под модифицированием понимают введение микродобавок, изменяющих структуру металла, а также состав, свойства и форму фаз, выделяющихся при кристаллизации и даль­нейшем охлаждении стали).

Выпуск стали в ковш. После окончания плавки стали в аг­регате ее выпускают в предварительно подогретый сталеразливочный ковш. Он представляет собой сварной или клепаный металлический кожух в форме усеченного конуса, футерован­ный внутри огнеупорным кирпичом (обычно шамотным). Ковш оборудован стопорным механизмом или шиберным затвором.

Продувка стали в ковше инертным газом. Задачей этого ме­тода обработки является, в первую очередь, усреднение объема металла по составу и температуре, а также частичная дегаза­ция и очищение стали от неметаллических включений. Продувку осуществляют либо через пористые пробки в днище ковша, либо через специальные фурмы, вводимые в расплав сверху. В каче­стве рабочего газа используется аргон. Про­дувка длится 5—8 мин. Это обеспечивает полное выравнивание состава металла и темпера­туры, примерно вдвое снижает содержание неметаллических включений и на 25... 35 % уменьшает водород в стали.

Обработка стали синтетическими шлаками. Для борьбы с серой в ряде сталеплавильных цехов при­меняется обработка стали в ковше синтетическим шлаком. С этой целью в специальной электропечи выплавляют шлак, об­ладающий высокой сорбционной способностью по отношению к сере (хорошо поглощающий серу). Этот шлак в количестве 3...5% от массы ме­талла заливают в сталеразливочный ковш и на него выпускают металл из сталеплавильного агрегата. Падая с большой высоты, металл интенсивно перемещается со шлаком, и капли последнего всплывают в металле. Этим достигается большая поверхность взаимодействия, что способствует быстрому протеканию про­цесса. Этот способ обеспечивает снижение содержания серы в металле в 2... 3 раза.

Продувка металла порошкообразными материалами. В на­стоящее время этот метод используется для глубокой десульфу­рации стали. Это позволяет получать сталь с очень низким (0,003 % и ниже) содержанием серы.

Вакуумирование стали. Основной задачей вакуумной обра­ботки является дегазация стали.[2]

2.6. Разливка стали

Разливка стали является заключительной стадией сталеплавиль­ного производства. От ее правильного проведения зависит ко­нечное качество стали. На разливку металл поступает в сталеразливочном. ковше после внепечной обработки. Сталь разли­вают либо в изложницы, либо на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

Разливка стали в изложницы. Различают два способа раз­ливки в изложницы: сверху и сифоном.

Каждый из видов разливки стали в изложницы имеет свои преимущества и недостатки. Основными преимуществами раз­ливки стали сверху являются простота подготовки поддонов и малые потери металла (нет литниковых систем). Однако в этом случае за счет разбрызгивания получается плохая поверхность металла, а также низка производительность разливки (каждый слиток разливается последовательно). Поэтому разливку сверху применяют при получении относительно крупных слитков. Раз­ливка сифоном обеспечивает хорошую поверхность слитков, ее производительность значительно выше, чем разливка сверху. Однако при этом усложняется процесс подготовки изложниц к разливке и уменьшается выход годного, так как часть металла затвердевает в литниковой системе.

Непрерывная разливка стали. В современных конвертерных и электросталеплавильньгх цехах разливку стали осуществляют не в изложницы, а на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ).

Непрерывная разливка распространяется не только на заводах черной, но и . цветной металлургии. Преимущества непрерывной разливки стали по сравнению с разливкой в изложницы огромны. Если при разливке стали в изложницы возвращается в переплав 20... 30 % стали, то при непрерывной разливке эта величина не пре­вышает 5%. Иначе говоря, перевод разливки в изложницы на непрерывную разливку позволяет на каждой тонне стали сэко­номить от 100 до 200 кг металла. В отличие от разливки в из­ложницы при непрерывной разливке получают не слиток, а за­готовку и, следовательно, нет необходимости иметь в составе завода цехи по прокатке заготовки из слитка. Кроме того, при непрерывной разливке нет изложниц и цеха по их подготовке к разливке. Следует также иметь в виду, что процесс непре­рывной разливки поддастся автоматизации. Разрабатываются методы совмещения непрерывной разливки с прокаткой.

2.7. Специальные виды электрометаллургии стали

Рассмотренные выше способы производства стали не всегда удовлетворяют непрерывно возрастающие требования к каче­ству стали со стороны авиационной промышленности, специ­альных отраслей машиностроения и т. п. Причинами этого яв­ляются недостаточная чистота металла по вредным примесям, а также химическая и кристаллическая неоднородность слитков и непрерывнолитых заготовок. Для повышения качества ме­талла, его служебных свойств заготовки, полученные обычными способами, подвергают переплаву в специальных печах (элек­трошлаковых, вакуумно-дуговых и т. п.).

Электрошдаковый переплав [ЭШП). Этот способ нашел наибольшее распространение в связи с его простотой и эко­номичностью. Его сущность заключается в том, что через пред­варительно изготовленный расходуемый электрод, погруженный в шлаковую ванну, пропускают электрический ток.

По сравнению с металлом шлак имеет значительно большее электросопротивление и в нем выделяется тепло, необходимое для повышения температуры и оплавления электрода. Металл каплями стекает через шлак вниз, образуя под шлаком метал­лическую ванну. При капельном пе­реносе через такой шлак металл дополнительно очищается от вредных примесей, газов и неметаллических включений. Этот процесс осуществляется в медном водоохлаждаемом кристалли­заторе, где металл затвердевает. Медленная кристаллизация жидкой ванны обеспечивает получение плотного однородного металла.

Методом ЭШП переплавляют слитки массой в десятки тонн.

Вакуум-дуговой переплав (ВДП). Сущность метода заклю­чается в том, что переплав происходит в вакууме под действием дуг, возникающих между расходуемым электродом и форми­рующимся слитком, находящимся в водоохлаждаемом кристал­лизаторе. Методом ВДП можно переплавлять слитки мас­сой в десятки тонн. Однако этот метод сложенв своем аппа­ратурном выполнении и достаточно дорог.

Помимо ЭШП и ВДП существует еще целый ряд переплавных процессов: электронно-лучевой, плазменный и некоторые другие. Каждый из них имеет свои недостатки и преимущества. Выбор метода переплава диктуется требованиями, предъявляемыми к качеству сталей и сплавов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Материаловедение и технология металлов / В.Т.Жадан, П.И.Полухин и др. – М.:Металлургия, 1994. – 624 с.

2. Справочник металлиста. В 5-ти т. Т.2 / Под ред. А.Г.Рахштадта, В.А.Брострема. – М.:Машиностроение, 1976. – 720 с.

3. Энциклопедический словарь юного техника / Сост. Б.В.Зубков, С.В.Чумаков. – М.:Педагогика, 1987. – 464 с.

[1] Справочник металлиста. В 5-ти т. Т.2 / Под ред. А.Г. Рахштадта, В.А.Брострема. – М., 1976. – С. 64.

[2] Материаловедение и технология металлов / В.Т. Жадан, П.И.Полухин и др. – М., 1994. – С. 39.