рефераты бесплатно
Рефераты бесплатно, курсовые, дипломы, научные работы, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, сочинения,рефераты литература, рефераты биология, рефераты медицина, рефераты право, большая бибилиотека рефератов, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент и многое другое.
ENG
РУС
 
рефераты бесплатно
ВХОДрефераты бесплатно             Регистрация

Производство стали  

Производство стали

НМетАУ

Национальная Металлургическая Академия Украины

Кафедра технологического

проектирования

Курсовая работа

По дисциплине "Введение в специальность"

На тему: "Производство стали"

Выполнил:

Студент группы ПМ - 99

Брез А. П.

Проверил:

Проф. Друян

В. М.

Содержание

.

| |стр |

|Введение |3 |

|Производство стали |3 |

|Шлаки сталеплавильных процессов |3 |

|Основные реакции сталеплавильных процессов |4 |

|Окисление углерода |4 |

|Окисление и восстановление Mn |5 |

|Окисление и восстановление Si |5 |

|Окисление и восстановление P |5 |

|Десульфация стали |5 |

|Газы в стали |6 |

|Раскисление стали |6 |

|Производство стали в конвертерах |7 |

|Кислородно-конвертерное процесс с верхней продувкой |8 |

|Кислородно-конвертерное процесс с донной продувкой |10 |

|Конвертерный процесс с комбинированной продувкой |10 |

|Производство стали в мартеновских печах |11 |

|Производство стали в электропечах |12 |

|Выплавка стали в кислых электродуговых печах |13 |

|Способы интенсификации выплавки стали в большегрузных печах|13 |

| |14 |

|Плавка стали с рафинированием в ковше печным шлаком |14 |

|Плавка стали в индукционной печи |15 |

|Разливка стали |15 |

|Разливка стали в слитки |15 |

|Пути повышения качества стали |16 |

|Обработка жидкого металла вне сталеплавильного агрегата |18 |

|Производство стали в вакуумных печах |18 |

|Производство стали в индукционных печах |19 |

|Производство стали в вакуумных дуговых печах |20 |

|Плазменно-дуговая плавка |21 |

|Заключение |22 |

|9. Список рекомендуемой литературы | |

Введение:

Металлы относятся к числу наиболее распространенных материалов, которые

человек использует для обеспечения своих жизненных потребностей. В наши дни

трудно найти такую область производства, научно-технической деятельности

человека или просто его быта, где металлы не играли бы главенствующей роли

как конструкционного материала.

Металлы разделяют на несколько групп: черные, цветные и благородные. К

группе черных металлов относятся железо и его сплавы, марганец и хром. К

цветным относятся почти все остальные металлы периодической системы Д. И.

Менделеева.

Железо и его сплавы являются основой современной технологии и техники.

В ряду конструкционных металлов железо стоит на первом месте и не уступит

его еще долгое время, несмотря на то, что цветные металлы, полимерные и

керамические материалы находят все большее применение. Железо и его сплавы

составляют более 90 % всех металлов, применяемых в современном

производстве.

Самым важнейшим из сплавов железа является его сплав с углеродом.

Углерод придает прочность сплавам железа. Эти сплавы образуют большую

группу чугунов и сталей.

Сталями называют сплавы железа с углеродом, содержание которого не

превышает 2,14 %. Сталь – важнейший конструкционный материал для

машиностроения, транспорта и т. д.

Сталеплавильное производство – это получение стали из чугуна и

стального лома в сталеплавильных агрегатах металлургических заводов.

Сталеплавильное производство является вторым звеном в общем

производственном цикле черной металлургии. В современной металлургии

основными способами выплавки стали являются кислородно-конвертерный,

мартеновский и электросталеплавильный процессы. Соотношение между этими

видами сталеплавильного производства меняется.

Сталеплавильный процесс является окислительным процессом, так как сталь

получается в результате окисления и удаления большей части примеси чугуна –

углерода, кремния, марганца и фосфора. Отличительной особенностью

сталеплавильных процессов является наличие окислительной атмосферы.

Окисление примесей чугуна и других шихтовых материалов осуществляется

кислородом, содержащимся в газах, оксидах железа и марганца. После

окисления примесей, из металлического сплава удаляют растворенный в нем

кислород, вводят легирующие элементы и получают сталь заданного

химического состава.

[pic]

Производство стали

Шлаки сталеплавильных процессов.

Роль шлаков в процессе производства стали исключительно велика. Шлаковый

режим, определяемый количеством и составами шлака, оказывает большое

влияние на качество готовой стали, стойкость футеровки и производительность

сталеплавильного агрегата. Шлак образуется в результате окисления

составляющих части шихты, из оксидов футеровки печи, флюсов и руды. По

свойствам шлакообразующие компоненты можно разделить на кислотные (SiO2;

P2O5; TiO2; V2O5 и др.), основные (CaO; MgO; FeO; MnO и др.) и амфотерные

(Al2O3; Fe2O3; Cr2O3; V2O3 и др.) оксиды. Важнейшими компонентами шлака,

оказывающими основное влияние на его свойства, являются оксиды SiO2 и CaO.

Шлак выполняет несколько важных функций в процессе выплавки стали:

1. Связывает все оксиды (кроме СО), образующиеся в процессе окисления

примесей чугуна. Удаление таких примесей, как кремний, фосфор и сера,

происходит только после их окисления и обязательного перехода в виде

оксидов из металла в шлак. В связи с этим шлак должен быть надлежащим

образом подготовлен для усвоения и удержания оксидов примесей;

2. Во многих сталеплавильных процессах служит передатчиком кислорода из

печной атмосферы к жидкому металлу;

3. В мартеновских и дуговых сталеплавильных печах через шлак происходит

передача тепла металлу;

4. Защищает металл от насыщения газами, содержащимися в атмосфере печи.

Изменяя состав шлака, можно отчищать металл от таких вредных примесей,

как фосфор и сера, а также регулировать по ходу плавки содержание в металле

марганца, хрома и некоторых других элементов.

Для того, чтобы шлак мог успешно выполнять свои функции, он должен в

различные периоды сталеплавильного процесса иметь определенный химический

состав и необходимую текучесть (величина обратная вязкости). Эти условия

достигаются использованием в качестве шихтовых материалов плавки расчетных

количеств шлакообразующих — известняка, извести, плавикового шпата, боксита

и др.

[pic]

Основные реакции сталеплавильных процессов.

Сталь получают из чугуна и лома методом окислительного рафинирования (т.

е. очищения). Кислород для окисления содержащихся в них примесей (углерода,

марганца, кремния, фосфора и др.) поступает либо из атмосферы, либо из

железной руды или других окислителей, либо при продувки ванны газообразным

углеродом.

Окисление углерода. Особенность окисления углерода заключается в том, что

продуктом этой реакции является газообразный СО, который, выделяясь из

металлической ванны в виде пузырей, создает впечатление кипящей жидкости.

Реакцию окисления углерода, растворенного в металле можно написать в

следующем виде:

[C] + [O] = {CO}; K = [pic]

где [C]; [O] - концентрации растворенных в металле углерода и кислорода.

Как следует из уравнения для константы, при заданном значении рсо

произведение концентрации углерода и растворенного кислорода есть величина

постоянная. Следовательно, от концентрации углерода зависит концентрация

кислорода в металле. Чем выше содержание углерода в металле, тем ниже

содержание кислорода в нем и наоборот.

Окисление и восстановление марганца. Марганец как элемент, обладающий

высоким сродством к кислороду, легко окисляется как при кислом, так и при

основном процессах. Реакции окисления и восстановления марганца можно

представить следующим образом:

[Mn] + [O] [pic](MnO); [Mn] + (FeO) [pic](MnO) + [Fe]

Как показывают расчетные и экспериментальные данные, с повышением

температуры и основности шлака концентрация марганца в металле

увеличивается. Это указывает на то, что реакция окисления марганца

достигает равновесия, и окислительный процесс сменяется восстановительным.

Поскольку почти все стали содержат марганец, то его восстановление в

процессах плавки - явление желательное.

Окисление и восстановление кремния. Кремний обладает еще большим

сродством к кислороду, чем марганец, и практически полностью окисляется уже

в период плавления. Окисление кремния происходит по реакциям:

[Si] + 2[O] = (SiO2); [Si] + 2(FeO) = (SiO2) + 2 [Fe]

При плавке под основным шлаком SiO2 связывается в прочный силикат кальция

(CaO)2•SiO2, что обеспечивает почти полное окисление кремния, содержащегося

в шихте. При кислом процессе поведения кремния иное: при горячем ходе

кислого процесса имеет место интенсивное восстановление кремния.

Окисление и восстановление фосфора. Фосфор в стали является вредной

примесью, отрицательно влияющей на ее механические свойства. Поэтому

содержание фосфора в стали в зависимости от ее назначения ограничивается

пределом 0,015 - 0,016 %. Окисление фосфора можно представить следующим

образом:

2[P] + 5(FeO) = (P2O5) + 5[Fe];

(P2O5) + 3(FeO) = (FeO)3• P2O5;

(FeO)3•P2O5 + 4(CaO) = (CaO)4•P2O5 + 3(FeO);

2P + 5(FeO) + 4(CaO) = (CaO)4•P2O5 + 5Fe.

Уравнение константы можно записать в следующем виде:

K = [pic]

Откуда коэффициент распределения фосфора между металлом и шлаком:

L = (P2O5)/P2 = K[pic](FeO)5 [pic](CaO)4

Десульфация стали. Сера, также как и фосфор, является вредной примесью в

стали. Удаление серы можно представить в виде реакции

Feж + [S] +(CaO) = (CaS) + (FeO).

Уравнение для константы имеет вид:

К = [pic]

Коэффициент распределения серы

L = (S)/[S] = K(CaO)/(FeO).

Из уравнения следует, что повышение основности и снижение окисленности

шлака способствует десульфации. Положительную роль оказывает также

повышение температуры металла и активное перемешивание ванны. Повышению

степени удалении серы способствуют элементы, образующие сульфиды, более

прочные, чем сульфид железа. К таким элементам относятся редкоземельные

металлы.

Газы в стали. Газы (кислород, водород и азот) содержаться в любой стали.

Газы даже при содержании их в сотых и тысячных долях процента оказывают

отрицательное влияние на свойства металла.

Растворимость кислорода в стали характеризуется реакцией: [pic].

В готовом металле содержание кислорода должно быть минимальным.

Растворимость водорода и азота в металле починяется закону Стивенса:

[pic]; [pic], где pH и pN - парциальные давления газов; KH и KN -

растворимость водорода и азота при парциальном давлении соответствующего

газа равном, 0,1 МПа.

Уменьшение растворимости при переходе из жидкого в твердое состояние при

кристаллизации стали вызывает выделение газов из металла, что является

причиной образования ряда дефектов, например, флокенов[1], пористости в

слитках готовой стали и т. п. В присутствии некоторых элементов в металле

могут образовываться их соединения с азотом - нитриды. Наличие нитридов в

Страницы: 1, 2, 3, 4


© 2010.