21

Министерство образования и науки Украины

Восточноукраинский национальный университет

им.Даля

РЕФЕРАТ

на тему: “Анализ и экономическая оценка технологий в цветной металлургии”

Выполнил: студент группы УП-211 Зарубин Е.А.

Проверил: Хаустова А.В.

Луганск 2002г.

План

1. Роль и значение металла в экономике страны

2. Устройство и принцип работы доменной печи

3.Шихтовые материалы и их подготовка к доменной плавке

4. Виды выплавляемого чугуна и их назначение

5. Суть доменного процесса

6.Сырьё для получения стали

7. Устройство и работа двухванных сталеплавильных аппаратов

8. Устройство и работа конверторов

9. Установка и работа электрических печей для выплавки стали

10. Технология выплавки стали в Мартеновской сети

11. Технология выплавки стали в конверторе

12. Технологии выплавки стали в Электрической печи

13. Суть агломерации (назначение агломерации, сырьё, процесс агломерации, оборудование).

1. Роль и значение металла в экономике страны

Как известно, металлы делятся на две группы: черные и цветные. К черным относятся железо и его сплавы (чугун, сталь); остальные металлы — цветные (в том числе и редкие).

Металлы получают двумя способами: пирометаллургическим (ог­невым) и гидрометаллургическим (мокрым). При металлургическом способе металлы не выплавляют, а выщелачивают в растворы, откуда затем выделяют электролизом или другими способами.

Особое место среди металлов занимают железо и его сплавы, со­ставляющие по весу 85—90% всего применяемого металла в СНГ Отраслью, занятой производством и первичной обработкой железа и его сплавов, является черная металлургия — основа развития со­временной промышленности и технического вооружения всего народного хозяйства.

Изделия из цветных металлов и их сплавов употребляют в основном при отделке монументальных административных и культурно-бытовых зданий, а также при возведении сооружений, относящихся к перво­му классу. Для этих целей используют медь, латунь, бронзу, алюми­ний и сплавы из алюминия и других цветных металлов для художест­венного литья.

Наиболее широкое применение в современном строительстве нахо­дит алюминий. Из него изготовляют оконные и дверные коробки, окон­ные переплеты и обрамления стеклянных дверных полотен; из проч­ных алюминиевых сплавов (дюралюминий и др.) делают легкие стено­вые и перегородочные панели, плиты перекрытий, стропильные и мостовые фермы и т. п.

2. Устройство и принцип работы доменной печи

В современной доменной печи имеются два коксовых бункера, расположенных над скиповой ямой, и около трех десятков бункеров для руды, агломерата, флюсов и других материалов.

Под бункерами для кокса расположены дисковые грохота и весы. Доменная печь имеет скиповые подъемники для подачи материа­лов. Выгрузку материалов производят путем опрокидывания скиповой вагонетки в загрузочное устройство печи.

Загрузочное устройство сос­тоит из двух воронок, закрытых двумя конусами. Из вагонетки шихту ссыпают в верхнюю ма­лую воронку на конус. Затем конус опускается и шихта па­дает в нижнюю воронку, на нижний конус. При этом верх­ний конус поднимается, а ниж­ний опускается и шихта посту­пает на колошник.

Работа засыпного аппарата и скипового подъемника сбло­кирована и управляется авто­матически с п анельного щита.

Для сокращения расхода кокса в доменную печь центро­бежными воздуходувками по­дается горячий воздух при температуре 900—1100° С. В ка­честве привода для воздухо­дувок применяют паровые тур­бины, работающие при давле­нии до 30 am.

Современные воздухонагре­ватели (рис 1) способны наг­ревать воздух в количестве 2000—2500 м³/мин до темпера­туры 900 — 1100° С. Увеличение количества воздуха и повышение его температуры дости­гаются за счет увеличения поверхности нагрева насадок до 16000— 18000 m² и сжигания газов до 3600 ма/час и более. Высота воздухона­гревателя составляет 46 м при

3.Шихтовые материалы и их подготовка к доменной плавке

Исходные материалы, подаваемые в доменную печь, — топливо, руда, агломерат, флюсы, а также воздух претерпевают физические и химические изменения. Соответственно с температурными зонами в печи происходят следующие физико-химические процессы: горение топлива, удаление влаги, разложение карбонатов, восстановление железа и других элементов, науглероживание железа, плавление ме­талла, образование и плавление шлака и другие.

Загруженное в доменную печь топливо опускается до уровня фурм и сгорает в струе поступающего под давлением 1,5—2,0 am воздуха, шгретого до 800— 1000° С и выше по реакции.

4. Виды выплавляемого чугуна и их назначение

Углерод в чугуне может находиться в виде механической примеси г (графита) и в виде химического соединения с железом, называемого карбидом или цементитом железа.

В зависимости от этого практически различают два вида чугуна: чугун, содержащий свободный графит и имеющий в изломе серый или темно-серый цвет и крупнозернистое строение. Такой чугун назы­вают серым или литейным чугуном его применяют для производства отливок.

Чугун, содержащий в основном количестве углерод в виде химиче­ского соединения с железом FeC и имеющий белый блестящий излом, называют белым предельным чугуном. Этот чугун преимущественно пе­рерабатывается в сталь.

П олучение того или иного вида чугуна зависит от количества угле­рода, кремния, марганца, фосфора и серы в шихте (табл. 2), которые частично переходят в чугун, а также от процесса плавки в доменной печи.

5. Суть доменного процесса

Важнейшими показателями работы доменной печи являются: 1) коэффициент использования полезного объема доменной печи; 2) расход топлива на т выплавленного чугуна. Коэффициент использования полезного объема доменной печи k представляет собой отношение полезного объема печи к суточной ее производительности:

Доменная печь работает тем лучше, чем меньше числовое значение k обычно коэффициент k находится в пределах от 0,45 до 1,35 и на его величину влияют следующие факторы:

а) содержание железа в руде,

б) подготовка шихтовых материалов к плавке;

в) сорт выплавленного чугуна.

При плавке передельного чугуна k ~ 0,7—0,9,а на некоторых за­водах k < 0,7; например, на Череповецком металлургическом заводе k = 0,45 м/т.

Р асход топлива зависит от сорта выплавляемого чугуна. Для вы­плавки 1 m передельного чугуна расход кокса составляет от 600 до 800 кг, бессемеровского чугуна от 800 до 1000 кг, литейного чугуна от 800 до 1200 кг, специальных чугунов и ферросплавов от 1750 до 2500 кг. Расход шихты и степень ее использования являются весьма важными показателями, характеризующими экономичность работы доменной печи. Этот показатель определяется материальным балансом домен­ной плавки. Примерный материальный баланс на 1 m выплавляемого чугуна приведен в табл. 3.

6.Сырьё для получения стали.

Сталью называют сплавы железа с углеродом и другими
элементами. Такие сплавы обладают пластическими свойствами как в
нагретом, так и в холодном состоянии, и могут подвергаться прокатке,
волочению, ковке, штамповке.

Сталь содержит до 2% углерода и некоторое количество марганца, кремния, а также вредные примеси (фосфор и серу). Кроме этих при­месей, в стали могут содержаться и

легирующие элементы: хром, ни­кель, ванадий, титан и др.

В настоящее время сталь производят преимущественно путем пе­редела чугуна, при котором из чугуна удаляется избыток углерода, кремния, марганца, а также вредных примесей для придания ей не­обходимых свойств. Углерод и другие примеси при высокой темпера­туре соединяются с кислородом гораздо энергичнее, чем железо, и их можно удалить при незначительных потерях железа.

Углерод чугуна, соединяясь с кислородом, превращается в газ (окись углерода СО) и улетучивается.

Другие примеси превращаются в окислы SiO₂, MnO и Р₂О₅, которые вследствие меньшего по сравнению с металлом удельного веса всплы­вают и образуют шлак.

В настоящее время в промышленности в основном применяют кон­верторный и мартеновский методы получения стали; кроме того, сталь получают в электрических дуговых и индукционных печах..

7. Устройство и работа двухванных сталеплавильных аппаратов.

Мартеновская печь имеет следующие основные части: рабочее или плавильное пространство, головки с вертикальными ка­налами, шлаковики, регенеративные камеры с насадками, газодымо­вые боровы, воздушнодымовые боровы, переводные устройства, об­щий дымоходовой боров, фундамент и железобетонные устои под ра­бочее пространство. Каждая печь имеет дымовую трубу.

Нижнюю часть рабочего пространства называют подом. Печь имеет переднюю стену, в которой расположены завалочные окна, и заднюю стену, в которой находятся выпускные отверстия для стали. К торце­вым стенам печи примыкают головки, служащие для ввода в рабочее пространство топлива и воздуха и для отвода продуктов горения. Го­товки посредством вертикальных каналов соединяются соответственно с газовыми и воздушными шлаковиками, которые соединяются с реге­нераторными камерами, имеющими кирпичную кладку.

Внизу регенераторных камер находятся поднасадочные каналы, сое­диненные газодымовыми и воздуходымовыми боровами, по которым отводятся продукты горения, а газ и воздух поступают в поднасадочные каналы регенераторов. На газодымовых и воздуходымовых боровах установлены переводные устройства (клапаны), служащие для измене­ния направления газа, воздуха и продуктов горения.

Над рабочим пространством печи имеется свод. В современных мартеновских печах своды делают подвесного типа. Мартеновская ших­та через садочные окна загружается в рабочее пространство печи, а жидкий чугун заливается из ковшей. Необходимое для процесса теп­ло поступает от факела, образующегося от сжигаемого в рабочем про­странстве печи жидкого или газообразного топлива.

В печах, работающих на газовом топливе, газы движутся следую­щим образом. Газ и воздух поступают с правой стороны, а продукты горения из рабочего пространства уходят с левой стороны. Тогда че­рез правый газовый клапан поступает газ, который проходит в под насадочное пространство газового регенератора, а через правый воз­душный клапан в под насадочное пространство правого регенератора поступает воздух. Газ и воздух, поднимаясь вверх, обмывают насадку, нагреваются до температуры 1000—1200° С, а затем попадают в под насадочную часть регенератора. Отсюда они проходят через шлакови­ки поднимаются по вертикальным каналам к пролетам головок, через которые затем поступают в рабочее пространство печи. При выходе из головок нагретые до высокой температуры газ и воздух смешива­ются и в рабочем пространстве образуют факел, температура пламени которого составляет 1800—1900° С.