Ответы: РК 1

Раздел «Основы металлургического производства»

1. Исходные материалы для выплавки чугуна в доменной печи. Подготовка исходных материалов к плавке.

2. Устройство доменной печи и ее основные зоны.

3. Физико-химические процессы, происходящие при выплавке чугуна в доменной печи.

4. Продукция доменного производства. Оценка эффективности работы доменной печи. Мероприятия по повышению эффективности работы доменной печи.

5. Прямое восстановление железа из руды. Схема процесса и получаемая продукция.

6. Выплавка стали. Основные периоды плавки и процессы, происходящие при выплавке стали.

7. Выплавка стали в основных и кислых плавильных агрегатах. Возможность удаления вредных примесей.

8. Выплавка стали в кислородном конвертере с основной футеровкой.

9. Выплавка стали в мартеновской печи.

10. Особенности выплавки стали в электродуговой печи.

11. Способ снижения содержания газов в стали. Схемы процессов.

12. Электрошлаковый переплав (ЭШП). Схема процесса и технологические возможности.

13. Вакуумно-дуговой переплав. Схема процесса и технологические возможности.

14. Выплавка стали в индукционных электрических печах. Технологические возможности.

15. Вакуумирование стали переливом (схемы). Технологические возможности.

16. Обработка стали синтетическими шлаками.

17. Вакуумирование стали в ковше и при разливке в слитки.

18. Способы разливки стали в изложницы.

19. Схемы непрерывной разливки стали. Преимущества этого способа разливки стали.

20. Строение слитка кипящей стали и его отличие от слитка спокойной стали.

Распознанный текст из изображения:

1. Исходные материалы для выплавки чугуна в доменной печи. Подготовка исход-

ных материалов к плавке. Для выплавки чугуна в доменных печах используют железные руды, топливо, флюсы. Железные руды В них железо находится в соединении с кислородом РезОз, РезО4, РеО. Железа в этих рудах 50% и ниже — 30%. Обогатительная фабрика — концентрат (60%). Топливо Топливом служит кокс, позволяющий получать необходимую температуру и создавать условия для восстановления железа из руды. В целях экономии часть кокса заменяют природным газом, мазутом, пылевидным топливом. Флюс Флюсом при выплавке чугуна является известняк СаСОз илидоломитизированный известняк, содержащий СаСОз и МяСОз, так как в шлаки должно входить достаточное определенное кол-во основных оксидов(СаО, МяО). Подготовка к выплавке Необходима для повышения производительности доменной печи, снижения расхода кокса и улучшения качества чугуна. Цель подготовки — увеличение содержания железа в шихте и уменьшения в ней вредных примесей — серы, фосфора, повышения ее однородности по кусковатости и хим. составу. Дроблениеи сортировка Служат для получения кусков оптимальной для плавки величины. Дробление производится на щековых или конусных дробилках или на шаровых мельницах. Обогащение руды Реализация физических свойств минералов, входящих в ее состав: плотностей составляющих, магнитных, физико-химических свойств минералов. Промывка водой отделяет плотные составляющие руды от пустой породы (песка, глины). Гравитация (отсадка) — отделение руды от пустой породу при пропускании струи воды через дно вибрирующего сита, в котором лежит руда. Окусковывание проводят для переработки концентратов, полученных после обогащения, в кусковые материалы необходимых размеров. Есть два способа кускования: окатывание и агломерация. 2) Устройство доменной печи и ее основные свойства. Рабочее пространство печи включает колошник, шахту, распар, заплечики, горн и лешадь. Полезный объем печи — объем, занимаемый шихтой от лещади до нижней кромки большого конуса засыпного аппарата. Современные печи имеют полезный объем 2000м ...5000м . Полезная высота печи — 3 5м.

Через колошник осуществляется подачи шихты в печь. В верхней части горна находятся фурменные устройства через которые поступает нагретый воздух, необходимый для горения топлива.

Распознанный текст из изображения:

3). Физико — химические процессы доменной плавки.

Разделяют на:

Горение топлива, разложение компонентов шихты, восстановление железа, науглероживание железа,

восстановление марганца, кремния и фосфора; шлакообразования.

Горение топлива

Вблизи фурм углерод кокса, взаимодействуя с кислородом воздуха, сгорает. Образуется газовый поток

состоящий из СО, СОв Хв Нв СН4 и др. температура в печи выше уровня фурм достигает 2000'С.

Восстановление железа

Известняк флюса диссоциирует по реакции СаСОз = СаО + СОь В результате взаимодействия оксидов

железа с оксидом углерода и твердым углеродом кокса, происходит восстановление железа. Окись идет

в несколько стадий РезОз~резО4~РеО~Ре. Заканчивается при 1100...1200'С.

Науглероживание железа

Происходит при взаимодействии с оксидом углерода, коксом, сжатым углеродом. Это приводит к обра-

зованию жидкого расплава, который каплями стекает в горн. Капли протекая по кускам кокса насыща-

ются углеродом(4; о и более), марганцем, кремнием и фосфором.

Марганец

МпОз~МпзОз~Мп4Оз~МпО (восстановление марганца). Проходит при температуре 1100 С.

Кремний

Содержится в руде в виде ЯОв частично восстанавливается твердым углеродом и растворяется в желе-

зе. Другая его часть переходит в шлак. Восстанавливается при температуре не ниже 1450 С

Фосфор

Содержится в руде в виде соединений (РеО)з * Р2О5 и (СаО)з * РзОь При температурах выше 1000 С

фофат железа восстанавливается оксидом углерода и твердым углеродом с образованием фосфида же-

леза. При температурах выше 1300 С фосфор восстанавливается из фосфата кальция.

Образование шлака

Шлакообразование происходит в распаре после окончания процессов восстановления железа путем

сплавления флюсов, добавляемых в печь для обеспечения жидкотекучести при температуре

1400... 1500'С. Основные составляющие шлака: оксиды кремния(30... 45; о), оксиды кальция(40... 50; о),

оксид алюминия(10... 25; о) и другие компоненты.

Распознанный текст из изображения:

4). Продукты доменного производства:

Основные виоы чугуна, выплавляемого в доменных печах:

передельный чугун, используемый для производства стали в сталеплавильных агрегатах;

литейный, идущий для фассонных отливок;

Побочные продукты доменного производства:

доменный газ после очистки используется для нагрева воздуха, вдуваемого в доменную печь;

доменный шлак находит применение главным образом в промышленности строительных материалов;

Оценка эффективности работы доменной печи:

Коэффициент полезного объема печи (КИПО)=отношению полезного объема доменной печи (У) к ее

среднесуточной производительности (Р).

КИПО=У!Р

Мероприятия по повышению эффективности работы доменной печи: хз

5). Прямое восстановление железа из руды. Схема процесса и получаемая продук-

ция.

Реакция взаимодействия оксидов железа и твердым углеродом кокса — прямое восстановление железа. Реакция — эндотермическая (погл. теплота), протекают в нижней части домен. печи, где температура более высокая. Реакция происходит по мере продвижения шихты вниз по шахте, и повышении температуры и происходит в несколько стадий:

Гез Оз +СО->Гез04 +СОз

Гез 04 ч-СО->ГеО еСОз

ГеОч-СО->Ген-СОз

Восстановление заканчивается при 1100-1200 град. Железо восстанавливается почти полностью, потери

со шлаком <1'~о

Распознанный текст из изображения:

6). Выплавка стали. Основные периоды плавки и процессы, происходящие при вы-

плавке стали.

Сущность — снижение содержания С и примесей путем их избирательного окисления о перевода в шлак

и газы. Основные материалы — передельный чугун и стальной лом. Так как в чугуне больше всего Ге—

оно окисляется в первую очередь. Одновременно с Ге окисляются й, Р, С, Мп, и др. Оксид железа при

высок температурах отдает свой кислород более активным компонентам

ГеО+Я->ЙОз+Геь ~ ГеО+Мп->МпО+Геь ~

ГеО-ьР->Рз05-ьГеь ~ ГеО+С->СО+Ге-( ~

В соответсвии с принципом Ле Шателье реакции с +ф идут быстрее при низких температурах, реакции с — ф при высоких. После расплавления шихты образуются 2 несмешивающиеся среды: жидкий металл и шлак. Причем компоненты(Мп, й, ) растворимые в металле и шлаке будут разделяться в определенном соотношении для данной температуры. Т.о., изменяя состав шлака можно менять соотношение примесей в металле.

Этапы:

1-й этап:

Расплавление шихты, окисление железа, окисление примесей, удаление Р. Для этого проводят плавку в основной печи, где можно использовать шлак, содержащий СаО. Шлак должен обладать высокой основностью.

ГеО+РзО5->(ГеОз)РзО5

(ГеОз)Рз05+СаО->(СаОРз05)+Ге

2-й этап- Кипение:

Повышение температуры, окисление углерода. Частично удаляются неметаллические включения(прилипают к пузырькам СО). Удаление серы.

ГеЯ+СаО->СаЯ+ГеО

СаЯ не растворимо в железе, но растворимо в шлаке -> сера удаляется в шлак.

3-й этап Раскисление железа:

2 способа осаждающий и диффузионный. Осаждающий способ — введение в жидкую сталь растворимых

раскислителей (Мп, А1,%). В рез-те Ге восстанавливается, а МпО и др. удаляются в шлак. часть остается

— свойства стали снижаются.

Диффузионный способ — раскисление шлака. Ферромарганец, ферросилиций и др. высыпают на шлак в

мелкоразмельченном виде. Они восстанавливают оксид железа уменьшая его содержание в шлаке. При

этом ГеО в растворенный в стали переходит в шлак.

Распознанный текст из изображения:

7). Выплавка стали в основных и кислых плавильных агрегатах. Возможность уда-

ления вредных примесей.

Удаление примесей: путем отвода шлака с поверхности металла и нанесение нового путем по-

дачи флюса требуемого состава. Этим путем можно удалить вредные примеси: фосфор, серу.

Первый этап — расплавление шахты и нагрев ванны жидкого металла.

Идет окисление Ге, образование оксида Ге, окисление примесей Я, Р, Мп

2Ге+02 — «2ГеО+О

Я+ГеΠ— «Ге+%02+ай Мп+ГеΠ— «Ге+МпО+О; 2Р+5ГеΠ— «5Ге+Р205

Удаление фосфора: плавкой в основной печи, с использованием основного оксида СаО, кото-

рый способен поглощать из металла и удерживать Р и Я.

ГеО+Р205 — «(ГеО)ЗР205; (ГеО)ЗР205+СаΠ— «Са(СО)4Р205+Ге

Для более полного удаления фосфора из металла убирают шлак содержащий фосфор, и наносят

новый с добавками СаО.

Второй этап — кипение ванны

Нагрев ванны, более интенсивное окисление С. При кипении уменьшается содержание углерода до требуемого уровня, частично удаляются газы и неметаллические включения. Повышается качество металла.

Сера удаляется из стали в шлак: ГеЯ+СаΠ— «СаЯ+ГеО;

В кислых печах: нет условий для уменьшения серы и фосфорав стали, поэтому в них можно выплавлять только стали с малым количеством серы и фосфора.

Третий этап — раскисление стали

Заключается в восстановлении оксида железа растворенного в жидком металле.

2 вида раскисления:

Осаждающее раскисление: в жидкую сталь вводят растворимые раскислители (ГеМп, Геэ1)

Восстанавливается железо и образуются МпО, %02, А1203 удаляемые в шлак.

Диффузионное раскисление: раскислением шлака. ГеМп, Геэ1 загружают на поверхность шлака.

Образующиеся оксиды остаются в шлаке, восстановленное железо переходит в сталь, повышая

ее свойства.

В кислых печах: процесс плавки происходит при кислом шлаке. Кол-во МпО и ГеО в шлаке

уменьшается. После выдержки содержание ГеО резко уменьшается, окончательное раскисление

проводится добавлением ГеМп.

Распознанный текст из изображения:

8). Выплавка стали в кислородном конвертере. Кислородно-конвертерный процесс — выплавка стали из жидкого чугуна в конвертере с основной футировкой и продувкой кислородом через водоохлаждаемую форму. 1 — кислородная фурма 2 — корпус (толщ. 50-100 мм, внутренняя двойная футировка 70-100 мм) 3 — опорный пояс 4 — механизм привода О2 — под давлением 0.9-1.4 Мпа Диаметр фурмы — 400 мм Вместимость 100-300 тонн. Шихтовые мате палы: Жидкий передельный чугун — 70% Стальной лом — 20% СаΠ— 5% Железная руда, боксит А1зОз После овательность технологического п о есса: а). Конвертер наклоняют, загружают скрап б). Заливают чугун при 1=1250-1400 С в). Конвертер поворачивают в вертикальное положение, вводят внутрь фурму, через нее кислород под давлением. Одновременно загружают в конвертер известь, боксит, железную руду. 1=2400 С в зоне под фурмой. В первую очередь, окисляется железо. Происходит окисление Зь ЛХп, С в металле и обогащение его кислородом. Фосфор и сера удаляются из металла. Происходит кипение ванны. Подачу кислорода заканчивают, когда % содержания С соответствует заданному. г). Из конвертера сталь выпускают в ковш д). С галь раскисляют в ковше. В конвертерах выплавляют низколегированные стали. Процесс более произоди телен, чем в мартеновских печах (плавка в конвертерах с вместимостью 100-300 т занимает 25-30 мин). ) в)

Распознанный текст из изображения:

Основной процесс и мартеновский пени."

1)..)юрузка;кслсзпой руды и и:вссп1яка. заливка чугуна. 11срвод п.1а~ь)сияя: оксислснис Й. Р, Х1п. Ок-

сиды М)2, 1'2О5„ЫпО.СаО образ)ни шлак.

2). Псчиод кипения ванны: вспспивапие и удаление лишка. Нз гю гад.ш «да ~яс1ся ссра Мс ~шш шведи 1-

ся до псоьходй по~ о химичсско~ о сос'Гава.

31. 1аскис.юпис мсгалль выпуск ме1алла.

Основной мартеновский процесс: выплавляют конструкционные, низко- и среднелегированные стали.

Кислый мартеновский процесс — им выплавляют качественные стали. Шихта с низким содержанием Р

и Я. Кислые стали имеют лучшие механические свойства, ударную вязкость и пластичность. (меньше

Н2, С, Х2, Я). Применяют для ответственных сталей.

Распознанный текст из изображения:

9). Выплавка стали в мартеновской печи

Если в процессе плавки стали в шлаке преобладают основные оксиды — основной мартеновский про-

цесс, если кислые — кислый.

Уровень 1>1200 С вЂ” клапан переключается.

Емкость печи 200-900 т

Производительность зависит от площади пода: 10 т!час, 10-12 ч

Шихтовые мате палы:

Основные металл гические законы:

1). Реакции, происходящие при пониженные температурах,

идут с повышением теплоты.

2). В первую очередь, в шихте окисляются те элементы,

концентрации которых максимальны.

3). Отношение оксидов в шлаке к оксидам в металле =

сопв1.

Передельный чугун 55%

Стальной лом 35%

Железная руда 10%

Ферросплавы 1ГеМп, Ге%)

Флюс (известь)

По ок п отекания п о ессов:

1). Окисление железа: 2Геь02 — +2ГеОь ~

2). Через шлак начинают окисляться примеси:

ЯНеΠ— +Ге+%02+ф Мп+ГеΠ— +Ге+МпО+ф 2Р+5ГеΠ— +5Ге+Р205

Оксиды остаются в шлаке (наведение шлаков)

3). Удаление фосфора и серы.

ГеО+Р205 — +(ГеО)ЗР205; 1ГеО)ЗР205+СаΠ— +Са(СО)4Р205+Ге

Шлак сливается, ванна разогревается до 1600 С. Соединение серы с кальцием.

4). Кипение (интенсивное соединение: С+ГеΠ— +Ге+СО

Окисление, пока не достигнет данного содержания углерода. После

5). Добавление ферросплавов Ге%, ГеМп

6). Раскисление стали (бывает полное и неполное). По степени раскисления, стали: спокойные (полно-

стью раскислениые), полуспокойные, кипящие (если слили сразу).

Распознанный текст из изображения:

10) Электродуговая печь

Работает на трехфазном переменном токе и имеет 3 цилиндрических электрода из графитизированной

массы. Во время работы печи между электродами и шихтой возникает электрическая дуга, электро-

энергия превращается в теплоту, которая передается металлу и шлаку излучением. Во время работы

длина дуги регулируется автоматически. Можно осуществлять плавку двух видов: на шихте из легиро-

ванных отходов и на углеродистой шихте. Плавку на шихте из легированных отходов ведут без окис-

ления примесей. Плавку на углеродистой шихте проводят в случае, если используемые шихтовые мате-

риалы содержат фосфор и значительно отличаются по составу других элементов по заданной марки

стали.

В печь загружают стальной лом (90; о), 8-10; о передельный чугун, 2-3; о извести и кокса.

При выплавке легированных сталей в дуговых печах в сталь вводят легирующие элементы в виде фер-

росплавов. В электродуговых печах выплавляют высококачественные углеродистые стали-

конструкционные, инструментальные, жаропрочные и жаростойкие.

Распознанный текст из изображения:

11) Способы снижения содержания газов в стали:

1 Об аботка металла синтетическим шлаком

Синтетический шлак выплавляют и заливают в ковш . В этот же ковш заливают сталь. При перемеши-

вании поверхность контакта резко возрастает и реакции протекают гораздо быстрее., чем в плавильной

печи. Таким образом понижают содержание кислорода и примесей.

2 Вак ми рвание стали

-~Ф-г

аис 2. ) 3. Ковшовос (а), циркудяциспиое (б) и поточнее ~в) вакуумироввние стали

Вакуумирование стали производят оля понижения концентрации водорода, кислорода, азота и неметаллических включений. Вакуумирование может быть: в ковше, циркуляционное и поточное, струйное и порционное. При вакуумной обработке стали происходит раскисление углеродом, т.к. при снижении давления в камере концентрации углерода и кислорода становятся избыточными и появляется возможность окисления углерода. Вакуумирование сопровождается кипением металла.

3 Вак мно- говой пе еплав

Применяют оля удаления газов и неметаллических

включений.

При подаче напряжений между расходуемым электро-

дом-катодом и затравкой-анодом возникает дуга. Вы-

деляющаяся теплота расплавляет конец электрода. Ка-

пли жидкого металла проходя зону дугового разряда

дегазируются.

вакуум-

насосу

Рис. 2Л5. Схема вакуумко-дугового переплава

Распознанный текст из изображения:

12) Электрошлаковый переплав стали.

Рис. 2.14. Схемы электрошлакового переплава

расходуемым электродом:

а — кристаллизвтор; б — схема включения установки

Применяют оля выплавки высококачественных сталей оля шарикоподшипников, жаропрочных сталей оля дисков и лопаток турбин, валов компрессоров, авиационных конструкций. Переплаву подвергают выплавленный в дуговой печи и прокатанный на круглые прутки металл. Источником теплоты является шлаковая ванна., нагреваемая при прохождении через нее электрического тока. Электрический ток подводится к переплавляемому электроду, погруженному в шлаковую ванну и к поддону, установленному в водоохлаждаемом металлическом кристаллизаторе., в котором находится затравка. Выделяющаяся теплота нагревает шлаковую ванну до температуры свыше 1700 градусов и вызывает оплавление конца электрода. Капли жидкого металла проходят через шлак, образуют под шлаковым слоем металлическую ванну.

В результате ЗШП содержание кислорода снижается в 1,5-2 раза, концентрация серы- в 2-3 раза, уменьшается содержание неметаллических включений. Слиток отличается плотностью, однородностью, хорошим качеством поверхности благодаря наличию шлаковой корочки. Слитки выплавляют круглого, квадратного и прямоугольного сечений массой до 11 От.

Распознанный текст из изображения:

13. Вакуумно-дуговой переплав. Схема процесса и технологические возможности.

Взкуум В-дуговой переплав (ВДП)

ПРИМЕНЯЮТ В ЛЕЛЯХ УДЗЛЕНИЯ ИЗ МЕТБЛЛЗ

ГВЗОВ и неметзллических Вклзочений. ПЙО цесс Осушествляатся В Язв'мно"дуговых печах с расходуемым электродом (рис. 2.15). В зависимости от требований, прелъяв-

ЛЯЕМЫХ К ПОЛУЧЗЕМОМУ МЕТЗЛЛУ„РЗСХО-

дуемьгй электрод изготОБЛЯзот мехзниче- скОЙ Обработкой слитка, Выплавленного В электропечзх или установках Э11)П. РзсходуемыЙ элактрод 3 ЗБкрепляют нз Воль ОхлзжлаамОм Гптоке 2 и помегпзют Б кОр-

ПУС» ПЕЧИ Н ДЗЛОЕ В МЕДИ)»Ю ВОДООХЛЗЖ-

дзамуи иэложницу 6. Из корпусз печи

ОТКЗЧИВВЮТ ВОЗДУХ ДО ОСТЗТОЧНОГО ЛЗБЛЕННЯ О,(9133 кПВ.

П1зи пОдзче нзпряження между рзсхолуамым электродом — кзтодом 3 и затравкой — анодом 8 Возникзет дуга. ВыделяюЩЗЯСЯ ТСПЛОТЗ РЗСПЛЗВЛЯЕТ КОНЕЦ ЭЛЕКТРО" ДВ, *КЗПЛИ 4 ЖИДКОГО МЕТЗБЛЗ, ПРОХОДЯ ЗОНУ ДУТОВОГО РЗЗРЯДЗ, ДЕГВЗИРУКУГСЯ, ЭЗПОЛ- ияют изложницу и ззтБердеБмот» Обрззуя

слитйк 7. ДуГВ Горит между расходуемым э»чактродом и жидкнм металлом 5 Б Верхней чзсти слиткз нз протяжении Всей ПБзвки. СильнОС Охлаждение слиГкз и разогрев дугой Банны металла создают услО-

ВНЯ ЛЛЯ НЗПРЗБЛЕ ННОГО ЗЗТВЕРДЕБЗНИЯ

слитка, Вследствие чего неметзллнчаские

ВКЯК»ЧЕНИЯ СОСРЕДОТОЧИБЗЮТСЯ В ВЕРХНЕЙ ЧЗСТИ СЛИТКЗ, 3 УСЗДОЧ НЗБ РЗКОБННЗ Б

слитке мала. Слитки ВДП содержат мало ГЗЗОБ» ИЕМСТБЛЛНЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ» ОТЛИ- чзются Высокой рзБНОмерностыо химиче-

СКОГО СОСТЗБЗ, ПОБЫГЛЕННЫМИ МЕХЗНИЧЕСКИМИ СБОЙСТБЗМИ. ИЗ СЛИТКОВ ИЗГОТОВЛЯ-

ют Отлстственные Детали турбин, Лдигзте-. лей, ББизционных конструкций. Мзссз слиткОВ достиГзет 5О т.

ПЛВВИУ В ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВых пачЗХ (ЭЛП) прнменяют для получения чистых

И )»ЛЬТРЗЧ ИСТЫХ ТУГО ПЛЗВ К~к МЕТЗЛЛОВ

(молибденз, ниобиЯ, цирконил и др.)» ллЯ

БЫПЛЗБКИ СПЕПИЗЛЬНЫХ СПЛЗБОВ И СТЗЛЕЙ. ИСТОЧНИКОМ ТЕПЛОТЫ Б ЭТИХ ПЕЧЗХ ЯБЛЯЕТ-

ся эне1ЗГия, Выделяющаяся при торможении свобо»»зиых электрОИОБ» п)»чок кОто1зых нзпрзБлен нз металл ПОлучениа электро-

ИОБ, ИХ РЗЗГОН, КОНЦЕНТРЗЦИЯ Б ЛУЧ, НЗ"

прзвление лучв В зону плзйления Осупгастпляются электрОИИОЙ пумкой. Металл

ПЛЗВИТСЯ И ЗЗТВЕРДЕВЗСТ В ВОДООХЛВЖЛЛЕ" МЫХ КРИСТЗЛЛИЗЗТОРЗХ ПРИ ОСТЗТОЧНОМ

давлении 1,33 Пз. Вакуум Внутри печи, болыпОЙ переГреВ и Бьгсокие скорости Охлзждения с»зиткз способстлуют удвле нню Газов и примесей, получению металла

Распознанный текст из изображения:

14. Выплавка стали в индукционных электрических печах. Технологические возможности.

ПЮНЗВОДСТВО СТАЛИ

И ДРУГих ПйиМСССЙ ВЗИИУ мсталЛВ ПРОЛУВЗЮт киСЛОродом.

Для более полного удаления фосфора

ИЗ МЕТЗЛЛЗ ВО Врамя КИПСНИЯ ВВИИЫ СЛИ-

взют явлак. В это Время при Высокой тсмпс-

РЗТУРС И ВЫСОКОЙ ОСНОВИОСТН ШЛВКЗ фОСфОР

переводится В фосфат извести. Вместо слн- ТОГО шлака нвплввлястся новый.

ПО ДОСТИЖСИИИ СОДСРЖВНИЯ фОСфОРВ

О,О) ... О,О(5 'Ь и заданного содержания углсрОда шлак ВЙОВь удаляют. После это- ГО В печь загружают изВссть, мелкий кокс н плввиковый шиит длЯ ОбразованиЯ ВосстанОВитсльнОГО шлака и приступают к рзскнслению металла. Кислород, растворенный в метаялс, начинает переходить в шлак, и Образующиеся Оксиды железа и марганца восстанавливаются углеродом ~ОХ~~, ПОСЛ~ побеления шлака В него Вводят более сильнь1С восстзновитсли — молотый ферросилиций или алюминий. Осушествлястся ВктивиОс рвскислснис шлака, что приводит к диффузионному раскнслению металла. Раскнслснис НОД бслым 1ПЛВКОМ ДЛИТСЯ 3О ... 6О МИН,

В эгот период создаются условна лля улалсииЯ из металла ссры, что ОбъЯснЯстсЯ Вмсокнм (до 55 ... 6О;4) сОДсржанисм

СвО в шлаке. низким (менее О,5 %) солсржаиисм ГсО и Высокой температурой ме-

ТЗЛЛЗ.

Для ОПРСДСЛСИНЯ ХИМИЧССКОГО СОСТЗВЗ МСТЗЛЛЗ берут Пробм И При НеобхпдимоСТН В ПСЧЬ ВВОДЯТ феРРОСПЛЗВЫ ДЛЯ ПОЛУ-

чсния зздаинОГО химнчсскОГО состава металла, ПОслс чсГО Выпблняют ХОнсчнос РЗСКИСЛЕНИС СТВВИ ЗЛЮМНИИСМ И СИЛНКО- кальцием н выпускают металл нз печи в

КОВШ.

)ТРИ СМРИОСКС ЛССП~Ю4ИНЬЫХ СЯНЬТСЙ В

дугОвых печах В сталь ВВОдят лсгирующис ЭЛСМСНТЫ В ВИДС фСРРОСПЛЗВОВ. ПОРЯДОК

ВВОЛЗ ОпРСДСЛЯСТСЯ СРОДствоМ ЛсГНРУзощих элементов к кислороду. В дуговых ПСЧЗХ ВЫПЛВВЛЯЮТ ВЫСОКОКЗЧССТВСНИЫС УГЛСРОДИСТЫС СТВЛИ вЂ” КОНСГРУКЦИОННЫС, инструыснталыгыс, жарОпрочнме и жзро- СТОЙКИС.

Индукционная тигельизи плавильная печь (рис. 2.7) состоит из водоохлажласмого инлуктора 3, Внутри которого иахОднтся тиГель 4 с металлической $пнхтой, Чсрсз индуктор От генсратОрв промышленной чзстоть1 (5О Гн) нли От генератора вь1сокой частоты (5ОО „, 25ОО Гц) проходит Однофззный переменный ГОХ.

Распознанный текст из изображения:

15. Вакуумирование стали переливом (схемь ).

ю). Технологические возможности.

СОСТЙВЛЯЕТ 10 ... 20 МИН, ПО ОКОИЧЙНИН Обработки камеру соединяктт с атмосферой, Открыванзт камеру и ковш СО сталью У = = - - :. увозят на разлива). : =Р Щф- циркулициоиное вакуумироваине

Осуществляется на установке фис. 2.13, б), Ф которая состоит из вакуумной камеры 1 со

Всйсь~вйзошей 2 н сливной 3 трубамн, л1 4) опускаемыми Й ковш 5 со сталь~о. В Уста-

новке предусмотрен бунке1з 4 ллЯ ферроРнс, 2,12, Схема обработки сгалн скнгетиче- СККМ П$ЛЙКОМ остаточным давлением 0,267 ... 0,667 кПЙ В камере Образуется слой металла Высотой немезаллическнх вкл~очений Улучшйкзтся 200 ... 400 мм. В нижней части одной из ее пластичность" прочность Такие стали труб имеется кюлъцевой коллектор 6 с сопрнме|опот Ллк изготовленив ответствен- илами Лая Вволй транспортнрукнцего газ~ ных деталей машин. ЙРГОнй. Аргон, попадая В расплавленную

Вакуумирован "е стали проводят для сталь, образует взвесь мелких пузырьков, понижения концентРации кислОРОдй, ВО- по ~нимакзццгхся дорола' азота и неметаллических Вклнзче за собзй металл Попадая В камеру """. Для вакуумнрования использукзтся вакуумируется и стекает по второй трубе в Различные с"особы например ВЙ"Уумиро ковш. При скорости движения металла Ванне В ковше ц"Р"Ул"ц"Онное " нотон через камеру 13 ... 20 т/мин длительность нос Вакуум "Рование струйное " порцион вакуумнрования составляет 20 30 мин нОС вакуумировйние и др. Расход аргона 10 ... 28 л/т. Вследствие

ПР" Вакуумно" Обработ"е стали про непрерывного смплнвания обработанного исходит Раскисление Углеродом тйк кй" металла с необработанным требуется пРН снижении дйВлениЯ В камере концен трех четырехкратное прохождение стали трапни УГлейода н кнслОРОдй стйнОВЯтсЯ через камеру избыточными и появляется термодннамн- Поточное вйкуумироиание стали ческая Возможность протекания реакции осуществляется прн непрерывной Разлив- Окисления УглерОЛЙ. Вакуумнровйние стй- ке. ца Рис, 2.13, ю приведена схема ваку" ли сопровОждаетсЯ кипением металла. Для умнОЙ ОбрабОтки стили с промежуточной

е а Йссмспрнм ВЙКУУМИРОвйние ста вакуум камерой. Разливочный ковш ) со лн В ковше, циркуляциониое и поточное стдлыо Герметически )станаВ Вак мнрОВание. вйкуумн)ЧО камеру 2, пйтрубок 3 погружен УУ Р Вануумироваиие стали и новпзе в металл пр

и Омеж тОчиОГО ковша 4. Сталь

нс.2.13, о) осупзествляется в камере 4, В из промежуточного ковнгй поступает в котор)зо Устанавливается ковш 2 со ста- крнстал р лькз, после чего камеру Герм

го к ме Герметично закры- сЯ слиток 6, Этим способом при непреВмот крьпвкой 3 и соедииякзт с Работа~о- рывной разливке вакуумир)лот как спошим вакуум-насосом. На крьплке камеры койную, так и низко глероднстукз кнпяп е смо н б икер 4 лля ферросплавов, п1ую сталь, получая плотные слитки, П стижении Разрежения с остаточным Злектропзлй новый пе еплав (ЗШП)

Ри до р лавлением 0,267 .„0,667 кйа метйял заки- применяют для выплавки вы К - ' И ВЫСОКОКЙЧЕСТ-

Ей Я Ш НКОПОДШИПНИКОВ, пает чтО саилетельстВует 0 начале леГЙза- Венных стало лля шар и. Лчнтельность обработки зависит От жаропрочных стаде лпя д

Й я искОВ н лопаток цин. Дянтеяь О

и сО ОВ, авиационных зем пературы

ы стали В ковше и ее массы и турбин, ВалОВ компрессор

Распознанный текст из изображения:

1Л онтволстло стлли

констр1'кпий, Псреплзв1' пщРФрГВОТ вйплзвленный в л1'ГОВОП печи и прокзтзн- нмЙ ЯВ кя"Гль$е прутки метвпл. Источннком теплоти прн ЭШП япляетсн шлаковая Ванна, нзтревземая при прохожлении че- реЗ нее электрическОГО тока. Электрический ток полводится к переплзвлвемомт мектрол~ 1, ПОГрпкенном~ В Флзков~ю взниу 2, и к поллон~~ 9, тстзновленномт в водоохлзждвемом металянческом кристйллиззторе 7, в котором нахолитсй ЗВ- травка д (рис, 2.14). ВыделявГнзяся теплота ИВГревзет шлзков1чо взниу 2 до температурм свьппе 17ОО 'С и вытмвает оплавление конпа электрола, Кзплн ~кндкоГО металла 3 прохоквт через шлзк, Обр331~кут пол Гплаковмм С~ее~ метзллическ1чо ванну 4.

Перенос капель металла черет ОснОВНОЙ ЛЛЗК СПОСО6СТВ1 Ст их ЗКТИВНОмУ Втзимодействию, ~паленивп иа металла серы, нсметзллнческнх Вкл~оченнй и рзсТВОреннмх ГВЗОВ. Метзллнческая ванйа непрермвно пополнветсв пттем рзсплзв-

Распознанный текст из изображения:

16). Обработка металла синтетическим шлаком.

Синтетический шлак, состоящий из 55 % СаО, 40 % А12ОЗ, небольшого количества ЯО2,

МцО и минимума ГеО, выплавляют в электропечи и заливают в ковш. (Рис. а)

В этот же ковш затем заливают сталь (рис. б). При перемешивании стали и шлака поверхность их взаимодействия резко возрастает, и реакции между ними протекают гораздо быстрее, чем в плавильной печи. Благодаря этому, а также низкому содержанию оксида железа в шлаке сталь, обработанная таким способом, содержит меньше серы, кислорода и неметаллических включений, улучшаются пластичность и прочность. Такие стали применяют для изготовления ответственных деталей машин.

Распознанный текст из изображения:

17). Вакуумироваиие стали

Проводят для понижения концентрации кислорода, водорода, азота и неметаллических включений. Для вакуумирования используются различные способы, например вакуумирование в ковше, циркуляционное и поточное вакуумирование, струйное и порционное вакуумирование и др.

При вакуумной обработке стали происходит раскисление углеродом, так как при снижении давления в камере концентрации углерода и кислорода становятся избыточными и появляется термодинамическая возможность протекания реакции окисления углерода. Вакуумирование стали сопровождается кипением металла. Для примера рассмотрим вакуумирование стали в ковше, циркуляционное и поточное вакуумирование. Вакуумирование стали в ковше (рис. а) осуществ-

щнюдз, «ру у у со сталью, после чего камеру герметично закрывают р щ бу д рб щ уу

.Н «р р рду р бубдр4 для ферросплавов. При достижении разрежения с остаточным давлением 0,267... 0,667 кПа металл закипает, что свидетельству-

д.. я"". Длительность обработки зависит от температуры стали в ковше и ее массы и составляет 10 ... 20 мин. По окончании обработки камеру соединяют с атмосферой, открывают камеру и ковш со сталью увозят на разливку. Ноточное вакуумирование стали осуществляется при неп е ывной азливке. На рис. в — схема вакуумной обработки стали с промежуточной вакуум-камерой. Разливочный ковш 1 со сталью герметически устанавливают на ва-

У бд~уб У ру Лдбщ ж точного ковша 4. Сталь из промежуточного ковша по-

у " Бд".Яыюльтж У " р ток 6. Этим способом при непрерывной разливке вакуумируют как спокойную, так и низкоуглеродистую кипящую сталь, получая плотные слитки.

Распознанный текст из изображения:

18. Способы разливки стали в изложницы Выплавленную сталь выпускают из плавильной печи в разливочный ковш, из которого се разливают в изложницы или кристаллизаторы машины для непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). В изложницах или кристаллизаторах сталь затвердевает, и получаются слитки, которые подвергают прокатке, ковке. Изложницы - чугунные формы для изготовления слитков. Изложницы выполняют с квадратным, прямоугольным, круглым и многогранным поперечными сечениями. Слитки квадратного сечения переделывают на сортовой прокат (двутавровые балки, швеллеры, уголки и т.д.). Слитки прямоугольного сечения переделывают на лист. Из слитков круглого сечения изготовляют трубы, колеса. Многогранные слитки используют для поковок. Для прокатки отливают слитки массой 200 кг...25 т; для поковок - массой 300 т и более. Обычно углеродистые спокойные и кипящие стали разливают в слитки массой до 25 т, легированные и высококачественные стали - в слитки массой 500 кг ... 7 т, а некоторые сорта высоколегированных сталей - в слитки массой несколько кг. Сталь разливают в изложницы сверху, снизу (сифоном) и на МНЛЗ. В изложницы сверху (рис. а) сталь разливают непосредственно из ковша. Сифонная разливка (рис. б) сталью заполняют несколько изложниц (4 ... 60). Изложницы устанав-

цррррцрб, ц р «*р р

ц р Р * «у,фу* р РрГЖрЖ: рцЖЖЖ~б«,р, -;, Р, У.... ложницами. ж~ 2 у у ц р р литник и снизу плавно, без разбрызгивания запол-

РЦЦРЖРРРУ У. П Р У чистой, можно разливать большую массу металла одновременно в несколько слитков. Для обычных углеродистых сталей используют разливку сверху, а для легированных и высококачественных — разливку сифоном.

Распознанный текст из изображения:

19. Схема непрерывной разливки стали. Преимущества этого способа разливки

стали.

Достоииства*

Недостатки*

сокращение времени изготовления

сокращение капиталовложений (например, на

сооружение обжимных станов)

экономия металла (вследствие уменьшения

обрези и энергии, которая тратилась на по-

догрев слитка в нагревательных колодцах)

меньше загрязнение атмосферы (исключение

нагревательных колодцев)

выше качество металлопродукции

возможность механизации и автоматизации

улучшение условий труда

не все стали марок реализуемы данным спо-

собом (например, кипящие стали)

при малом объеме разливки высокая себе-

стоимость

неожиданные поломки существенно снижают

общую производительность

в сравнение с разливкой в изложницу

Выплавленную сталь выпускают из плавильной печи в разливочный ковш, из которого ее разливают в изложницы или кристаллизаторы машин для непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Непрерывная разливка стали состоит в том, что

д д ° ' » 1 д влааажжзааа

с ойство 2 непрерывно подают в во оохлаж- 2 аемый к исталлизато 3, из нижней части ко-

торого вытягивается затве еваю ий слиток 4. )в,

Перед заливкой металла в кристаллизатор вво-

уу' дят затравку, образующую его дно. Жидкий ме- Ф вЂ”--- ела о талл, попадая в кристаллизатор и на затравку, охлаждается, затвердевает, образуя корку, и сок йода

единяется с затравкой. Затравка тян ими вале ками 5 вытягивается из кристаллизатора вместе с затвердевающим слитком, сердцевина которого еще жидкая. Скорость вытягивания слитка из кристаллизатора составляется 0,3 ... 10 м!мин., она зависит от его поперечного сечения, температуры разливаемого металла, условий вторичного охлаждения и теплофизических свойств разливаемой стали. Например, скорость вытягивания слитков с сечениями 100х500 мм около 1 м!мин. ° .3 . рд» д д азвк7адщ, д р р . а заданной длины. Таким способом отливают слитки с прямоугольным поперечным сечением (150х500 ... 300х2000 мм), с квадратным сечением (150х150 ... 400х400 мм), круглые в виде толстостенных труб. Вследствие направленного затвердевания и непрерывного питания при усадке слитки непрерывной разливки имеют плотное строение и мелкозернистую структуру, в них отсутствуют усадочные раковины. Выход годных заготовок может достигать 96 ... 98 % от массы разливаемой стали. МНЛЗ могут иметь несколько кристаллизаторов, что позволяет получать несколько слитков, которые могут быть прокатаны на сортовых станах, миную блюминги и слябинги.

Распознанный текст из изображения:

20. Строение слитка кипящей стали и его отличие от слитка спокойной стали.

В слитках кипящей стали не образуются усадочные раковины: усадка стали рассредоточена по полостям газовых

:".-'О 'О',ь

пузырей, возникающих при кипении в изложнице. При Я С

прокатке слитка газовые пузыри завариваются. Кипение стали влияет на зональную ликвацию в слитках, которая развита в них больше, чем в слитках спокойной стали. Угв лерод, сера и фосфор потоком металла выносятся в верх- 6 нюю часть слитка, отчего свойства стали в этой части

слитка ухудшаются. Поэтому при прокатке отрезают только верхнюю часть слитка, так как в донной ликвация мала.

Для уменьшения ликвации кипение после заполнения изложницы прекращают, накрывая слиток металлической крышкой («механическое закупоривание»), либо раскисляют металл алюминием или ферросилицием в верхней части слитка («химическое закупорив ание»).

Слиток кипящей стали имеет следующее строение:

— плотную наружную корку А без пузырей;

— зону мелких кристаллитов; зону сотовых пузырей П, вытянутых к оси слитка и располагающихся между кристаллитами Б;

— зону В неориентированных кристаллитов;

— промежуточную плотную зону С;

— зону вторичных круглых пузырей К;

— среднюю зону Д с отдельными пузырьками.

дйб/ 8 ийу Р ;изОМ ч

Отличия от слитка спокойной стали:

больше развита зональная ликвация

Справка:

° Спокойная сталь застывает без выделения газов. В верхней части образуется усадочная раковина, а в средней части - осевая рыхлость.

° Слитки кипящей стали усадка рассредоточена по полостям газовых пузырей. При прокатке газовые пузыри завариваются. Углерод, сера и фосфор потоками выносятся на поверхность, отчего качества ее ухудшаются. Поэтому при прокатке срезают только верхнюю часть.

° Слитки полуспокойной стали имеют в верхней части структуру кипящей стали, а в нижней — спокойной. Ликвация в верхней части слитков близка к ликвации спокойной стали, но слитки полуспокойной стали не имеют усадочной раковины.

Распознанный текст из изображения:

21). Некоторые вопросы, которых нет в списке, но есть в билетах Плавку в электронно-лучевьгх печах (ЭЛП) применяют для получения чистых и ультрачистых тугоплавких металлов (молибдена, ниобия, циркония и др.), для выплавки специальных сплавов и сталей. Источником теплоты в этих печах является энергия, выделяющаяся при торможении свободных электронов, пучок которых направлен на металл. Получение электронов, их разгон, концентрация в луч, направление луча в зону плавления осуществляются электронной пушкой. Металл плавится и затвердевает в водоохлаждаемых кристаллизаторах при остаточном давлении 1,33 Па. Вакуум внутри печи, большой перегрев и высокие скорости охлаждения слитка способствуютудалению газов и примесей, получению металла особо высокого качества. Однако при переплаве шихты, содержащей легкоиспаряющиеся элементы, изменяется химический состав металла. Плавку стали в плазменно-дуговых печах (ЦДЛ) применяют для получения высококачественных сталей и сплавов. Источник теплоты - низкотемпературная плазма (30000 'С), получаемая в плазменных горелках. В этих печах можно создавать нейтральную среду заданного состава (аргон, гелий). Плазменно-дуговые печи позволяют быстро расплавить шихту, в нейтральной газовой среде происходит дегазация выплавляемого металла, легкоиспа-ряющиеся элементы, входящие в его состав, не испаряются. Цнркуляцнонное вакуумнрованне осуществляется на установке (рис. 2.13, б), которая состоит из вакуумной камеры со всасывающей 2 и сливной 3 трубами, опускаемыми в ковш 5 со сталью. В установке предусмотрен бункер 4 для ферросплавов. После создания разрежения с остаточным давлением 0,267 ... 0,667 кПа в камере образуется слой металла высотой 200 ... 400 мм. В нижней части одной из труб имеется кольцевой коллектор б с соплами для ввода транспортирующего газа -аргона. Аргон, попадая в расплавленную сталь, образует взвесь мелких пузырьков, поднимающихся по трубе и увлекающих за собой металл. Попадая в камеру, металл вакуумируется и стекает по второй трубе в ковш. При скорости движения металла через камеру 15 ... 20 т!мин длительность вакуумирования составляет 20 ... 30 мин. Расход аргона 10 ... 28 л1т. Вследствие непрерывного смешивания обработанного металла с необработанным требуется трех-, четырехкратное прохождение стали через камеру.