Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Производят нагрев и расплавление шихты. По сути это переплав.Однако в процессе плавки часть примесей окисляются (алюминий, титан,кремний, марганец).После расплавления шихты из металла удаляют серу, наводя основнойшлак. При необходимости науглероживают и доводят металл до заданногохимического состава. Затем проводят диффузионное раскисление, подавая нашлак мелкораздробленный ферросилиций, алюминий, молотый кокс. Плавкой безокисления примесей выплавляют стали из отходов машиностроительных заводов.Плавка с окислением примесей.
Плавку применяют для производстваконструкционных сталей и ведут на углеродистой шихте. В печь загружаютшихту, состоящую из стального лома (~90%), чушкового передельного чугуна (до10%), электродного боя или кокса для науглероживания металла и известь (2-3%). Затем опускают электроды, включают ток и начинают плавку. Шихта поддействием тепла дуги плавится, металл накапливается на подине печи. Во времяплавления шихты кислородом воздуха, оксидами шихты окисляются железо,кремний, фосфор, марганец и частично углерод. Оксид кальция и оксиды железаобразуют основной железистый шлак, способствующий удалению фосфора изметалла.После прогрева металла и шлака до температуры 1500 – 1550 °С в печьзагружают руду и известь и проводят период кипения.
Когда содержание углеродабудет меньше заданного на 0,1%, кипение прекращают и удаляют из печи шлак.Затем проводят удаление серы и раскисление металла, доведение химическогосостава до заданного. Раскисление проводят осаждением и диффузионнымметодом. После удаления железистого шлака в печь подают раскислители(силикокальций, силикомарганец) для осаждающего раскисления. Затем в печьзагружают известь, плавиковый шпат, шамотный бой для получениявысокоосновного шлака. После расплавления флюсов и образования высокоосновного шлака на его поверхность вводят раскислительную смесь для диффузионного раскисления (известь, ферросилиций, плавиковый шпат, молотыйкокс).
Углерод кокса и кремний ферросилиция восстанавливают оксид железа вшлаке и содержание его в шлаке снижается.В этот период создаются условия для удаления из металла серы, чтообъясняется высоким содержанием СаО в шлаке (около 60%), низким содержанием FeO (менее 0,5 %) и высокой температурой металла.Для определения химического состава металла берут пробы и при необходимости в печь вводят ферросплавы для получения заданного химическогосостава металла.
Затем выполняют конечное раскисление стали и выпускают изпечи в ковш.В дуговых печах выплавляют высококачественные углеродистые стали. Этоконструкционные, инструментальные, жаропрочные и жаростойкие стали.Индукционная плавильная печь. Печь состоит из водоохлаждаемогоиндуктора, внутри которого находится тигель с металлической шихтой (рисунок25). Через индуктор от генератора высокой частоты проходит переменный токповышенной частоты.
Ток создает переменный магнитный поток, пронизываякуски металла в тигле, наводит в них мощные вихревые токи, нагревающиеметалл до расплавления и необходимых температур перегрева. Тигель можетбыть изготовлен из кислых и основных огнеупоров. Емкость тигля составляет до25 т.В соответствии с заданным химическим составом металла при загрузкетщательно подбирают состав шихты. Необходимое для этого количество ферросплавов загружают на дно тигля вместе с шихтой.
После расплавления шихтына поверхность металла загружают шлаковую смесь для уменьшения тепловыхпотерь металла и уменьшения угара легирующих элементов, а также для защитыего от насыщения газами.При плавке в кислой печи после расплавления и удаления шлака наводятновый шлак с высоким содержанием SiO2.
Металл раскисляют ферросилицием,ферромарганцем и алюминием перед выпуском его из печи. В печах с кислойфутеровкой выплавляют конструкционные стали, легированные другими элементами.В печах с основной футеровкой выплавляют высококачественные легированные стали с высоким содержанием марганца, никеля, титана, алюминия.Индукционные печи имеют ряд преимуществ перед дуговыми.
Основнымиих них являются:- отсутствие электрической дуги, что позволяет выплавлять сталь с низкимсодержанием углерода, газов и малым угаром элементов;- наличие электродинамических сил, которые перемешивают металл в печиспособствуют выравниванию химического состава, всплываниюнеметаллических включений;- небольшие размеры печей позволяют помещать их в камеры, где можносоздать любую атмосферу или вакуум.К недостаткам этих печей можно отнести:- недостаточная температура шлака для протекания металлургическихпроцессов между металлом и шлаком;- малая стойкость футеровки, что приводит к частым ремонтам и остановкам.Поэтому в индукционных печах выплавляют сталь из легированных отходов методом переплава или методом сплавления чистого шихтового железа искрапа с добавкой ферросплавов.5.3 Непрерывные сталеплавильные процессыВ настоящее время все способы производства стали являются циклическими и все используемые сталеплавильные агрегаты (конвертеры, мартеновские, электродуговые и индукционные печи) являются агрегатами периодического действия.Опыты по замене прерывного процесса непрерывным показывают, что этопозволяет:- увеличить производительность агрегатов;- снизить эксплутационные расходы;- повысить качество продукции;- уменьшить технологические отходы.Учитывая, что процессы подготовки железорудного сырья и выплавка чугуна уже являются процессами непрерывными, вся система металлургическогопроизводства, включающая подготовку сырья, производство чугуна, стали, еёразливку и прокатку приближается к её переводу на непрерывный процесс.Наибольшие трудности при этом возникают в организации непрерывного сталеплавильного процесса.
Сложность заключается в том, чтобы найти удобную дляпрактического использования конструкцию для сталеплавильного агрегатанепрерывного действия (САНД) и отработать технологию выплавки стали натаком агрегате.Основные трудности при разработке конструкции САНД представляютсобой два направления.Во-первых, трудности технологического характера, заключающиеся внеобходимости организовать одновременное удаление из чугуна очень разнородных по термохимическим свойствам элементов. Например, для удаленияуглерода необходимо создание окислительной атмосферы, железистых шлаков,высокого уровня перегрева металла. Для удаления фосфора необходимо наличиежелезисто-известковых шлаков и умеренных температур. Для удаления серыжелательно добиваться энергичного перемешивания основного шлака с металломпри достаточно высоком нагреве ванны и минимальном содержании оксидовжелеза в шлаке и кислорода в металле.
Для удаления кремния необходимо, чтобыбыли окислительная атмосфера и железистый шлак.Во-вторых, трудности конструктивного характера, заключающиеся внеобходимости создать агрегат, который обеспечивал бы выполнение технологических операций в необходимой последовательности и одновременноотличался высокой стойкостью в условиях высоких температур и непрерывнойработы при отсутствии даже кратковременных остановок для проведения профилактического ремонта футеровки, осмотра и ремонта отдельных конструкций.В настоящее время предложены несколько технологических схем непрерывного процесса выплавки стали. Наибольшее распространение получилимногостадийные и одностадийные процессы.Многостадийные процессы представляют собой процессы, в которыхметалл перемещается из одной емкости в другую, причем в каждой емкостисовершается одна или несколько технологических операций (рисунок 26).В первых двух камерах проводят удаление серы пылевидной известью вструе азота.
В последующих камерах удаляют кремний, фосфор рудой и известью в струе кислорода. Реагенты вводятся с помощью водоохлаждаемых фурм.Образующийся шлак удаляется через шлаковые летки, а газы отводятся черезспециальные отверстия.После удаления примесей металл поступает в камеру обезуглероживания,где его продувают кислородом. Обезуглероженная сталь направляется в камерулегирования и затем собирается в ковше.Одностадийные процессы представляют собой процессы, в которых всеоперации удаления примесей и превращения чугуна в сталь, протекают одновременно (рисунок 27).Вокруг падающей струи чугуна создается кольцевая кислородная струя,увлекающая подаваемую в нее тонкоизмельченную известь и разбивающая металл на капельки.
Поверхность контакта между металлом, кислородом и флюсомоказывается очень большой, и выгорание примесей происходит мгновенно.Процесс заключается в том, что струя чугуна, непрерывно поступающая наустановку, обрабатывается тонкоизмельченными флюсами и кислородом.Капельки металла и шлака подают вниз, металл собирается под пенящимсяшлаком, отстаивается и непрерывно выпускается в ковш.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
