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.
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:
Страницы: 1, 2, 3
