ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
р. Комсомольськ-на-Амурі
РЕФЕРАТ
металургійні печі
ЗМІСТ
1. Виробництво чавуну
2. Виробництво сталі
2.1. Конверторні способи отримання сталі
2.2. Мартенівські способи отримання сталі
2.3. Отримання сталі в електричних печах
3. Техніко-економічні показники та порівняльна характеристика сучасних способів одержання сталі
1. ВИРОБНИЦТВО ЧАВУНУ
Отримання чавуну з залізної руди здійснюються в доменних печах.
Сутність доменної плавки зводиться до роздільної завантаженні в верхню частину печі, званої колошником, руди (або агломерату), коксу та флюсів, розташованих тому в шахті печі шарами. При нагріванні шихти за рахунок горіння коксу, яке забезпечує вдихається в горн гаряче повітря, в печі йдуть складні фізико-хімічні процеси (які описані нижче) і шихта поступово опускається вниз назустріч гарячим газам, що піднімається вгору. В результаті взаємодії компонентів шихти і газів у нижній частині печі, званої гірському, утворюються два несмешивающихся рідких шару чавун і шлаки.
Доменні печі є найбільшими сучасними шахтними печами. Більшість діючих в даний час доменних печей має корисний обсяг 1300-2300 м 3 - обсяг, зайнятий завантаженими в неї матеріалами та продуктами плавки. Ці печі мають висоту приблизно 30 м і дають на добу по 2000 т чавуну.
На малюнку 1 показана схема доменної печі об'ємом 2700 м 3 . Печі цього типу працюють на ряді заводів. Матеріали подаються до печі двома скіпового підйомника з перекидним ковшами місткістю по 17 м 3 , доставляють агломерат, кокс та інші добавки до засипних влаштуванню на висоту 50 м. засипних пристрій доменної печі складається з двох почергово опускающихся конусів. Для рівномірного розподілу матеріалів на колошником печі малий конус з циліндром після кожної засипки обертається на заданий кут (зазвичай 60 В°). У верхній частині горна розташовуються фурменої отвори (16-20 шт.), через які в піч подається під тиском близько 300 кПа (3 АТК) гарячий, збагачене киснем повітря при температурі 900 - 1200 В° С.
Піч монтують в міцному зварному сталевому кожусі, інтенсивно охолоджуваному водою. Усередині піч викладають високоякісним шамотною цеглою, а окремі частини печі роблять з пресованих вуглецевих блоків. Товщина бічних стінок печі в окремих місцях перевищує 1,5 м, а поду - 4 м. Піч корисним об'ємом 2700 м 3 має висоту 80 м і важить з механізмами близько 200 000 т. Піч працює безперервно протягом 4-8 років.
Рисунок 1 - Схема доменної печі об'ємом 2700 м 3 :
1 - чавунна льотка; 2 - жужільна вічка; 3 - фурменої прилад; 4 - поду; 5 - чавуновоз; 6 - шлаковози; 7 - газовідводи; 8 - засипних пристрій; 9 - фундамент; 10 - повітропровід.
Фізико-хімічні процеси, що протікають в доменній печі, дуже складні і різноманітні. Вчені академіки А.А. Байковіч, А. Павлов та інші глибоко займалися їх вивченням та створили капітальні праці з цих питань.
Умовно процес, що протікає в доменній печі, можна розділити на наступні етапи: горіння вуглецю палива; розкладання компонентів шихти; відновлення окислів; коксування заліза; шлакообразованіе.
Доменні печі є найбільшими сучасними шахтними печами. У них здійснюється отримання чавуну із залізних руд. Більшість діючих зараз доменних печей має корисний об'єм 1300-2300 м 3 - Обсяг, зайнятий завантаженими в неї матеріалами і продуктами плавки. Ці печі мають висоту приблизно 30 м і дають на добу по 2000 т чавуну.
2. ВИРОБНИЦТВО СТАЛІ
Ще в XX сторіччі почали широко застосовувати більш сучасні одержання сталі, що дозволяють випускати найбільш складні і високо леговані сталі. Розглянемо три основних застосовуваних тепер способу отримання сталі: в конверторах, мартенівських печах і в електричних печах.
2.1. Конверторні способи отримання сталі
Винахідником конверторного способу отримання сталі вважають англійця Г. Бессемера, вперше запропонував і здійснив у 1854 - 1856 рр.. отримання сталі без витрати палива, шляхом продувки повітря через розплавлений чавун. Запропонований Г. Бессемер спосіб виробництва сталі удосконалювався, видозмінювався іншими винахідниками та виробничими колективами. Так виникли і набули застосування томасовський процес, російська процес і багато інших. В даний час конверторні способи із застосуванням кисню знову отримують широке поширення, тому коротко опишемо їх.
конвертор прийнято називати велику сталеву реторту, футерованную вогнетривом. Місткість сучасних конверторів досягає 250 - 400 т. Конвертер має сталеву циліндричну частину, окремий, легко замінюють днище і конусоподібну горловину. Циліндрична частина конвертора кріпиться в литому сталевому кільці, що має дві цапфи, якими воно спирається на підшипники двох стійок. Тому конвертор може повертатися навколо осі цапф, що необхідно для його обслуговування (заливки вихідного чавуну, взяття проб, виливання готової сталі і т.д.). Одна з цапф - порожниста, вона з'єднується одним повітропроводом з трубовоздуходувкой, а іншим - з повітряної коробкою днища конвертора. Повітряна коробка днища конвертора з'єднується з отворами фурм, проходять через все днище.
Малюнок 2 - Схема пристрою бесемерівського конвертора:
1 - корпус; 2 - опорний пояс; 3 - днище; 4 - повітряна коробка; 5 - кожух; 6 - сопла; 7 - В«спинаВ»; 8 - горловина; 9 - пустотіла цапфа; 10 - повітряний патрубок.
Бесемерівський процес застосовується не часто і перед старими способами одержання сталі мав дві незаперечні переваги - дуже високу продуктивність, відсутність потреби в паливі.
Недоліком бессемерівського процесу є обмежена гама чавунів, які можуть перероблятися цим способом, так як при бессемеровском способі не вдається видалити з металу такі домішки, як сірку і фосфор, в тому випадку, якщо вони містяться в чавуні. Крім того, одержувана в конверторі сталь крихка через насичення її азотом, що містяться в повітрі.
Подальшим розвитком бессемерівського процесу з'явився томасовський процес, розроблений Т. Томасом в 1878 р. Він впровадив у практику футеровку конверторів доломітом. Така футеровка дозволяла видалити з чавуну фосфор і частково сірку.
Томасівський процес не усунув усіх недоліків бессемерівського процесу. У металі виявилося більш високим вміст кисню та азоту і він більше забруднений шлаковими включеннями, тому якість металу при томасівському процесі нижче бесемерівського. Футеровка томасівського конвертора рідко витримує більше 400 плавок.
конверторного виробництва сталі постійно удосконалювалося і знайшло більш-менш широке застосування в практиці сталеплавильного виробництва. Уральські майстри й інженери розробили, наприклад, оригінальний спосіб конверторної переробки чавунів, що містять знижений вміст кремнію і близько 1,5% марганцю. Цей спосіб потім знайшов своїх послідовників на багатьох західноєвропейських заводах і отримав назву російського бессемерованія.
Новим важливим етапом, знову поставили конверторні способи на сучасний рівень і забезпечило йому тепер повсюдне широке застосування, стала заміна повітряного дуття кисневим. Пропозиції про таку заміні надходили давно і можливості застосування кисню для цієї мети успішно вивчалися багатьма вченими. В даний час має місце широке практичне рішення цієї проблеми (процес L-D та ін.)
Сучасний конверторного-кисневий спосіб отримання стали протікає приблизно таким чином. На більшості заводів для цього способу використовують глуходонних конвертори. Футеруют ці конвертори зазвичай смолодоломітовим або магкезіто-хромітових цеглою.
Кисень вдувають в конвертор вертикальної трубчастої водо-охолоджуваної фурмой, що опускається в горловину конвертора, але не доходить до...
