Технологический процесс и технологическая система (стр. 16 из 47)

Сущность доменного процесса состоит в восстан-и железа из оксидов руды, науглероживании Fe, соединения пустой породы с флюсом и слива еѐ в виде шлака, получения слива чугуна.

Чугуны подразделяются на: передельные (около 80% выхода) - идут на переплавку в сталь; литейные(20%) – исп-ся для пр-ва отливок; и специальные.

По назначению:

1). Серые - с высокими мехи св-вами, прим-ся для пр-ва станков и др оборудования, зубчатых колѐс, корпусов. Маркируются СЧ - число, показывающее предел прочности на разрыв.

2). Ковкие - с лучшими мех св-вами; для изготовления деталей с\х машин, тракторов; обозначаются: КЧ - число, показывающее предел прочности на разрыв, второе число - относительное удлинение, напр КЧ 30-5(чугун ковать нельзя).

3). Высокопрочные - с добавлением разл присадок - модификаторов – марганец, что повышает их прочность и качество; маркируются ВЧ 20-5.

4). Спец чугуны, легированные другими Ме.

Чугуны широко экспортируются в среднем 166230 т в месяц.

Продуктом доменного пр-ва явл-ся и ферросплавы - сплавы Fe с кремнием, хромом и др металлами, используемые в дальнейшем для легирования сталей в процессе их выплавки.

44.Технологические системы производства стали. Сравнительная техникоэкономическая оценка процессов производства.

Исходным мат-лом для пр-ва стали служат: передельный чугун, металлолом, отходы металлургического пр-ва. Задача плавки сост в удалении углерода и примесей : фосфора, серы, кремния. Сущность всех способов передела чугуна в сталь сводится к 3 хим процессам:

1. В расплавленной шихте под воздействием кислорода добавляемой руды окисляются и всплывают в виде шлака примеси

2. Углерод окисляется кислородом и удаляется с пов-ти – сталь как бы кипит

3. Так как при продувании часть кислорода соединилась с железом, пр-ся ее раскисление путем ввода ферромарганца, ферросилициума и ферроалюминия.

Осн вопрос в пр-ве стали: что явл-ся источником тепла, t (источник не сжигания топлива, не электроэн-я, а теплоэкзотерм р-ции):

кислородно-конвекторный способ (t=600) позволяет осущ-ть получение

стали из жидкого чугуна. В рез-те экзотерм реакции происходит окисление примесей ( путем активного продувания кислорода) ( 15-20 млн тыс). Очень выгодно, 35% исп-е этого способа.

мартеновский способ (типично пирометал процесс), путем сжигания

газообразного топлива (t=1700). Пр-во легированных сталей, исп-е металлолома. Процесс длительный (16ч), периодический, пожиратель топлива. 45% - доля способа в

России, в Европе – 0, 01%

электротермия. 15-20%. Нагревание электрической дугой, индук печи. t=3000. Только для пр-ва легированных сталей. Не исп-ся чугун, из углеродистой стали.

Черные Ме представлены в структуре экспорта успешно (прим 20% - доля экспорта черных Ме, 70% - топлива). На мировых рынках за сбыт и реализацию черных Ме идет конкурентная борьба. Для завоевания рынков экспортеры исп-ют демпинг – опред форма организации продукта, связана с тем, что не продается

а) ниже цен внутр, ниже цен себест-ти пр-ва

б) ниже цен мирового рынка. Страны, куда такой Ме поступает, начинают

действия – антидемпинг.

Сталь продают в виде расплава, но ему надо придать форму, кот была бы удобна.

Большое зн-е в метал-и имеет техн схема пр-ва стали, включ в себя прокатное прво как способ формообразования.

45.Технико-экономическая оценка конверторного способа производства стали.

В кислородных конвертерах выплавляется бол часть стали. Сущность к-л способа плавки сост в том, что через расплавленный и залитый в конвертер чугун продувается технически чистый кислород, кот вступает в реакцию с углеродом чугуна и примесями, переводит их в шлак и отходящие газы.

Конвертер представляет собой стальной сосуд грушевидной формы. Он опирается на стойки и может поворачиваться при сливке стали и шлака.

Подвод кислорода под давлением осущ-ся с помощью фурмы. Сначала в конвертер загружают холодные материалы: стальной скрап, известь, железную руду, затем заливают расплавленный чугун. После заливки, через охлаждаемую медную трубу (фурму) подается под давлением кислород. Необходимая t плавки при этом достигается за счет сгорания углерода чугуна и примесей.

Завершающей стадией явл-ся раскисление стали, кот пр-ся для удаления из расплава кислорода, присутствующего в нем в виде окислов.

По сравнению с мартеновским конвертерный способ пр-ва стали отличается ↑ производит-тью (процесс 50-60мин, в то время как мартеновский 1-12 час), лучшими экол св-вами, т.к. не исп-ся топливо, и требует меньше капвложений. Сталь получается несколько хуже мартеновской.

46.Технико-экономическая оценка электротермического способа производства стали.

Плавка стали происходит в печах, нагреваемых под воздействием эл тока. Печи подразделяются на электродуговые, где плавка происходит за счет эл дуги, и индукционные, где плавка осущ-ся нагревом шихты за счет индукции вихревыми токами.

Премущество: быстрая нагреваемость, контролируемость процесса, возм-ть создания вакуума или установленной опред газовой среды. Получают сталь ↑ кач-ва и заданного состава, т.к. исключаются примеси. В наст время этот способ широко примют для выплавки высококач углеродистых и легированных сталей (14%), а также ферросплавов.

Индукц печи по сравнению с дуговыми обладают рядом преимуществ:

- отсутствие дуги позволяет выплавить Ме с малым содержанием углерода и газов

- возникающие электродинамические силы перемешивают жидкий Ме, способствуя выравниванию хим состава и всплыванию неметал включений

- индукц печи отличаются небольшими размерами, что позволяет помещать их в спец камеры и создавать любую атмосферу и вакуум

Плавка в вакууме позволяет получать сплавы с минимальным содержанием газов и неметал включений, легировать сплавы любыми эл-ми.

Недостатками плавки явл-ся ее малая производит-ть и бол энергоемкость. Индук печь емкостью 1 т сост ок 45 мин плавки и расход эн-и 600-700кВт ч.

47.Классификация стали (по химическому составу, назначению, качеству и др.).

Области применения связаны со св-вами стали: хороший конструкционный Ме, автомобилестроение (25%), станки, оборудование (чуть < 25%), трубы (газопроводы, нефтепроводы), строительство (железо-бет конструкции, =75%), железодорожное полотно (7%)

Чугуна < чем стали Сталь:

1. по хим составу:

- углеродистая – сплав Fe и C ( {низко <0,25%, средне 0,25-0,65%} - конструкционные, {высоко > 0,65%} - инструментальные). Конструкционная - для изготовления деталей машин, конструкций. Высокие мех св-ва : прочность, пластичная; выс техн св-ва: хорошо льется, режется, обраб давлением. Потребляется в больших колвах, низкие цены. Инструментальная – для изготовления инструментов: режущих и измерительных. Высокая твердость, износоустойчивость, прочная, пластичная - легированная – спец добавки ( низко, средне, высоко).

2. по кач-ву

Качество опр-ся серой S и фосфором P (они придают хрупкость):

обыкновенного кач-ва: S не > 0,06; P не > 0, 07 качественная: S=0, 03; P=0, 03 высококачественная: S=0, 025; P=0, 025 особовысококач: S=0, 015; P=0, 015

3. по способу пр-ва:

- конвертерная

- мартеновская

- электросталь

- сталь, полученная gрямым восстановлением из руды

4. по способу изг-я:

- литая

- катанная

- штампованная

5. по способу раскисления:

- кипящая

- стойкая

- полустойкая

6. по назначению:

- строительная

- конструкционная

- инструментальная

- спец назначения (жаропрочная, нержавеющая)

48.Легтрованные стали: состав, свойства, области применения, процессы

производства. Примеры.

Легированными называют стали, в которые вводят одну или несколько легирующих добавок для получения заданных свойств. Название легирующих элементов определяет название стали: хромистая, хромомарганцевая и т.д. Добавкой хрома, никеля получают нержавеющие стали, добавкой вольфрама, молибдена - жаростойкие.

Хром повышает коррозионную стойкость стали, при содержании свыше 10% сталь становится нержавеющей.

Никель придаѐт коррозионную стойкость, жаростойкость, жаропрочность.

Вольфрам повышает прочность, сохраняя свойства после прокаливания.

Часто применяют для легирования кремний, марганец, в небольших количествах титан, ванадий и другие металлы.

В обозначение марки входит одна или две цифры, обозначающие содержание углерода в сотых долях процента, буквы русского алфавита, обозначающие символ легирующего элемента, после буквы - цифра, показывающая содержание элемента в процентах, при содержании легирующего элемента менее 1,5% цифра опускается.

Например: 15Х2М(0,15% углерода, менее 2% никеля, менее 1,5% молибдена); 20Х13(0,20%С, около13% хрома).

Стали специального применения маркируются вначале буквой, обозначающей область применения стали:

А - автоматная сталь (используется для станков-автоматов);

Ш - шарикоподшипниковая;

Р - быстрорежущая(для изготовления инструментов для обработки металлов на станках методом скоростного резания).