Смекни!
smekni.com

по дисциплине основы технологических производственных процессов на тему: общие основы (стр. 6 из 6)

Раскисление протекает по следующим реакциям:

[Мп] + [О] = (MnO); [Si] + 2[0] = (Si02);

2[А1] + 3[0] = А12Оэтв; 2[Се] + 3[0] = Се2Оэтв и т.д.

Все эти реакции сопровождаются выделением тепла. Рав­новесие реакции осаждающего раскисления сдвигается влево при повышении и вправо при понижении температуры.

Очень часто с целью получения в металле легкоплавких и хорошо всплывающих комплексов применяют так называемые комплексные раскислители, представляющие собой сплав не­скольких раскислителей.

Диффузионное раскисление

При диффузионном раскислении раскислению подвергают шлак. В тех случаях, когда металл не кипит, между значениями активности кислорода в металле и шлаке существует опреде­ленное отношение а „Ув = const (закон распределения

примесей, растворенных в двух несмешивающихся жидкостях).

Соответственно любой способ уменьшения активности окислов железа в шлаке приводит к снижению окисленности металла. Обычно при диффузионном раскислении на шлак дают смеси, в состав которых входят сильные восстановители: углерод (кокс, древесный уголь, куски угольных электро­дов), кремний (в виде ферросилиция), алюминий.

Синтетические шлаки должны характеризоваться не только возможно более низкими температурой плавления и стои­мостью, но, кроме того, должны удовлетворять еще одному требованию: они должны плохо смачиваться металлом, для того чтобы после перемешивания возможно более полно отде­ляться от него.

Приготовление синтетических шлаков связано с опреде­ленными затратами (на приобретение сырых материалов, строительство и эксплуатацию специального агрегата для их расплавления), однако эти затраты окупаются некоторым сокращением продолжительности плавки стали в сталепла­вильном агрегате и, главное, повышением качества стали.

Существенным достоинством данного метода является так­же повышение стабильности (от плавки к плавке) свойств металла, обработанного синтетическими шлаками одного и того же состава.

Это очень важно для потребителей металла.

Раскисление обработкой вакуумом

Обработка металла вакуумом с целью раскисления основана на использовании раскисляющего действия растворенного в жидкой стали углерода. Константа равновесия реакции [С] + [О] = СОгаз может быть выражена как Кс= = рсо/а а , или при невысоких содержаниях [С] и [О]

как *1с] = РсоЛсНО]> откуда [0) = PCQ/KcМ- Снижение

давления приводит к уменьшению концентрации кислорода в металле, а также к некоторому снижению концентрации угле­рода. Существует даже термин "углеродно-вакуумное" рас­кисление или просто "углеродное" раскисление. Под этим понимается удаление из металла кислорода при понижении давления (при вакуумировании) вследствие его реакции с углеродом.

При обработке вакуумом снижается не только содержание растворенного кислорода, но и количество оксидных неме­таллических включений вообще вследствие протекания реак­ций типа МеО + [С] = СОгаз + Me, равновесие которых сдви­гается вправо при понижении давления, В тех случаях, когда металл раскислен ферросилицием и алюминием, обра­зуются прочные оксиды Si02 и Al203, разрушить которые можно только под очень глубоким вакуумом в специальных вакуумных печах.

Следует иметь в виду, что при обработке металлов ва­куумом одновременно с разрушением оксидных включений уда­ляются также растворенные в них азот и особенно водород.

Легирование стали

Легированием называют процесс присадки в сталь легирующих элементов, чтобы получить так называемую легированную сталь, т.е. такую сталь, в составе которой находятся спе­циальные (легирующие) примеси, введенные в нее в определенных количествах для того, чтобы сообщить стали какие-либо особые физико-химические или механические свойства.

Легирующими могут быть как элементы, не встречающиеся в простой стали, так И элементы, которые в небольших ко­личествах содержатся во всякой стали (С, Mn, Si, P, S). Очень часто операцию легирования совмещают с операцией раскисления (особенно если металл легируют марганцем, кремнием или алюминием).

Столь различное действие легирующих элементов на поли­морфизм железа объясняется главным образом строением их собственной кристаллической решетки.

В 1-ю группу входят в основном элементы, схожие по форме (изоморфные) строению у-железа.

Во 2-ю группу - элементы, изоморфные а - железу.

Для сталеплавильщиков также важно знать поведение ле­гирующей примеси при плавке стали для того, чтобы выпла­вить металл нужного состава (попасть в анализ) с мини­мальными потерями легирующих материалов. Главное при этом — избежать ненужного взаимодействия легирующих при­месей с кислородом, чтобы уменьшить потери ("угар") леги­рующих и обеспечить получение в стали минимума продуктов окисления легирующих - неметаллических включений, загряз­няющих стали и снижающих их качество.

Иногда для легирования и раскисления стали применяют так называемые экзотермические брикеты. В состав таких брикетов могут входить содержащие легирующий элемент ок­сиды (например, оксиды хрома, марганцевая руда), порошко­образные раскислители и восстановители (например, алюми­ний, магний) и окислители (например, селитра). При выпус­ке металла в ковш, в который загружены подобные брикеты, они "зажигаются", при реакции между восстановителями и окислителями выделяется необходимое количество тепла, ле­гирующие примеси, входящие в состав оксидов, восстанавли­ваются.

Металл при таком методе работы не охлаждается.

Шихтовые материалы сталеплавильного
производства.

Материалы, используемые для выплавки стали, принято де­лить на металлосодержащие (металлошихта, металлодобавки), добавочные (флюсы) и окислители. В качестве металлошихты используют: а) чугун (жидкий или твердый); б) стальной (а в некоторых случаях и чугунный) лом; в) продукты прямого восстановления железа из железной руды; г) ферросплавы.

Основную часть металлошихты составляют чугун и сталь­ной лом. В ряде стран в качестве металлошихты использует­ся также продукт прямого восстановления железной руды — металлизованные окатыши (93—98% Fe). Самая дешевая часть металлошихты — стальной лом.

Обычно в мартеновском процессе в шихте содержится при­мерно 50—60 % чугуна (остальное лом), в конвертерном про­цессе 70—90 % шихты — жидкий чугун, остальное — лом, в электросталеплавильном доля чугуна в шихте редко превы­шает 5-25%.

В тех случаях, когда в состав завода входят сталепла­вильные цехи и доменный цех, чугун в сталеплавильный цех поступает в жидком виде. Использование в качестве шихты жидкого чугуна позволяет получать заметную экономию в расходе топлива и сокращает продолжительность плавки.

Если в составе завода нет доменного цеха, то в качест­ве шихты в сталеплавильных агрегатах используют твердый чугун, который поступает на завод в чушках. В отдельных случаях для ускорения плавки и повышения производитель­ности сталеплавильных агрегатов чушковый чугун предвари­тельно расплавляют в "металлургических" вагранках или других плавильных агрегатах.

Второй главной составной частью металлошихты является лом. В любой промышленной стране ежегодно образуется зна­чительное количество железосодержащего лома. Сбор этого лома и его обработка с целью рационального использования представляют важную народнохозяйственную задачу. Для ее решения существует специальная отрасль — ломоперерабатывающая промышленность, оснащенная сложным оборудованием. Из общего количества образующегося лома около 35 % обра­зуется непосредственно на металлургических заводах (обрезь металла при прокатке, бракованные слитки, скрап и т.д.). Обычно это тяжеловесный лом, химический состав ко­торого известен. Этот лом в основной своей массе исполь­зуют в качестве металлошихты на тех же заводах, где он: образуется.

Второй главной составной частью металлошихты является лом. В любой промышленной стране ежегодно образуется зна­чительное количество железосодержащего лома. Сбор этого лома и его обработка с целью рационального использования представляют важную народнохозяйственную задачу. Для ее решения существует специальная отрасль — ломоперерабатывающая промышленность, оснащенная сложным оборудованием. Из общего количества образующегося лома около 35 % обра­зуется непосредственно на металлургических заводах (обрезь металла при прокатке, бракованные слитки, скрап и т.д.). Обычно это тяжеловесный лом, химический состав ко­торого известен. Этот лом в основной своей массе исполь­зуют в качестве металлошихты на тех же заводах, где он: образуется.

Около 20 % общего количества лома образуется при ме­таллообработке на машиностроительных и им подобных заво­дах (стружка, отходы при штамповке и т.п.); 45-50% от общего количества лома составляет амортизационный лом (отслужившие свой срок машины, рельсы и т.п.), а также металл, извлекаемый при разработке шлаковых отвалов.

В связи с многообразием источников образования этого лома состав его далеко не всегда бывает известен. Иногда этот лом загрязнен содержащими серу смазочными маслами (стружка), цветными металлами (свинцом, алюминием, оло­вом, медью и др.), содержащимися в различных деталях сда­ваемых в лом машин.

Некоторые из этих примесей (свинец, цинк, олово) вред­ны и для обслуживающего персонала, и для агрегатов, и для качества стали. Цинк, например, при нагревании улетучива­ется, а затем в виде оксида оседает на футеровке, на эле­ментах котлов-утилизаторов и других агрегатов, выводя их из строя. Свинец проникает в мельчайшие поры кладки печи. Олово резко снижает прочность стали при повышенных темпе­ратурах.

Приходится учитывать также, что в ряде случаев загру­жаемый в сталеплавильные агрегаты лом покрыт значительным слоем ржавчины, что влияет как на величину угара металла при плавке, так и на технологию плавки.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. в 76 Общая металлургия [Текст]: учебник для вузов / Воскобой­ников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. - 6-изд., перераб и доп. -М.: ИКЦ «Академкнига», 2005 - 768 с