История производства железа и его сплавов. История производства железа и его сплавов
 Скачать 0.8 Mb.
|
|
FeХOY+C=Fe+CO2 Основной, самый древний и самый распространенный способ – это способ доменного получения железа(чугуна), когда железная руда вступает в химическую реакцию с углеродом кокса. Для проведения такого восстановления требуются специальные доменные печи, подготовленный кокс из коксующегося угля. Продукт такого процесса - чугун, содержащий железа и углерод (свыше 3%). Данный продукт обладает определенной хрупкостью и не пригоден для изготовления из него ответственных металлических деталей. Поэтому чугун используют для производства стали, когда удаляют углерод (обезуглероживают) и с помощью специальных добавок (ферросплавов) и термообработки и получают сталь необходимого качества. Существуют множество разновидностей такого карботермического процесса восстановления железа из руды углеродом, но самым эффективным, простым и распространенным на сегодняшний момент является именно получение чугуна в доменной печи. С помощью доменного процесса возможно перерабатывать бедные железные руды. Однако для функционирования доменного процесса необходима добыча коксующихся углей, коксохимическое производство, обогащение руд, агломерация и т.д. Все это помимо производственных затрат связано с решением экологических проблем. Одной из разновидностей карботермического процесса, который начал активно развиваться в 70 годы 20 века, стал процесс восстановления железа из руды природным газом, где протекают следующие химические реакции: CH4+H2O=CO+Н2 (конверсия природного газа) FeХOY +CO=Fe+CO2 FeХOY +H2=Fe+H2O Продуктом данного процесса является железо прямого восстановления ЖПВ, которое не загрязнено углеродом, поскольку нет прямого взаимодействия руды и углерода и не загрязнено различными примесями, которые могли бы переходить из кокса. Данный продукт содержит около 1% углерода и около 90% Fe. Данный продукт также не пригоден для изготовления из него ответственных металлических деталей и может быть использован только как сырьевой материал при производстве стали. Технологические изменения, происшедшие в 1990 г. позволили значительно снизить капитало- и энергоемкость процессов прямого восстановления железа, в результате чего произошел новый скачок в производстве продукции ЖПВ, который продолжается до сих пор. Разнообразие технологий, оборудования и сырья создало большое разнообразие способов ЖПВ, однако немногие из них прошли опытно-промышленную проверку. Все эффективные методы прямого восстановления фактически используют единственный процесс: богатое железорудное сырье (мелкий концентрат или окатыши) восстанавливается специальной газовой смесью до содержания железа 85-90%. Именно поэтому основное производство железа прямого восстановления главным образом сосредоточено в странах, обладающих большими запасами нефти (попутного газа), природного газа и железной руды, а также ограничены в запасах металлолома. Такие производства сосредоточены в странах Латинской Америки, Ближнего и Среднего Востока. На сегодняшний день в мире широко распространена технология компании Midrex, (Midrex.com) установки которой работают во многих станах мира. Сегодня по технологии Midrex производится около 40 млн. тн ЖПВ или 60% от общего производства ЖПВ. Всего в мире производится около 60 млн. тн железа прямого восстановления. Среди крупных предприятий использующих технологию Midrex, Российский Оскольксий ЭМК, который с 1983-1987 построил и запустил четыре модуля с производительностью около 1,7 млн. тн. в год металлизованных окатышей DRI. Российский Лебединский ГОК в 1999 г. запустил модуль по производству горяче-брикетированных брикетов по несколько иной технологии HYL/Energiron мощностью 0.9 млн . тн в год. В 2007 г. Лебединский ГОК запустил еще один модуль по этой же технологии 1,4 млн. тн в год горяче-брикетированного железа (HBI). Всего в России выпускается ЖПВ около 3,4 млн. тн в год. В основных процессах получения DRI-HBI достигается не только низкое содержание серы и фосфора (приходящих из угля и кокса), но и других примесей, таких как медь, свинец, цинк, характерных для переработки лома. Качество стали из ЖПР получается очень высоким. Выводы: -DRI является перспективных продуктом и будет востребован при дефиците металлолома и необходимости выплавки особо чистых марок сталей. -Цена DRI будет всегда отставать от цены на чугун, потому что при выплавке стали чугун является дополнительным источником энергии, а DRI содержит неметаллическую фазу и снижает технико-экономические показатели работы печи. -DRI производят страны, где доступен дешевый газ и ЖРС. -Без четкого понимания цена на газ после введения установки DRI нет смысла начинать строительство. -Возможно строительство установки DRI на газе, произведенным из угля. Заключение Как только не называют наше время – космической эрой, веком кибернетики и автоматики, эпохой генной инженерии и атомной техники… Каждое из этих определений верно, но не всеобъемлюще. Более точно звучит “железный век”. И на самом деле: без железа нет авиации и космонавтики, нет кибернетики и автоматики, нет генной инженерии и атомной техники. Железо – это основа всей современной земной цивилизации. Нет сомнений, что в начале третьего тысячелетия нашей эры, железо останется основным конструкционным материалом, из которого строят машины и механизмы, мосты и суда, приборы и инструменты. Список используемой литературы 1.Арзамасов Б.Н. Материаловедение. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003 2.Байер B.E., Архитектурное материаловедение. Архитектура-С, 2005 3.Колесов С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов. М. Высш шк., 2004 4.Кузьмин Б. А. и др. Металлургия. Металловедение и конструкционные материалы. М.: Высшая школа, 1977 5.Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990. 6.Мезенин Н.А. Занимательно о железе. М. «Металлургия», 1972. 7.Ройтман И.А., Кузьменко В.И. Основы машиностроения в черчении. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000 8.http://www.meteorite.narod.ru/proba/stati/stati8.htm 9.https://scientificrussia.ru/articles/egypt-meteorite-iron 10.https://metalspace.ru/history-metallurgy/tom1/furnace/26-pervye-syrodutnye-pechi.html 11. https://studfile.net/preview/3735945/page:2/ 12. https://mirnovogo.ru/domennaya-pech/ 13.https://metalspace.ru/education-career/osnovy-metallurgii/proizvodstvo-stali/407-konverternyj-sposob-proizvodstva-stali.html 14. https://pechnoy.guru/pechi/promyshlennye/martenovskaya-pech.html 15. https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/35709/1/gpis_2015_07.pdf 16. https://studfile.net/preview/7218272/page:21/ 17. https://www.urm-company.ru/production/dri/ |