Производство стали. Направление Ядерная физика и технологии производство стали
 Скачать 56 Kb.
|
Школа: Инженерная школа ядерных технологий Направление: Ядерная физика и технологии производство стали Доклад
Выполнил: студент гр. 0А74 Саламатов К.А. Томск 2018 Содержание 1.Введение………………………………………………………………………3 2. Производство стали по двухстадийной схеме……………………………..4 3. Производство стали по одностадийной схеме…………………………......6 4. Заключение…………………………………………………………………...7 5. Список ресурсов……………………………………………………………...8 Введение Нельзя не оценить важность металлов в нашей жизни: из него создаётся огромное количество вещей, от бытовой техники до компьютерных составляющих. Но особо стоит выделить сталь – металл, благодаря которому стоят мосты, существуют железные дороги, столбы ЛЭП и другие вещи, без которых наша жизнь кажется немыслимой. Именно поэтому так важно уметь создавать сталь высокого качества и знать способы производства стали. В своём докладе я освещу способы производства стали по одно- и двухстадийным схемам. Производство стали по двухстадийной схеме Процессы выплавки стали осуществляют в три этапа. 1. Первый этап – расплавление шихты и нагрев ванны жидкого металла. Температура металла сравнительно невысокая, интенсивно происходит окисление железа, образование оксида железа и окисление примесей: кремния, марганца и фосфора. Наиболее важная задача этапа – удаление фосфора. Для этого желательно проведение плавки в основной печи, где шлак содержит CaO. Фосфорный ангидрид P2O5 образует с оксидом железа нестойкое соединение (FeO)3 x P2O5. Оксид кальция CaO – более сильное основание, чем оксид железа, поэтому при невысоких температурах связывает P2O5 и переводит его в шлак: 2P + 5FeO + 4CaO = (CaO)4 x P2O5 + 5Fe Для удаления фосфора необходимы невысокие температура ванны металла и шлака, достаточное содержание в шлаке FeO. Для повышения содержания FeO в шлаке и ускорения окисления примесей в печь добавляют железную руду и окалину, наводя железистый шлак. По мере удаления фосфора из металла в шлак, содержание фосфора в шлаке увеличивается. Поэтому необходимо убрать этот шлак с зеркала металла и заменить его новым со свежими добавками CaO. 2. Второй этап – кипение металлической ванны. Начинается по мере прогрева до более высоких температур. При повышении температуры более интенсивно протекает реакция окисления углерода, происходящая с поглощением теплоты: FeO + C = CO + Fe — Q Для окисления углерода в металл вводят незначительное количество руды, окалины или вдувают кислород. При реакции оксида железа с углеродом, пузырьки оксида углерода CO выделяются из жидкого металла, вызывая «кипение ванны». При «кипении» уменьшается содержание углерода в металле до требуемого, выравнивается температура по объему ванны, частично удаляются неметаллические включения, прилипающие к всплывающим пузырькам CO, а также газы, проникающие в пузырьки CO. Все это способствует повышению качества металла. Следовательно, этот этап — основной в процессе выплавки стали. Также создаются условия для удаления серы. Сера в стали находится в виде сульфида (FeS), который растворяется также в основном шлаке. Чем выше температура, тем большее количество сульфида железа FeS растворяется в шлаке и взаимодействует с оксидом кальция CaO: FeS + CaO = CaS + FeO Образующееся соединение CaS растворяется в шлаке, но не растворяется в железе, поэтому сера удаляется в шлак. 3. Третий этап – раскисление стали. Заключается в восстановлении оксида железа, растворённого в жидком металле. При плавке повышение содержания кислорода в металле необходимо для окисления примесей, но в готовой стали кислород – вредная примесь, так как понижает механические свойства стали, особенно при высоких температурах. Способы раскисления стали Сталь раскисляют двумя способами: осаждающим и диффузионным. Осаждающее раскисление осуществляется введением в жидкую сталь растворимых раскислителей (ферромарганца, ферросилиция, алюминия), содержащих элементы, которые обладают большим сродством к кислороду, чем железо. В результате раскисления восстанавливается железо и образуются оксиды: MnO, SiO2, Al2O5, которые имеют меньшую плотность, чем сталь, и удаляются в шлак. Диффузионное раскисление осуществляется раскислением шлака. Ферромарганец, ферросилиций и алюминий в измельчённом виде загружают на поверхность шлака. Раскислители, восстанавливая оксид железа, уменьшают его содержание в шлаке. Следовательно, оксид железа, растворённый в стали переходит в шлак. Образующиеся при этом процессе оксиды остаются в шлаке, а восстановленное железо переходит в сталь, при этом в стали снижается содержание неметаллических включений и повышается ее качество . В зависимости от степени раскисления выплавляют стали:
Производство стали по одностадийной схеме Один из способов одностадийного производства стали является процесс Мидрекс. Исходным сырьём для получения стали является магнетитовый концентрат. Технология включает в себя получение сырых окатышей диаметром около 13 мм (9 – 15 мм), упрочняющий обжиг их в шахтной печи и металлизацию в реакторе шахтного типа. Исходная пульпа, проходя через дисковый фильтр, промежуточный бункер, тарельчатый питатель и весы, смешивается с бентонитом, после чего смесь поступает в барабанный окускователь, в котором формируются сырые окатыши. После отсева мелких окатышей на грохоте сырые окатыши попадают на ленточный питатель, при помощи которого они загружаются в печь для упрочняющего обжига. Обожженные окатыши после охлаждения до 425оС рассеваются на грохоте. Крупную и мелкую фракции направляют на шаровую мельницу, которая работает в замкнутом цикле со спиральным классификатором, а отсортированные окатыши – к двум шахтным реакторам для получения губчатого железа Восстановление окатышей осуществляется газом, полученным путем конверсии природного газа углекислым газом, который отходит из реактора. Перед подачей в конвертер отходящий газ очищают от пыли и влаги. Металлизованные окатыши охлаждают в печи циркулирующим инертным газом до 50 – 65оС, после чего непрерывно загружают в бункер, где они хранятся в инертной атмосфере перед загрузкой в электропечи. В электропечах получают сталь. Слитая в ковши сталь подвергается вакуумированию, продувке аргоном и обработке рафинирующими порошками, отчего её качество ещё более повышается. Стоит отметить, что процессы одностадийного производства сталей являются является более продуктивной по сравнению с двухстадийной, требует меньше времени, и благодаря ей получаются стали более высокого качества. Заключение Производство стали в наше время - это необходимое условие нормального функционирования огромного количества коммуникаций на всей Земле. Без стали невозможно было бы достичь того уровня прогресса, который существует сейчас, вот почему так важно развивать технологические процессы добычи и производства стали. Список использованных ресурсов
|