На головну

Виробництво сталі в мартенівських печах.

  1.  II стадія - доменне виробництво
  2.  IV стадія - методи підвищення якості стали
  3.  Quot; ВИРОБНИЦТВО НА РІВНИХ "на робочих місцях
  4.  А ДЕ У ВАС, пардон, ВИРОБНИЦТВО?
  5.  А. Особливості економічного розвитку Росії за Петра I. мануфактурне виробництво
  6.  автоматні стали
  7.  Аналіз витрат на виробництво та собівартості продукції

Багатоповерхових надземному відкритому надбудовані ГАРАЖ - СТОЯНКА з скатних перекриття на 300 м / м. Варшавське шосе, 152, вл. 8.

характеристика проекту

 власник проекту  ВО «Спортпроект-3»
 Замовник  ГСК «Моноліт»
 Тип гаража  - Надземний; - відкритий; - неопалювальний; - манежний;
 поверховість  6 поверхів
 Висота поверху  3,5 м;
 Розмір місця зберігання  3,0 ? 6,4 м,
 Наведена площа гаража - стоянки на 1 м / м  33,33 м2
 Тип в'їзний рампи  похиле перекриття
 Матеріали несучих конструкцій:  
 - колони  монолітний з / б;
 - балки  монолітний з / б;
 - перекриття  монолітний з / б;
 - стіни  монолітний з / б;
 перегородки  монолітний з / б;
 Матеріал огороджувальних конструкцій  арбаліт
 Тип покрівлі  плоска експлуатована
 матеріал покрівлі  гермосмесь з гранітною крихтою
 Тип фундаментів  стовпчасті
 Загальна площа будівлі  10000 м2
 Загальна площа місць зберігання  5400 м2
 Інші відомості  Проект розроблений з винаходу (патент № 96112660)
 Розрахункова вартість м / м  4300 $

Рис 1.7. Послідовність технологічних операцій при виплавці сталі в кисневих конвертерах: а - завантаження скрапу; б-заливка рідкого чавуну; в- продування киснем; г-випуск сталі в ківш; д слив шлаку в шлакову чашу

Видалення сірки з металу відбувається по реакції

FeS + CaO = CaS + FeO.

Разом з тим високий вміст в шлаку (до 7 ... 20%) ускладнює перебіг реакції видалення сірки з металу. Тому для переділу в сталь в кисневих конвертерах застосовують чавун з обмеженим вмістом сірки (до 0,07%).

Подачу кисню закінчують в момент, коли вміст вуглецю в металі відповідає заданим змістом в стали. Для цього здійснюють автоматичний контроль хімічного складу метал по ходу плавки з використанням ЕОМ. Після цього конвертер повертають і виробляють випуск сталі в ківш.

Раскіленіе стали. Прим випуску сталі з конвертера в ківш її раскисляют спочатку ферромарганцем, потім ферросилицием і алюмінієм. Потім з конвертера зливають шлак.

У кисневих конвертерах важко виплавляти леговані сталі, що містять легкоокисляющихся легуючі елементи. Тому в кисневих конвертерах виплавляють низьколеговані сталі, що містять до 2 ... 3% легуючих елементів. Легуючі елементи вводять в ківш, попередньо розплавивши їх в електропечі, або легуючі феросплави вводять в ківш перед випуском в нього стали. Окислення домішок чавуну в кисневому конвертері протікає дуже швидко: плавка в конвертерах ємністю 130 ... 300 т закінчується через 20 ... 25 хв. Тому киснево - конвертерний процес продуктивніше плавки стали в мартенівських печах: продуктивність конвертера ємністю 300 т досягає 400 ... 500 т / ч стали, а мартенівських печей і електропечей- не більше 80 т / год. Внаслідок цього виробництво сталі в нашій країні в основному збільшується за рахунок введення в дію нових киснево-конвертерних цехів.

Виробництво сталі в мартенівських печах.

Пристрій і робота мартенівської печі / Дальський 2002, с. 36; 77 - с. 46 /. Мартенівська піч (рис. 1.8) - це полум'яна відбивна регенеративна піч. Вона має робочу плавильний простір, обмежений знизу подини 12, зверху склепінням 7, а з боків передньої 5 і задньої 10стенкамі.

Мал. 1.8. Схема мартенівської печі

Подина має форму ванни з укосами у напрямку до стінок печі. Футеровка печі може бути основною і кислою. Якщо в процесі плавки стали в шлаку переважають кислотні оксиди, процес називається кислим мартенівським процесом, а якщо переважають основні оксиди - основним. При високих температурах шлаки можуть взаємодіяти з футеровкою печі, руйнуючи її. Для зменшення цієї взаємодії необхідно, щоб при кислому процесі футерування печі була кислою, а при основному - основний. Футеровку кислому мартенівської печі виготовляють з динасового цегли, а верхній робочий шар подини набивають з кварцового піску. Футеровку основний мартенівської печі виконують з магнезитової цегли, на який набивають магнезитовий порошок. Звід мартенівської печі не стикається зі шлаком, тому його роблять з динасового або магнезітохромітового цегли незалежно від типу процесу, здійснюваного в печі. У передній стінці печі перебувають завантажувальні вікна 4для подачі шихтових матеріалів (металевої шихти, флюсу) в піч. У задній стінці печі розташоване сталевипускноеотвір 9 для випуску готової стали.

Розміри плавильного простору залежать від ємності печі. У нашій країні працюють мартенівські печі ємністю 20 ... 900 т рідкої сталі. Важливою характеристикою робочого простору є площа поду печі, яку умовно підраховують на рівні порогів завантажувальних вікон. Наприклад, для печі ємністю 900 т площа поду становить 115 м2. З обох торців плавильного простору розташовані головки печі 2. Головки печі служать для змішування палива з повітрям і подачі цієї суміші в плавильний простір. Як паливо в мартенівських печах використовують природний газ або мазут. для підігріву повітря при роботі на газоподібному паливі піч має два регенератора 1. регенератор являє собою камеру, в якій розміщена насадка - вогнетривку цеглу, викладений в клітку. Температура відхідних з печі газів 1500 ... 1000 ° С. Потрапляючи в регенератори, вони нагрівають насадку до 1250 ... 1280 ° С, а охолоджені до 500 ... 600 ° С гази йдуть з печі через димову трубу. Потім через один з регенераторів, наприклад правий, в піч подають повітря, який, проходячи через насадку, нагрівається до 1100 ... 1200 ° С. Нагріте повітря надходить в головку печі, де змішується з паливом; на виході з головки утворюється факел 7, спрямований на шихту 6. Відходять гази проходять через протилежну головку (праву), очисні пристрої (шлаковики) для відділення дрібних частинок шлаку і пилу, що буря з печі потоком газів, і направляються в другій (лівий) регенератор, нагріваючи його насадку. Охолоджені гази залишають піч через димар 8висотой до 120 м. Після охолодження насадки правого регенератора до певної температури відбувається автоматичне перемикання клапанів, і потік газів в печі змінює напрямок: через нагрітий лівий регенератор і головку в піч надходить повітря, а правий нагрівається теплотою газів, що відходять .

Температура факела полум'я досягає 1750 ... 1800 °. Факел нагріває робоче простір печі і шихту. Факел має окислювальний характер, що створює умови для окислення домішок шихти протягом всієї плавки.

Різновиди мартенівського процесу. При плавці в мартенівських печах складовими металевої шихти можуть бути сталевий скрап, рідкий і твердий чавуни. Залежно від складу металевої шихти, використовуваної при плавці, розрізняють такі різновиди мартенівського процесу:

1) скрап-процес, При якому основною частиною шихти є
 сталевий скрап; застосовують на металургійних заводах, де немає доменних
 печей, але розташованих в крупних промислових центрах, де багато
 металобрухту; крім скрапу до складу шихти входить 25 ... 46% чушкового пере
 ділового чавуну;

2) скрап-рудний процес, При якому основна частина
 шихти складається з рідкого чавуну (55 ... 75%), а тверда складова ших
 ти - скрап і залізна руда; цей процес частіше застосовують на металурги
 чеських заводах, що мають доменні печі.

Найбільша кількість стали отримують в мартенівських печах з основною футеровкою, так як в цьому випадку можливо переробляти в сталь різні шихтові матеріали, в тому числі і з підвищеним вмістом фосфору і сірки. При цьому використовують зазвичай скрап-рудний процес, як найбільш економічний.

Кислим мартенівським процесом виплавляють якісні сталі. Стали, виплавлювані в кислих мартенівських печах, містять значно меншу кількість розчинених газів (водню і кисню), неметалевих включень, ніж сталь, виплавлена ??в основний печі. Оскільки в печах з кислою футеровкою можна навести основний шлак, сприяє видалення фосфору і сірки, то при плавці в кислому печі застосовують металеву шихту з низьким вмістом цих складових. Завдяки цьому кисла сталь має більш високі показники механічних властивостей, особливо ударної в'язкості і пластичності, і її використовують для відповідальних деталей: колінчатих валів великих двигунів, роторів потужних турбін, шарикопідшипників, стволів гармат і т. Д.

Плавка стали скрап-рудним процесом в основний мартенівської печі відбувається наступним чином. Після огляду і ремонту пода печі за допомогою машини завалення завантажують залізну руду і вапняк і після їх прогріву подають скрап. Після закінчення прогріву скрапу в піч заливають рідкий чавун, який, проходячи через шар скрапу, взаємодіє з залізною рудою. У період плавлення за рахунок оксидів заліза руди і скрапу інтенсивно окислюються домішки чавуну:

2Fe2O3+ 3Si = 3SiO2+ 4Fe;

2Fe2O3+ 3Mn = 3MnO + 2Fe;

5Fe2O3+ 6P = 3Р2O5+ 10Fe;

Fe2O3+ 3C = 3CO + 2Fe

оксиди SiO2, MnO, Р2O5, А також CaO без вапна утворюють шлак з високим вмістом MnO і FeO, а виділяється окис вуглецю (СО) спінює шлак, який випускають з печі в шлакові чаші. Освіта і спуск шлаку тривають майже до повного розплавлення шихти. У цей період плавлення повністю окислюється кремній і майже повністю марганець і велика частина вуглецю, а також інтенсивно видаляється фосфор.

Завалка шихти, заливка чавуну і плавлення протікають повільно при великій витраті палива. Для прискорення плавлення і окислення домішок після закінчення заливки чавуну ванну продувають киснем, що подається в піч через водоохолоджувані фурми, які опускаються в отвори в склепінні печі. При цьому виділяється значна кількість теплоти, метал інтенсивно перемішується, що дозволяє в 2 ... 3 рази скоротити період плавлення, зменшити витрату палива і залізної руди.

Після закінчення розплавлення шихти настає період кипіння ванни. Для цього після розплавлення шихти в піч подають певна кількість залізної руди чи продувають ванну киснем, що подається по трубах 3 (Див. Рис. 1. 8). Вуглець, що міститься в металі, починає інтенсивно окислюватися, утворюється окис вуглецю. У цей час відключають подачу палива і повітря в піч, тиск газів в плавильному просторі печі падає і виділяється окис вуглецю спінює шлак. Шлак починає витікати з печі через поріг завалочного вікна в шлакові чаші. Ця операція називається скачуванням шлаку. Разом зі шлаком видаляється значна кількість фосфору і сірки. Після цього знову включають подачу палива і повітря, тиск газів в печі зростає, шлак перестає вспениваться, і його скачування припиняється.

Для більш повного видалення з металу фосфору і сірки в печі наводять новий шлак шляхом подачі на дзеркало металу вапна з додаванням бокситу або плавиковогошпату для зменшення в'язкості шлаку.

Окислювальна атмосфера в печі сприяє утворенню на поверхні шлак - газ окису заліза (Fе203). Окис заліза дифундує через шлак і на поверхні шлак-метал реагує з рідким залізом, відновлюючись до FеО, який також віддає свій кисень металу. Поступив в метал кисень взаємодіє з вуглецем металу з утворенням окису вуглецю, яка виділяється у вигляді бульбашок, викликаючи кипіння ванни. Тому для кипіння ванни шихта повинна містити надлишок вуглецю (на 0,5 ... 0,6%) сверхзаданного в виплавленої сталі. Ця реакція є головною в мартенівської плавки, так як в процесі кипіння ванни метал обезуглероживающего, вирівнюється його температура за обсягом ванни, частково видаляються з нього гази і неметалеві включення, збільшується поверхня дотику металу з шлаком і полегшується видалення фосфору і сірки з металу.

Починаючи з розплавлення шихти, до випуску металу з печі, регулярно відбирають проби металу і шлаку для аналізу хімічного складу. Процес кипіння вважають закінченими, якщо вміст вуглецю в металі за результатами аналізів відповідає заданому, а вміст сірки і фосфору мінімально.

Після цього приступають до раскислению металу. Метал раскисляют в два етапи: в період кипіння, шляхом припинення подачі руди в піч, внаслідок чого розкислення відбувається за рахунок вуглецю металу і подачі в ванну раскислителей - феромарганцю, феросиліцію, алюмінію і остаточно раскисляют алюмінієм і феросиліцію в ковші під час випуску сталі з печі. Після відбору контрольних проб плавку випускають з печі через сталевипускноеотвір в задній стінці. За жолобу сталь зливається в сталерозливних ківш.

При виплавці легованих сталей легкоокисляющиеся легуючі елементи вводять в ванну після розкислення перед випуском металу з печі.

Основні техніко-економічні показники. Ці показники виробництва сталі в мартенівських печах наступні: продуктивність на добу (т / м2-суткі), і витрата палива на тонну виплавленої сталі (кг / т). Середній з'їм стали з 1 м2 площі пода на добу становить ~ 10 т / м2 на добу, а витрата умовного палива від 120 кг / т для звичайної плавки до 80 кг / т для плавки з застосуванням кисню.

Техніко-економічні показники роботи мартенівських печей можна підвищити шляхом застосування печей підвищеної ємності, поліпшення їх конструкції, інтенсифікації технологічного процесу плавки. Збільшення ємності печей сприяє більш повному використанню їх теплової потужності. У нашій країні експлуатують економічно оптимальні мартенівські печі з ванною ємністю до 500-600 т.

Все більш широке застосування знаходять двохванні мартенівські печі, що дозволяють повніше використовувати теплоту газів, що відходять (рис. 1.9).

Мал. 1.9. Схема двухванной мартенівської печі / Кнорозов, с. 50 /

У цих печах є дві ванни: в той час як в одній з них протікають процеси, що вимагають великої витрати теплоти (завалка, прогрів, плавлення), в інший відбувається продування ванни киснем; при цьому виникає надлишок теплоти з газами, що відходять використовується в першій ванні. До моменту випуску металу з однієї ванни печі, в інший починають продування, а гази, що виділяються направляють в першу ванну, в якій після випуску починають завалку шихти. Окис вуглецю, що виділяється під час продування ванни, догорає над шихтою інший ванни, завдяки чому шихта швидко нагрівається і плавиться. У таких печах палива витрачається в 2 ... 3 рази менше, ніж в звичайних мартенівських печах, різко скорочується витрата вогнетривів, підвищується продуктивність печі.

Процес плавки інтенсифікують широким застосуванням кисню, що підвищує температуру в печі, прискорює процес окислення домішок, зменшує тривалість плавки і підвищує продуктивність печі (на 20 ... 25%), знижує витрату палива. Широко застосовують кисневий процес, використовуючи природний малосірчистих висококалорійний газ, що знижує вміст сірки в стали. Істотно підвищити продуктивність мартенівських печей можна, застосовуючи якісно підготовлені шихтові матеріали з мінімальним вмістом шкідливих домішок, а також автоматизуючи контроль і управління ходом мартенівської плавки. Більш повне використання мартенівських печей досягається високою організацією праці при проведенні плавки.

1.9. Виробництво сталі в електропечах / Дальський 77, с. 54 /

Електроплавильні печі. Ці печі мають переваги в порівнянні з іншими плавильними агрегатами. В електропечах можна отримати високу температуру, створювати окисну, відновну, нейтральну атмосферу або вакуум. У цих печах можна виплавляти сталь і сплави будь-якого складу, більш повно розкислювати метал з утворенням мінімальної кількості неметалічних включень-продуктів розкислення. Тому електропечі використовують для виплавки конструкційних сталей відповідального призначення, високолегованих, інструментальних, корозійно-стійких (нержавіючих) і інших спеціальних сталей і сплавів.

Для плавки смталі використовуються дуговими і індукційні електропечі.

Дугова електросталеплавильна піч. У цих печах в якості джерела теплоти використовують електричну дугу, що виникає між електродами і металевою шихтою. Дугова електросталеплавильна піч (рис. 1. 10) харчується трифазним змінним струмом і має три циліндричних електрода 9, виготовлених з графітованої маси.

Електричний струм від трансформатора гнучкими кабелями 7 і мідними шинами підводиться до електродотримача 8, а через них до електродів 9. Між електродами і металевою шихтою 4 виникає електрична дуга, електроенергія перетворюється в теплоту, яка передається металу і шлаку випромінюванням. Робоча напруга 180 ... 600 В, сила струму 1 ... 10 кА. Під час роботи печі довжина дуги регулюється автоматично шляхом вертикального переміщення електродів. Піч має сталевий зварний кожух 3. Кожух печі зсередини футерован теплоізоляційним і вогнетривкою цеглою 7, який може бути основним (магнезитовий, магнезітохромітового) або кислим (динасовий). Подина 12 печі набивається вогнетривкої масою. Плавильний простір обмежена стінками 5, подини 12 і склепінням 6, виготовляються також з вогнетривкої цегли і мають отвори для проходу електродів. У стінках печі є робоче вікно 10 для управління ходом плавки і вічка для випуску готової стали по жолобу 2 в ківш.

Мал. 1.10. Схема дугового електричної плавильної печі

Піч завантажують при знятому зводі. механізмом 11 піч може нахилятися в бік завантажувального вікна і льотки. Ємність дугових електропечей 0,5-400 т. У металургійних цехах зазвичай використовують дугові електропечі з основною футеровкою, а в ливарних цехах - з кислою.

Основна дугова піч. Застосовують два види технології плавки в дугового основний печі: на шихті з легованих відходів (методом переплавки) і на вуглецевої шихті (з окисленням домішок).

Плавку на шихті з легованих відходівз низьким вмістом фосфору проводять без окислення домішок. Шихта для такої плавки, крім зниженого вмісту фосфору, повинна мати меншу, ніж в сталі, що виплавляється, кількість марганцю і кремнію. По суті це переплав. Однак в процесі плавки за рахунок кисню деякі домішки (алюмінію, титану, кремнію, марганцю, хрому) окислюються. Крім того, шихта може містити оксиди. Тому після розплавлення шихти метал раскисляют, видаляють сірку, наводять основний шлак, при необхідності науглероживается і доводять метал до заданого хімічного складу. Раскисляют ферросилицием, алюмінієм, меленим коксом. При цьому оксиди легуючих елементів відновлюються і переходять зі шлаку в метал. Таким способом плавки отримують леговані стали з відходів машинобудівних заводів.

Плавку на вуглецевої шихтічастіше застосовують для виробництва конструкційних вуглецевих сталей. Цю плавку проводять за два періоди: окисний і відбудовний. Після заправки печі, видалення залишків металу і шлаку попередньої плавки, виправлення пошкоджених місць футерування в піч завантажують шихту: сталевий брухт (до 90%), чушковий переробний чавун (до 10%), електродний бій або кокс для науглероживания металу і 2 ... 3% вапна. Після закінчення завалювання шихти електроди опускають вниз і включають струм; шихта під електродами плавиться, метал накопичується на подине печі. Під час плавлення шихти починається окислювальний період плавки: за рахунок кисню повітря, оксидів шихти і окалини окислюється кремній, марганець, вуглець, залізо. Разом з окисом кальцію, що міститься в вапна, оксиди цих елементів утворюють основний залозистий шлак, сприяє видалення фосфору з металу.

Після нагріву металу і шлаку до 1500 ... 1540 ° С в піч завантажують руду і вапно. Що міститься в руді кисень інтенсивно окисляє вуглець і викликає кипінняванни рідкого металу за рахунок виділяються пухирців окису вуглецю. Шлак спінюється, рівень його підвищується; для випуску шлаку піч нахиляють в сторону робочого вікна і він стікає в жужільну чашу. Кипіння металу прискорює нагрівання ванни, видалення з металу газів, неметалевих включень, сприяє видаленню фосфору. Шлак видаляють, руду і вапно додають 2 ... 3 рази. В результаті вміст фосфору в металі знижується до 0,01% і одночасно за рахунок утворення окису вуглецю при кипінні зменшується і вміст вуглецю. Коли зміст вуглецю стає менше заданого на 0,1%, кипіння припиняють і повністю видаляють з печі шлак. Цим закінчується окислювальний період плавки.

Відновлювальний період плавкивключає розкислення металу, видалення сірки і доведення хімічного складу до заданого. Після видалення окисного шлаку в піч подають феромарганець в кількості, що забезпечує заданий вміст марганцю в сталі, а також виробляють коксування, якщо виплавляють високовуглецеві стали (до 1,5% С). Потім в піч завантажують флюс, що складається з вапна, плавикового шпату і шамотного бою. Після розплавлення флюсів і освіти шлаку в піч вводять раскислительную суміш, що складається з вапна, плавикового шпату, меленого коксу і феросиліцію. Мелений кокс і феросиліцій вводять в порошкоподібному вигляді. Вони дуже повільно проникають через шар шлаку. У шлаку відновлюється закис заліза:

FeO + C = Fe + CO;

2FeO + Si = Fe + SiO2

При цьому зміст закису заліза в шлаку знижується і вона з металу відповідно до закону розподілу починає переходити в шлак. Цей процес називають дифузійним раскислением стали. Раскислительную суміш вводять в піч кілька разів. У міру розкислення і зниження вмісту FеО колір шлаку змінюється і він стає майже білим. Розкислення під білим шлаком триває 30 ... 60 хв.

Під час відновного періоду сірка видаляється з металу, що пояснюється високим (до 55 ... 60%) вмістом СаО в білому шлаку і низьким (менше 0,5%) вмістом FеО. Це сприяє інтенсивному видаленню сірки з металу:

FeS + CaO = CaS + FeO.

По ходу відновного періоду беруть проби для визначення хімічного складу металу. При необхідності в піч вводять феросплави для досягнення заданого хімічного складу металу. Коли досягнуто задані склад металу і температура, виконують кінцеве розкислення стали алюмінієм і силікокальцієм. Після цього слід випуск металу з печі в ківш.

При виплавці легованих сталей в дугових печах в сталь вводять легуючі елементи у вигляді феросплавів. Порядок введення визначається спорідненістю легуючих елементів до кисню. Нікель, молібден володіють меншою спорідненістю до кисню, ніж залізо, і їх вводять в період плавлення або в окислювальний період. Хром легко окислюється і його вводять в відновлювальний період; кремній, ванадій, титан - перед випуском металу з печі в ківш, так як вони легко окислюються.

Техніко-економічні показники. Ці показники плавки в дугових печах залежать від ємності печі і технології плавки. Витрата електроенергії на 1 т сталі залежить від ємності печі. Зі збільшенням ємності печі витрата електроенергії на 1 т виплавленої сталі зменшується. Наприклад, для печі ємністю 25 т він становить 750 кВт-год, а для печі ємністю 100 т -575 кВт-год. Витрата графітірованних електродів становить 6-9 кг / т виплавленої сталі.

Техніко-економічні показники роботи дугових печей і якість металу підвищуються за рахунок інтенсифікації плавки, збільшення ємності печі, потужності трансформаторів, механізації завантаження шихти, застосування електромагнітного перемішування металу. Значну ефективність можна досягти при виплавці легованих сталей, застосовуючи дуплекс-процес: виплавка сталі в основному кисневому конвертері, а рафінування та доведення за хімічним складом в електропечі. Ефективним є застосування кисню для продувки ванни стали в окислювальний період, що інтенсифікує процес плавки, збільшує на 15 ... 20% продуктивність печі, знижує витрату електроенергії і економить легуючі добавки.

Електроіндукціонние печі.Індукційна тигельна сталеплавильна піч (рис. 1.11) складається з водоохолоджуваного індуктора 5, всередині якого знаходиться чаша 4с металевої шихтою.

Через індуктор проходить однофазний змінний струм підвищеної частоти (500 ... 1000 кГц). Струм створює змінний магнітний потік, пронизуючи шматки металу в тиглі, наводить в них потужні вихрові струми (Фуко), що нагрівають метал 1 до розплавлення і необхідних температур перегріву.

Тигель може бути виготовлений з кислих (кварцит) або основних (магнезитовий порошок) вогнетривких матеріалів. Ємність тигля від 60 до 25 т. Ток до індуктора підводиться від генератора високої частоти -лампового (лабораторні печі) або машинного. Для зменшення втрат теплоти при плавці можна застосувати знімний звід 2. Індукційні печі мають переваги перед дуговими: 1) в них відсутня електрична дуга, що дозволяє виплавляти метали з низьким вмістом вуглецю, газів і малим чадом елементів, це особливо важливо при виплавці високоякісних сталей і сплавів;

Мал. 1.11. Схема індукційної тигельної електричної плавильної печі

2) при плавці в металі виникають електродинамічні сили, які перемішують метал в печі і сприяють вирівнюванню хімічного складу, спливання неметалевих включень;

3) індукційні печі мають невеликі габаритні розміри, що дозволяє поміщати їх в закриті камери, в яких можна створювати будь-яку атмосферу, а також вакуум. Однак ці печі мають малу стійкість футеровки, шлак в них нагрівається теплотою металу і температура його недостатня для інтенсивного протікання металургійних процесів між металом і шлаком.

Зазвичай в індукційних печах виплавляють сталь і сплави або з легованих відходів методом переплавки, або з чистого шихтового заліза і скрапу з добавкою феросплавів методом сплаву. У більшості випадків печі мають кислу футеровку. Основну футерування використовують для виплавки сталей і сплавів з високим вмістом марганцю, нікелю, титану і алюмінію.

При завантаженні ретельно підбирають хімічний склад шихти відповідно до заданого, так як плавка протікає швидко, і повного аналізу металу по ходу плавки не роблять. Тому необхідну кількість феросплавів (ферровольфрам, ферромолібден, ферохром, нікель) для отримання заданого хімічного складу металу завантажують на дно тигля разом з рештою шихтою. Після розплавлення шихти на поверхню металу завантажують жужільну суміш. Основне призначення шлаку при індукційній плавці - зменшити теплові втрати металу, захистити його від насичення газами, зменшити чад легуючих елементів. При плавці в кислому печі після розплавлення і видалення плавильного шлаку наводять шлак з склобою (SiO2). Метал раскисляют ферросилицием, ферромарганцем і алюмінієм перед випуском його з печі.

Тривалість плавки в індукційній печі ємністю 1 т близько 45 хв. Витрата електроенергії на 1 т сталі становить 600 ... 700 кВт. ч.

Вакуумна плавка в індукційних печах дозволяє отримувати сталь і сплави з дуже малим вмістом газів, неметалічних включень, легувати сталь і сплави будь-якими елементами. При вакуумній індукційній плавці індуктор з тиглем, дозатор шихти і виливниці поміщають в вакуумні камери. Тут плавлять метал, вводять легуючі добавки, раскислители за допомогою спеціальних механізмів без порушення вакууму в камері. Метал в виливниці розливають в вакуумі або інертними газами під надлишковим тиском. Заливку під тиском інертного газу виробляють для підвищення щільності злитків.

1.10. Розливання сталі / Дальський, 1977, с. 56 /

Виплавлену сталь випускають з плавильної печі в розливний ківш, з якого її розливають у виливниці або кристалізатори установок для безперервного розливання сталі.

У виливницях або кристалізаторах сталь твердне, і виходять злитки, які потім піддають обробці тиском - прокатці, куванні.сталерозливних ківш (Рис. 1.12) має сталевий зварний кожух 1, Викладений зсередини вогнетривкою цеглою 2. У дні ковша є керамічний стакан 3 з отвором 4 для випуску сталі. Отвір в склянці закривається і відкривається стопорним пристроєм. Стопорний пристрій має сталеву штангу 6, на кінці якої укріплена пробка 5 з вогнетривкого матеріалу. На штангу надіті трубки 7 з огнеупора, що оберігають її від розплавлення рідкої сталлю. Стопор піднімають і опускають важільним механізмом 11 вручну або за допомогою гідравлічного приводу з дистанційним управлінням. Ківш за дві цапфи 8 піднімається краном. Ємність ковша вибирають в залежності від ємності плавильної печі з урахуванням шару шлаку 9 (100 ... 200 мм), що оберігає дзеркало металу 10в ковші від охолодження при розливанні. Зазвичай ємність ковшів 5 ... 260 т. Для великих плавильних агрегатів застосовують ковші ємністю 350 ... 480 т.

виливниці - Чавунні форми для виготовлення злитків. Конфігурація изложниц характеризується формою поперечного та поздовжнього перетинів і залежить від сорту заливається стали і призначення злитка. Виливниці виконують з квадратним, прямокутним, круглим і багатогранним поперечними перетинами (рис. 1. 12).

 Мал. 1.12. Сталераз-заливального ковш6 1 - кожух; 2 - вогне-порно футерування; 3 - керамічний стакан; 4 - випуск-ве отвір; 5 - пробка; 6 - сталева штанга; 7 - вогне-порно трубка; 8 - цапфи; 9 - шлак; 10 - поверхня (зер-ало) металу;

Злитки квадратного перетину (рис. 1. 12, а) Прокочується на сортовий прокат (двотаврові балки, швелери, куточки і т. Д.); злитки прямокутного перетину (рис. 1. 12, б) З відношенням ширини до товщини 1,5 ... 3,0 - на лист; з злитків круглого перетину (рис. 1. 13, в) Виготовляють труби, колеса. Багатогранні злитки (рис. 1. 13, г) Використовують для поковок.

 Мал. 1.13. види изложниц

Для розливання спокійної сталі, застосовують виливниці, що розширюються догори (рис. 1. 14, б), Для розливання киплячої сталі - виливниці, що розширюються донизу (рис. 1. 14, а).

Виливниці, що розширюються догори, зазвичай мають дно, а розширюються донизу роблять наскрізними, без дна. Для попередження транскрісталлізаціі дно квадратних і прямокутних изложниц закруглено. Виливниці для розливання спокійної сталі мають прибуткові надставки 8 (Рис. 1. 14, б), Футеровані зсередини вогнетривкою масою 9 з малою теплопровідністю. Сталь в прибутковій надставці довше знаходиться в рідкому стані і живить твердіє злиток металом, завдяки чому зменшується глибина усадочноюраковини, поліпшується якість злитка, зменшуються відходи при обрізку його головної частини.

Розміри изложниц залежать від маси зливка. Для прокатки відливають злитки від 200 кг до 25 т; для поковок - масою до 250 т.

Економічно більш доцільна розливання сталі в великі злитки, так як при цьому скорочуються витрати праці, на вогнетриви, втрати металу, зменшується тривалість розливання. Однак маса злитка обмежується потужністю прокатного обладнання і погіршенням якості злитка через нерівномірність хімічного складу в різних його місцях. Зазвичай вуглецеві спокійні і киплячі стали розливають в злитки масою до 25 т, леговані і високоякісні стали - в злитки від 500 кг до 7 т, а деякі сорти високолегованих сталей в злитки масою кілька сотень кілограмів.

Способи розливання сталі. Пріменяюттрі основних способи розливання сталі: в виливниці зверху; ввиливниці сифоном; на установках безперервного розливання сталі (УНРС).

У виливниці зверху (рис. 1. 14, а) Сталь заливають безпосередньо з ковша 1.

Мал. 1.14. Розливання сталі в виливниці

При розливанні зверху виключається витрата металу на літники, проста підготовка обладнання до розливання, температура заливається стали може бути нижче, ніж при сифонному заливці. Однак при розливанні зверху сталь падає в изложницу з великої висоти, бризки металу застигають на стінках виливниці і погіршують поверхню злитка, утворюючи окисні полон. Окисні полонених не зварюються з тілом зливка навіть при прокатці, після якої необхідно зачищати поверхню заготовки для поліпшення її якості, що є дуже трудомісткою операцією. при сифонной розливання (рис. 1. 14, б) Сталлю заповнюють одночасно кілька виливниць (від 4 до 60). Виливниці встановлюють на піддоні 6, в центрі якого знаходиться центровий літник 3, футерований вогнетривкими трубками 4, з'єднаний каналами, виконаними з вогнетривких пустотілих цегл 7, з нижніми частинами изложниц. Сифонна розливання заснована на принципі сполучених посудин: жідкаясталь 2 з ковша 1 надходить в центровий літник і через канали заповнює виливниці 5 знизу. Цей спосіб розливання забезпечує плавне, без розбризкування заповнення виливниць, поверхня злитка виходить чистою, скорочується тривалість розливання, можна розливати велику масу металу одночасно на кілька дрібних злитків. Однак при сифонной розливання підвищується трудомісткість підготовки обладнання, збільшується витрата вогнетривів, з'являється необхідність у витрачанні металу на літники (до 1,5% від маси заливається стали), в перегрів металу в печі до більш високої температури, так як при перебігу по каналах він охолоджується .

Обидва способи розливання широко застосовують. Для звичайних вуглецевих сталей використовують розливання зверху; для легованих і високоякісних сталей - розливання сифоном.

Безперервне розливання сталі (НРС) (Рис. 1.15) полягає в тому, що рідку сталь з ковша 1 через проміжне розливний пристрій 2 безперервно подають у водоохолоджувальну изложницу без дна - кристалізатор 3, з нижньої частини якого витягується твердіє злиток 4.

Мал. 1.15. Схема розливання сталі на машинах безперервного лиття

Перед заливанням металу в кристалізатор вводять затравки, що утворить його дно. Запал має головку у формі хвоста. Рідкий метал, потрапляючи в кристалізатор і на приманку, охолоджується, твердне, утворюючи кірку. Запал тягнуть валками 5 витягується з кристалізатора разом з твердіє злитком, серцевина якого знаходиться в рідкому стані. Швидкість витягування злитка із кристалізатора залежить від перетину злитка. Наприклад, швидкість витягування прямокутних злитків перетином 150 ? 500 мм і 300 ? 2000 мм ~ 1 м / хв.

На виході з кристалізатора злиток охолоджується водою, яка подається через форсунки в зоні 6 вторинного охолодження. Із зони вторинного охолодження злиток виходить повністю затверділим і потрапляє в зону 7 різання, де його розрізають газовим різаком 8 на шматки заданої довжини. Для запобігання приварювання злитка до стінок кристалізатора останній здійснює зворотно-поступальний рух з кроком 10 ... 50 мм і частотою 10 ... 100 циклів на хвилину, а робоча поверхня кристалізатора змазується спеціальними мастилами. Висота кристаллизатора 500 ... 1500 мм. в них отримують злитки прямокутного поперечного перерізу з габаритними розмірами від 150 ? 500 до 300 ? 2000 мм, квадратного від 150 ? 150 до 400 ? 400 мм, круглі у вигляді товстостінних труб. Внаслідок спрямованого затвердіння і безперервного живлення при усадки в злитках безперервного розливання відсутні усадочні раковини, вони мають щільне будова і дрібнозернисту структуру. Поверхня зливка виходить хорошої якості. Вихід придатних заготовок може досягати 96 ... 98% від маси разливаемой стали.




 Сучасні способи підвищення якості металів і сплавів |  Альтернативні доменному процеси |  РОМЕЛТ "- повністю рідиннофазної процес отримання металу |  ВИРОБНИЦТВО КОЛЬОРОВИХ МЕТАЛО В |  виробництво магнію |  виробництво нікелю |  виробництво титану |  Основи технології одержання феррованадия |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати