Реферат: Металургія сталі

При виплавці сталі використовують такі вихідні матеріали: метало шихта, флюси та окислювачі.
Основна частина метало шихти (до 80%) – це переробний чавун і сталевий брухт. Іноді – ще й феросплави. У якості флюсу використовують вапняк. У якості окислювача – залізну руду.

Основне призначення переробки чавуну в сталь – це зниження вмісту в ньому вуглецю, кремнію, марганцю і фосфору шляхом окислення і переводу їх у шлак або гази. Вуглець чавуну, з’єднуючись з киснем, перетворюється на газ СО і звітрюється. Інші домішки перетворюються у шлак. Існує три основних способи отримання сталі: конверторний, мартенівський і електро-спосіб.

Конверторний спосіб отримання сталі
Конвертор – це спеціальна металева посудина, обкладена всередині вогнестійкою цеглою. Футеровка витримує до 2000 плавок.
Конвертор за допомогою приводних механізмів може повертатися навколо своєї горизонтальної вісі – при завантаженні шихти і при зливанні шлаку та виплавленої сталі. Робоче положення конвертора – вертикальне. Ємкість кисневих конверторів від п’тидесяти до п’ятисот тон.

В конвертор спочатку завантажують скрап (металевий лом), потім заливають рідинний чавун (при температурі 1300 С0), засипають вапно, залізну руду і окалину. Потім здійснюють продувку технічним киснем під тиском 1,6 – 1,8 МПа. Під час продувки кисень окислює домішки. Реакції окислення протікають дуже швидко, з виділенням великої кількості теплоти. Температура в конверторі підвищується до 2500С0. Після продувки сталь готова. Її випускають.

Завантаження печі триває 5 хвилин, продувка 12...20 хвилин, взяття проб – 6 хв., виливка сталі і шлаку – 5...10 хв. На весь цикл витрачається 35...40хв. Це найбільш продуктивний і найдешевший спосіб виплавки сталі. Але якість сталі невисока. Конверторна сталь йде в основному на невідповідальні будівельні конструкції.
Конверторним способом виплавляють біля 20% сталі.

Виробництво сталі в мартенівських печах
Спосіб виробництва сталі в мартенівських печах є універсальним з точки зору складу шихти. Але він менш продуктивний. Сталь - більш якісна, ніж конверторна. Використовується в основному у машинобудуванні.
По виду вихідних матеріалів відрізняють декілька видів плавки:
- скрап процес – плавка на твердому чавуні і металевому ломі;
- рудний процес – плавка на рідкому чавуні з добавкою руди для окис-лення;
- скрап рудний процес – плавка на рідинному чавуні, скарпі і руді.

Усі ці процеси здійснюють у полум’яних печах.
Шихта завантажується у піч через завалочні вікна. Паливом для марте-новських печей є природний газ або мазут, які подаються у плавильний простір через паливні головки. При згоранні палива в печі виникає факел з температурою 1800-1900С0. При цьому тверді складові частини розплавляються. В цей час відбувається процес окислення домішок і вони переходять у шлак.

Головний процес, який протікає в мартенівський печі – це кипіння металу, що відбувається внаслідок окислення вуглецю.
Тривалість однієї плавки – 6-10 годин.
Ємкість мартенівських печей – 180-600 т.
Мартенівським способом виплавляють близько 70% сталі.

Виробництво сталі в електропечах
Цей процес найбільш досконалий. Він дозволяє отримувати сталь найвищої якості, яка використовується у машинобудуванні для особливо відповідальних деталей. Цим способом виплавляють близько 10% сталі. Разом з цим, цей спосіб найбільш дорогий.
Існує два види печей для плавки – єлектродугові та індукційні.

В дугових печах в якості шихти використовують металевий скрап (відходи металургійного, ковальського і прокатного виробництва, сталевий брухт) – 90%, рідинний чавун – 5-10%, окатиші – до 5%, вапно – 1-2%.
Між графітовими електродами і скрапом виникає електродуга. Температура у зоні дуги сягає 4000С0.

Завантаження печі відбувається через робоче вікно, а випуск сталі – через льотку. Для випуску сталі піч нахиляють до 450.
При електроплавці широко застосовують продування киснем (особливо при виплавці легованих сталей).

Тривалість плавки – 3-6 год., а з продувкою – 2-4 години.
Ємність дугових печей коливається від 1,5 до 250т.
Індукційні печі мають ємність від 60кг до 25т.
Температура у цих печах підвищується завдяки дії індукційних струмів, що виникають навколо індуктора при проходженні змінного струму. В індукційних печах переробляють чисті шихтові матеріали точно заданого складу.

При цьому способі переважно виробляють високоякісні леговані сталі, очищені від домішок. Але повністю позбавитись домішок практично неможливо. Тому для отримання очищених сталей застосовують вакуумування сталі, при якому сталь майже повністю звільняється від водню, азоту, сірки та фосфору.

Список використаної літератури:

1. Безимянский В.И. и др. Конверторные процессы производства стали /Под ред. Безимянского. –К.; Донецк: -1984.
2. Власов Н.Н. и др. Розливка чёрных металлов: Справочник. –М.: -1987.
3 Городничий Н.И. Литейное производство цветных металлов и сплавов. –М.: -1989.
4. Доменное производство: справочник, в 2т./ Под ред.Е.Ф.Вегмана. –М.: -1989.
5. Дриц М.Е., Москалёв М.А. Технология конструкционных материалов и метериаловедение. –М.: -1990.
6. Ермаков С.С., Вязников Н.Ф. Порошковые стали и изделия. Л.: -1990.
7. Линчевский Б.В. и др. Металлургия чёрных металлов: учебник /Под ред. Б.В. Лнчевского. –М.: -1986.
8. Матвеев Ю.Н., Стрижко В.С. Технология металлургического производства цветных металлов: Учебник. –М.: -1986.
9. Машины и агрегаты металлургических заводов: Учебник. –М.: -1981.
10. Металлургия благородных металлов: Учебник. /Под обьед. ред. Л.В.Чугаева. –М.: -1987.
11. Металлургия стали. /Под ред. В.И. Явойского. –М.: -1983.
12. Металлургия чугуна /Е.Ф. Вегман и др. –М.: -1989.
13. Накифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. –М.: -1986.
14. Основы металлургичесого производства: Учебник./В.К. Бабич, Н.Д. Лукашкин, А.С. Морозов и др. –М.: -1988.
15. Основы технологии важнейших отраслей промышленности, т.1-Минск: -1989.
16. Основы технологии важнейших отраслей промышленности /Под ред. Сидорова. –М.: -1971.
17. Самохвалов Г.В., Черныш Г.И. Электрические печи чёрной метал-лургии. -М.: -1984.
18. Соколов Р.С. Химическая технология, т.2. –М.: -1999.
19. Технология важнейших отраслей промышленности /Под ред. Гринберга, -М.: -1985. Безкоштовно скачати реферат "Металургія сталі" в повному обсязі