Прогрессивные технологические процессы (стр. 13 из 37)
Выплавку чугуна производят в доменных печах, в вагранках и электропечах. Исходным сырьем являются железная руда и металлолом. На машиностроительных предприятиях преимущественно используется металлолом черных металлов, который переплавляют в вагранках или в электропечах. Требуемый химсостав чугуна получают путем выжигания излишков углерода и добавки к расплаву различных ферросплавов и раскислителей. Отличительной особенностью чугуна является его высокая технологичность, способность легко заполнять сложные формы, возможность получения тонкостенного и ажурного литья.
Исходным сырьем для производства чугуна являются железная руда и металлолом. Ценность железной руды определяется содержанием в ней железа, степенью восстановимости, видом и составом пустых пород, содержанием вредных примесей. С повышением содержания железа в исходном сырье снижаются затраты на подготовку руды, увеличивается производительность доменных печей, уменьшается расход кокса.
Это в конечном итоге ведет к снижению стоимости выплавки чугуна. Выплавку чугуна производят в доменных печах, в вагранках и электропечах.\
Современная доменная печь состоит из колошника, шахты, распара, заплечиков и горна (рисунок ). В верхней части печи на колошнике устанавливается засыпной аппарат 1, служащий для засыпки шихтовых материалов, и газоотводные трубы 2, по которым отводится доменный газ.
Нижняя часть доменной печи – горн – имеет цилиндрическую форму. В верхней части горна по окружности расположены фурмы 3, через которые в печь подаются подогретый до 1000... 1200 °С воздух и природный газ. Нижняя часть горна, в которой собираются чугун и шлак, называется лещадью. Выше лещади (на высоте 1500 мм) находится летка 5 для выпуска чугуна, а на высоте 3000...3500 мм располагается шлаковая летка 4. Обе летки забиваются огнеупорной массой, а перед выпуском чугуна пробиваются. В футеровку сильно нагревающихся частей печи вмонтировано охлаждающее устройство, по которому непрерывно циркулирует холодная вода. Производительность доменной печи определяется прежде всего ее полезным объемом Vn, т.е. объемом рабочего пространства от оси чугунной летки до уровня засыпки на дымнике, составляющим 2700...3000 м3.
На машиностроительных предприятиях преимущественно используется металлолом черных металлов, который переплавляют в вагранках или в электропечах. Требуемый химсостав чугуна получают путем выжигания излишков углерода и добавки к расплаву различных ферросплавов и раскислителей. Отличительной особенностью чугуна является его высокая технологичность, способность легко заполнять сложные формы, возможность получения тонкостенного и ажурного литья.
Основными показателями, характеризующими работу доменной печи, являются: производительность, коэффициент использования полезного объема печи (КИПО), удельный расход кокса.
Производительность доменной печи оценивается массой чугуна (в тоннах), производимого в сутки или за год, и зависит от эффективности работы печи – коэффициента использования полезного объема печи К, который представляет собой отношение полезного объема печи (Vn) в кубометрах к средней суточной производительности печи Q : K. = Va/Q.
Чем меньше КИПО, тем выше производительность доменной печи. На передовых заводах он достигает 0,5...0,7. Иногда работу доменной печи характеризуют показателем, обратным КИПО,– съемом чугуна с 1 м3 полезного объема печи.
Важнейшим показателем доменной плавки, характеризующим экономичность работы доменной печи, является удельный расход кокса. Этот показатель показывает степень использования теплоты сгорания топлива, подготовки сырья к плавке и отражает мастерство ведения доменного процесса. В лучших доменных печах он составляет
360...400 кг на 1 т чугуна.
По рассмотренным показателям оценивают работу доменной печи с технической стороны. Для экономической оценки результатов работы коллективов доменных цехов пользуются такими показателями, как производительность труда и себестоимость чугуна.
Производительность труда определяется объемом годовой выплавки чугуна, приходящимся на одного рабочего.
В себестоимости чугуна учитываются стоимость материалов, живого труда и амортизация основных фондов. Основную долю себестоимости чугуна составляет стоимость сырьевых материалов и топлива (более 92 %). Поэтому основной путь снижения себестоимости чугуна – уменьшение расхода сырьевых материалов и кокса. Сталью называют железоуглеродистый сплав с содержанием углерода до 2 %. По химическому составу сталь разделяют на углеродистую и легированную, а по качеству - на сталь обыкновенного качества, качественную, повышенного качества и высококачественную.
Для выплавки стали используются следующие шихтовые материалы: чугун (жидкий или твердый); стальной и чугунный лом; железная руда; металлизованные окатыши; ферросплавы; флюсы. Основу шихты составляет чугун (55%) и металлолом (45%). Соотношение содержания указанных компонентов зав'исит от типа технологического процесса, места расположения завода (его удаленности от сырьевой базы) и др.
Углеродистая сталь обыкновенного качества обозначается Ст. и цифрами 0, 1, 2, 3 и т. д. до 6. Увеличение номера указывает на повышение содержания углерода. Если сталь кипящая, то после цифр ставят буквы кп, полуспокойная - пс, спокойная - сп. Углеродистая качественная сталь маркируется двумя цифрами: 05, 08, 10, 15, 20 и т. д. до 60, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процеента. В легированных сталях первые две цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, а буквы за цифрами означают, что в составе стали имеются легирующие элементы. Например, сталь 40ХН, З0ХГС, 30X2, ГН2. Цифры, стоящие после букв, указывают примерное содержание легирующего элемента в целых единицах процента. Если содержание легирующего элемента менее 1,5 %, цифра отсутствует.
Углеродистая инструментальная сталь обозначается буквой У и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в десятых долях процента (сталь У7, У8, У10, У12). Для высококачественной стали дополнительно ставят букву А (сталь У10А, сталь У12А и т. д.).
Таким образом, уже сама маркировка стали указывает на то, что основное влияние на ее физико-механические свойства оказывает держание углерода. Наличие в химсоставе стали таких металлов, как хром, никель, вольфрам, титан, ванадий и др., придает ей специальные свойства. В частности, хром и никель повышают коррозионную стойкость, вольфрам и ванадий повышают вязкость стали. Условное oбозначение марок стали предусматривает использование русских букв наличие в составе сплава определенных химических элементов, например, буква X указывает на наличие хрома, Н - никеля, Т - титана, К – кобальта, Ф - ванадия, Г - марганца, С - кремния и т. п.
Выплавляют сталь в мартеновских печах, конверторах, электропечах.
Мартеновская печь (рис 7 2) сложена из огнеупорного кирпича и стянута рядом стальных балок, образующих наружный каркас.
Внутри печи находится рабочее пространство 3, сверху оно ограничено сводом, снизу – подом. Под выложен в виде овальной чаши, в которой происходит процесс плавки. В передней стенке печи имеются загрузочные окна 4, через которые загружают шихтовые материалы и следят за ходом плавки. В задней стенке устраиваются отверстия для выпуска стали и шлака.
Рис Схема мартеновской печи
В торцах печи расположены головки 2, соединяющие плавильное пространство с регенераторами 1. Последние представляют камеры, выложенные огнеупорным кирпичом, и служат для подогрева воздуха и газообразного топлива. Печи, работающие на низкокалорийном топливе, имеют с каждой стороны по два регенератора, а печи, работающие на жидком топливе и высококалорийном газе,– по одному регенератору с каждой стороны.
По конструкции мартеновские печи делятся на стационарные (неподвижные) и качающиеся. В качающихся печах рабочее пространство заключено в металлический кожух, рама которого опирается на катки, позволяющие наклонять печь с помощью гидравлического или механического привода. В таких печах облегчается загрузка шихты, удаление шлака и разливка готовой стали, но из-за сложности конструкции они применяются редко.
На многих заводах работают двухванные печи. Это наиболее производительные подовые сталеплавильные агрегаты. Вместимость современных мартеновских печей –
600...900 т.
Выплавка стали производится в конвертере (рис. 7.1), представляющем собой стальной сосуд грушевидной формы вместимостью 100...350 т. Внутри конвертер выложен огнеупорным кирпичом 2 (смолодоломитовый кирпич). В верхней его части находится горловина 3, сбоку – летка 4. Снаружи (в средней части) конвертер опоясан стальным кольцом с двумя цапфами. Цапфы удерживают конвертер и позволяют поворачивать его вокруг горизонтальной оси. Поворот конвертера осуществляется электродвигателями через систему редукторов. Перед началом процесса конвертер поворачивают в наклонное положение, загружают металлический лом и заливают жидкий чугун, имеющий температуру 1250... 1400 °С. Затем конвертер ставят в вертикальное положение, загружают известняк, опускают водоохлаждаемую форму и подают кислород под давлением 1,0... 1,4 МПа. При воздействии кислорода на жидкий металл прежде всего окисляется железо, а образующийся оксид железа взаимодействует с примесями (углеродом, кремнием, марганцем). Одновременно идет процесс окисления примесей чистым кислородом.