Технологический процесс и технологическая система (стр. 17 из 47)
Обозначение легирующих элементов:
Х -хром, В - вольфрам Н - никель Г - марганец
М - молибден Ф - ванадий С - кремний К - кобальт
Т - титан П - фосфор Ю - алюминий Р - бор
А -азот Б - ниобий Д - медь Е - селен
49.Характеристика полного металлургического цикла (на примере получения черных металлов).
Металлургический комплекс относится к наиболее крупным промышленным комплексам в российской экономике.
В общем объеме экспорта металлургическая продукция составляет пятую часть. В структуре экспорта металлургической продукции черные металлы занимают 40%, алюминий необработанный - 26%, никель - 8% и медь 6%.
Структура металлургического производства
Металлургия - отрасль промышленности, направленная на производство металлов из руд и дальнейшую их переработку. Современное металлургическое производство - это сложная система различных производств, включающая шахты и карьеры по добыче руд и каменных углей; горно-обогатительные комбинаты; коксохимические предприятия; энергетические цехи; доменные цехи для выплавки чугуна и ферросплавов; сталеплавильные и прокатные цехи.
Металлургическая промышленность подразделяется на черную и цветную.
К металлургии черных металлов относится производство чугуна и стали. Сталь и чугун - это сплавы железа с углеродом, причем в сталях углерода содержится не более 2,14%, а в чугунах - от 2,14 до 6,67%. Помимо углерода в сталях и чугунах присутствуют неизбежные примеси (марганец, кремний, сера, фосфор), влияющие на их свойства. Основной продукцией черной металлургии являются чугуны - передельные, идущие на передел в сталь, и литейные -для производства отливок; железорудные металлические окатыши; ферросплавы (сплавы с повышенным содержанием Мп, 81, V, Т'\ и т. д.); стальные слитки.
Металлургический комплекс – сочетание нескольких важных стадий процессов:
метало передел, пр-во сплавов, утилизация.
В структуре метал комплекса – примерно 10% приходится на черные Ме, 7%- на цветые Ме. В структуре пром-ти на долю Ме комплекса приходится 17% Ме:
3. черные (чугун :белый, серый, высокопрочный, ковкий, ферросплавы) сталь(углеродистая (высоко, средне, низко), легированная (высоко, средне,
низко))
4. цветные (легкие, тяжелые, редкие (благородные) Способы получения Ме:
1. пирометаллургический способ
-происходит под воздействием высоких t на руду, приводя ее в расплав. При этом происходят окислитльные процессы. Стадия восстан-я окисла. В рез-те на заключенной стадии проц-са решается задача: как разделить основной Ме от остальной массы. Испся разл приемы: чаще – разделительная плавка, основанная на различии плотности Ме и остальной густой породы (пр-во чугуна). Еще один прием, кроме плотности, электролиз
( Al).
2. гидрометаллургический способ
На руду воздействий нет, здесь воздействуют на руду растворителем. Нужный Ме растворяют цианидом. Обработка. Способ выделения Ме из раствора: электролиз экстракция, исп-е ионообменных смол. t 70-80
комбинированный - встречается при получении AlМеталлургия черных металлов. Черные металлы - стали, чугуны и др. сплавы железа с углеродом являются основным конструкционным материалом, что обусловлено широким спектром их физико-механических свойств и невысокой, относительно других материалов с аналогичными свойствами, стоимостью. Комплекс производства черных металлов включает добычу и обогащение железных руд, их окускование, изготовление кокса, чугуна, стали, ферросплавов, огнеупоров, проката, труб, так называемых метизов - металлических изделий (крепежа, гвоздей, металлической сетки и т.п.), а также и сбор металлолома.
Производство чугуна. Доменный процесс Традиционным процессом производства чугуна является доменный процесс, суть которого сводится к восстановлению железа из окислов и его науглероживанию.
Технологический процесс выплавки чугуна – схема:
Железные и Горение топлива: „ марганцевые восстановление у^ '
руды; -------► Ре, Мп, 81, 3, Р; ---- ► шямс; „
/•' ' ' ' ' ' доменный флюсы, науглероживание
кокс железа
К исходным материалам относятся железные руды, содержащие железо в различных соединениях; марганцевые руды, применяемые для выплавки сплава железа с марганцем - ферромарганца; комплексные руды, содержащие различные элементы; кокс, служащий топливом, и флюсы (известняк).
Для повышения производительности и снижения себестоимости чугуна необходимо:
1) усовершенствовать процесс подготовки исходных материалов к плавке; 2) усовершенствовать технологический процесс плавки; 3) увеличить полезный объем печи.
Главным продуктом доменной плавки является чугун. Различают передельный (белый) чугун, идущий на переплавку в сталь; литейный (серый), используемый для производства машиностроительных отливок. Кроме чугуна в доменной печи вьшлавляют ферросплавы - двойные сплавы железа с кремнием и марганцем, используемые для раскисления и легирования стали.
Чугун является дешевым материалом, обладает хорошими литейными и антифрикционными свойствами, износостойкостью, способностью гасить вибрации.
Применяется для изготовления деталей машин, приборов, агрегатов, труб.
Производство стали.
Самым распространенным конструкционным материалом является сталь.
В современной металлургии сталь выплавляют в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электрических печах (электродуговых и индукционных).
Сущностью любого металлургического передела чугуна в сталь является снижение содержания углерода и примесей путем их окисления и перевода в шлак и газы в процессе плавки.
Технологический процесс производства стали можно представить следующим образом:
Передельный Окисление Ре, чугун, марганца, кремния, стальной ^ углерода, серы и m лом, топливо, фосфора; кипение;
флюс раскисление
В различных способах производства СТАЛИ имеются свои особенности. В кислородноконвертерном процессе окисление примесей проводят продувкой кислорода через расплавленный чугун, что резко ускоряет окислительные реакции, а следовательно, повышает производительность.
Мартеновский способ основан на окислении расплавленного металла кислородом окружающего воздуха, что ведет к низкой производительности, большим капитальным затратам, высокой себестоимости стали. По этой причине мартеновские печи частично заменены на конвертеры, реконструированы в двухванные сталеплавильные агрегаты. Более совершенным методом производства стали является ее выплавка в электропечах, позволяющих повышать температуру до 6000°С. Это дает возможность получать сталь с максимальным удалением вредных примесей (серы и фосфора) и с большим содержанием тугоплавких легирующих элементов. Недостаток метода - большая энергоемкость процесса.
Среди принципиально новых методов получения стали более высокого качества являются специальные методы рафинирования расплава. Это - электрошлаковый переплав (ЭШП), вакуумно-дуговой переплав (ВДП), плазменно-дуговой (ПДП) и электроннолучевой переплав (ЭЛП), вакуумная индукционная и плазменная плавк
50.Новые технологии в черной металлургии.
Основные направления НТП:
1. Улучш-е подготовки сырья для доменного процесса. Лучшим сырьем является:
метал окатыши, содержащие флюс, топливо и концентрат. Такие гранулы позволяют ↑ производит-ть домны, улучшить дозировку исходного сырья, что резко повышает качво конечного прод-та.
2. Примен-я кислородного дутья вместо воздуха.
3. Увел-е единичных мощностей металлург печей. Снижает общие затраты на оборуд-е и обслуживание.
4. Преимущественное развитие кислородно-конвертерного пр-ва, не требующего топлива, с коротким периодом плавки.
5. Не строить мартеновских печей, а реконструируемые переделывать в двухванные . Выплавка стали в вдухванных печах позволяет улучшить кач-во стали, экономить топливо.
Первый период плавки, является обычным процессом получ-я стали, невысокого кач-ва, а второй вкл-ет раскисление, десульфацию (удаление серы) и доводку.
6. Внедрение непрерывной заливки стали
Позволяет ↑ кач-во отлива (отсутствие газовых включений, окалины), ↑ производственные разливки, сократить производит-ть площади и т.д. и т.п. Этот способ изобретен у нас.
7. Бездоменная метал-я
Прямое восстан-е Fе из руды, минуя доменный процесс. Способ состоит в том, что железный концентрат спекается в гранулы, гранулы нагревают в обжиговых печах. При этом получается губчатое железо, для получ-я стали его переплавляют в электропечах, процесс позволяет получить высококач-ный продукт при сравнительно ↓ t, отсюда существенная экономия топлива, и отсутствие дорогостоящих домен. Процесс позволяет эффективно исп-ть бедные руды.
51 .Конъюнктура рынка черных металлов.
Черные Ме - сталь, чугуны и др. сплавы железа с углеродом явл-ся основным конструкц материалом, что обусловлено широким спектром их физ-меха св-в и невысокой, относительно других материалов с аналогичными св-вами, стоимостью.
Экспорт черных металлов - основной секторрынка черных МЕ (60% объема пр-
ва).
По общему V выплавки черных Ме Россия занимает 4 место в мире, однако по техн параметрам пр-ва Ме и их кач-ву она значительно уступает пром развитым странам. Мартеновское пр-во стали в его общем объѐме сост-ет в России 39,4%, в то время как в США - 2,5%.
Доля сортовой металлопрод-и в прокате сост-ет 59,3%, листового проката с покрытиями - 3,3%. Удельный вес электростали в мире составляет 33,9%, в то время как в России, занимающей 4 место по пр-ву электроэн-и в мире после США, Китая и Японии, электросталь занимает лишь 14,8%.
В последние годы ТС черной метал-и несколько улучшилась - доля кислородноконвертерного пр-ва увел-сь на 22%, непрерывное литье увел-сь на 45%.