Реферат: Производство стали и чугуна и их применение - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Производство стали и чугуна и их применение

Банк рефератов / Технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 365 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

ТЕМА : Производство стали и чугуна и их применение. Ковчегин Игорь 9 б Производство железа Получение железа из железной руды производится в две стадии . Оно начинается с подготовки руды-измельчения и нагревания . Руду измельчают на куски диаметром не более 10 см . Затем измельченную руду прокаливают для уд аления воды и летучих примесей. На второй стадии железную руду восстанавливают до железа с помощью оксида углерода в доменной печи . Восстановление проводится при температурах порядка 700 °С : Для повышения выхода железа этот процесс проводится в условиях избытка диоксида углерода СО 2 . Моноксид углерода СО образуется в доменной печи из кокса и воздуха . Воздух сначала нагревают приблизительно до 600 °С и нагнетают в печь через особую трубу - ф урму . Кокс сгорает в горячем сжатом воздухе , образуя диоксид углерода . Эта реакция экзотермична и вызывает повышение температуры выше 1700°С : Диоксид углерода поднимается вверх в печи и ре агирует с новыми порциями кокса , образуя моноксид углерода . Эта реакция эндотермична : Железо , образующееся при восс тановлении руды , загрязнено примесями песка и глинозема (см . выше ). Для их удаления в печь добавляют известняк . При температу рах , существующих в печи , известняк подвергается термическому разложению с образованием оксида кальция и диоксида углерода : Оксид кальция соединяется с примесями , образуя шлак . Шлак содержит силикат кальция и алюминат кальция : Железо плавится при 15 40 °С . Расплавленное железо вместе с расплавленным шлаком стекают в нижнюю часть печи . Расплавленный шлак плавает на поверхности расплавленного железа . Периодически из печи выпускают на соответст вующем уровне каждый из этих слоев. Доменная печь работает к руглосуточно , в непрерывном режиме . Сырьем для доменного процесса служат железная руда , кокс и известняк . Их постоянно загружают в печь через верхнюю часть . Железо выпускают из печи четыре раза в сутки , через равные промежутки времени . Оно выливается из п е чи огненным потоком при темпера туре порядка 1500°С . Доменные печи бывают разной величины и производительности (1000-3000 т в сутки ). В США существуют некоторые печи новой конструкции с четырьмя выпускными отверстиями и непрерывным выпуском расплавленного железа . Такие печи имеют производительность до 10000 т в сутки. Железо , выплавленное в доменной печи , разливают в песочные изложницы . Такое железо называется чугун . Содержание железа в чугуне составляет около 95%. Чугун представляет собой твердое , но хрупк ое вещество с температурой плавления около 1200°С. Литое железо получают , сплавляя смесь чугуна , металлолома и стали с коксом . Расплавленное железо разливают в формы и охлаждают. Сварочное железо представляет собой наиболее чистую форму технического железа . Его получают , нагревая неочищенное железо с гематитом и известняком в плавильной печи . Это повышает чистоту железа приблизительно до 99,5%. Его температура плавления повышается до 1400 °С . Сварочное железо имеет большую прочность , ковкость и тягучесть . О днако для многих применений его заменяют низкоуглеродистой сталью (см . ниже ). Химические реакции при выплавке чугуна из железной руды В основе производства чугуна лежит процесс восстановления железа из его окислов окисью углерода. Известно , что окись углер ода можно получить , действуя кисло родом воздуха на раскалённый кокс . При этом сначала образуется двуокись углерода , которая при высокой температуре восстанав ливается углеродом кокса в окись углерода : Восстановление железа из окиси железа происходит постепенно . Сначала окись железа восстанавливается до закиси-окиси железа : Далее закись-окись железа во сстанавливается в закись железа : и , наконец , из закиси железа восстанавливается железо : Скорость этих реакций растёт с повышением температуры , с уве личением в руде содержания железа и с уменьшением размеров кусков руды . Поэтому процесс ведут при высоких температурах , а руду предварительно обогащают , измельчают , и куски сортируют по крупности : в кусках одинаковой величин ы восстановление же леза происходит за одно и то же время . Оптимальные размеры кусков руды и кокса от 4 до 8 — 10 см. Мелкую руду предвари тельно спекают (агломерируют ) путём нагревания до высокой температуры . При этом из руды удаляется большая часть серы. Же лезо восстанавливается окисью углерода практически пол ностью . Одновременно частично восстанавливаются кремний и мар ганец . Восстановленное железо образует сплав с углеродом кокса . кремнием , марганцем , и соединениями , серы и фосфора . Этот сплав— жидкий чуг у н . Температура плавления чугуна значительно ниже температуры плавления чистого железа. Пустая порода и зола топлива также должны быть распла влены . Для понижения температуры плавления в состав «пла вильных» материалов вводят , кроме руды и кокса , флюсы (пла в ни ) — большей частью известняк СаСО 3 и доломит CaCO 3 М g СО 3 . Продукты разложения флюсов при нагревании образуют с ве ществами , входящими в состав пустой породы и золы кокса , со единения с более низкими температурами плавления , преимущест венно силикаты и алюмосиликаты кальция и магния , например , 2 CaO Al 2 O 3 SiO 2 , 2 CaO Mg 0 2 Si 0 2 . Химический состав сырья , поступ ающего на переработку , иног да колеблется в широких пределах . Чтобы вести процесс при посто янных и наилучших условиях , сырьё «усредняют» по химическому составу , т . е . смешивают руды различного химического состава в определённых весовых отношениях и получ а ют смеси постоянного состава . Мелкие руды спекают вместе с флюсами , получая «офлю сованный агломерат» . Применение офлюсованного агломерата даёт возможность значительно ускорить процесс. Производство стали Стали подразделяются на два типа . Углеродистые ст али содержат до 1,5% углерода . Легированные стали содержат не только небольшие количества углерода , но также специально вводимые примеси (добавки ) других металлов . Ниже подробно рассматри ваются различные типы сталей , их свойства и применения. Кислородно-к онвертерный процесс. В последние десятилетия производство стали революционизировалось в результате разработки кислородно-конвертерного процесса (известного также под названием процесса Линца-Донавица ). Этот процесс начал применяться в 1953 г . на сталеплави льных заводах в двух австрийских металлургиче ских центрах-Линце и Донавице. В кислородно-конвертерном процессе используется кислородный конвертер с основ ной футеровкой (кладкой ). Конвертер загружают в наклонном положении расплавленным чугуном из плавильной печи и металлоломом , затем возвращают в вертикальн ое положение . После этого в конвертер сверху вводят медную трубку с водяным охлаждением и через нее направляют на поверхность расплавленного железа струю кислорода с примесью порошкообразной извести (СаО ). Эта «кислородная продувка» , которая длится 20 мин, приводит к интенсивному окислению примесей железа , причем содержимое конвертера сохраняет жидкое состояние благодаря выделе нию энергии при реакции окисления . Образующиеся оксиды соединяются с известью и превращаются в шлак . Затем медную трубку выдвигают и конвертер наклоняют , чтобы слить из него шлак . После повторной продувки расплавленную сталь выливают из конвертера (в наклонном положении ) в ковш. Кислородно-конвертерный процесс используется главным образом для получе ния углеродистых сталей . Он характе ризуется большой производительностью . За 40-45 мин в одном конвертере может быть получено 300-350 т стали. В настоящее время всю сталь в Великобритании и большую часть стали во всем мире получают с помощью этого процесса. Электросталеплавильный процесс . Эл ектрические печи используют главным обра зом для превращения стального и чугунного металлолома в высококачественные легированные стали , например в нержавеющую сталь . Электропечь представляет собой круглый глубокий резервуар , выложенный огнеупорным кирпичо м . Через открытую крышку печь загружают металлоломом , затем крышку закрывают и через имеющиеся в ней отверстия опускают в печь электроды , пока они не придут в соприкосновение с металлоломом . После этого включают ток . Между электродами возникает дуга , в кот о рой развивается температура выше 3000 °С . При такой температуре металл плавится и образуется новая сталь . Каждая загрузка печи позволяет получить 25-50 т стали. Сталь получается из чугуна при удалении из него большей части углерода , кремния , марганца , фосф ора и серы . Для этого чугун подвергают окислительной плавке . Продукты окисления выде ляются в газообразном состоянии и в виде шлака. Так как концентрация железа в чугуне значительно выше , чем других веществ , то сначала интенсивно окисляется железо . Часть ж елеза переходит в закись железа : Реакция идёт с выделением тепла. Закись железа , перемешиваясь с расплавом , окисляет кремний марганец и углерод : Si+2FeO=SiO 2 +2Fe Mn+FeO=MnO+Fe C + FeO = CO + Fe Первые две реакции экзотермичны . Особенно много тепла выде ляется при окислении кремния. Фосфор окисляется в фосфорный ангидрид , который образует с окислами металлов соединения , растворимые в шлаке . Но содер жание серы снижается незначительно , и поэтому в ажно чтобы в исходных материалах было мало серы. После завершения окислительных реакций в жидком сплаве содержится ещё закись железа , от которой его необходимо осво бодить . Кроме того , необходимо довести до установленных норм со держание в стали углерода , кремния и марганца . Поэтому к концу плавки добавляют восстановители , например ферромарганец (сплав железа с марганцем ) и другие так называемые «раскислители» . Марганец реагирует с закисью железа и «сраскисляет» сталь : Мп + F еО =М n О + Fe Передел чугуна в сталь о существляется в настоящее время раз личными способами . Более старым , применённым впервые в сере дине XIX в . является способ Бессемера. Способ Бессемера . По этому способу передел чугуна в сталь проводится путём продувания во здуха через расплавленный горя чий чугун . Процесс протекает без затраты топлива за счёт тепла , выделяющегося при экзотермических реакциях окисления крем ния , марганца и других элементов. Процесс проводится в аппарате , который называется по фами лии изобрет ателя конвертером Бессемера . Он пред ставляет собой грушевидный стальной сосуд , футерованный внутри огнеупорным материалом . В дне конвертера имеются отверстия , через которые подаётся в аппарат воздух . Аппарат ра ботает периодически . Повернув аппарат в гори зонтальное положе ние , заливают чугун и подают воздух . Затем поворачивают аппа рат в вертикальное положение . В начале процесса окисляются же лезо , кремний и марганец , затем углерод . Образующаяся окись углерода сгорает над конвертером ослепительно ярким пл а менем длиной до 8 л . Пламя постепенно сменяется бурым ды мом . Начинается горение железа . Это указывает , что период интен сивного окисления углерода заканчивается . Тогда подачу воздуха прекращают , переводят конвер тер в горизонтальное положе ние и вносят р а скислители. Процесс Бессемера обладает рядом достоинств . Он протекает очень быстро (в течение 15 ми нут ), поэтому производитель ность аппарата велика . Для проведения процесса не тре буется расходовать топливо или электрическую энергию . Но этим способом мо жно переделы вать в сталь не все , а только отдельные сорта чугуна . К тому же значительное количество железа в бессемеровском про цессе окисляется и теряется (велик «угар» железа ). Значительным усовершенст вованием в производстве стали в конвертерах Бессеме ра явля ется применение для продувкя вместо воздуха смеси его с чис тым кислородом («обогащённого воздуха» ), что позволяет получать стали более высокого качества. Мартеновский способ. Основным способом передела чугуна в сталь является в настоящее время мар теновский . Тепло , необходимое для проведения процесса , полу чается посредством сжигания газообраз ного или жидкого топлива. Процесс получения стали осуществляется в пламенной печи – мартеновской печи. Примеси , содержащиеся в шихте , окисляются свободным , ки слородом топочных газов и кислородом , входящим в состав железной руды , окалины и ржавчины. Плавильное пространство мартеновской печи представляет собой ванну , перекрытую сводом из огнеупорного кирпича . В передней стенке печи находятся загрузочные окна , че рез которые завалочные машины загружают в печь шихту . В задней стенке на ходится отверстие для выпуска стали . С обеих сторон ванны распо ложены головки с каналами для подвода топлива и воздуха и от вода продуктов горения . Печь ёмкостью 350 т имеет длину 2 5 м и ширину 7 м. Мартеновская печь работает периодически . После выпуска стали в горячую печь загружают в установленной последовательности лом , железную руду , чугун , а в качестве флюса — и звестняк или известь . Шихта плавится . При этом интенсивно окисляются : часть железа , кремний и марганец . Затем начинается период быстрого окисления углерода , называемый периодом «кипения» , — движе ние пузырьков окиси углерода через слой расплавленного мета л ла создаёт впечатление , что он кипит. В конце процесса добавляют раскислители . За изменением состава сплава тщательно следят , руководствуясь данными экспресс-анализа , позволяющего дать ответ о составе стали в течение нескольких минут . Готовую сталь выливаю т в ковши . Для по вышения температуры пламени газообразное топливо и воздух предварительно подогревают в регенераторах . Принцип действия регенераторов тот же , что и воздухонагревателей доменного про изводства . Насадка регенератора нагревается отходящими и з печи газами , и когда она достаточно нагреется , через регенератор на чинают подавать в печь воздух . В это время нагревается другой регенератор . Для регулирования теплового режима печь снабжается автоматическими приспособлениями. В мартеновской печи , в отли чие от конвертера Бессемера , можно перерабатывать не только жидкий чугун , но и твёрдый , а также отходы металлообрабатывающей промышленности и стальной лом . В шихту вводят также и железную руду . Состав шихты можно изменять в широких пределах и выплавлять с т али разнообразного состава , как углеродистые , так и легированные. Российскими учёными и сталеварами разработаны методы ско ростного сталеварения , повышающие производительность печей . Производительность печей выражается количеством стали , полу чаемым с одно го квадратного метра площади пода печи в единицу времени. Производство стали в элек тропечах. Применение электри ческой энергии в производстве стали даёт возможность дости гать более высокой температуры и точнее её регулир овать . По этому в электропечах выплав ляют любые марки сталей , в том числе содержащие тугоплавкие металлы — вольфрам , молибден и др . Потери легирующих эле ментов в электропечах меньше , чем в других печах . При плавке с кислородом ускоряется плав ление шихт ы и особенно окис ление углерода в жидкой шихте , Применение кислорода позволя ет ещё более повысить качество электростали , так как в ней остаётся меньше растворённых газов и неметаллических включений. В промышленности применяют два типа электропечей : дуговы е и индукционные . В дуговых печах тепло получается вслед ствие образования электрической дуги между электродами и шихтой . В индукционных печах тепло получается за счёт индуци руемого в металле электрического тока. Сталеплавильные печи всех типов — бессемер овские конвер теры , мартеновские и электрические — представляют собой аппа раты периодического действия . К недостаткам периодических процессов относятся , как известно , затрата времени на загрузку и разгрузку аппаратов , необходимость изменять условия по ме р е течения процесса , трудность регулирования и др . Поэтому перед металлургами стоит задача создания нового непрерывного про цесса. Применения в качестве конструкционных материалов сплавов железа. Некоторые d-элементы широко используются для изготовления ко нструкционных материалов , главным образом в виде сплавов . Сплав-это смесь (или раствор ) какого-либо металла с одним или несколькими другими элементами. Сплавы , главной составной частью которых служит железо , называются сталями . Выше мы уже говорили , что вс е стали подразделяются на два типа : углеродистые и легированные. Углеродистые стали Тип стали Содержание углерода , % Применения Низкоуглеродистая 0,2 Общее машиностроение : корпуса авто машин , проволока , трубы , болты и гайки Среднеуглеродистая 0,3-0,6 Б алки и фермы , пружины Высокоуглеродистая 0,6-1,5 Сверла , ножи , молотки , резцы Углеродистые стали. По содержанию углерода эти стали в свою очередь подразде ляются на низкоуглеродистую , среднеуглеродистую и высокоуглеродистую стали . Твердость углеродистых сталей возрастает с повышением содержания углерода . Например , низкоуглеродистая сталь является тягучей и ковкой . Ее используют в тех случаях , когда механическая нагрузка не имеет решающего значения . Различные применения углеродистых сталей указаны в табл и це . На долю углеродистых сталей приходится до 90% всего объема производства стали. Легированные стали . Такие стали содержат до 50% примеси одного или нескольких металлов , чаще всего алюминия , хрома , кобальта , молибдена , никеля , титана , воль фрама и ванадия. Нержавеющие стали содержат в качестве примесей к железу хром и никель . Эти примеси повышают твердость стали и делают ее устойчивой к коррозии . Последнее свойство обусловлено образованием тонкого слоя оксида хрома (III) на поверхности стали. Инструменталь ные стали подразделяются на вольфрамовые и марганцовистые . Добавление этих металлов повышает твердость , прочность и устойчивость при высоких температурах (жаропрочность ) стали . Такие стали используются для бурения скважин , изготовления режущих кромок метал лообрабатывающих инструментов и тех деталей машин , которые подвергаются большой механической нагрузке. Кремнистые стали используются для изготовления различного электрооборудования : моторов , электрогенераторов и трансформаторов.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- А все-таки английскую раскладку клавиатуры придумали русские.
- Почему?
- Клавиши, образующие сочетания HUY, HUI и HUJ, расположены рядом.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru