Реферат: Физико-химические процессы в черной металлургии - 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

Физико-химические процессы в черной металлургии

Банк рефератов / Технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 43 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

22 " Физико-химические процессы производств а черных металлов " СОДЕРЖАНИЕ Введе ние 3 Обработка металла твердыми шлаковыми смесями. 4 Метод ы продувки 10 Аргон окислородная продувка 15 Влиян ие продувки металла на физические свойства расплава 18 Литература 23 Введе ние Чаще других исп ользуют два технологических приема : · подачу на струю металла порошка, состоящего из извести, плавико вого шпата и алюминия ; · присадку десульфури рующей смеси, состоящей из извести и плавикового шпата, на дно ковша пере д выпуском металла ; при этом одновре менно на дно ковша присаживают все требуемое для раскисления количеств о ферросилиция . Температура металла при использовании для десульфурации синтетических смесей в твердом ви де должна быть выше обычной на 10 - 15 °С . Так, например, твердые шлаковые смеси (сокращенно ТШС ) использ о вали в конвертерном цехе комбината " Азовсталь " при производстве тр уб большого диаметра для магистральных трубопроводов (сталь должна был а содержать не более 0,010% S ). Использовал и ТШС следующего состава, %: известь 60 ; плавиковый шпат 20 ; магнезитовый порошок 10 ; отходы, соде р жащие алюминий, 10 . При этом в вод в состав ТШС магнезитового порошка (используемого для торкретирова ния конвертеров или заправки мартено в ских печей ) обусловлен тем, что MgO при содержании его в шлаке до 10 - 12 % снижает температуру ликвидуса сист емы CaO-SiO2-Al2O3-MgO и вязкость таких шлаков, повышая коэффициент активности СаО и к оэффициент ра с пределения серы . Отходы алюминия и алюминиевых сплавов (алюмошлак ) представляют собой механическую смесь , состоящую из 85 % металлической части ( к о рольки, всплески, нерасплавив шаяся часть алюминиевого лома ) и 15% шл а ковой части (состоящей в основн ом из A12O3 ). В составе металлической ча с ти содержится до 75 % А . Металл ический алюминий в составе алюмошлака выполняет двоякую роль : во-первых, обеспечивает дополнительное раск и с ление металла, во-вторых, обра зующийся после окисления алюминия А12О3, остается в шлаке и является допол нительным разжижителем шлаковой см е си, находящейся в сталеразливочном ковше . Обработку стали ТШС проводили в ковше во время выпуск а металла из конвертера . Порядок при садки смеси был следующий . Известь и плавик о вый шпат, предварительн о смешанные, подавали в ковш емкостью 350 т по тракту сыпучих . Магнезитовый порошок и алюмошлак без предва рительного смешивания присаживали в ковш с рабочей площадки конвертер ного отдел е ния из переносного б ункера одновременно с известью и плавиковым шпатом . Очередность подачи в ковш материалов во время выпуска соответствовала существующей : 1-я по рция чушкового алюминия, ТШС, наутлероживатель и ферросплав ; 2-я порция чушкового алюминия, алюминиевый сл иток . В р е зультате получали сталь, содержащую 0,009 % S . Обработка металла твердыми шлаковыми смесями . В тех случаях, когда по условиям производства (наприме р, цех старой постройки с отсутствием свободных площадей ) нет возможности разместить , оборудование для расплавления синтетическ ого шлака, используют метод обработки металла на выпуске твердыми синте тическими шлаками . Обычно в состав т аких смесей вводят СаО и CaF2 . Расход так их смесей колеблется от 3 до 10 кг/т (иногда и более ). И в этом случае наилучшие результаты по д е сульфурации и получению стали с минимал ьным содержанием неметаллич е ск их включений , получают при одноврем енном воздействии на металл с д е сульфурирующей синтетической смеси и раскислителей . Чаще других и с п ользуют три технологических приема : 1 . Подача на струю металла порошка, состоящего из извести, плавик о вого шпата и алюминия . 2 . Присадка десульфурирующей смеси , состоящей из извести и плав и кового плата, на дно ковша перед выпуском металла ; при этом одновременно на дно ковша присажива ется все требуемое для раскисления количество фе р росилиция . Температура металла при испол ьзовании для десульфурации синтет и ческих смесей в твердом в иде должна быть выше обычной на 10-15 °С . В н е которых случаях для облегчения условий быстро го образования активного шлака ковш вовремя покачивают или перем ещают вперед и назад . Обработка таким методом стали с повышенным содержанием углерода позволяет сн и зить содержание серы (по сравнению с последней пробой из конвертера ) почти вдвое ; при обработке менее угл еродистого металла (ванна бо лее ра с кислена ) степень десуль фурации уменьшается . 3 . Подача порошкообразной смеси извести, плавикового шпата и кал ь цинированной соды при помощи бу нкера-дозатора на поверхность струи м е талла, стекающего по выпуск ном ) желобу в ковш . При падении струи и ударе ее о дно ковш или об уже накопи вшийся в нем слой жидкого металла прох о дит перемешивание обе и х фа з и быстрая десульфурация металла . Р асход смеси составляет 1,2-1,6 %. В СССР в последние годы проведен ряд исследован ий имеющих целью определить рациональные и экономичные о боснованные пути исп ользования твердых шлакообразующих смесей (ТШС ). С целью выбора более эффективных схем внепечного рафинирования ЦНИИЧМ совместно с металлургическим комбинатом "Азовсталь" выполнен технико-э кономический анализ затрат на произ водство трубных сталей при частичной или полной замене синтетического шлака ТШС, которая содерж а ла изв есть и плавиковый шпат фракции 50 - 20 мкм в соотношении 4 : 1 . Те х нологическ ую присадку этой смеси осуществляли с использованием средств механизи рованной подачи в сталеразливочный ковш , в начале выпуска пла в к и из конвертера непосредственно на струю сливаемого металла . Удельный расход ТШС составлял 5-6 кг/т стали в с лучае частичной замены синтетич е ского шлака . При полной заме не синтетического шлака ТШС удельный ра с ход увеличивался , до 12 - 14 кг/т стали . Анализу подвергали технико-экономические показатели трех вар иантов внепечного рафинирования тру б ных сталей группы ГФБ (09Г2ФБ, 10Г2ФБУ, 10Г2ФБ ). В первом варианте (табл .4.1) десульфурация металла проводилась известково-глиноземистым шлаком в 350-т сталеразливочном ковше с кислой набивной или шамотной кирпи чной футеровкой . Во втором варианте ее осуществляли в 350-т стал е разли вочном ковше с кислой набивкой или шамотной кирпичной футеровкой с умен ьшенным (на 15-20% ) удельным расходом изве стково-глиноземистого шлака и добавками ТШС . Благодаря производству т рубного ме талла в конвертерном Цехе с и с по льзованием ТШС и ковшей с футеровкой из основного огнеупорного мат е риала нижний предел по содержанию с еры в трубной стали дополнительно у меньшился до 0,004 % , повысилась усвояемо сть алюминия, марганца и кремния, в жидкой стали в процессе корректировк и ее химического сос тава , а стойкост ь футеровки ковшей увеличилась более чем в 2,8 раза . Наряду с ук а занными преимуществами необходимо обр атить внимание на уровень изм е н ения тепловых потерь и способы их компенсации . Уменьшение количества синтетического ш л ака на плавку и обв ал к у в ковш ТШС (второй вариант ) увеличивают потери 1епла на нагрев и распла в ление ТШС . Отмечено также сниже-11116 температуры металла в ковше с 10 (в пе рвом и втором ) * ) 5°С (в третьем варианте ). В условиях кислородно-конвертерного цеха комбината повышенные потери тепла компенсируются путем подогрева огнеупорной футеровки ст а леразливочного ковша до 800 ° С . Для этого стенды в ковшов ом пролете были оборудованы высокотемпературными горелками, а сталера зливочные ковши снабжены специальными крышками для утепления . Использование указа н ных мероприятий снижает до минимума потери тепла по тр етьему варианту и повышает эффективность внепечного рафинирования ста ли . В мартеновском цехе МК "Азовсталь" усовершенствовали технологию произв одства рельсовой стали путем обработки ее в ковше шлаком ЭШП с добавкой доломитизированной извести при одновременной продувке металла аргоно м . Такая внепечная обработка позволи ла снизить среднее содержание серы с 0,036 до 0,026 % , стабилизировать температуру металла, повысить чистоту метал ла по неметаллическим включениям и увеличить выход рел ь сов I сорта . На РусМЗ проведены плавки трубной стали с десульфурацией металла в стал еразливочном ковше на выпуске смесью извести и отходов производс т ва вторичного алюминия, содержащих 65-70 %. А12О3 ; 2-4% SiO2 ; 2,8-3,2% СаО . Смеси в ковш подавали одновременно с раскислителями п ри заполн е нии его металлом на 1/8 в ысоты в течение 2 - 3 мин . Применение твердой шлакообразующей смеси з начительно увеличивает степень десульфурации металла ; при этом снижается угар кремния и марганца в ковше соответстве н но на 9,9 и 4,7%, рас ход алюминия в слитках уменьшается . Новая технология позволила увеличить выход труб перво го сорта В СССР над проблемой разработки эффективной технологи " обработки стали ТШС , длительное время работает донецкий инст итут . Разрабатывая технологию применения условий мартеновского цеха металлургического комбината и м . Дзержинского установили, что усло вия десульфурации изм е няются в зависимости от продолжительности (интенсивности ) выпуска пла в ки . Для улучшения условий шлакообразов ания и физико-химических свойств рафинировочного шлака в состав обычно й смеси (60-65 % извести и 35 - 40 % плавико вого шпата ) ввели отсевы алюминиевой стружки (отвальный пр о дукт ), содержащей 15-20% А12О3 ; 0,5-2,0% СаО ; 10 - 12 % SiO2 ; Добавка 10 % отсевов алюминиевой стружки способствует снижению вязкости шлака в и н тервале 1550 - 1600 °С на 25 % , а также плавкости смеси на 60 °С, что свид е тельствуе т об улучшении тепловых условий формирования шлака . Провели оценку продолжительности прогрева кусочков смеси до те м пературы металла с учетом плавления легкоплавких (Составляющих . Расч е ты показали, что при гидродинами ческих условиях наполнения ковша до 1/3 его высоты период полного прогрев а тугоплавких кусочков смеси размером до 20 мм не превыш ае т 50 С , что составляет не более 5-10 % общей продо л ж ительности выпуска металла из 240-т мартеновской печи . В связи с выс о к ими значениями коэффициентов турбулентного массообмена в этот период наполнения ковша существует возможность получения жидкой шлаковой ф а зы при наличии тугоплавких кусо чков извести размером до 20 мм . Выбор оптимальных значений гидродинамических параметров расхода мета лла в струе при его сливе в ковш и режима присадки смеси в рафин и руемый расплав проводили по Результата м промышленных экспериментов и теоретических Расчетов . Момент ввода смеси в ковш был определен одн о значно, так как из-за необходимо сти проведения в ковше окончательного раскисления стали подача смеси м ожет быть начата спустя 2-2,5 мин после начала выпуска . Скорость подачи смеси на струю металла была задана из р асчета обеспечения равномерного прогрева кусочков смеси до тем п ературы расплава за период времени, огра ниченный напол н ением ковша от 1/4 до 1/3 его высоты . Результаты тепло-Вь1х рас четов показали, что этого времени достаточно для одного прогрева кусочк ов смеси размером до 20 мм . В результате обработки массива плавок, на которых смесь присажив а ли рассредоточено на струю металла по разработанному режиму, опре делили оптимальный расход металла в струе, при котором достигаются наиб олее в ы сокие значения степени д есульфурации стали в 240-т ковше Другим вариантом обработки металла в ковше шлаковыми смесями я в ляется технология использования экзот ермических самоплавких шлакообр а зующих смесей (СШС ), которые содержат шлакообразующие (известь, А12О3, плавиковый шпат ), окислитель (натриевую селитру ) и "топливо" (алюминиевый порошок ). Работы, показали, что во время горения и плавл е ния экзотермической смеси ковш необходимо накрывать зонтом с отводом дыма, улавливания пыли и ядовитых оксидов азота . В настоящее время м е таллургический комбинат им . Ильича (МКИ ) и разработали и внедрили в опытно-промышленном режиме техноло гию рафинирования конвертерной стали 09Г2С жидкими син т етическими шлаками, получаемыми из СШС . У с та новка для получения шлака малогабаритна и занимает небольшую площадь в разливочном пролете, а газоочистка вынесена на территорию цеха . Производство экзотермической СШС организовано в специализир о ванном отделении, характеризуется высо кой степенью механизации . Условия ра боты соответствуют требованиям техники безопасности . При изготовлении смеси используют отходы производст ва (отсевы алюминиевой стружки, н е кондиционную известь ). Для т ранспортировки исходных материалов и гот о вой смеси служит автотранспорт со специализированными сам оразгружа ю щимися контейнерами . Предусмотрена также возможность по лучения раф и нировочного шлака н епосредственно в сталеразливочном ковше, что знач и тельно экономичнее . В обычных условиях в производимой на МКИ стали 09Г2С содержится в среднем 0,027 % S . После обработки СШС содержание серы в готовой стали составляе т 0,023% при расходе СШС 18 ; 4кг/1 стали и 0,013% при расходе СШС 32,5 кг/т стали . Обработка металла в ковше (ТШС ) имеет два основных недостатка : малая (по со временным требованиям к качеству металла ) степень десульф у рации и нестабильность получаемых при обработке результатов (в случае, если ис пользуют только один этот метод ). Зна чительным достоинством м е тода я вляется его простота и доступность, а также возможность эффективно испо льзовать отходы различных производств . Так, институтом УНИИМ с о вместно с КМК разработана и внедрена технология обработки рел ьсовой мартеновской стали ТШС, состоящей из извести и отходов производс тва алюминия, содержащих до 70 % глинозе ма и некоторое количество плавней (К2О + Na2O ). После сушки и просеивания (ячейки 50x50 мм ) ТШС загр у жают в конт ейнеры и присаживают в ковш сразу после введения раскислит е лей . В результате в ковше формируется достаточно подвижный шлак, обл а дающий высокой десульфурирующей сп особностью и адгезионной спосо б ностью по отношению к включениям . В р езультате среднее содержание серы в готовом металле снизилось с 0,026 до 0,021 % , увеличился выход 25-м рел ь сов 1-го сор-та, уменьшился перевод рельсо в во II сорт по неметаллическим включениям и т.д. По мере развития таких способов внепечной обработки с та ли, как н а гре в металла в процессе его внепечной обработки на установке ковш - печь при одновременной продувке инертными газами ситуация изменяется . Метод расплавления в отдельном агрегате синтетического шлака для последующе го слива этого шлака в сталеразливочный ковш постепенно ус тупает место м е тоду наведения шлака тре буемого состава в агрегате внепечно й обработки при одновременном перемешивании и металла и шлака (инертным и газами, в вакуумной камере, электромагнитным и др.) , при этих условиях метод и с пользования ТШС получает самое широкое развитие . Наиболее эффективный современный метод ускорения пр оцесса выг о рания углерода . Его преимущества по сравнению с присадка ми руды . Методы продувки Для продувки металла инертными газами используют в ос новном опускаемые сверху футерованн ые фурмы и пористые плавки . Обзор со вр е менного опыта опубликован в работе п ри выборе ме тода обработки учит ы вают, что при продувке через пористые огнеупоры обеспечивается макс и мальная поверхность контакта метал л - инертный газ . Простым и надежным способом подачи газа является использование так называемого ложного с т о пора . Продувочные устройства типа ложного стопора безопасны в эк сплу а тации, так как в схему футер овки ковша не нужно вносить никак их измен е ний, но их существенным не достатком является малая стойкость . В результ а те интенсивного движе ния вдоль стопора металло-г азовой сме си составля ю щие его огнеупоры быстро размываются (при использова нии высококачес т венных высоког линоземистых - до десяти плавок ). Ф урмы в большинстве случаев предста вляют собой футерованные о г неуп орными катушками стальные трубы наружным диаметром 43-57мм и стенкой толщи ной 10-12мм . В последние годы получили ши рокое распр о странение фурмы, в к оторых нижняя огнеупорная катушка опирается на кружок, приваренный к то рцу трубы . Диаметр цилиндрического к анала в кружке для выхода газа составляет от 8 до 32- 35 мм . Каналы могут выпо л няться также щелевыми и коничес кими . В этом случае отмечена интенси ф и кация процессов перемешивани я . Используют фурмы с Г - и Т-образными соплами, а также многосопловые . С целью диспергирования газа и интен с и фикации продувки фурмы могут оснащаться пористыми дутьевыми блоками, хотя широкого распространения в этих дутьевых устройствах они не получ и ли, главным образом, в связи с невозможностью подачи порошков . Пористые блоки можно рассматривать как разновидность многосопловой фурмы, в ряде случаев их применение обе спечивает повышение эффективности продувки . Перспективным является использование пористых углеродистых дутьевых блоков-фурм, характеризующихся невысокой стоимостью и просто той изг о товления . Распространен и другой способ продувки - через устанавливаемые в днище ковша пористые огнеупорные проб ки или вставки ; в тех случаях, к о гда продувка производится одноврем енно через несколько пробок, эффе к тивность воздействия инертного газа на металл существенно уве личивает п о ри стые огнеупорные пробки выдерживают несколько прод у вок . Пористые пробк и наряду с высокой газопроницаемость10 должны иметь огнеупо р ность, достаточную для надежной Работы в интервале 1550-1650 °С, обл а дать высоко й терм0' стойкостью и химической стойкостью к металлу и шл а ку . Получают распространение и другие способы . Чаще всего используют способ продувки через несколько (обычно 3-4 ) пористых пробок, распол о женных примерно на серединах радиусов д нища ковша, что обеспечивает удовлетворительное перемешивание объема металла в ковше . Основной характеристикой дутьевого устройства (пористой пробки ) является газопроницаемость огнеупорног о металла . С одной стороны, она должна обеспечивать высокую интенсивность подачи газа, с другой, даже при отсут ствии давления его, исключить проникновение стали или шлака в поры встав ки . Опыт эксплуатации пористых пробо к показал, что оба условия реализуются одновременно при диаметре пор от 0,6 до 1 мм . Эти значения определяются ферростатическим давлением столба металла в ковше, темп е ратурой ме талла и углом смачивания между металлом и огнеупором . Установка для продувки монтируется в днище ковша , и включает два основных элемента : продувочную пористую вставку и гнездовой кирпич . Вставка имеет листовую металлическую оболо чку . Подвод инертного газа осуществл яют по патрубку . Гнездовой кирпич и в ставка выступают над уровнем днища ковша, что предотвращает образовани е настылей на повер х ности встав ки после разливки . Все устройство кр епится к наружной части днища ковша . В дни щ е могут устанавливаться одна или несколько продуво ч ных систем . Операции по замене огнеупорных и других деталей осуще ст в ляют снаружи ковша при помощ и специального гидравлического механизма, позволяющего извлечь из ков ша все дутьевое устройство . Как правило, про б ка имеет конусообразную форму, которая в значительной степ ени обусло в лена лучшим ее закреплением в гнездовом кирпиче . Пробки преимуществе н но размещают в зоне, отстоящей от стенки ковша на 1/3 - 1/2 его радиуса со смещением на 90° относительно к анала для выпуска стали . Известны пр им е ры размещения пористой встав ки в стенке ковша на уровне третьего от дн и ща ряда кирпичей . Соседние с вставкой кирпичи без стальной оболочки в этом случае изготавливают из того же материала, что и вставку . При э том отмечается уменьшение износа ог неупорной кладки в зоне вставки . Как правило, продувочные вставки изготавливают из качественных в ы сокоглиноземистых и основных огнеу поров . Из каждого в отдельности либо в различных сочетаниях, в частности, известно применение вставок, в кот о рых зона контакта с металлом сос тояла из магнезита, а нижняя часть - из глинозема . Кроме состава огнеупорно го материала, большое значение для эксплуатационных характеристик вст авки имеет вид ее пористости . Технол о гия Изготовления вставок позво ляет производить кирпичи с неориентир о ванной и ориентированной (направленной ) пористостью, причем направле н ная пористость может создаваться особым способом литья с в ибрацией . Для технологии изготовлен ия кирпичей с неориентированной пористостью х а рактерны применение крупнозернистого материала, срав нительно низкое давление прессования, добавление породообразующих мат ериалов . Помимо названных конструкций широкое распространение получает способ ввода газа в жидкий металл через разливочный канал шиберного з а твора . Способ имеет ряд достоинств : отсутствие необходимости сооружения специальных установок и внесения изменений в конструкцию кожуха и ф у теровку ковша, устранение расхода огнеупорных катушек (при исключении погружной фурмы ). Способ получил распространение на многих заводах СССР . Сотрудники Руставского металлургического завода и Института м е таллургии Т .В. Кашакашвили, М .Д. Ланчава, А .Г. Габисиани предл ожили назв а ние ШОС-процесса (шиб ерная обработка стали ). В СССР примен яют в о с новном два варианта конс трукции . Особенностью затвора конст рукции ДПИ ( 3.7 , а ) является наличие кристаллизатора, выполненного в виде дв у - конце н трически расположенных и установленных с зазором металлич еских элеме н тов . Это позволяет предотвратить возникновение аварийных ситуаций при резком снижении давления в газопроводе и обеспе чить продувку с малым расходом газа . После окончания обработки металла и закрытия затвора кр и сталлизатор извлекается из разливочно го ковша для повторного использов а ния . Основным недостатком затв о ра является необходимость перекрытия к а нала перед окончанием продувки . Достоинством з атвора, эксплуатируемого на Руставском металлургическом заводе (РМЗ ), является простота изготовл е ния и обслуживания . Однако в его конструкции не предусмотрена защита от п рохода жидко-4 го металла по каналу кислородной трубки, используемой в ка честве инжекционной фурмы, при внезапном прекращении подачи газа . Для устранения указанного недостатка на ММК С . П . Е ронько с соавторами было предложено в канале фурмы разме с тить стальной сердечник, однако это прив ело к снижению газопропускной способности фурмы до 60м3/ч . Как было отмечено выше, при продувке ин ертным газом выравнивае т ся состав и регулируется темпе р атура металла , ускоряются процессы раств о рения в металле установленную в б оковой стенке ковша ; через канал затвора ; и донная прод увка в сочетании с другими способами внепечной обработки стали введенных в ковш ферросплавов, облегчается п роцесс всплывания н е металличес ких включений, происходит дегазация стали . Продувка с расх о дом газ а до 0,5 м7т стали уже достаточна для усреднения химического сост а ва и температуры металла ; продувка с интенсивностью до 1,0м3/т влияет на р афинирование металла от неметаллических включений ; Для достижения о п тимальных результатов в дегазации необходим расход инертного газа не м е нее 2-3 М3/т металла . Обычно продувке инертным газом подвергается хорошо раскисленный ме талл . Продувка инертным газом, уменьшу парциальное давление моноо к сида углерода , сдвигает впра во ра вновесие реакций [ С ] + [ О ] = СОГ . В сл у чае продувки не полностью раскисленного мет алла кроме перечисленных процессо в, происходит окислен ие углерода, дополнительное перемешивание и газовыделени е результате образования СО . Продувка и вызываемое этим пе ремешивание металла улучшают условия зарождения и вы деление пузырей СО . Вследствие этого при продувке снижается численность мета лла, умен ь шается содержание окс идных неметаллических включений . В к ачестве пр и мера приведем резуль таты, полученные А .Ф. Сарычевым с соавтора ми на ММК . Исследовали влияние проду вки металла аргоном через затвор на те х нологические факторы при производстве низкоуглеродистой кип я щ ей стали для тонкого холодно - и горячекатаного листа . Опытные и сравнительные плавки проводили в двухванно й печи с выпуском в ковш нераскисленног о металла (0,02-0 ,19% С ). Температура стали перед выпуском составляла 1585-1610 °С . Во время выпуска на обычных и опытных пл авках по наполнении ковша от 1/5 до l/З его высоты присаживали ферромаргане ц из расчета пол у чения заданног о содержания марганца в готовой стали . На опытных плавках подачу аргона в ковш начинали в момент появл ения металла на желобе и з а канчи вали при появлении окисленного печного шлака на сталевыпускном желобе . Содержание кислорода в металле в нач але выпуска на опытных и обычных плавках было примерно одинаковым . В ковше после выпуска пла в ки, а также на разливке концентрация его в случае продувки стали , аргоном уме ньшалась . При этом металл получался также более однородным по с о дер жанию марганца в начале и в конце разливки . Таким образом, избираемые методы продувки должны учи т ывать весь комплекс технологических проблем, начиная 01 марки стали и кончая вм е стимос тью КОЕШЭ . Аргонокислородная продувка Влияние продувки металла инертным газом на уменьшени е парциал ь ного давления моноокс ида углерода, образующегося при окислении углер о да, использовано при разработке такого процесса, как аргонокислородное обезуглероживание или аргонокислородное рафинирование (АКР ). При пр о дувке металла ки слородом равновесие реакции [ С ] + 1/2 О2(г ) = С О г опред е ляется парциальным давлением кислорода и образующегося м онооксида у г лерода . При продувке металла смесью кислорода с арго ном происходит "ра з бавление" пуз ырей СО аргоном и соответствующий сдвиг вправо равновесия реакции . Окислительный потенциал газовой фазы пр и этом достаточен для проведения реакций окисления примесей ванны . Метод аргонокислородн ой продувки широко используется при производстве кор розионно - стойких и других хромсодер жаших сталей . Равновесие реакции (Сг2 О3 ) + 3 [ С ] = 2 [ Сг ] + 3 С О г при уменьшении парциального давления монооксида уг лерода Рсо сдвигается вправо, в результате обеспечивается хорошее усво ение кислорода . В процессе продувки состав смеси изменяют, уменьшая расход кислорода и увеличивая расход ар гона . Таким образом, обеспечивают по лучение сплавов с очень низким содер жанием углерода и без заметных потерь хрома . Метод аргонокислородной п родувки реже использую т для получен ия таких особо низких концентраций углерода, как при способе вакуум-кисл ородного обе з углероживания, сте пень использования хрома при аргонокислородной пр о дувке несколько ниже . Однако способ ар гоно -кислород н ой продувки позв о ляет н а более простых агрегатах получав более высокую производител ь ность . Соотношение расходов кислорода и аргона изменяют по ходу проду в ки, добиваясь максимального окисления у глерода и минимального окисления хрома . Обычно соотношение расходов кислорода и аргона по ходу продув ки изменяют от 3 : 1 до 1 : 3 . Для снижения сто имости передела в начальной ст а дии продувки вместо аргона можно вдувать азот . На заключительной стадии ванну продувают чистым аргоном дл я возможно большего снижения конце н трации кислорода и серы (в результате перемешивания металла по д высок о основным шлаком ), а также д ля возможно большего восстановления оки с ленного в процессе продувки кислородом хрома . Существует ряд разнови д ностей процесса, одна из последних, проц есс KCB-S (Krupp Combined Blowing - Stainless ), - разработана фирмой Krupp . В этом процессе продувка расплава в конвертере смесью кислоро да и аргона производится сверху и о д новременно через четыре фурмы, установленные в нижней части стенки . По достижен ии ~ 0,15 % [ С ] продувка сверху прекращается, продолжается тол ь ко нижняя продувка . Высокие те мперату ры и понижение давлений Р со п о зволяют получать высокие значения [ Сг ] / [ С ] и очень низкие содержания у г ле ро да . Сравнительная простота организации аргонокислородной продувки, высокая производительность агрега тов и возможность изменять в широких пределах окислительный потенциал газовой фазы (отношения Ог : Аг ) прив о дят к непрерывному расширению сферы распространения этого мет ода . Этот метод используют для произ водства не только коррозионностойких, но также и электротехнических, ко нструкционных и других сталей . Для п роизводства низкоуглеро дистой хромоникелевой коррозионностойкой с тали, высоколег и рованных сплаво в и обычной углеродистой стали в 1985 г . использовалось более 100 конверте ров аргонокислородного рафинирова ния вместимостью от 1 до 175 т [ 10 ]. К началу 1990 г . способом AOD производилось около 75 % мирового производства коррозионн остойких сталей . Продувка жидкого металла в заключительной стадии процесса чистым арго ном позволяет снизить газонасыщенность металла (контролировать с о держание азота ) и стабильно получать содержание серы на уровне 50 % при выплавке низколегированных и углеро дистых сталей . Метод позволяет пол у чать в конвертере высокохромис тые стали непосредственно из чугуна с и с пользованием в качестве шихтового материала хромистой руды . Жидкий ч у гун подвергают вне-доменной обработке (обескремнивание, де фосфорация ), после чего заливают в ко нвертер . В процессе продувки в конве ртере осущ е ствляют обезуглерож ивание, десульфурацию и легирование хромом . Часть хрома вводя в металл с феррохромом , а часть - с хромисто й рудой, оксиды которой восстанавливаются углеродом чугуна . С использованием AOD-процесса на одном из завод ов Японии (компании Ратсо ) организов али прои з водство коррозионност ойкой стали из расплава никелевых и хромистых руд . Никелевая ру да с высок им содержанием железа подвергается дроблению, обогащению и предварите льному нагреву в смеси с углеродистым восстан о вителем и в нагретом (~ 1000 °С ) состоянии загружается в рудовосстанов и тельную печь, где получают Расплав с 13 - 15 % Ni . Хромистую руду также подвергают п редварительной обработке и в нагрето м (~ 500 °С ) состоянии загружают в рудовосстановшельную печь, где получают расплав с 40-43 % Сг . Расплавы смешивают в ковше и зали в ают в AOD-конвертер, где подве р гают аргонокислородной пр одувке для получения специальных высокохр о мистых никельсодержащих коррозионностойких сталей . По сравнению с и з вестным способом получения таких сталей из скрапа по с хеме дуговая эле к тропечь - конвертер аргонокисло родной продувки затраты энергии в новом процессе ниже , содержание неметаллических включений и азота меньше, п о скольку используется первородная шихт а и отсутствует образование атома р ного азота в зоне электрических дуг . Возможности, которые появляются при использовании метода , аргон о кислородного рафинир ования велики и в мировой практике создаются новые варианты процесса . В частности, разрабатываются вариан ты использования метода расплавления хромо - и никельсодержащего металлолома при вдув а нии в конвертер каменноугольной пыли с , последующей аргон окислородной продувкой расплава и получением корроз ионностойкой стали . Влияние продувки металла на физические свойства расплава Внепечная обработка стали повышает свойства стали, ул учшаются п о казатели пластично сти, уменьшается анизотропия физико-механических х а рактеристик слитка и проката, поскольк у при (такой обработке в стали сн и жается содержание нежелательных примесей, газов, неметалличе ских вкл ю чений . Однако отмечено достаточно большое число сл учаев, когда после внепечной обработки наблюдается улучшение свойств т вердого металла без заметного изменения его состава, содержания в нем га зов и неметаллических включений что явилось основанием для ряда проведенных в последние годы исследований . Во всех методах внепечной обработки расплавленный металл подве р гается интенсивному и длительному п еремешиванию, как это обычно прин я то считать, приводит к увеличению макрооднородности расплава по составу и температуре . Однако ест ь предположения, что длительное переме ш ивание должно способствовать достижению также и микрора в новесного состояния расплавленной стали . Не исключено приближение к равновесию микроск о пических с остояний распла в а (это эквивалентн о повышению однородности его структуры ближнего порядка ) вызовет изменение физических структу р но-чувствительных свойств и улучшит качественные характеристики раф и нированного металла . По оп ределению физических свойств металлических расплавов до и после в н епечной обработки выполнено мало иссле дований . Подробные исследования по данному вопросу выполнены коллективом специ алистов под руководством Б .А. Баума . Высоколегированные стали и сплавы выпла вляли в электродуговых печах и продували в ковше аргоном, подаваемым чер ез пористые трубки . Общим для всех об работанных сталей и сплавов оказалось увеличение кинематической вязко сти расплава на 10 - 20, плотности на 3-5 и по верхностного натяжения на 7-10% . Продув ка сплава ЭИ602 аргоном привела к уменьшению параметра кристаллической р ешетки твердого раствора с 0,35664 до 0,35653 нм и возрастанию плотности с 8,3469 до 8,3595 г/с м3, хотя концентрация газов и неметаллических включений п о сле продувки практически не изменялась . Во всех случаях после продувки возр астает ударная вязкость и пластические свойства металла . Общим для всех обработанных сталей является не только повышение их вязкости, но и увеличение удельной работы деформ ации, характеризующей вязкость мат е риала твердых образцов . Уд ельная работа деформации в области пластич е ской деформации связана с трением взаимоперемещающихся пл оскостей, т.е. с сопротивлением течен ию . Авторы исследования заключают, ч то обнар у женная корреляция в из менении вязкости расплава и твердого металла при его пластической дефо рмации связана с общностью механизмов рассеяния энергии . По мере повышения однородности расплава и с оответственно уменьшения дефектности кристаллической структуры твер дого образца у с ловия для равном ерного рассеяния механической энергии, сообщаемой си с теме, оказываются более благоприятными . Локализация энергии в отдельных ми кро сх емах затрудняется . Пластичность и устойчивость металла п о отн о шению к разрушающим нагрузкам возрастает . Итак, в них случаях установлено снижение вязкости стали после пр о дувки, в других ее возрастание . Возможно, одной из пр ичин этого является существенное различие состава исследованных сталей . Не и сключено, что в сталях более простого состава, выплавленных без присадки значительного количества легирующих элементов и находящихся почти в м икроравнове с ном состоянии, пре обладает эффект снижения вязкости в результате удал е ния неметаллических включений и газов . Для сложнолегированных сталей опре деляющим может явиться приближение к микроравновесному состо я нию и изменение структуры ближнего пор ядка расплава под воздействием перемещения и образования развитой пов ерхности раздела , металл - газ . Проведено исследование с участием автора влияния продувки аргоном в ко вше на изменение физических свойств стали 18Х2Н4МА . Сталь выпла в ляли в 10-т электродуговых печах Златоустовского металлургического завода (ЗлМ З ) по технологии с окислением . Аргон подавали в металл через пори с тую пробку в днище ковша под давлени ем при расходе 0,45-0,50 м3/мин в течение 3-12 мин . Образцы всех плавок до продувки металла аргоном имели практич ески одинаковые (в пределах точности измерения ) исследованных ф изических свойств . Это позволяет сделать заключение о слабом влиянии изменений химического с ос тава (в пределах марочного ) на свойства стали в жидком состоянии и схо дстве структур ближнего порядка расплавов разли ч ных плавок до продувки . Химический анализ проб металла, отобранных из ковша до и после продувки, показал, что при продувке аргоном химически й состав стали практически не изменяется . Содержание кислорода в исходном металле всех плавок колебало сь в пределах 0,0049-0,0078, азота 0,0071-0,00193% . После п родувки содержание кислорода снизилось до 0,0034-0,0067, а азота - до 0,0049-0,0175 %. С тепень удаления кислорода составила 5 - 50, азота 6 - 30 %. Явной зависимости степени Удаления кислорода и азота из металла от продолжительности продувки не обнаружено, хотя газонасыщ е н ность металла снижалась во вс ех случаях в большей или меньшей степени . Отмечено также закономерное снижение загрязненности стали не металлич е скими включениями . Таким образом, физические свойства расплавов всех пла в ок до проду в ки были примерно одинаковы, химический с о став металла после продувки почти не изменился, а у меньшение газонасыщенности и загрязненнос ти м е талла до лжно, казалось бы, привести к снижению, а не к увеличению вязк о сти . Значит, только различием газонасыщенности и з агрязненности металла нельзя объяснить различие физическ ие свойств а металла до и после пр оду в ки . Это позволило сделать з аключение о возможном изменении структуры , порядка расплава в результате внешнего воздействия . Для объяснения полученных результатов можно исходи т ь , из пре д став лений Б .А. Баума о микронеравновесных сос тояниях металлических ра с плав ов . Интенсивное перемешивание распл ава при продувке улучшает усл о в ия диффузии и способствует частичному разрушению существующих в ра с плаве не равновесных долгоживущих группировок сильно взаимодейс т ву ю щих частиц . Часть прочных в нутренних связей в комплексах освоб ождается и принимает участие во взаимодействии с окружающими комплекс стру к турными единицами распла ва . Это приводит к увеличению средне й энергии межчастичного взаимодействия, ч то проявляется в повышении поверхнос т ного натяжения расплава и энергии активации вязкого тече ния . Следствием этого является рост кинематической вязкости расплава . П овышение средней энергии взаимодействия и увеличение степени однородн ости расплава с о провождается р остом плотности и магнитной восприимчивости . Как уже отмечалось, магнитные свойства переходных металлов и спл а вов на их основе определяются, в осно вном, характером ближнего порядка, дальний порядок здесь несуществен . Следовательно, продувка металла ине ртным газом, оказывая определенное влияние на структуру ближнего п о рядка расплава, влияет и на структу ру ближнего порядка твердого металла : магнитная восприимчивость как жидкого, так и твердого металла изменяется практически одинаково при продувке . Можно считать, что степень влияния продувки на структуру бл ижнего порядка твердого металла пропорциональна степени воздействия н а расплав, т.е. степени приближения ег о к микроравн о весному состояни ю . Качество металла также закономерно изменяется в зависимости от продол жительности продувки . Макрострукту ра с увеличением длительности продув ки становится более плотной и однородной, уменьшается р е альна я пористость и усадочная рыхлость . З агрязненном стали неметаллическими включениями снижается, включения с тановятся более мелкими . Анализ и з ломов поперечных * продольных о бразцов на электронных микроскопах "Tsl BS540" и "Stereoscan S4-10" показал, что на пл авках наряду с вязким набл ю даются значительные участки упкого раз рушения, ответственными за кот о рые являются остат о чно крупные вклю чения . После продувки металла арг о ном в ковше количество включений и их размеры значительно умень шаются . Излом становится преимущественно вязким, доля участков хрупк ого разр у шения снижается . В р ез ультате возрастает ударная вязкость металла . Однако заметных различий вида излома образцов металла пос ле продувки в течение 5 и 10 мин не наблюдается . Таким образом, продувка металла газом в ковше приводит к измен е нию структуры ближнего порядка расплав а и его физических свойств . Эти измен ения в значительной степени обусловливают повышение качества ст а ли после продувки . Закономерное (затухающее ) изменение физических свойств в зависимости от продолжительно сти обработки позволяет выбрать оптимальное ее значение по наибольшем у увеличению плотности, поверхн о стного натяжения или вязкости расплава . Литер атура 1. П. П . Арсентьев, В .В. Яковлев, М .Г. Крашенинников, " Фи зико-химические методы исследования металлургических процессов " . 2 . Л .А. Шварцман, А .А. Жуховицкий, " Н ачала физической химии для металлургов " . 3 . В.И. Жучков, А .С. Носков , " Растворение ферросплавов в жи дком м е талле " . 4 . Д.Я. Поволоцкий, " Р аскисление стали " . 5 . В.Г. Воскобойников, В .А. Кудрин, " Общая м ет аллургия " . 6 . http : // www . bibliotekar . ru/index . htm
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
У меня в жизни, кроме дивана, ничего не складывается!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

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