Пример готовой контрольной работы по предмету: Металлургия
Содержание
1.
4. Задачи и методы внеагрегатной обработки стали.
Внеагрегатная обработка стали первоначально возникла как средство для сокращения времени пребывания металла в сталеплавильном агрегате и за счет этого увеличения его производительности. Дополнительным доводом в пользу ковшевой обработки стали служила некоторая экономия раскислителей за счет уменьшения или даже устранения их потери в шлак вследствие прямого окисления кислородом шлака, а не растворенным в металле кислородом. В ряде случаев, в особенности при выплавке среднеуглеродистых сталей или при использовании кислородной продувки для интенсификации процесса плавки, металлурги иногда воздерживались от ковшевого раскисления из опасения не попасть в заданные пределы содержания углерода, а также марганца, в выплавляемой марке стали. Иногда этого требовала и необходимость гарантии заданной температуры стали.
Современный уровень средств контроля хода плавки (состава металла и его температуры) полностью устраняет эти опасения. С другой стороны, непрерывно возраставшие требования к качеству металла стимулировали поиски средств его внеагрегатной обработки и совершенствования технических средств проведения этой обработки. Сейчас вопрос о полезности и перспективности внеагрегатной обработки стали практически уже решен и ни у кого не вызывает сомнений. Теперь задача сводится лишь к широкому использованию уже известных средств и методов ковшевой обработки, к поискам средств и методов ее совершенствования и разработке новых, возможно даже еще не возникавших ранее, проблем и направлений ковшевой обработки, а также технических путей их решения. Среди обычных и наиболее распространенных задач внеагрегатной обработки стали можно назвать:
1) Вакуумирование с целью удаления из металла растворенных в нем газов и раскисления металла за счет реакции содержащихся в нем углерода и кислорода;
2) Обработка синтетическими шлаками для экстракционного извлечения из металла прежде всего растворенных в нем кислорода и серы, а также перевода в шлак некоторой части взвешенных в металле неметаллических включений;
3) Обработка нейтральными газами для дегазации металла и облегчения флотации к поверхности контакта металл-шлак некоторой части неметаллических включений;
4) Раскисление, десульфурация или легирование металла за счет ввода кусковых, расплавленных или порошкообразных лигатур, ферросплавов или чистых металлов.
Методы внепечной обработки стали могут быть условно разделены на простые (обработка одним способом) и комбинированные (обработка металла несколькими способами одновременно).
К простым методам относятся:
1. обработка металла вакуумом;
2. продувка инертным газом;
3. обработка металла синтетическим шлаком, жидкими и твёрдыми шлаковыми смесями;
4. введение реагентов вглубь металла.
Основными недостатками перечисленных простых способов обработки металла являются: необходимость перегрева жидкого металла в плавильном агрегате для компенсации падения температуры металла при обработке в ковше и ограниченность воздействия на металл.
Лучшие результаты воздействия на качество металла достигаются при использовании комбинированных или комплексных способов, когда в одном или нескольких последовательно расположенных агрегатах осуществляется ряд операций. Выбор необходимого оборудования определяется той или иной технологией обработки металла.
Внепечная обработка металла комбинированными методами может производиться:
• в обычном сталеразливочном ковше;
• в сталеразливочном ковше, оборудованном для вдувания газа или газопорошковой струи снизу через смонтированные в днище устройства;
• в установке ковш-печь с крышкой (сводом), через которую опущены электроды, нагревающие металл в процессе его обработки;
• в агрегате типа конвертера с продувкой металла кислородом, аргоном;
• в агрегате типа конвертера, снабжённом оборудованием для вакуумирования расплава и т. д.
9.
4. Задачи и методы раскисления.
Основные задачи раскисления и требования к элементам-раскислителям Многочисленные исследования закономерностей изменения содержания кислорода в металле в конце процесса окислительного рафинирования (перед раскислением) позволили сделать вывод (рис. 1.2), что содержание кислорода в металле перед раскислением в любом сталеплавильном агрегате главным образом зависит от концентрации углерода: чем меньше содержание углерода, тем больше содержание кислорода в металле. Эта концентрация кислорода значительно выше равновесной с углеродом. Если сохранить в металле это содержание кислорода, то во время затвердевания стали в кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) в изложнице или литейной форме будет продолжаться реакция окисления углерода и выделение газов . Это допустимо только в том случае, если выплавляются кипящая и полуспокойная стали, причем интенсивность газовыделения в изложнице должна быть вполне определенной: при затвердевании кипящего металла больше (но не чрезмерно), при затвердевании полуспокойного меньше. При затвердевании слитка спокойной стали видимое газовыделение, т.е. протекание реакции окисления углерода, должно быть исключено. Достигнутый при раскислении уровень активности (концентрации) кислорода называют степенью раскисленности. От степени раскисленности зависит структура стального слитка (рис. 1.1).
На рис. 1.1 приведены кривые, характеризующие уровень окисленности стали после ее раскисления. Согласно этой схеме раскисление кипящей стали сводится лишь к некоторому снижению содержания кислорода в металле (уровень окисленности металла остается выше равновесного с углеродом).
Чаще всего это обеспечивается введением некоторого количества марганца (иногда в металл вводят также небольшие количества кремния и алюминия).
Обычно в кипящей стали содержится
Выдержка из текста
1.
1. Топливо и огнеупоры.
Топливо — ,горючие вещества, применяемые для получения при их сжигании тепловой энергии; основная составная часть — углерод. По происхождению топливо делится на природное (нефть, уголь, природный газ, горючие сланцы, торф, древесина) и искусственное (кокс, моторные топлива, генераторные газы и др.), по агрегатному состоянию — на твердое, жидкое и газообразное. Основная характеристика топлива — теплота сгорания. Для сопоставления различных видов топлива и суммарного учета его запасов принята единица учета — условное топливо, для которого низшая теплота сгорания принята 29,3 МДж/кг (7000 ккал/кг).
В связи с развитием техники термин "топливо" стал применяться в более широком смысле и распространился на все материалы, служащие источником энергии (см. Водородная энергетика, Ракетное топливо, Ядерное топливо).
;
Основные современные виды топлива
Твёрдые топлива
Древесина, древесная щепа, древесные пеллеты
Горючий сланец
Сапропель
Торф
Уголь
Битуминозные пески
Порох
Соединения азота
Твёрдое ракетное топливо
Жидкие топлива
Просты в транспортировке, но при этом велики потери при испарении, разливах и утечках.
Нефтяные топлива
Дизельное топливо (газойль, соляровое масло)
топливо печное бытовое
Керосин
Лигроин
Бензин, газолин
Масла
Сланцевое масло
Отработавшее машинное масло
Растительные (рапсовое, арахисовое) или животные масла (жиры)
Спирты
Этанол
Метанол
Пропанол
Жидкое ракетное топливо
Эфиры
(Изомеры) спиртов
Метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ)
Диметиловый эфир (ДМЭ)
жирных кислот
Этерифицированные растительные масла (биодизель)
Эмульсии
Водотопливная эмульсия
Этиловый спирт в бензинах
Масла в бензинах
Синтетические топлива, производимые на основе процесса Фишера-Тропша
Из угля (CTL)
Из биомассы (BTL)
Из природного газа (GTL)
Газообразные топлива
Ещё более транспортабельны, при этом ещё большие потери, а также при нормальных условиях ниже энергетическая плотность.
Пропан
Бутан
Метан, природный газ, метан угольных пластов, сланцевый газ, рудничный газ, болотный газ, биогаз, лэндфилл-газ, гидрат метана
Водород
Сжатый (компримированный) природный газ (CNG)
Продукты газификации твёрдого топлива
Угля — (синтез-, генераторный, коксовый) газы, возможна подземная газификация углей
Древесины
Смеси
Пропан-бутановая смесь (LPG)
Смесь водорода и природного газа (HCNG)
Дисперсные системы, растворы
Аэрозоли
Угольная пыль
Алюминиевая, магниевая пыль
Пены
Газодизель (смесь природного газа с дизельным топливом)
Смесь водорода с бензином
Суспензии
Водоугольное топливо
Водонитратное топливо («жидкий порох» )
[править]
Нетипичные топлива
Ядерное топливо
Термоядерное топливо
Ракетное топливо
Огнеупорные материалы (огнеупоры) — это материалы, изготавливаемые на основе минерального сырья и отличающиеся способностью сохранять без существенных нарушений свои функциональные свойства в разнообразных условиях службы при высоких температурах. Применяются для проведения металлургическихпроцессов(плавка,отжиг,обжиг,испарениеидистилляция), конструирования печей, высокотемпературныхагрегатов(реакторы,двигатели, конструкционные элементы и др).
Огнеупоры бывшие в употреблении называютсяогнеупорным ломоми используются в переработке.
Большинство огнеупорных изделий выпускают в виде простых изделий типа прямоугольного параллелепипедамассой в несколько килограммов. Это универсальная форма для выполненияфутеровкиразличной конфигурации. На сегодня в огнеупорной промышленности происходит уменьшение выпуска огнеупоров в виде простых изделий и соответствующее увеличение производстваогнеупорных бетонови масс.
Огнеупорные материалы отличаются повышенной прочностью при высоких температурах, химической инертностью. По составу огнеупорные материалы это керамические смеси тугоплавких оксидов,силикатов,карбидов,нитридов,боридов. В качестве огнеупорного материала применяется углерод (кокс,графит).
В основном это неметаллические материалы, обладающиеогнеупорностьюне ниже 1580°C, применяются практически везде где требуется ведение какого-либо процесса при высоких температурах.
Огнеупорные материалы и изделия обеспечивают функционирование основных технологических агрегатов и машин в большинстве отраслей промышленности. Во многих случаях функционирование и эффективность целых технологических систем обусловлено качеством и эксплуатационными свойствами огнеупоров. Это, прежде всего, относится к черной и цветной металлургии, энергетике, химической промышленности, машиностроению и пр.
Огнеупорность.
Огнеупорностью называется способностьматериаловвыдерживать высокие температуры,
не деформируясь под действием собственного веса. При нагреве огнеупорныйматериалвначале размягчается вследствиеплавленияего легкоплавкой составляющей. При дальнейшем нагреве начинает плавиться основнаямасса, ивязкостьматериалапостепенно уменьшается.Процессплавленияогнеупороввыражается в постепенномпереходеиз твердогосостоянияв жидкое.
Термическая стойкость.
Термической стойкостью называется способностьогнеупоровне разрушаться прирезкихизменениях температуры. Это особенно важно для огнеупоров, работающих в печах периодического действия. Термическаястойкостьогнеупоровтем выше, чем большекоэффициенттеплопроводностиматериала, егопористостьиразмерзерен и чем меньшетемпературныйкоэффициентлинейного расширения, плотность,размерыизделияи измененияобъемапри аллотропических превращениях.
Химическая стойкость.
Под химической стойкостьюогнеупорныхматериаловпонимаетсяспособностьих противостоятьразрушениюот химического и физического воздействия образующихся в печипродуктов— металла,шлаков, пыли, золы, паров и газов. Наибольшее действие наогнеупорыв плавильных печах оказывают шлаки
Электропроводность. Электропроводность является определяющим параметром огнеупоров, применяемых дляфутеровкиэлектрических печей. При нормальныхтемпературахобычно всеогнеупорныематериалыявляются хорошими диэлектриками. При повышениитемпературыихэлектропроводностьбыстро возрастает, и они становятся проводниками.электропроводностьматериаловс большойпористостьюпри высокихтемпературахуменьшается.
Пористость.Все огнеупорные изделияпористы.размерпор, ихструктураи количество весьма разнообразны. Отдельные поры либо соединены между собой и с атмосферой, либо представляют собой замкнутые пространства внутри изделия. Отсюда различают пористость открытую, или кажущуюся, при которой поры сообщаются с атмосферой, пористость закрытую, когда поры не имеютвыходанаружу, и пористость истинную, или общую, т. е. суммарную.
Открытую пористость вычисляют на основе данных измеренияводопоглощения иобъемноймассыогнеупорныхизделий.
Газопроницаемость.Газопроницаемость зависит от природы огнеупора, величины открытой пористости, однородности структурыизделия,температурыидавлениягаза. С повышениемтемпературыгазопроницаемостьогнеупоровпонижается, так какобъемгаза при этом возрастает и увеличивается его вязкость.огнеупорыдолжны обладать возможно меньшей газопроницаемостью, особенно те, которые применяются для изготовления реторт,муфелей, тиглей. Наибольшаягазопроницаемостьушамотныхизделий, наименьшая у динаса.
2.
1. Источники составляющих доменный шлак компонентов
В состав шлаков входят невосстановленные окислы и сернистые соединения металлов. Таким образом, в шлаке должны присутствовать: кремнезем — SiО
2. глинозем — Al 2O3 и известь — CaO. Пустая порода руды и зола кокса содержат SiО 2 и Al 2O3, причем кремний из SiO2 может в некотором количестве восстанавливаться и переходить в чугун. Однако всегда большое количество SiO2 переходит в шлак. Al 2O3 в условиях доменной плавки не восстанавливается и полностью переходит в шлак. CaO специально вводится известковым флюсом для образования шлака. Иногда руды содержат некоторое количество CaO или MgO (самоплавкие руды).
В этих случаях основной флюс не вводится, а иногда вводится даже кислый флюс для ошлакования избыточных оснований- При офлюсованных агломератах в зависимости от отношения в них оснований к кислотам вводится известняк в доменную шихту в больших или меньших количествах. В пределе при высокоосновных офлюсованных агломератах известняк в доменную шихту вводится в незначительном количестве.
Необходимость ввода извести в доменную печь объясняется следующим: температуры плавления SiC2 — 1625°, Al 2O3 — 2050°, CaO — 2370°, т. е. превышают температуру нижней части печи. Каждый из этих окислов в печи не расплавляется. Даже различные соединения SiO2 с Al 2O3, присутствующие в рудах и золе кокса, не плавятся в условиях доменной печи. Известь с кремнеземом и глиноземом может образовать соединения, которые находятся в подвижном жидком состоянии при температурах низа (до 1500— 1600°) доменной печи.
Названные три компонента являются основными составляющими доменного шлака. В конечном шлаке эти окислы в сумме составляют около 90%.
В доменном шлаке могут содержаться и другие составные части, присутствие которых снижает температуру плавления и вязкость шлака. К ним, в первую очередь, относится магнезия — MgO. Она, как и CaO, в доменной печи не восстанавливается и полностью переходит в шлак. В шлаке также содержатся закиси железа и марганца в количествах, зависящих от участка печи, состава и выхода шлака, от степени восстановления данного элемента до начала шлакообразования, от содержания марганца в чугуне. Так, в первичных и промежуточных шлаках может содержаться до 10— 20% FeO, а при ненормальных условиях и больше, в зависимости от восстановимости руды и времени образования шлака. В конечном шлаке при нормальном ходе печи и соблюдении нужного температурного режима горна содержание FeO составляет всего десятые доли процента. Небольшое количество закиси марганца содержится в первичных и окончательных шлаках при выплавке бессемеровского или литейного чугуна и ферросилиция; много закиси марганца содержится в шлаке при выплавке марганцевистых чугунов.
Железо, марганец, кальций и магний с серой могут давать сульфиды (FeS, MnS, CaS, MgS).
Если в шихте имеется сера, то в шлаке присутствуют эти соединения.
Названные соединения всегда содержатся в доменных шлаках, причем, когда количество одного из компонентов превышает обычную концентрацию, шлак называется по этому избыточному компоненту известковым, магнезиальным, глиноземистым, железистым, марганцевистым и т.д.
Иногда возможно присутствие в шлаке ТiO2 (титанистые шлаки), когда в породе руды (титаномагнетит) содержится этот окисел, или окислов хрома, ванадия и никеля.
Некоторые свойства шлаков зависят от их основности, то есть от отношения в них суммы оснований к сумме кислот. Раньше основность шлаков оценивали так называемой «степенью силицирования», т. е. отношением в силикате числа атомов кислорода кремнезема к числу атомов кислорода оснований. Так, в СаО*SiO2 степень силицирования — два. Такое соединение называли бисиликатом или двукремнеземиком. Подобно этому в (СаО)2 SiO2 отношение кислорода, связанного в кремнезем, к кислороду, связанному в известь, равно единице (моносиликат или однокремнеземик).
Аналогично возможны разные степени силицирования при соединении SiO2 с FeO, MnO и т.д. Подобным же образом возможны и трисиликаты, 1 1/2 — силикаты, 1/2-, 2/3-, 3/4-силикаты и т. д. Если рассматривать шлак как сплав нескольких силикатов, то, произведя соответствующие перерасчеты с весового анализа на молекулярный, можно рассчитать степень силицирования шлака, дающую представление о его кислотности: чем выше степень силицирования, тем шлак кислее, чем ниже, тем он основнее.
Однако степень силицирования не является правильной характеристикой основности шлаков, поскольку, кроме SiO2, в шлаке присутствуют другие кислоты. Это относится к глинозему, вообще окислу амфотерному, но проявляющему то слабоосновные, то слабокислотные свойства в зависимости от того, образует ли он силикат, алюминат или алюмосиликат. В основных шлаках Al 2O3 обычно является слабой кислотой, а в кислых (древесноугольной плавки) — основанием. Степень силицирования нехарактерна для определения свойств шлака еще и потому, что основные окислы CaO, MgO, FeO и MnO не равноценны по влиянию на свойства шлака.
В производственных условиях основность часто измеряют отношением суммы процентных содержаний оснований к сумме процентных содержаний кислотных окислов
Такая характеристика основности или кислотности шлака также условна: она неприменима, например, к сильно кислым шлакам древесноугольной плавки, в которых
Список использованной литературы
МИСИС
