Производство и поставка товара покупателю

       Таким образом, главное, что отличает прямое восстановление от косвенного, это  расходование углерода, а это означает, что с развитием реакций прямого восстановления сокращается количество углерода, достигающего фурм.

       Восстановление  окислов железа окисью углерода протекает  по следующим реакциям:

       при температуре > 570 °С

       1) 3Fe₃O₃ + СО = 2Fe₃O₄ 4- С0₂ + 53 740;

       2) Fe₃O₄ + СО -= ЗРеО + СО_а — 36 680;

       3) FeO + СО = Fe + СО_а + 16 060;

       при температуре < 570 °С

       4)3Fe₈O₃ + СО = 2Fe₃O, + СО₃ + 53 740;

       5)  ¼Fe₃0₄ -Ь СО = ³/₄Fe + СО₂ + 2870.

       Нельзя  не учитывать то, что реакции прямого восстановления протекают с затратой тепла. Кроме того, увеличение степени прямого восстановления приводит к снижению количества кокса, достигающего фурм, следовательно, к уменьшению прихода тепла в горне. Это и есть основной фактор, ограничивающий развитие прямого восстановления. Для устранения этого недостатка необходимо нагревать дутье до очень высокой температуры.

       Для ускорения реакций косвенного восстановления железа из кусковой руды необходимо создать  условия для развития внешней и внутренней диффузии молекул газа, химической адсорбции восстановителя на поверхности пор реакционной зоны; десорбции молекул СО₂ или Н₂О с твердой поверхности и перехода их в газ. Скорость восстановления возрастает с повышением до определенных пределов температуры, скорости газового потока, давления и концентрации СО и Н.₂, а также с уменьшением размера кусков и повышением их пористости. В доменной печи скорость газового потока достаточно велика, внешнее диффузионное сопротивление очень мало, а состав газа вполне благоприятен для быстрого протекания реакций восстановления окислов железа.

       В доменной печи железо восстанавливается  почти полностью. Степень восстановления железа составляет 0,99—0,998, а это означает, что 99—99,8 % железа переходит в чугун и лишь 0,2—1,0 % переходит в шлак.

       Образование шлака и его  физические свойства

       Помимо  чугуна, в доменной печи образуется шлак, в который переходят невосстановившиеся окислы элементов, т. е. CaO, MgO, А1₂О₃, SiO₂ и небольшое количество М_nО и FeO. Сначала образуется первичный шлак, в котором содержится повышенное количество FeO и М_nО. По мере опускания и нагрева первичного шлака изменяются его состав и количество.

       От  свойств первичного и конечного  шлаков зависит ровность схода шихты  и содержание серы в чугуне. Конечный шлак на 85— 95 % состоит из SiO₂, А1₂О₃ и СаО и, кроме того, содержит 2—10 % MgO, 0,2—0,6 % FeO, 0,3—2 % М_nО и 1,5—2,5 % S в основном в виде CaS.

 

       

       1.3 Сталеплавильное производство

       Сталь – важнейший материал промышленности; ковкий сплав железа с углеродом  и другими примесями.

       В настоящее время, с учётом развития металлургических технологий, наиболее прогрессивным и производительным способом выплавки стали является процесс  кислородно-конвертерной плавки.

         Шихтовые материалы  кислородно-конверторного  процесса

       Основными шихтовыми материалами являются:

       - Жидкий чугун должен иметь ограниченный химический состав, с содержанием Si -  0,6 – 0,9%; Mn - 0,7 – 1,1%, P - 0,2 – 0,3%, S – не более 0,035% и т.д. Температура жидкого чугуна составляет 1300 – 1450^оС.

       - Стальной лом - охладитель конверторной плавки, увеличение его расхода экономит чугун, снижая себестоимость стали. В нем недопустимо высокое содержание фосфора, серы, а также примесей цветных металлов, ржавчины, меди и никеля (меньше 0,2%). Толщина кусков лома не должна превышать 0, 25 – 0,35 м, длина – 0,8 м.

       - Шлакообразующие – известь и плавиковый шпат (разжижитель шлака), иногда боксит, железная руда, прокатная окалина, агломерат, окатыши. Известь должна быть свежеобожженной и содержать > 92% СаО, менее 2% SiО₂ и менее 0,05 – 0,08% S; размер кусков 10 – 50 мм. Плавиковый шпат должен содержать 75 – 92% CaF₂.

       - Ферросплавы для раскисления и легирования (никель, молибден, кобальт, медь). В качестве окислителей применяют кислород, сжатый воздух, железную руду, окалину, агломерат.

         Особенности кислородно-конверторного  процесса

       Кислородно-конверторный процесс – процесс выплавки стали из чугуна и добавляемого лома в конверторе с основной футеровкой с определенным видом продувки. В данном курсовом проекте применяется кислородный конвертор для верхней продувки (рисунок 3) и вместимостью 300 т по массе жидкой стали (Таблица 1).

               

       Рисунок 7 – Кислородный конвертор для верхней продувки

       По  сравнению с мартеновским и электросталеплавильным процессами кислородно-конверторный имеет следующие преимущества:

• высокая производительность одного работающего сталеплавильного агрегата (у мартеновских и электродуговых печей – 140 т/ч, а у конвертеров – 400-500 т/ч);
• низкие капитальные затраты (затраты на сооружение цеха из-за простоты устройства конвертера и более высокой производительности);
• меньше расходы по переделу (расходы топлива, зарплата и др.);
• процесс удобен для автоматизации управления ходом плавки;
• сочетание работы конвертера с непрерывной разливкой;
• снижение выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду.

       

       Рисунок 8 – Типовое устройство конвертера

       1—  опорный подшипник; 2 — цапфа; 3 — защитный  кожух; 4 — опорное  кольцо; 5 — корпус  ведомого колеса; 6 — навесной электродвигатель  с редуктором; 7 —  ведомое зубчатое  колесо; 8 — демпфер  навесного электродвигателя; 9 — демпфер корпуса  ведомого колеса; 10 — опорная станина; 11 – опорное кольцо.

       Также немаловажное значение имеет размер конвертора, т.к. размер обеспечивает продувку без выбросов металла через горловину. Так, размер конвертора, используемый на предприятии, согласно заданию представлен  в Таблице 1.

       Таблица 1

       Размер  конвертора для вместимости 300 т

 

       Далее, жидкий чугун подают к сталеплавильным  агрегатам с использованием миксерных  ковшей (100 – 600 т) – чугун из доменной печи выпускают в миксерный ковш, который затем транспортируют в  переливное отделение конверторного  цеха.

       По  мере надобности порцию чугуна из миксерного ковша сливают через горловину  в заливочный ковш, который транспортируют к конвертеру. Преимущества применения миксерных ковшей:  примерно на 50^оС повышается температура заливаемого в конвертер чугуна, что позволяет увеличить расход лома; уменьшается число переливов чугуна и его потерь при этом; не требуется сооружения миксерных отделений и стационарных миксеров. Недостатком является отсутствие усреднения состава и температуры чугуна разных выпусков из доменной печи. Описанный выше процесс приведен на рисунке 5.

       

       Рисунок 9 – Технологические операции конверторной плавки:

       а – загрузка лома, б – заливка  чугуна, в – начало продувки, г –  замер температуры,   д – слив металла, е – слив шлака:

       1 -  газоотвод; 2 –  загрузочная машина;  3 – совок; 4 -  мостовой  кран; 5 – заливочный  ковш; 6 – бункер; 7 – течка; 8 – термопара; 9 – бункер для  ферросплавов; 10 –  сталеразливочный  ковш; 11 – шлаковая  чаша (ковш).

       Особенность кислородно-конверторной плавки заключается  в следующем. В горловину вводят водоохлаждаемую кислородную фурму, установленную на высоте 1,0 – 4,8 м  над уровнем расплава, и начинают вдувать кислород. Сначала окисляются кремний, марганец, фосфор, которые переходят в шлак. Шлак сливают. Затем вводят известь для ошлакования серы. Одновременно выгорает углерод. Процесс идет с бурным выделением тепла, и поэтому топливо не требуется.

       Окончив продувку, из конвертера выводят фурму, а конвертер поворачивают в горизонтальное положение. Через горловину отбирают пробу металла, посылают ее на анализ, замеряют температуру термопарой погружения. Если результаты оказались неудовлетворительны, то проводят корректировку. Например, при избыточном содержании углерода и недостаточной температуре, проводят кратковременную додувку для его окисления; при излишне высокой температуре в конвертер вводят охладители (легковесный лом, руду, известняк) и т.п. Общая продолжительность плавки в 100 – 350-т конвертерах составляет 40 – 50 мин. В конце плавки сталь раскисляют.

       При выплавке стали в кислородном  конверторе возникают трудности  при проведении процессов раскисления и легирования. Это связано с тем, что, во-первых, возможно чрезмерное охлаждение жидкой стали и неравномерное распределение вводимых элементов в объеме жидкого металла; во-вторых, снижается производительность конвертера. Поэтому раскисление и легирование стали ведут в ковше во время выпуска плавки. В качестве раскислителей используют ферромарганец, ферросилиций и жидкий алюминий. Легируют сталь в ковше. Ферросплавы вводят в ковш во время выпуска стали из конвертера. 

 

       

       1.4 Внепечная обработка  стали

       В настоящее время средства вторичной  металлургии используются при производстве всех сталей без исключения.

       Основная  цель вторичной металлургии –  это осуществление ряда технологических  операций быстрее и эффективнее  по сравнению с решением аналогичных  задач в обычных сталеплавильных  агрегатах.

       Внепечная обработка стали повышает свойства стали, улучшаются показатели пластичности, уменьшается анизотропия физико-механических характеристик слитка и проката, т.к. при такой обработке в стали  снижается содержание нежелательных  примесей, газов, неметаллических включений.

       Существуют  различные способы получения  стали высокого качества, которые  основаны на использовании одного или  одновременно нескольких технологических  приемов: 1) обработки металла вакуумом; 2) продувки металла инертными газами; 3) вдувание порошкообразных материалов; 4) перемешивания металла со специально приготовленными шлаками.

       В проектируемом технологическом  цикле получения стали марки 35ГС  рассматривается продувка металла  инертным газом, в частности аргоном. При продувке этим способом происходит интенсивное перемешивание металла, усреднение его состава; в тех  случаях, когда на поверхности металла  наведен хороший шлак, перемешивание  улучшает условия протекания процесса ассимиляции таким шлаком неметаллических  включений. Масса пузырей инертного  газа улучшает условия протекания процессов  газовыделения, так как пузыри являются готовыми полостями с развитой поверхностью раздела, что очень важно для образования новой фазы. Продувка инертным газом сопровождается снижением температуры металла (газ нагревается и интенсивно уносит тепло), поэтому продувку инертным газом часто используют для регулирования температуры металла в ковше.