Агрегаты для выплавки стали - раздел Высокие технологии, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Самая Крупная Сталеплавильная Печь – Мартеновская (См. Рис. 4). Эта Пл...
Самая крупная сталеплавильная печь – мартеновская (см. рис. 4). Эта пламенная регенеративная печь может вмещать до 900 т жидкой стали. Печь представляет собой ванну из огнеупорных материалов. Сверху имеется свод, в передней стенке расположены окна для завалки шихты, в нижней части задней стенки – летка для выпуска стали. В боковых стенах имеются головки для подачи топлива и отвода продуктов сгорания. Источником тепла является факел, в котором сгорает природный газ или мазут. Газы, образованные при горении, проходят через один из регенераторов (воздухонагревателей), отдавая тепло кирпичной насадке. Воздух для горения топлива подается через нагретый регенератор. Затем с помощью задвижки поток газов направляют так, чтобы остывший регенератор нагревался, а нагретый работал на подогрев дутья.
Для ускорения плавки через свод печи пропущены фурмы для вдувания кислорода.
Производительность печи оценивают величиной съема металла с 1 м2 пода. Этот показатель достигает 10 т/м2; более крупные печи с площадью пода до 100 м2 работают более производительно. Печь выдерживает от 400 до 600 плавок (примерно 8 месяцев), после этого ставится на ремонт. Продолжительность плавки в мартеновской печи от 6 до 12 часов. Выплавляют стали обыкновенного качества, углеродистые и легированные.
Доля мартеновской стали составляет около 50 % от всей выплавляемой в мире стали. В последние десятилетия эта доля снижается, так как новых мартеновских печей больше не строят.
Рис. 4. Сталеплавильные печи
Кислородный конвертор – второй по величине сталеплавильный агрегат. Он представляет собой грушевидный сосуд (реторту) из огнеупорного кирпича, покрытый снаружи стальным кожухом и подвешенный на опорах. Конвертор может поворачиваться на цапфах, наклоняясь для выпуска стали и шлака. Емкость конверторов – до 400 т жидкой стали, обычно 300 т. Размеры: высота до 9 м, диаметр – до 7 м.
В конверторе окисление имеющихся в чугуне примесей идет за счет продувки жидкого чугуна чистым кислородом (через фурму сверху). Химические реакции окисления протекают с выделением огромного количества теплоты, поэтому ванна очень быстро разогревается. Под фурмой температура расплава достигает 2400 °C. Плавка продолжается всего 40 минут: это самый высокопроизводительный сталеплавильный агрегат. В конверторах выплавляют только углеродистую и низколегированную сталь (содержание легирующих добавок не более 3 %). Слишком высокие температуры способствуют выгоранию ценных легирующих элементов, поэтому иногда легирование производят уже в ковше, после выпуска стали из конвертора. Доля конверторной стали растет; конверторный способ вытесняет мартеновский.
Электродуговая сталеплавильная печь имеет емкость до 300 т. Это камера из огнеупорного кирпича со съемным сводом. Для загрузки флюсов и легирующих элементов имеется окно; загрузка шихты производится сверху при снятом своде. Для выпуска стали печь имеет огнеупорный желоб. Она может наклоняться благодаря специальному механизму.
Тепло для химических реакций получается от горения трех электрических дуг между графитовыми электродами и шихтой. Печь питается трехфазным током с напряжением 600 В; сила тока до 10 кА. В электродуговой печи можно создать необходимую атмосферу (нейтральную, восстановительную или вакуум). Электрические параметры легко поддаются регулированию, поэтому в печи можно установить любую температуру.
В электропечах выплавляют высококачественные легированные стали. Плавка длится 6-7 часов; на тонну стали расходуется примерно 600 кВтч электроэнергии и около 10 кг электродов.
Электроиндукционная печь – самый маленький агрегат для выплавки стали. Ее емкость не превышает 25 т. Такие печи часто строят на машиностроительных предприятиях для переплавки собственных отходов.
Электроиндукционная печь – это огнеупорный тигель, помещенный в индуктор. Индуктор выполнен в виде витков медной трубки, через которую под давлением прокачивается вода для охлаждения. Индуктор подключен к генератору переменного тока высокой частоты (от 500 до 2000 Гц). Ток создает переменное электромагнитное поле. Под действием этого поля в кусках шихты, находящейся в тигле, наводятся вихревые токи, или токи Фуко. За счет сопротивления металла прохождению тока шихта разогревается и плавится; расплав интенсивно перемешивается.
В этой печи также можно создать любую атмосферу. Здесь не слишком высокая температура, поэтому нет угара легирующих элементов. Нет графитовых электродов, как в дуговой печи, поэтому лишний углерод не попадает в расплав. В индукционных печах выплавляют высококачественные легированные стали и сплавы, в том числе безуглеродистые.
Все темы данного раздела:
Лекция 1
Что изучает дисциплина «Материаловедение. Технология конструкционных материалов»
Материаловедение изучает различные конструкционные ма
Структура металлургического производства
Предприятия черной металлургии базируются на месторождениях руд и коксующихся углей, а также энергетических комплексах (см. рис.1).
Сырьем для черной металлургии явл
Получение чугуна
Домна – вертикальная плавильная печь шахтного типа, работает по принципу противотока: шихта загружается сверху, проплавляется и опускается, а горячий
Этапы выплавки стали
В любой сталеплавильной печи плавка происходит в несколько этапов:
1) плавление шихты и нагрев ванны; в этот период окисляются железо и примеси, и удаляется фосфор;
2) «
Разливка стали
Выплавленную сталь выпускают в разливочный ковш и разливают в изложницы (чугунные формы) для получения слитков нужного веса и формы. Используется стопорный ковш. Изложницы заполняются све
Повышение качества стали
Повысить качество стали означает уменьшить в ней количество вредных примесей: серы, фосфора и газов.
Способы повышения качества стали:
1) Обработка синтети
Внедоменное получение железа из руды
Это наиболее перспективное направление в развитии черной металлургии. Традиционный двойной передел нужно заменить более рациональным процессом. Причины:
1) Запасы коксующихся углей
Физические основы ОМД
Обработка металлов давлением возможна благодаря уникальной способности металлов к пластической деформации, то есть к изменению формы металла без разрушения.
Под действием нагрузки в металл
Законы пластической деформации
1) Закон постоянства объёма: Объём т
Холодная и горячая пластическая деформация
При нагреве сопротивление металла деформации значительно снижается, т. е. уменьшается предел текучести. Для успешной обработки давлением необходимо точно знать, до каких температур нагревать металл
Температурный режим ОМД
Для осуществления горячей деформации надо и начинать, и заканчивать обработку выше температуры рекристаллизации. В процессе ковки или прокатки металл непрерывно остывает, и важно не дать ему остыть
Устройства для нагрева заготовок
1) Старейшим нагревательным устройством является горн. Металл в нем нагревается в непосредственном контакте с топливом (коксом, древесным или каменным углем). Сейчас горны применяют только в
Деформация и силы при прокатке
Объем металла, в котором в данный момент происходит пластическая деформация, называется очагом деформации.
На рис. 11 показано сечение ABCD очага деформации плоскостью чертеж
Инструмент для прокатки
Инструмент для прокатки – это валки (рис. 13). Рабочая часть валка называется бочкой, шейки служат для опоры на подшипники, фасонный выступ, называемый трефой, – для пер
Оборудование для прокатки
Комплект валков со станиной образует рабочую клеть. Рабочая клеть с передаточным механизмом и электродвигателем – это рабочая линия прокатного стана (рис. 14). Передаточный механизм с
Продукция прокатного производства
Все многообразие профилей проката называется сортаментом. Сортамент делится на четыре группы:
1. Сортовой прокат – простые и фасонные профили (рис. 16).
Прессование
Прессование – процесс получения изделий путем выдавливания нагретого металла из замкнутой полости (контейнера) через отверстие инструмента (матрицы). Существуют два способа пре
Оборудование для волочения
Существуют волочильные станы различных конструкций – барабанные, реечные, цепные, с гидравлическим приводом и др.
Барабанные станы (рис. 21) применяют для волочения проволоки
Горячая объемная штамповка
Горячая объёмная штамповка – процесс получения изделий пластическим деформированием нагретой заготовки с помощью специального инструмента – штампа. При э
Оборудование для штамповки
1) Паровоздушные штамповочные молоты подобны ковочным. Молоты совершают 3-5 ударов для заполнения полости штампа металлом заготовки.
Холодная листовая штамповка
Холодная листовая штамповка – это получение плоских и пространственных изделий из заготовки в виде листа, полосы, ленты.
Исходная заготовка обычно имее
Способы ОМД
Название
Где происходит деформация
Инструмент
Оборудование
Заготовка
Нагрев
Величина деформац
Литейные свойства сплавов
Есть сплавы, из которых изделия получают методами пластического деформирования (обработкой давлением), а есть литейные, из которых выгоднее отливать детали. Есть сплавы, пригодные и
Виды формовочных смесей
Формовочные смеси по назначению подразделяются на облицовочные, наполнительные и единые. Из облицовочной смеси набивают рабочий слой, который будет контактировать с расплавом, наполнитель
Литейная оснастка
Литейная форма – это приспособление, имеющее рабочую полость, при заливке в которую расплавленный металл образует отливку.
Рассмотрим части литейной формы и оснастку
Машинная формовка
Для повышения производительности и улучшения условий труда в серийном производстве отливок применяется машинная формовка. Механизируют следующие операции:
– установку опок
Сборка форм, заливка, выбивка и обработка отливок
Нижняя полуформа помещается на заливочный стол. В нее устанавливают стержни, накрывают верхней полуформой и скрепляют опоки. Для крупных форм иногда приходится накладывать грузы на верхнюю полуформ
Специальные виды литья
Литьё в песчаные формы не всегда даёт нужную точность размеров и чистоту поверхности. Поэтому разработано большое количество других способов литья. Все они называются специальным
Литьё под давлением
Это разновидность литья в металлические формы (кокильного), при котором заполнение формы расплавом и кристаллизация отливки происходит под давлением.
Машины для литья под давлением имеют с
Центробежное литьё
При этом способе литья заливка расплава и формирование отливки идёт под действием центробежных сил. Машины для центробежного литья могут иметь горизонтальную и вертикальную ось вращения. Металл зал
Дефекты отливок
1) Усадочные раковины и поры.
2) Трещины, горячие и холодные.
3) Коробление.
4) Газовая пористость.
Все эти дефекты уже были описаны в главе о ли
Сварочная дуга
Сварочная дуга – это мощный стабильный электрический разряд между электродами, находящимися в среде ионизированных газов и паров.
Обычно используют дугу прямого дей
Ручная дуговая сварка
1) Оборудование для РДС: источник питания дуги, гибкие провода (кабели), электрододержатель, электрод.
а) Источником питания дуги переменным током является сварочный транс
Автоматическая дуговая сварка в защитном газе
Для защиты шва применяют струю газа, подаваемого в зону сварки через горелку под давлением. Для этого годятся газы, которые тяжелее воздуха и не окисляют расплавленный металл – аргон, углекислый га
Газовая сварка
На рис. 57 показана схема газовой сварки. Основной 1 и присадочный 2 материал расплавляют высокотемпературным газовым пламенем 4. Горючий газ (ацетилен C2H2
Электроконтактная сварка
Рассмотренные выше способы сварки осуществляются за счет плавления. Но только оплавления свариваемых кромок иногда бывает недостаточно для получения качественного соединения. Тогда
Стыковая сварка
Применяется для заготовок типа стержней. Соединение возникает по всей поверхности соприкосновения торцов заготовок. Схема сварки показана на рис. 59: 1 – зажимы, 2 – заготовки, 3 – неподвижная плит
Точечная сварка
Листовые заготовки соединяются в отдельных точках. Листы собирают внахлёстку, зажимают между медными электродами и включают ток. Заготовки в месте контакта нагреваются до расплавления. Ток выключаю
Холодная сварка
Это – механическая сварка в чистом виде, выполняется без нагрева даже при пониженных температурах.
Свариваемые поверхности сближаются до образования межатомных связей за счёт значительной
Дефекты и контроль качества сварных соединений
Все возникающие при сварке дефекты можно разделить на внешние, видимые и внутренние – невидимые, поэтому особенно опасные.
К внешним дефектам, обнаруживаемым при осмотре, отн
Движения в металлорежущих станках
Движения рабочих органов станков подразделяют на движения резания, установочные и вспомогательные.
Движения, которые обеспечивают срезание с заготовки слоя металла, называют дви
Физические явления в процессе резания
Резание металлов – сложный процесс взаимодействия режущего инструмента и заготовки; оно сопровождается рядом физических явлений.
1) Деформирование срезаемого слоя и виды стружки
Тепловые явления в процессе резания
В процессе резания образуется теплота, общее количество которой складывается из теплоты, выделяемой за счет: 1) трения стружки о переднюю поверхность инструмента, 2) трения задних поверхностей инст
Трение, износ и стойкость инструмента
Износ инструмента вызван, в основном, трением между стружкой и передней поверхностью лезвия, а также между главной задней поверхностью инстр
Обработка заготовок на сверлильных станках
Сверление – получение отверстий в сплошном материале, а также обработка отверстий для увеличения их размеров, повышения точности и уменьшения шероховатости.
Обработка заготовок на шлифовальных станках
Шлифование – обработка заготовок резанием при помощи шлифовального круга, инструмента, имеющего форму тела вращения и состоящего из абразивных зёрен и св
Отделка чистовыми резцами и шлифовальными кругами
Тонкое обтачивание и растачивание выполняется с высокой скоростью резания, с малой глубиной резания и подачей, резцами с широкими режущими лезвиями, параллельными оси заготовки.
Чистовая обработка пластическим деформированием
Обработка поверхностей без снятия стружки, в частности, пластическим деформированием, тоже позволяет получить нужную точность и малую шероховатость. Пластическим деформированием обр
Электрохимическая обработка
Электрохимическая обработка (рис. 77) основана на явлении анодного растворения. Металл с поверхности анода переходит в химическое соединение и растворяется, причём в первую очередь растворяю
Новости и инфо для студентов