Способы получения стали, их достоинства и недостатки, перспективы развития и область применения. Процесс рафинирование титана, алюминия, производство магния. Специальные виды проката, технология его производства. Характеристика детонационного напыления.
Аннотация к работе
Для выплавки чугуна нужны руды, флюсы, топливо и воздух. Основным способом получения чугуна является доменный процесс, протекающий в специальных (доменных) печах, работающих непрерывно до капитального ремонта в течение нескольких лет.
Промышленная руда - горная порода, из которой целесообразно извлекать металлы и их соединения. Руда состоит из минералов, содержащих металл или его соединения, и пустой породы
Железными рудами называют горные породы, содержащие железо в таких кол-вах, при которых ее технически и экономически целесообразно перерабатывать
Для производства чугуна используют руды следующих основных типов: магнитный железняк (магнезит); красный железняк (гематит); бурый железняк (лимонит); шпатовый железняк (сидерит).
Доменные флюсы - это материалы, вводимые в доменную печь для понижения температуры плавления пустой породы железной руды и ошлакования золы топлива, тем самым способствуя отделению от металла пустой породы.
Топливо является не только источником тепла для расплавления руды, но также участвует в химических реакциях, протекающих в доменной печи при выплавке чугуна. При производстве чугуна применяется топливо - кокс или древесный уголь.
Кокс получают сухой перегонкой при 1000-1200°C без доступа воздуха некоторых сортов каменных углей, называемых коксующимися.
Древесный уголь - продукт нагрева древесины при 400-500°C без доступа воздуха. Это наиболее совершенный вид топлива.
Одним из наиболее эффективных заменителей кокса для доменного процесса является природный газ, применение которого снижает себестоимость чугуна, т.к. стоимость газа в десятки раз ниже стоимости кокса.
Подготовка руд включает дробление, сортировку и другие операции.
Дробление обеспечивает нужную степень измельчения руды.
Сортировку руды по классам крупности при размерах кусочков более 1-3 мм проводят на механических грохотах. Для более тонко измельченных материалов используют гидравлическую классификацию. Разделяемый материал подают вместе с водой в специальные устройства, где крупные зерна быстрее оседают, отделяясь от более мелких. В устройствах типа гидроциклон разделение частиц по крупности происходит под действием центробежной силы.
Усреднение материалов по химическому составу и свойствам необходимо для обеспечения ровного хода доменной печи. Одним из основных методов усреднения руды является ее послойная укладка в штабеля большой емкости.
Обогащение руды приобретает все большее значение. Это связано с использованием все более бедных руд, а также руд с тонковкрапленными в пустой породе рудными зернами. Основным способом обогащения железной руды в нашей стране является магнитный. Сущность сухой магнитной сепарации состоит в том, что тонкоизмельченную руду помещают в магнитное поле, где магнитные частицы руды отделяются от пустой породы. При мокрой сепарации руда при воздействии на нее магнитного поля одновременно промывается водой. Этот способ более гигиеничен, чем предыдущий, при котором выделяется много пыли.
Доменная печь представляет собой печь шахтного типа (рис.22). Современные доменные печи имеют общую высоту до 80 м и объем рабочего пространства до 5600 м3. Огнеупорная кладка печи находится в стальном кожухе толщиной 30-40 мм. Производительность доменной печи объемом 300 м3 составляет более 6000т чугуна в сутки.
Колошник служит для загрузки шихтовых материалов (смесь руды, топлива и флюсов) и отвода газов.
Засыпной аппарат (скиповый подъемник), расположенный над колошником, подает шихтовые материалы в определенной последовательности.
Расширяющаяся книзу коническая шахта облегчает опускание материалов и равномерное распределение газов по сечению печи. В шахте происходят процессы восстановления оксидов железа и начинается его науглероживание.
Ниже шахты следует самая широкая часть доменной печи - распар. Здесь происходит плавление пустой породы и флюсов с образованием шлака, которое заканчивается в заплечиках.
Расположенный ниже заплечиков горн имеет цилиндрическую форму. В верхней части горна расположены водоохлаждаемые медные фурмы, через которые в доменную печь поступает нагретый воздух. Здесь происходит горение кокса, а в нижней части горна на лещади скапливаются жидкий чугун и шлак, которые периодически выпускаются через специальные отверстия - летки. Чугунная летка расположена на 0,5 м выше лещади, а шлаковая летка - на 1,5 м.
Доменный процесс.
В доменную печь через колошник сверху загружается шахта. В фурмы, расположенные в нижней части печи, вдувается горячий воздух. В доменной печи непрерывно взаимодействуют шихтовые материалы, движущиеся сверху вниз, и продукты горения, движущиеся снизу вверх. Железная руда, соприкасаясь с углеродом кокса и продуктами его сгорания, в частности с окисью углерода, претерпевает процесс восстановления железа, т.е. окислы железа (соединение железа с кислородом) превращаются в железо, которое не содержит кислорода.