Az életben folyamatosan találkozunk ötvözetekkel, amelyek közül a leggyakoribb az acél. Ezért nem meglepő, hogy valakinek kérdése lenne az acél gyártásáról?

Az acél a vas és a szén egyik ötvözete, amelyet széles körben használnak Mindennapi élet. Az acélgyártási folyamat többlépcsős, és több szakaszból áll: ércbányászat és dúsítás, szinterezés, vasgyártás és acélkohászat.

Érc és szinter

Az érctelepek lehetővé teszik gazdag és szegény kőzetek kitermelését egyaránt. A kiváló minőségű érc azonnal felhasználható ipari alapanyagként. Ahhoz, hogy a gyenge minőségű ércet olvasztani lehessen, dúsítani kell, azaz növelni kell benne a tiszta fém tartalmát. Ehhez az ércet zúzzák, és különféle technológiák segítségével leválasztják a fémvegyületekben gazdag részecskéket. Például a vasérceknél mágneses elválasztást alkalmaznak - a hatást mágneses mező az alapanyagon a vasban gazdag részecskék elválasztása érdekében.

Az eredmény egy alacsony diszperziójú koncentrátum, amelyet nagyobb darabokra szinterelnek. A vasércpörkölés eredménye agglomerátum. Az agglomerátumok típusait az összetételükben szereplő fő nyersanyagokról nevezték el. Esetünkben ez a vasérc szinter. Most, hogy megértsük, hogyan készül az acél, nyomon kell követni a további technológiai folyamatot.

Vasgyártás.

A nyersvas olvasztása nagyolvasztókban történik, amelyek ellenáramú elven működnek. A szinterek, koksz és egyéb töltetanyagok betöltése felülről történik. Alulról felfelé, ezen anyagok felé, a koksz égéséből forró gázáramok szállnak fel. Kezdődik a sorozat kémiai folyamatok, ami a vas redukcióját és szénnel való telítését eredményezi. Hőfok ugyanakkor a 400-500 Celsius-fok tartományban marad. A kemence alsó részein, ahol a redukált vas fokozatosan csökken, a hőmérséklet 900-950 fokra emelkedik. A vas és a szén folyékony ötvözete képződik - öntöttvas. Az öntöttvas fő kémiai jellemzői a következők: széntartalom több mint 2,14%, kén, szilícium, foszfor és mangán kötelező jelenléte. Az öntöttvasat fokozott törékenység jellemzi.

Acélkohászat.

Most egyre közelebb kerülünk utolsó szakasza, amely lehetővé teszi, hogy megtanulja, hogyan készül az acél. Kémiailag az acél abban különbözik az öntöttvastól, hogy alacsonyabb a széntartalma; ennek megfelelően a fő feladat gyártási folyamat– csökkentse a fő vasötvözet szén- és egyéb szennyezőanyag-tartalmát. Acélgyártáshoz nyitott kandallós kemencéket, oxigénátalakítókat vagy elektromos kemencéket használnak.

Által különféle technológiák Az olvadt öntöttvasat nagyon magas hőmérsékleten oxigénnel öblítik. Fordított folyamat történik - a vas oxidációja az ötvözetben lévő szennyeződések szintjén. A keletkező salakot ezt követően eltávolítják. Az oxigén öblítés hatására a széntartalom csökken, és az öntöttvas acéllá alakul.

Az acélhoz ötvözőelemek adhatók az anyag tulajdonságainak megváltoztatására. Ezért az acél vas-szén ötvözetnek minősül, amelynek vastartalma legalább 45%.

A fenti folyamatok ismertették, hogyan készül az acél, milyen anyagokból és milyen technológiával.

A vas tiszta formájában képlékeny fém. szürke, könnyen feldolgozható. És mégis, az emberek számára a Fe elem praktikusabb szénnel és más szennyeződésekkel kombinálva, amelyek lehetővé teszik fémötvözetek - acél és öntöttvas - képződését. 95% - pontosan ennyi a bolygón gyártott összes fémtermék közül, amely fő elemként vasat tartalmaz.

Vas: történelem

Az első ember által készített vastermékeket a tudósok az ie 4. évezredre datálják. e., és a vizsgálatok kimutatták, hogy előállításukhoz 5-30 százalékos nikkeltartalommal jellemezhető meteorikus vasat használtak. Érdekes, de amíg az emberiség el nem sajátította a vas olvasztással történő kinyerését, a vasat többre értékelték, mint az aranyat. Ezt azzal magyarázták, hogy az erősebb és megbízhatóbb acél sokkal alkalmasabb szerszámok és fegyverek gyártására, mint a réz és a bronz.

Az ókori rómaiak megtanulták az első öntöttvas előállítását: kemencéikkel az érc hőmérsékletét 1400 o C-ra tudták emelni, míg az öntöttvashoz 1100-1200 o C is elegendő volt ezt követően tiszta acélhoz, annak olvadáspontjához amely, mint ismeretes, 1535 Celsius-fok.

A Fe kémiai tulajdonságai

Mivel lép kölcsönhatásba a vas? A vas kölcsönhatásba lép az oxigénnel, amit oxidok képződése kísér; vízzel oxigén jelenlétében; kénsavval és sósavval:

• 3Fe+2O2 = Fe3O4
• 4Fe+3O2+6H2O = 4Fe(OH) 3
• Fe+H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2
• Fe+2HCl = FeCl 2 +H 2

Ezenkívül a vas csak akkor reagál a lúgokra, ha azok erős oxidálószerek olvadékai. A vas normál hőmérsékleten nem lép reakcióba oxidálószerekkel, de mindig reakcióba lép, amikor megnövekszik.

A vas használata az építőiparban

A vas felhasználását az építőiparban ma nem lehet túlbecsülni, mert a fémszerkezetek minden modern épület alapját képezik. Ezen a területen a vasat közönséges acélokban, öntöttvasban és kovácsoltvasban használják. Ez az elem mindenhol megtalálható, a kritikus szerkezetektől a horgonycsavarokig és szögekig.

Az acélból készült épületszerkezetek építése jóval olcsóbb, ráadásul magasabb építési rátákról is beszélhetünk. Ez jelentősen megnöveli a vas felhasználását az építőiparban, miközben maga az ipar is új, hatékonyabb és megbízhatóbb Fe-alapú ötvözetek alkalmazását szorgalmazza.

A vas felhasználása az iparban

A vas és ötvözeteinek - öntöttvas és acél - felhasználása a modern szerszámgép-, repülőgép-, műszergyártás és egyéb berendezések gyártásának alapja. A vas-cianidoknak és oxidoknak köszönhetően a festék- és lakkipari funkciókat a vízkezelésben használják. A nehézipar teljesen elképzelhetetlen Fe+C alapú ötvözetek használata nélkül. Egyszóval a vas pótolhatatlan, de ugyanakkor hozzáférhető és viszonylag olcsó fém, amely ötvözeteinek részeként szinte korlátlan felhasználási körrel rendelkezik.

A vas használata az orvostudományban

Köztudott, hogy minden felnőtt legfeljebb 4 gramm vasat tartalmaz. Ez az elem rendkívül fontos a szervezet működéséhez, különösen az egészséghez. keringési rendszer(hemoglobin a vörösvértestekben). Sokan vannak gyógyszerek vas alapú, amelyek lehetővé teszik a Fe-tartalom növelését, hogy elkerüljék a vashiányos vérszegénység kialakulását.

Vákuumos olvasztás

A pirometallurgikus módszerrel előállított műszaki vas (Armco típusú) ipari minősége 99,75-99,85% Fe tisztaságú. Az illékony fémek és a nem fémes szennyeződések (C, O, S, P, N) eltávolítása vas nagyvákuumban történő megolvasztásával vagy száraz hidrogén atmoszférájában történő izzítással lehetséges. A vas vákuumban történő indukciós olvasztásakor a fémből eltávolítják az erősen illékony szennyeződéseket, amelyek párolgási sebessége arzénról ólommá nő a következő sorrendben:

As→S→Sn→Sb→Cu→Mn→Ag→Pb.

Egy órányi olvasztás után vákuumban 10V-3 Hgmm. Művészet. 1580 °C-on eltávolítjuk a vasból a legtöbb antimon, réz, mangán, ezüst és ólom szennyeződései. A króm, arzén, kén és foszfor szennyeződéseit rosszabbul távolítják el, a wolfram-, nikkel- és kobaltszennyeződéseket pedig gyakorlatilag nem távolítják el.
1600°C-on a réz gőznyomása 10-szer nagyobb, mint a vasé; a vas vákuumban (10v-3 Hgmm) történő olvasztásakor a réztartalom 1*10v-3%-ra, a mangán pedig 80%-kal csökken egy óra alatt. A bizmut, alumínium, ón és más erősen illékony szennyeződések tartalma jelentősen csökken; Ebben az esetben a hőmérséklet emelkedése hatékonyabban befolyásolja a szennyezőanyag-tartalom csökkentését, mint az olvasztás időtartamának növekedése.
Oxigénzárványok jelenlétében volfrám, molibdén, titán, foszfor és szén illékony oxidjai képződhetnek, ami e szennyeződések koncentrációjának csökkenéséhez vezet. A vas kéntől való tisztítása szilícium és szén jelenlétében jelentősen megnövekszik. Tehát például, ha az öntöttvas 4,5% C-t és 0,25% S-t tartalmaz, a fém vákuumban történő megolvasztása után a kéntartalom 7 * 10v-3% -ra csökken.
A vasolvasztás során a gázszennyeződések tartalma megközelítőleg 30-80%-kal csökken. Az olvadt vas nitrogén- és hidrogéntartalmát a visszamaradó gázok nyomása határozza meg. Ha légköri nyomáson a nitrogén oldhatósága a vasban ~0,4%, akkor 1600°C-on és 1*10v-3 Hgmm maradék nyomáson. Művészet. ez 4*10v-5%, a hidrogénnél pedig 3*10v-6%. Az olvadt vasból a nitrogén és a hidrogén eltávolítása főként az olvasztás első órájában fejeződik be; ebben az esetben a visszamaradt gázok mennyisége megközelítőleg két nagyságrenddel nagyobb, mint egyensúlyi tartalmuk 10v-3 Hgmm nyomáson. Művészet. Az oxidok formájában jelenlévő oxigéntartalom csökkenése előfordulhat az oxidok redukálószerekkel - szénnel, hidrogénnel és egyes fémekkel - való kölcsönhatása következtében.

Vas tisztítása vákuumban történő desztillációval, fűtött felületen kondenzációval

1952-ben Amonenko és szerzőtársai egy módszert alkalmaztak a vas vákuumdesztillálására úgy, hogy a vasat fűtött felületen kondenzálják.
A kondenzátor hidegebb zónájában minden erősen illékony szennyeződés lecsapódik, és az alacsony gőznyomású vas a magasabb hőmérsékletű zónában marad.
Az olvasztáshoz alumínium-oxidból és berilliumból készült tégelyeket használtak, legfeljebb 3 liter űrtartalommal. A gőzök az armco vas vékony lapjain kondenzálódnak, mivel a kerámián kondenzálva a vas a kondenzációs hőmérsékleten szintereződött a kondenzátor anyagával és a kondenzátum eltávolításakor megsemmisült.
Az optimális desztillációs mód a következő volt: párolgási hőmérséklet 1580 °C, kondenzációs hőmérséklet 1300-tól (a kondenzátor alján) 1100 °C-ig (felül). A vas párolgási sebessége 1 g/cm2*h; a tiszta fém hozama ~ 80%-a teljes szám kondenzvíz és a rakomány tömegének több mint 60%-a. A vas kétszeres desztillációja után jelentősen csökkent a szennyeződések tartalma: mangán, magnézium, réz és ólom, nitrogén és oxigén. Amikor a vasat alundtégelyben megolvasztották, alumíniummal szennyeződött. A széntartalom az első desztilláció után 3*10v-3%-ra csökkent, és a következő desztilláció során sem csökkent.
1200°C-os kondenzációs hőmérsékleten tű alakú vaskristályok keletkeztek. Az ilyen kristályok maradék ellenállása, Rt/R0°C arányban kifejezve, 77°K-on 7,34*10v-2 és 4,2°K-on 4,37*10v-3 volt. Ez az érték 99,996%-os vastisztaságnak felel meg.

Elektrolitikus vasfinomítás

A vas elektrolitikus finomítása elvégezhető klorid- és szulfát-elektrolitokban.
Az egyik módszer szerint a következő összetételű elektrolitból csaptak ki vasat: 45-60 g/l Fe2+ (FeCl2 formájában), 5-10 g/l BaCl2 és 15 g/l NaHCO3. Anódként Armco vaslemezek, katódként pedig tiszta alumínium szolgált. 0,1 A/dm2 katód áramsűrűségnél és szobahőmérséklet Kb. 1*10-2% szenet, „nyomokban” foszfort és kénszennyeződésektől mentes durva kristályos üledéket kaptunk. A fém azonban jelentős mennyiségű oxigént tartalmazott (1-2*10v-1%).
Szulfát elektrolit használata esetén a vas kéntartalma eléri a 15*10v-3-5*10v-2%-ot. Az oxigén eltávolítására a vasat hidrogénnel kezelték, vagy a fémet vákuumban szén jelenlétében megolvasztották. Ebben az esetben az oxigéntartalom 2*10v-3%-ra csökkent. Hasonló eredményeket kapunk az oxigéntartalomra (3*10v-3%), ha a vasat száraz hidrogénáramban 900-1400 °C-on hőkezeljük. A fém kéntelenítését nagyvákuumban hajtják végre ón, antimon és bizmut adalékokkal, amelyek képződnek. illékony szulfidok.

Tiszta vas elektrolitikus előállítása

A nagy tisztaságú vas (30-60 ppm szennyeződés) elektrolitikus előállításának egyik módja az, hogy a vas-kloridot éterrel extrahálják az oldatból (6 N HCl), majd a vas-kloridot nagyon tiszta vassal redukálják vas-kloriddá.
A vas-klorid rézből történő további tisztítása kénreagenssel és éterrel végzett kezelés után tiszta vas-klorid-oldatot kapunk, amelyet elektrolízisnek vetünk alá. A keletkező nagyon tiszta vaslerakódásokat hidrogénben lágyítják, hogy eltávolítsák az oxigént és a szenet. A kompakt vasat porkohászattal állítják elő - rudakká préselve és hidrogénatmoszférában szinterezve.

A vas tisztításának karbonil módszere

A tiszta vas a vas-pentakarbonil-Fe (CO)5 bomlásával nyerhető 200-300 °C-on. A karbonil-vas általában nem tartalmaz vas kísérő szennyeződéseket (S, P, Cu, Mn, Ni, Co, Cr, Mo, Zn és Si). Ugyanakkor oxigént és szenet tartalmaz. A széntartalom eléri az 1%-ot, de 3*10-2%-ra csökkenthető, ha a vas-karbonilgőzhöz kis mennyiségű ammóniát adunk, vagy a vasport hidrogénnel kezeljük. Ez utóbbi esetben a széntartalom 1*10v-2%-ra csökken, az oxigénszennyeződés pedig „nyomokká” csökken.
A karbonilvas nagy, 20 000 Oe mágneses permeabilitással és alacsony hiszterézissel (6 000) rendelkezik. Számos elektromos alkatrész gyártására használják. A szinterezett karbonilvas annyira képlékeny, hogy mélyhúzható. A vas-karbonilgőz hőbontásával vasbevonatokat kapnak különböző felületeken, amelyeket a pentakarbonilgőz bomláspontja fölé melegítenek.

A vas tisztítása zóna átkristályosítással

A zónaolvasztás vastisztítási alkalmazása jó eredményeket hozott. A vas zónafinomítása során a következő szennyeződések mennyisége csökken: alumínium, réz, kobalt, titán, kalcium, szilícium, magnézium stb.
A 0,3% C-t tartalmazó vasat lebegőzóna módszerrel tisztítottuk. A zónát 0,425 mm/perc sebességgel vákuumolvasztást követően nyolcszor áthaladva karbid zárványoktól mentes vas mikroszerkezetet kaptunk. A zóna hat áthaladása során a foszfortartalom 30-szorosára csökkent.
A zónaolvadás utáni tuskók még a hélium hőmérsékletének tartományában is nagy szakítóképességgel rendelkeztek. A vas tisztaságának növekedésével az oxigéntartalom csökkent. A többzónás finomítás során az oxigéntartalom 6 ppm volt.
A munka szerint az elektrolitikus vas zónaolvasztását tisztított argon atmoszférában végezték. A fém egy kalcium-oxidból készült csónakban volt. A zóna 6 mm/h sebességgel mozgott. A zóna kilenc áthaladása után az oxigéntartalom 4*10v-3%-ról 3*10v-4%-ra csökkent a tuskó elején; kén - 15*10v-4-től 5*10v-4%-ig és foszfor - 1-2*10v-4-től 5*10v-6%-ig. A vas katódhidrogén-elnyelő képessége a zónaolvadás következtében (10-40)*10v-4%-ról (3-5)*10v-4%-ra csökkent.
A zóna olvasztással tisztított karbonilvasból készült rudak rendkívül alacsony koercivitással rendelkeztek. A zóna egy 0,3 mm/perc sebességű áthaladása után a rudakban a kényszerítő erő minimális értéke 19 me, ötszöri áthaladás után pedig 16 me volt.
Vizsgálták a szén, foszfor, kén és oxigén szennyeződések viselkedését a vas zóna olvasztása során. A kísérleteket argon környezetben, vízszintes, induktorral fűtött kemencében, 300 mm hosszú tuskón végeztük. Az egyensúlyi szénmegoszlási együttható kísérleti értéke 0,29; foszfor 0,18; kén 0,05 és oxigén 0,022.
Ezen szennyeződések diffúziós együtthatóját úgy határoztuk meg, hogy szénnél 6*10v-4 cm2/sec, foszfornál 1*10v4 cm2/sec, kénnél 1*10v-4 cm2/sec és oxigénnél 3*10v-4 cm2)sec, a diffúziós réteg vastagsága ennek megfelelően 0,3; 0,11; 0,12 és 0,12 cm.

Az emberiség számára ismert, kozmikus eredetű, pontosabban meteorit volt. Körülbelül Kr.e. 4 ezer évvel kezdték használni hangszerként. A fémolvasztás technológiája többször megjelent, és a háborúk és zavargások következtében elveszett, de a történészek szerint a hettiták voltak az elsők, akik az olvasztást sajátították el.

Érdemes megjegyezni, hogy kis mennyiségű szennyeződést tartalmazó vasötvözetekről beszélünk. Vegytiszta fém előállítása csak a megjelenésével vált lehetővé modern technológiák. Ez a cikk részletesen elmondja a fémgyártás jellemzőit közvetlen redukcióval, villanással, szivaccsal, nyersanyaggal, meleg brikettált vassal, valamint kitérünk a klór és a tiszta anyagok előállítására.

Először is érdemes megfontolni a vas vasércből történő előállításának módját. A vas nagyon gyakori elem. A földkéreg tartalmát tekintve a fém az összes elem között a 4., a fémek között pedig a 2. helyen áll. A litoszférában a vas általában szilikátok formájában jelenik meg. Legmagasabb tartalma bázikus és ultrabázisos kőzetekben figyelhető meg.

Szinte minden bányászati ​​érc tartalmaz némi vasat. Azonban csak azok a kőzetek alakulnak ki, amelyekben az elem aránya ipari jelentőségű. De a fejlesztésre alkalmas ásványi anyagok mennyisége ebben az esetben is több mint nagy.

• Először is ezt vasérc– vörös (hematit), mágneses (magnetit) és barna (limonit). Ezek összetett vas-oxidok, amelyek elemtartalma 70-74%. A barna vasérc gyakrabban található a mállási kéregekben, ahol akár több száz méter vastag úgynevezett „vaskalapot” képez. A többi főleg üledékes eredetű.
• Nagyon gyakori vas-szulfid– pirit vagy kén-pirit, de nem számít vasércnek, és kénsav előállítására használják.
• Siderite– vas-karbonát, legfeljebb 35%-ot tartalmaz, ez az érc elemtartalma közepes.
• Marcasite– 46,6%-ig tartalmaz.
• Mispickel– arzén és kén vegyület, legfeljebb 34,3% vasat tartalmaz.
• Lellingit– csak az elem 27,2%-át tartalmazza, és gyenge minőségű ércnek számít.

Az ásványi kőzeteket vastartalmuk szerint a következőképpen osztályozzák:

• gazdag– 57%-nál nagyobb fémtartalommal, 8-10%-nál kisebb szilícium-dioxid-tartalommal, 0,15%-nál kisebb kén-foszfor keverékkel. Az ilyen érceket nem dúsítják, és azonnal termelésbe küldik;
• közepes minőségű érc az anyag legalább 35%-át tartalmazza, és dúsításra szorul;
• szegény A vasérceknek legalább 26%-ot kell tartalmazniuk, és a műhelybe küldés előtt dúsítják is.

Az öntöttvas, acél és hengerelt termékek formájában történő vasgyártás általános technológiai ciklusát ez a videó tárgyalja:

Bányászati

Az érc kitermelésére többféle módszer létezik. Azt kell használni, amelyik a leggazdaságosabbnak tűnik.

• Nyílt fejlesztési módszer- vagy karrier. Sekély ásványi kőzetekhez tervezték. A bányászathoz legfeljebb 500 m mélységig és a lelőhely vastagságától függő szélességű kőbányát ásnak. A vasércet a kőbányából nyerik ki, és nehéz terhek szállítására tervezett járművekkel szállítják. Általában így bányásznak kiváló minőségű ércet, így nincs szükség dúsításra.
• Shakhtny– amikor a kőzet 600–900 m mélységben fordul elő, aknákat fúrnak. Az ilyen fejlesztések sokkal veszélyesebbek, mivel földalatti robbantással járnak együtt: a feltárt rétegeket robbantják, majd az összegyűjtött ércet felfelé szállítják. Veszélyei ellenére ezt a módszert hatékonyabbnak tartják.
• Hidrobányászat– ilyenkor a kutakat bizonyos mélységig fúrják. A csöveket leeresztik a bányába, és nagyon nagy nyomás alatt szállítják a vizet. A vízsugár összetöri a kőzetet, majd a vasércet a felszínre emelik. A furatos hidraulikus gyártás nem elterjedt, mivel magas költségeket igényel.

Vasgyártási technológiák

Minden fém és ötvözet színesfémre (például stb.) és vasra osztható. Ez utóbbiak közé tartozik az öntöttvas és az acél. Az összes kohászati ​​folyamat 95%-a a vaskohászatban megy végbe.

A gyártott acélok hihetetlen sokfélesége ellenére nincs olyan sok gyártási technológia. Ezenkívül az öntöttvas és az acél nem pontosan 2 különböző termékek, az öntöttvas az acélgyártás kötelező előzetes szakasza.

Termék besorolása

Mind az öntöttvas, mind az acél vasötvözetnek minősül, ahol az ötvöző komponens a szén. Része kicsi, de nagyon nagy keménységet és némi törékenységet ad a fémnek. Az öntöttvas, mivel több szenet tartalmaz, törékenyebb, mint az acél. Kevésbé műanyag, de jobb a hőkapacitása és ellenáll a belső nyomásnak.

Az öntöttvas kohós olvasztással készül. 3 típusa van:

• szürke vagy öntött– lassú hűtési módszerrel nyerik. Az ötvözet 1,7-4,2% szenet tartalmaz. A szürkeöntvény mechanikus szerszámokkal könnyen megmunkálható, jól kitölti a formákat, ezért használják öntvények gyártásához;
• fehér– vagy átalakítás, amelyet gyors hűtéssel nyernek. A szén részaránya eléri a 4,5%-ot. Tartalmazhat további szennyeződéseket, grafitot, mangánt. A fehér öntöttvas kemény és törékeny, és főként acélgyártáshoz használják;
• képlékeny– 2-2,2% szenet tartalmaz. Fehér öntöttvasból, az öntvények hosszú távú hevítésével és lassú, hosszú távú hűtésével készül.

Az acél legfeljebb 2% szenet tartalmazhat, 3 fő módon állítják elő. De mindenesetre az acélgyártás lényege a szilícium, a mangán, a kén stb. nem kívánt szennyeződéseinek izzításában rejlik. Ezen túlmenően, ha ötvözött acélt gyártanak, további összetevőket is bevezetnek a gyártási folyamat során.

Rendeltetésük szerint az acél 4 csoportra osztható:

• Építkezés– bérbeadás formájában használatos anélkül hőkezelés. Ez egy anyag hidak, keretek építéséhez, kocsik gyártásához és így tovább;
• gépészet– szerkezeti, a szénacél kategóriába tartozik, legfeljebb 0,75% szenet és legfeljebb 1,1% mangánt tartalmaz. Különféle gépalkatrészek gyártására használják;
• hangszeres– karbon is, de azzal alacsony tartalom mangán - legfeljebb 0,4%. Különféle szerszámok, különösen fémvágó szerszámok gyártására használják;
• speciális célú acél– ebbe a csoportba minden olyan ötvözet tartozik speciális tulajdonságok: hőálló acél, rozsdamentes acél, saválló és így tovább.

Előzetes szakasz

Még a gazdag ércet is elő kell készíteni a vas olvasztása előtt - meg kell szabadítani a hulladékkőtől.

• Agglomerációs módszer– az ércet összezúzzák, megőrlik és a koksszal együtt a szinterezőgép szalagjára öntik. A szalag égőkön halad át, ahol a hőmérséklet meggyújtja a kokszot. Ebben az esetben az érc szintereződik, és a kén és egyéb szennyeződések kiégnek. A keletkező agglomerátumot bunkeredényekbe táplálják, ahol vízzel lehűtik és légárammal fújják.
• Mágneses elválasztási módszer– az ércet összezúzzák és mágneses szeparátorba táplálják, mivel a vas mágnesezhető, az ásványok vízzel mosva a szeparátorban maradnak, a meddő kőzet kimosódik. Ezután a kapott koncentrátumból pelleteket és forró brikettált vasat készítenek. Ez utóbbi felhasználható acél előállítására, megkerülve az öntöttvas gyártási szakaszát.

Ez a videó részletesen elmondja a vasgyártásról:

Vasolvasztás

A nyersvasat ércből olvasztják nagyolvasztóban:

• készítse elő a töltetet - szinter, pellet, koksz, mészkő, dolomit stb. Az összetétel az öntöttvas típusától függ;
• A töltetet a nagyolvasztóba töltik be egy emelő segítségével. A sütőben a hőmérséklet 1600 C, a meleg levegőt alulról szállítják;
• Ezen a hőmérsékleten a vas elkezd olvadni, és a koksz égni kezd. Ebben az esetben a vas redukciója következik be: először szénégetéskor nyernek szén-monoxid. A szén-monoxid reagál a vas-oxiddal, így tiszta fém és szén-dioxid keletkezik;
• folyasztószer - mészkő, dolomit, hozzáadva a töltethez, hogy a nem kívánt szennyeződéseket könnyebben eltávolítható formává alakítsa. Például a szilícium-oxidok nem olvadnak meg ilyen alacsony hőmérsékleten, és lehetetlen elválasztani őket a vastól. De amikor a mészkő bomlásával nyert kalcium-oxiddal kölcsönhatásba lép, a kvarc kalcium-szilikáttá alakul. Ez utóbbi ezen a hőmérsékleten megolvad. Könnyebb, mint az öntöttvas, és lebeg a felületen. Elválasztása meglehetősen egyszerű - a salakot időszakosan kiengedik a csapnyílásokon;
• A folyékony vas és salak különböző csatornákon keresztül üstökbe áramlik.

A keletkező öntöttvasat üstökben szállítják egy acélgyártó műhelybe vagy egy öntőgépbe, ahol öntöttvas tuskót állítanak elő.

Acélgyártás

Az öntöttvas acéllá alakítása 3 módon történik. Az olvasztási folyamat során a felesleges szén és a nemkívánatos szennyeződések leégnek, és a szükséges alkatrészeket is hozzáadják - például speciális acélok hegesztésekor.

• A nyitott kandalló a legnépszerűbb gyártási módszer, mivel kiváló minőségű acélt biztosít. Az olvadt vagy szilárd öntöttvas érc vagy törmelék hozzáadásával egy kandallós kemencébe kerül, és megolvasztja. A hőmérséklet körülbelül 2000 C, amelyet gáznemű tüzelőanyag elégetésével tartanak fenn. A folyamat lényege a szén és egyéb szennyeződések vasból történő elégetésében rejlik. A szükséges adalékokat, ha ötvözött acélról van szó, az olvasztás végén adják hozzá. A készterméket merőkanalakba vagy tuskóba öntik formákba.

• Oxigén-burok módszer - vagy Bessemer. Nagyobb teljesítmény jellemzi. A technológia magában foglalja a sűrített levegő átfújását az öntöttvas vastagságán 26 kg/m2 nyomással. cm Ebben az esetben a szén megég, és az öntöttvas acél lesz. A reakció exoterm, ezért a hőmérséklet 1600 C-ra emelkedik. A termék minőségének javítása érdekében levegő és oxigén keverékét vagy akár tiszta oxigént fújnak át az öntöttvason.
• Az elektromos olvasztási módszert tartják a leghatékonyabbnak. Leggyakrabban többszörösen ötvözött acélok előállítására használják, mivel az olvasztási technológia ebben az esetben kiküszöböli a szükségtelen szennyeződések levegőből vagy gázból való bejutását. A vasgyártáshoz szükséges kemencében a hőmérséklet az elektromos ív hatására maximum körülbelül 2200 C-ot ér el.

Közvetlen átvétel

1970 óta alkalmazzák a vas közvetlen redukciójának módszerét is. A módszer lehetővé teszi, hogy megkerülje az öntöttvas előállításának költséges szakaszát koksz jelenlétében. Az első ilyen jellegű telepítések nem voltak túl produktívak, de mára a módszer meglehetősen ismertté vált: kiderült, hogy a földgáz redukálószerként is használható.

A hasznosítás alapanyaga a pellet. Aknakemencébe töltik, felmelegítik és gázkonverziós termékkel - szén-monoxiddal, ammóniával, de főleg hidrogénnel - átöblítik. A reakció 1000 C hőmérsékleten megy végbe, az oxidból a vas hidrogénnel redukálódik.

Az alábbiakban a világ hagyományos (nem klóros stb.) vas gyártóiról lesz szó.

Híres gyártók

A vasérclelőhelyek legnagyobb része Oroszországban és Brazíliában – 18%, Ausztráliában – 14%, Ukrajnában – 11%. A legnagyobb exportőr Ausztrália, Brazília és India. A vas csúcsára 2011-ben volt megfigyelhető, amikor egy tonna fémet 180 dollárra becsültek. 2016-ra az ár 35 dollárra csökkent tonnánként.

A legnagyobb vasgyártók közé a következő cégek tartoznak:

• A Vale S.A. egy brazil bányászati ​​vállalat, a legnagyobb vas- és vasgyártó;
• A BHP Billiton egy ausztrál cég. Fő iránya az olaj- és gáztermelés. De ugyanakkor a legnagyobb réz- és vasszállító is;
• A Rio Tinto Group egy ausztrál-brit konszern. A Rio Tinto Group aranyat, vasat, gyémántot és uránt bányász és termel;
• A Fortescue Metals Group egy másik ausztrál vállalat, amely ércbányászatra és vasgyártásra szakosodott;
• Oroszországban a legnagyobb termelő az Evrazholding, egy kohászati ​​és bányászati ​​vállalat. A világpiacon ismert még a Metallinvest és az MMK;
• A Metinvest Holding LLC egy ukrán bányászati ​​és kohászati ​​vállalat.

A vas elterjedtsége nagy, a kitermelési módszer meglehetősen egyszerű, és végső soron az olvasztás gazdaságilag megtérülő folyamat. Együtt fizikai jellemzők termelést és a vasat a fő szerkezeti anyag szerepével látja el.

A vas-klorid előállítását ez a videó mutatja be:

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Jó munka az oldalra">

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

közzétett http://www.allbest.ru/

Eljárások vas közvetlen ércekből történő kivonására

• Acélgyártás
• A folyamat lényege
• Acél olvasztási módszerek
• Bibliográfia

Acélgyártás

Eljárások vas közvetlen ércekből történő kivonására

Közvetlen vasgyártási eljárások alatt olyan kémiai, elektrokémiai vagy kémiai-termikus eljárásokat értünk, amelyek lehetővé teszik fémvas szivacs, kéreg vagy folyékony fém formájában történő előállítását közvetlenül az ércből, a nagyolvasztó megkerülésével.

Az ilyen eljárásokat kohászati ​​koksz, folyasztószer vagy villamos energia (sűrített levegő előállítására) fogyasztása nélkül hajtják végre, és lehetővé teszik nagyon tiszta fém előállítását is.

A vas közvetlen előállítására szolgáló módszerek régóta ismertek. Több mint 70 tesztelt különféle módokon, de csak néhányat valósítottak meg, ráadásul kis ipari méretekben.

BAN BEN utóbbi évek megnőtt az érdeklődés e probléma iránt, ami a koksz más tüzelőanyagokkal való helyettesítése mellett az ércek mélydúsítási módszereinek kidolgozásával is összefügg, amelyek nemcsak a koncentrátumok magas vastartalmát (70...72%) biztosítják. , hanem szinte teljes kén- és foszforfelszabadulása is.

Szivacsvas gyártása aknakemencékben

A folyamatábra a ábrán látható. 1.

acélszivacs vas nyitott kandalló kemence

Rizs. 1. Beépítési rajz a vas ércekből történő közvetlen redukciójához és fémezett pellet előállításához

Ha szivacsvasat nyernek, a bányászott ércet dúsítják, és pelleteket nyernek. Pellet az 1-es tartályból a 2-es szűrőbe írja be a töltettöltő gép 10. rovatába, és onnan az aknakemencébe 9 , az ellenáramlás elvén működő. A pelletek kiömlése egy brikettáló prés segítségével a 3. garatba kerül, és ismét a szitára kerül pelletek formájában. A vas kinyerésére a pelletből a 7-es beépítésben természetes és kohógázok keverékét juttatják a kemencébe. 8-as vezetéken keresztül átalakulás, melynek eredményeként a keverék hidrogénre és szén-monoxidra bomlik. A B kemence redukciós zónájában 1000...1100 0 C hőmérséklet jön létre, amelynél a pelletben lévő vasérc szilárd szivacsvassá redukálódik. A pellet vastartalma eléri a 90...95%-ot. Vaspellet hűtése a 6. csővezetéken keresztül a hűtőzónába 0 sütők levegőellátása. A lehűtött 5 pelleteket a 4 szállítószalagra szállítják, és elektromos kemencékben acélolvasztóba küldik.

Vas redukciója fluidágyban

A finomszemcsés ércet vagy koncentrátumot rácsra helyezik, amelyen keresztül hidrogént vagy más redukáló gázt vezetnek be 1,5 MPa nyomáson. Hidrogénnyomás alatt az ércszemcsék szuszpendálnak, folyamatos mozgáson mennek keresztül, és „forr”, „fluidizált” réteget képeznek. A fluidágyban a redukáló gáz jó érintkezése a vas-oxid részecskékkel biztosított. Egy tonna visszanyert porhoz 600...650 m3 a hidrogén felhasználás.

Szivacsvas készítése tégelykapszulákban

500 mm átmérőjű és 1500 mm magas szilícium-karbid kapszulákat használnak. A töltés koncentrikus rétegekben van betöltve. A kapszula belseje redukálószerrel - zúzott szilárd tüzelőanyaggal és mészkővel (10...15%) van feltöltve a kén eltávolítására. A második réteg redukált zúzott érc vagy koncentrátum, vízkő, majd egy további koncentrikus réteg redukálószer és mészkő. A kocsikra szerelt kapszulák lassan mozognak egy akár 140 m hosszú alagútkemencében, ahol felmelegítik, 1200 0 C-on tartják és 100 órán át hűtik.

A redukált vasat vastag falú csövek formájában nyerik, ezeket megtisztítják, zúzzák és őrlik, így vasport kapnak, amelynek vastartalma legfeljebb 99%, szén - 0,1...0,2%.

A folyamat lényege

Válik- közel 1,5% szenet tartalmazó vas-szén ötvözetek, amelyeknél az acélok keménysége és ridegsége jelentősen megnő, és nem széles körben alkalmazzák őket.

Az acélgyártás fő alapanyagai a nyersvas és acélhulladék (hulladék).

Az acél szén- és szennyeződéstartalma lényegesen alacsonyabb, mint az öntöttvasban. Ezért az öntöttvas bármilyen kohászati ​​átalakítása acéllá a szén- és szennyeződés-tartalom csökkentése azáltal, hogy azokat szelektíven oxidálja, és az olvasztási folyamat során salakká és gázzá alakítja.

A vas elsősorban akkor oxidálódik, amikor az öntöttvas oxigénnel reagál acélolvasztó kemencékben:

.

A vassal egyidejűleg a szilícium, a foszfor, a mangán és a szén oxidálódik. A keletkező vas-oxid magas hőmérsékleten átadja oxigénjét az öntöttvas aktívabb szennyeződéseinek, oxidálva azokat.

Az acél olvasztását három szakaszban hajtják végre.

Az első lépés a töltet megolvasztása és a folyékony fémfürdő melegítése.

A fém hőmérséklete viszonylag alacsony, a vas oxidációja intenzíven megy végbe, a vas-oxid képződése és a szennyeződések: szilícium, mangán és foszfor oxidációja.

A szakasz legfontosabb feladata a foszfor eltávolítása. Ebből a célból az olvasztást a főkemencében célszerű elvégezni, amely salakot tartalmaz. A foszforsav-anhidrid instabil vegyületet képez a vas-oxiddal. A kalcium-oxid erősebb bázis, mint a vas-oxid, ezért alacsony hőmérsékleten megköti és salakká alakítja:

.

A foszfor eltávolításához a fém- és salakfürdő alacsony hőmérséklete és megfelelő salaktartalom szükséges. A salaktartalom növelése és a szennyeződések oxidációjának felgyorsítása érdekében vasércet és vízkövet adnak a kemencébe, vastartalmú salakot vezetve be. Amint a foszfor a fémből a salakba kerül, a salak foszfortartalma megnő. Ezért ezt a salakot el kell távolítani a fémfelületről, és új adalékanyagokkal kell helyettesíteni.

A második szakasz - a fémfürdő forralása - a magasabb hőmérsékletre való felmelegedéskor kezdődik.

A hőmérséklet emelkedésével a szén oxidációs reakciója intenzívebben megy végbe, ami a hő elnyelésével megy végbe:

.

A szén oxidálásához kis mennyiségű ércet, vízkövet vagy oxigént fecskendeznek a fémbe.

Amikor a vas-oxid reagál a szénnel, szén-monoxid-buborékok szabadulnak fel a folyékony fémből, ami "fürdőforralást" okoz. A „forralás” során a fém széntartalma a kívánt szintre csökken, a hőmérséklet a teljes fürdőtérfogatban kiegyenlítődik, a lebegő buborékokon megtapadt nemfémes zárványok, valamint a buborékokba behatoló gázok részben eltávolíthatók. . Mindez hozzájárul a fém minőségének javításához. Következésképpen ez a szakasz az acélolvasztási folyamat fő szakasza.

A kén eltávolításának is feltételei vannak. Az acélban lévő kén szulfid () formájában van, amely szintén feloldódik a fő salakban. Minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb mennyiségű vas-szulfid oldódik fel a salakban, és kölcsönhatásba lép a kalcium-oxiddal:

A keletkező vegyület feloldódik a salakban, de nem oldódik a vasban, így a ként a salakba távozik.

A harmadik szakasz, az acél deoxidációja a folyékony fémben oldott vas-oxid redukcióját foglalja magában.

Olvadáskor a fém oxigéntartalmának növelése szükséges a szennyeződések oxidációjához, de a kész acélban az oxigén káros szennyeződés, mivel csökkenti az acél mechanikai tulajdonságait, különösen magas hőmérsékleten.

Az acélt kétféleképpen deoxidálják: kicsapással és diffúzióval.

A csapadékos deoxidációt úgy hajtják végre, hogy a folyékony acélba oldható dezoxidálószereket (ferromangán, ferroszilícium, alumínium) visznek be, amelyek olyan elemeket tartalmaznak, amelyek oxigénhez nagyobb affinitásúak, mint a vas.

A dezoxidáció következtében a vas redukálódik és oxidok képződnek: amelyek kisebb sűrűségűek, mint az acélé, és salakba kerülnek.

A diffúziós deoxidációt a salak deoxidációjával hajtják végre. A ferromangán, a ferroszilícium és az alumínium zúzott formában kerül a salak felületére. A deoxidálószerek a vas-oxid redukálásával csökkentik annak salaktartalmát. Következésképpen az acélban oldott vas-oxid salakká alakul. A folyamat során képződő oxidok a salakban maradnak, a redukált vas pedig az acélba kerül, miközben az acélban csökken a nemfémes zárványok tartalma és javul a minősége.

A dezoxidáció mértékétől függően az acélokat olvasztják:

a) nyugodt

b) forraljuk,

c) félig nyugodt.

A nyugodt acélt a kemencében és az üstben történő teljes deoxidációval nyerik.

A forrásban lévő acél nem oxidálódik teljesen a kemencében. Deoxidációja a tuskó megszilárdulása során a formában folytatódik, a vas-oxid és a szén kölcsönhatása következtében:

A keletkező szén-monoxid kiszabadul az acélból, segít eltávolítani a nitrogént és a hidrogént az acélból, a gázok buborékok formájában szabadulnak fel, amitől az acél felforr. A forrásban lévő acél nem tartalmaz nemfémes zárványokat, ezért jó a rugalmassága.

A félcsendes acél köztes deoxidációja a nyugalom és a forrás között van. Az acélban lévő vas-oxid és szén kölcsönhatása miatt részben deoxidálódik a kemencében és az üstben, részben pedig a formában.

Az acél ötvözése vasötvözetek vagy tiszta fémek szükséges mennyiségű olvadékba történő bevezetésével történik. Azok az ötvözőelemek, amelyek oxigénhez kisebb affinitással rendelkeznek, mint a vas (), nem oxidálódnak az olvasztás és öntés során, ezért az olvasztás során bármikor bekerülnek. Az oxigénnel szemben nagyobb affinitású ötvözőelemeket deoxidáció után, vagy vele egyidejűleg az olvadék végén, néha pedig az üstbe juttatják a fémbe.

Acél olvasztási módszerek

Az öntöttvasat különféle működési elvű kohászati ​​egységekben alakítják át acéllá: kandallókemencékben, oxigénátalakítókban, elektromos kemencékben.

Acélgyártás nyitott kandallós kemencékben

Márton-folyamat (1864-1865, Franciaország). A hetvenes évekig ez volt az acélgyártás fő módja. A módszert viszonylag alacsony termelékenység és másodlagos fém-acélhulladék felhasználásának lehetősége jellemzi. A kemence kapacitása 200…900 tonna. A módszer lehetővé teszi a kiváló minőségű acél előállítását.

A nyitott kandallóval ellátott kemence (ábra) felépítésében és működési elvében egy lángreverberációs regeneratív kemence. Az olvasztótérben gáznemű gázt égetnek el

üzemanyag vagy fűtőolaj. Az olvadt állapotú acél előállításához szükséges magas hőmérsékletet a kemencegázok hővisszanyerése biztosítja.

A modern kandallós kemence tűzálló téglából készült vízszintes hosszúkás kamra. A működő olvasztási teret alulról a 12 kandalló, felülről a 11 ív korlátozza , az oldalakon pedig 5 első és 10 hátsó fal található. A kandalló kád alakú, a kemence falai felé lejtős. Az elülső falban 4 betöltőablak található a töltés és fluxus ellátására, a hátsó falban pedig egy 9-es furat található a kész acél kioldásához.

Rizs. 2. Nyitott kandallós kemence vázlata

A munkatér jellemzője a kemence fenekének területe, amelyet a betöltő ablakok küszöbértékeinek szintjén számítanak ki. Az olvasztótér mindkét végén 2 kemencefejek találhatók, amelyek a tüzelőanyag levegővel való keverésére szolgálnak, és ezt a keveréket az olvasztótérbe juttatják. Üzemanyagként földgázt és fűtőolajat használnak.

A levegő és a gáz felmelegítéséhez alacsony kalóriatartalmú gázzal üzemelve a kemence két regenerátorral rendelkezik 1.

Regenerátor - egy kamra, amelyben egy fúvóka van elhelyezve - egy ketrecbe fektetett tűzálló tégla, amelyet levegő és gázok melegítésére terveztek.

A kemencéből kilépő gázok hőmérséklete 1500...1600 0 C. A regenerátorba belépve a gázok a fúvókát 1250 0 C hőmérsékletre melegítik. Az egyik regenerátoron keresztül levegőt táplálunk, amely a fúvókán áthaladva felmelegszik 1200 0 C-ra és belép a kemencefejbe, ahol keveredik a tüzelőanyaggal, a fej kijáratánál 7 fáklya keletkezik, amely a 6 töltet felé irányul.

A kipufogógázok áthaladnak a szemközti fejen (balra), a tisztítóberendezéseken (salaktartályokon), amelyek a salak- és porrészecskék gáztól való elválasztására szolgálnak, és a második regenerátorba kerülnek.

A lehűtött gázok a 8 kéményen keresztül távoznak a kemencéből.

Lehűlés után a jobb oldali regenerátor fúvókái átkapcsolják a szelepeket, és a kemencében a gázok áramlása irányt változtat.

A láng hőmérséklete eléri a 1800 0 C-ot. A fáklya felmelegíti a kemence és a töltet munkaterét. A fáklya elősegíti a töltésszennyeződések oxidációját az olvasztás során.

Az olvadás időtartama 3...6 óra, nagy kemencéknél - akár 12 óra. A kész olvadék egy lyukon keresztül szabadul fel hátsó fal tovább alacsonyabb szinten Poda. A lyuk szorosan be van dugva alacsony csomósodású tűzálló anyagokkal, amelyek az olvadék felszabadulásakor kiütődnek. A kemencék folyamatosan üzemelnek a nagyobb javítások miatti leállításig - 400...600 fűtés.

Az olvasztáshoz használt töltet összetételétől függően a nyitott kandallós eljárás többféle típusa létezik:

ócskavas eljárás, melynél a töltés acélhulladékból (hulladék) és 25...45% nyersvasból áll, az eljárást olyan gyárakban alkalmazzák, ahol nincs nagyolvasztó, viszont sok a fémhulladék.

ócskavas eljárás, amelyben a töltet folyékony vasból (55...75%), hulladékból és vasércből áll, az eljárást nagyolvasztós kohászati ​​üzemekben alkalmazzák.

A kemence burkolata lehet bázikus vagy savas. Ha az acélolvasztási folyamat során a bázikus oxidok vannak túlsúlyban a salakban, akkor a folyamatot ún fő- nyitott kandallós eljárás, és ha savas - savanyú.

A legnagyobb mennyiségű acélt az ócskavas érc eljárással állítják elő főbéléses nyitott kandallós kemencékben.

A kemencébe vasércet és mészkövet töltenek be, majd hevítés után a hulladékot betáplálják. A hulladék felmelegítése után folyékony öntöttvasat öntünk a kemencébe. Az olvadási időszakban az ércoxidok és -hulladék következtében az öntöttvas szennyeződések intenzíven oxidálódnak: szilícium, foszfor, mangán és részben szén. Az oxidok salakot képeznek magas tartalom vas- és mangán-oxidok (vassalak). Ezt követően lefolytatják a fürdő „forralási” időszakát: vasércet töltenek a kemencébe, és a fürdőt a 3 csöveken keresztül szállított oxigénnel átöblítik. Ekkor a kemence tüzelőanyag- és levegőellátását leállítják, és a salakot eltávolítják.

A kén eltávolítására új salakot hoznak létre úgy, hogy a fém felületére bauxitot adva meszet visznek fel, hogy csökkentsék a salak viszkozitását. A salak tartalma növekszik és csökken.

A „forrási” időszakban a szén intenzíven oxidálódik, ezért a keveréknek feleslegben kell tartalmaznia a szenet. Ebben a szakaszban a fémet a megadott értékre hozzák kémiai összetétel, a gázokat és a nem fémes zárványokat eltávolítják belőle.

Ezután a fémet két lépésben deoxidáljuk. Először is, a dezoxidáció a fém szénének oxidációjával történik, deoxidálószerek - ferromangán, ferroszilícium, alumínium - egyidejű betáplálásával a fürdőbe. A végső deoxidációt alumíniummal és ferroszilíciummal egy üstben hajtják végre, amikor az acélt kiengedik a kemencéből. A kontroll minták vétele után az acélt az üstbe engedik.

A fő kandallós kemencékben szénszerkezeti acélokat, gyengén és közepesen ötvözött acélokat (mangán, króm) olvasztanak, kivéve a magasan ötvözött acélokat és ötvözeteket, amelyeket elektromos olvasztókemencékben állítanak elő.

A kiváló minőségű acélokat savas, nyitott kandallós kemencékben olvasztják. Alacsony kén- és foszfortartalmú keveréket használnak.

Az acélok kevesebb hidrogént és oxigént, valamint nem fémes zárványokat tartalmaznak. Következésképpen a savas acél magasabb mechanikai tulajdonságokkal, különösen ütésállósággal és hajlékonysággal rendelkezik, és különösen kritikus alkatrészekhez használják: nagy motorok főtengelyei, erős turbinák forgórészei, golyóscsapágyak.

A nyitott kandallós kemencékben történő acélgyártás fő műszaki és gazdasági mutatói a következők:

· a kemence termelékenysége - acél eltávolítása 1 m 2 kandallófelületről naponta (t/m 2 naponta), átlagosan 10 t/m 2; R

· 1 tonna előállított acélra vetített üzemanyag-fogyasztás átlagosan 80 kg/t.

Ahogy a kemencék nagyobbak lesznek, úgy nő a gazdasági hatékonyságuk.

Acélgyártás oxigénkonverterekben

Az oxigénátalakító eljárás az acél olvasztása folyékony öntöttvasból egy fő béléssel ellátott konverterben, és az oxigént egy vízhűtéses lándzsán keresztül fújják át.

Az első kísérletek 1933-1934-ben - Mozgovoy.

Ipari méretekben - 1952-1953 között a linzi és a donawitzi (Ausztria) gyárakban - LD-eljárásnak nevezték. Jelenleg ez a módszer a fő az acél tömeggyártásában.

Az oxigénátalakító egy körte alakú acéllemezből készült, alaptéglával bélelt edény.

A konverter kapacitása 130…350 tonna folyékony öntöttvas. Működés közben a konverter 360°-ban elforgatható a hulladék betöltéséhez, öntöttvas öntéséhez, acél és salak leeresztéséhez.

Az oxigénátalakító eljárás töltőanyagai a folyékony nyersvas, acélhulladék (legfeljebb 30%), a salakeltávolításhoz használt mész, a vasérc, valamint a salak cseppfolyósítására szolgáló bauxit és fluorpát.

Az acél oxigénkonverterekben történő olvasztásakor végrehajtott technológiai műveletek sorrendjét az ábra mutatja be. 3.

Rizs. 3. A technológiai műveletek sorrendje acél olvasztásakor oxigénkonverterekben

A következő acélolvasztás után a kivezető lyukat tűzálló masszával lezárják, a bélést átvizsgálják és javítják.

Az olvadás előtt a konvertert megdöntik, és a rizshulladékot töltőgépekkel töltik fel. (3. a) pontja szerint öntöttvasat öntünk 1250...1400 0 C hőmérsékleten (3. b ábra).

Ezt követően az átalakítót munkahelyzetbe forgatjuk (3. c. ábra), belsejébe hűtött lándzsát helyezünk, és azon keresztül 0,9...1,4 MPa nyomáson oxigént szállítunk. A fúvás megkezdésével egyidejűleg mész, bauxit és vasérc töltődik be. Az oxigén behatol a fémbe, így az a konverterben kering, és összekeveredik a salakkal. A fúvóka alatt 2400 0 C hőmérséklet alakul ki a vas oxidálódik az oxigénsugár fémmel való érintkezési zónájában. A vas-oxid feloldódik a salakban és a fémben, oxigénnel dúsítva a fémet. Az oldott oxigén oxidálja a fémben lévő szilíciumot, mangánt és szenet, ezek tartalmuk csökken. A fémet az oxidáció során felszabaduló hő melegíti fel.

A foszfort a fürdő oxigénnel történő átöblítésének kezdetén távolítják el, amikor a hőmérséklet alacsony (az öntöttvas foszfortartalma nem haladhatja meg a 0,15%). Nál nél megnövekedett tartalom A foszfor eltávolításához le kell engedni a salakot, és újat kell bevezetni, ami csökkenti a konverter termelékenységét.

A ként a teljes olvasztási folyamat során eltávolítják (az öntöttvas kéntartalmának legfeljebb 0,07%-nak kell lennie).

Az oxigénellátás leáll, ha a fém széntartalma megfelel a megadott értéknek. Ezt követően a konvertert forgatják és az acélt egy üstbe engedik (3. d ábra), ahol ferromangánnal, ferroszilíciummal és alumíniummal kicsapásos módszerrel deoxidálják, majd a salakot leeresztik (3. e ábra). .

Az oxigénátalakítókban különböző széntartalmú, forrásban lévő és nyugodt, valamint gyengén ötvözött acélokat olvasztanak. Az olvadt formájú ötvözőelemeket az üstbe vezetik be, mielőtt az acélt beleengednék.

A 130...300 tonna kapacitású konverterekben az olvasztás 25...30 perc alatt ér véget.

Bibliográfia

1. Anyagtudomány és fémtechnológia: Tankönyv egyetemi gépészmérnöki szakokról / G.P. Fetisov, M.G. Karpman, V.M. Matyunin és mások - M.: elvégezni az iskolát, 2000. - 637 pp.: ill.

2. Anyagtudomány: Tankönyv mérnöki és technológiai képzési és specializációs területen oktató egyetemek számára / B.N. Arzamasov, V.I. Makarova, G.G. Mukhin et al. – 5. kiadás, sztereotípia. - M.: MSTU kiadó im. N.E. Bauman, 2003. - 646 p.: ill.

3. Lakhtin Yu.M., Leontyeva V.N. Anyagtudomány. Tankönyv műszaki egyetemek számára. szakember. - 3. kiadás - M. Gépészmérnök, 2000. - 528 p.

4. Szerkezeti anyagok technológiája: Tankönyv gépészmérnöki egyetemek hallgatói számára / A.M. Dalsky, T.M. Barsukova, L.N. Bukharkin és mások; Általános alatt ed.A.M. Dalsky. - 5. kiadás, rev. - M. Gépészmérnök, 2003. - 511 p.: ill.

5. Szerkezeti anyagok technológiája. Tankönyv az egyetemek gépész szakos hallgatóinak 4 órában Szerkesztette: D.M. Sokolova, S.A. Vasin, G. G. Dubensky. - Tula. A Tulai Állami Egyetem kiadója. - 2007.

6. Anyagtudomány és szerkezeti anyagok technológiája. Tankönyv egyetemeknek / Yu.P. Solntsev, V.A. Veselov, V.P. Demjantsevics, A.V. Kuzin, D.I. Csasnyikov. - 2. kiadás, átdolgozott, kiegészítő. - M. MISIS, 2006. - 576 p.

7. Bogodukhov S.I. Anyagtudományi kurzus kérdések és válaszok témakörben: Proc. kézikönyv egyetemi, oktatási. a felkészülés irányába. "Technológia, berendezések és automata gépgyártás gyártás" szakon szerzett alapképzés és szakirány. „Gépipari technológia”, „Fémvágó gépek és szerszámok” stb. / S.I. Bogodukhov, V.F. Grebenyuk, A.V. Sinyukhin. - M.: Gépészet, 2003. - 255 pp.: ill.

8. Kolesov S.N. Anyagtudomány és szerkezeti anyagok technológiája: Tankönyv elektrotechnikai és elektromechanikus szakos hallgatók számára. Egyetemek / S.N. Kolesov, I.S. Kolesov. - M. Felsőiskola, 2004. - 518 p.: ill.

9. Anyagtudomány. Építőanyagok technológiája: oktatóanyag egyetemistáknak, képzés. például "Villamosmérnökség, elektromechanika és elektrotechnika" / A.V. Shishkin és mások; szerkesztette: V.S. Cserednicsenko. - 3. kiadás, törölve. - M.: OMEGA-L, 2007. - 751 p.: ill. (Felsőfokú műszaki végzettség). - (oktatóanyag)

10. Drits M.E., Moskalev M.A. Szerkezeti anyagok és anyagtudomány technológiája: Proc. nem gépészmérnök szakos hallgatók számára. Egyetemek. - M.: Felsőiskola, 2005. - 446 p., ill.

11. Tarasov V.L. Szerkezeti anyagok technológiája: Tankönyv. egyetemek számára speciális igények szerint "Famegmunkálási technológia" / Moszkva. állapot Erdészeti Egyetem. - M.: Mosk Kiadó. állapot Erdészeti Egyetem, 2006. - 326 p.: ill.

Közzétéve az Allbest.ru oldalon

...

Hasonló dokumentumok

A kohászati ​​gyártás alapjai. Vas- és acélgyártás. Eljárások vas közvetlen ércekből történő kivonására. Az olvasztó kemencék előnyei. Módszerek az acél minőségének javítására. A munkadarab beszerzési módjának és módszerének kiválasztása. Általános elvek munkadarab kiválasztása.

előadások tanfolyama, hozzáadva 2010.02.20


Az acélolvasztó technológia jellemzői. Acél öntöttvasból történő előállítására szolgáló módszerek kidolgozása. Oxigén-átalakítós acélolvasztó eljárás. Oxigénkonverteres olvasztás technológiai műveletei. Acélgyártás nyitott kandallóban és elektromos kemencékben.

előadás, hozzáadva 2008.12.06


Acél szerkezete, tulajdonságai, alapanyagai. Acélgyártás konverterekben, nyitott kandallós kemencékben és elektromos ívkemencékben. Acélolvasztás indukciós kemencékben. Acél kemencén kívüli finomítása. Acélöntés. Különleges típusok acél elektrokohászat.

absztrakt, hozzáadva: 2008.05.22


Kiindulási anyagok a vas olvasztásához. Nagyolvasztó építése. Acélolvasztás oxigénkonverterekben, kandallóval és elektromos kemencékben. Nagyolvasztó termékek. Réz, alumínium gyártása. Acél termikus és kémiai-termikus kezelése.

képzési kézikönyv, hozzáadva: 2010.11.04


Az acél osztályozása és jelölése. Az acélgyártási módszerek jellemzői. Az acélolvasztás technológia alapjai nyitott kandallóban, íves és indukciós kemencékben. "Conarc" univerzális egység. Háztartási üst-kemencés egységek kemencén kívüli acélfeldolgozáshoz.

tanfolyami munka, hozzáadva 2012.08.11


Fémek ipari osztályozása. Kiindulási anyagok nagyolvasztó olvasztáshoz. Acélgyártás oxigénátalakítókban, nyitott kandallós és kétfürdős kemencékben. Nagyolvasztó termékek. Pirometallurgiai és hidrometallurgiai eljárások.

absztrakt, hozzáadva: 2013.10.22


Vas- és acélgyártás. Átalakító és kandallós eljárások acélgyártáshoz, a kohós olvasztás lényege. Acélgyártás elektromos kemencékben. Műszaki és gazdasági mutatók és Összehasonlító jellemzők modern módszerek acél megszerzése.

absztrakt, hozzáadva: 2009.02.22


Acél olvasztása elektromos kemencékben. Kipufogógáz tisztítás. Készülék fémek elektromágneses keverésére. Acél olvasztása a fő elektromos ívkemencében. Módszerek az elektromos acélgyártási folyamat intenzitására. Szintetikus salak használata.

tanfolyami munka, hozzáadva 2009.06.07


Korszerű vas- és acélkohászati ​​gyártás. A modern kohászati ​​gyártás sémája. Vaskohászati ​​termékek. Hengerlés (pelletgyártás). Vas és szén ötvözetének kialakulása alacsony hőmérsékleten. Engem helyreállítani

előadás, hozzáadva 2008.12.06


A vas mechanikai tulajdonságai. Az allotrópia, mint a vas fontos tulajdonsága. A vas állapotdiagramja. A vas kristályos módosulatainak szabad energiáinak változásának sémája. Termikus elemzési módszer. Vas hűtési görbe. A tiszta vas kritikus pontjai.