Gyvenime nuolat susiduriame su lydiniais, iš kurių labiausiai paplitęs plienas. Todėl nenuostabu, kad kam nors kils klausimas, kaip gaminamas plienas?

Plienas yra vienas iš geležies ir anglies lydinių, kuris plačiai naudojamas Kasdienybė. Plieno gamybos procesas yra daugiapakopis ir susideda iš kelių etapų: rūdos gavybos ir sodrinimo, sukepinimo, geležies gamybos ir plieno lydymo.

Rūda ir sukepinimas

Rūdos telkiniai leidžia išgauti ir turtingas, ir neturtingas uolienas. Aukštos kokybės rūda gali būti nedelsiant panaudota kaip pramoninė žaliava. Kad būtų galima lydyti žemos kokybės rūdą, ji turi būti sodrinama, tai yra, turi būti padidintas gryno metalo kiekis joje. Tam rūda susmulkinama ir, naudojant įvairias technologijas, atskiriamos dalelės, kuriose gausu metalų junginių. Pavyzdžiui, geležies rūdoms naudojamas magnetinis atskyrimas – efektas magnetinis laukas ant žaliavos, kad būtų atskirtos dalelės, kuriose gausu geležies.

Rezultatas yra mažos dispersijos koncentratas, kuris sukepinamas į didesnius gabalus. Geležies rūdos skrudinimo rezultatas yra aglomeratas. Aglomeratų tipai pavadinti pagal pagrindines žaliavas, įtrauktas į jų sudėtį. Mūsų atveju tai yra geležies rūdos sukeptuvas. Dabar, norint suprasti, kaip gaminamas plienas, reikia atsekti tolesnį technologinį procesą.

Geležies gamyba.

Ketaus lydoma aukštakrosnėse, kurios veikia priešsrovės principu. Sukepinto, kokso ir kitų užpildų pakrovimas atliekamas iš viršaus. Iš apačios į viršų, link šių medžiagų, degant koksui kyla karštų dujų srautai. Serialas prasideda cheminiai procesai, dėl to sumažėja geležies kiekis ir jos prisotinimas anglimi. Temperatūra tuo pačiu metu jis išlieka 400-500 laipsnių Celsijaus srityje. Apatinėse krosnies dalyse, kur redukuota geležis palaipsniui nuleidžiama, temperatūra pakyla iki 900-950 laipsnių. Susidaro skystas geležies ir anglies lydinys – ketus. Pagrindinės ketaus cheminės savybės yra: anglies kiekis didesnis nei 2,14%, privalomas sieros, silicio, fosforo ir mangano buvimas. Ketaus būdingas padidėjęs trapumas.

Plieno lydymas.

Dabar mes artėjame prie paskutinis etapas, leidžiantis sužinoti, kaip gaminamas plienas. Chemiškai plienas nuo ketaus skiriasi tuo, kad turi mažesnį anglies kiekį; atitinkamai pagrindinė užduotis gamybos procesas– sumažinti anglies ir kitų priemaišų kiekį pagrindiniame geležies lydinyje. Plienui gaminti naudojamos atviros židinio krosnys, deguonies konverteriai arba elektrinės krosnys.

Autorius įvairios technologijos Išlydytas ketus labai aukštoje temperatūroje išvalomas deguonimi. Vyksta atvirkštinis procesas - geležies oksidacija lydinyje esančių priemaišų lygiu. Vėliau susidaręs šlakas pašalinamas. Dėl deguonies valymo sumažėja anglies kiekis, o ketus paverčiamas plienu.

Į plieną galima dėti legiravimo elementų, kad būtų pakeistos medžiagos savybės. Todėl plienas laikomas geležies ir anglies lydiniu, kuriame geležies kiekis yra ne mažesnis kaip 45%.

Minėti procesai paaiškino, kaip gaminamas plienas, iš kokių medžiagų ir naudojant kokias technologijas.

Geležis gryna forma yra kalus metalas. pilka, lengva apdoroti. Ir vis dėlto žmogui Fe elementas yra praktiškesnis kartu su anglimi ir kitomis priemaišomis, leidžiančiomis formuotis metalų lydiniams – plienui ir ketui. 95% – būtent tiek visų planetoje gaminamų metalo gaminių sudėtyje yra geležies kaip pagrindinio elemento.

Geležis: istorija

Pirmieji žmogaus pagaminti geležies gaminiai mokslininkų datuojami IV tūkstantmečiu prieš Kristų. e., o tyrimai parodė, kad jų gamybai buvo naudojama meteorinė geležis, kuriai būdingas 5-30 procentų nikelio. Įdomu, bet kol žmonija neįvaldė Fe išgavimo jį lydant, geležis buvo vertinama labiau nei auksas. Tai buvo paaiškinta tuo, kad tvirtesnis ir patikimesnis plienas buvo daug tinkamesnis įrankių ir ginklų gamybai nei varis ir bronza.

Senovės romėnai išmoko gaminti pirmąjį ketų: jų krosnyse rūdos temperatūrą galima pakelti iki 1400 o C, o ketui pakakdavo 1100-1200 o C. Vėliau gaudavo ir gryną plieną, kurio lydymosi temperatūra kuri, kaip žinoma, yra 1535 laipsnių Celsijaus.

Cheminės Fe savybės

Su kuo sąveikauja geležis? Geležis sąveikauja su deguonimi, kurią lydi oksidų susidarymas; su vandeniu, esant deguoniui; su sieros ir druskos rūgštimis:

• 3Fe+2O2 = Fe3O4
• 4Fe+3O2 +6H2O = 4Fe(OH) 3
• Fe+H2SO4 = FeSO4+H2
• Fe+2HCl = FeCl2 +H2

Be to, geležis reaguoja į šarmus tik tada, kai jie yra stiprių oksidatorių lydalai. Geležis nereaguoja su oksiduojančiomis medžiagomis esant normaliai temperatūrai, bet visada pradeda reaguoti, kai jos padaugėja.

Geležies naudojimas statybose

Geležies panaudojimo statybų pramonėje šiandien negalima pervertinti, nes metalinės konstrukcijos yra absoliučiai bet kurio modernaus pastato pagrindas. Šioje srityje Fe naudojamas įprastam plienui, ketui ir kaltiniam ketui. Šis elementas yra visur, nuo svarbių konstrukcijų iki inkaro varžtų ir vinių.

Statybinių konstrukcijų iš plieno statyba yra daug pigesnė, taip pat galime kalbėti apie didesnius statybos įkainius. Tai žymiai padidina geležies naudojimą statybose, o pati pramonė pradeda naudoti naujus, efektyvesnius ir patikimesnius lydinius Fe pagrindu.

Geležies naudojimas pramonėje

Geležies ir jos lydinių – ketaus ir plieno – naudojimas yra šiuolaikinių staklių, orlaivių, instrumentų gamybos ir kitos įrangos gamybos pagrindas. Fe cianidų ir oksidų dėka veikia dažų ir lakų pramonė, geležies sulfatai naudojami vandens valymui. Sunkioji pramonė yra visiškai neįsivaizduojama be Fe+C lydinių naudojimo. Žodžiu, geležis yra nepakeičiamas, bet tuo pat metu prieinamas ir palyginti nebrangus metalas, kuris, kaip jo lydinių dalis, turi beveik neribotą taikymo sritį.

Geležies naudojimas medicinoje

Yra žinoma, kad kiekvienas suaugęs žmogus turi iki 4 gramų geležies. Šis elementas yra nepaprastai svarbus kūno funkcionavimui, ypač sveikatai. kraujotakos sistema(hemoglobino kiekis raudonuosiuose kraujo kūneliuose). Yra daug vaistai geležies pagrindu, kurie leidžia padidinti Fe kiekį, kad išvengtumėte geležies stokos anemijos išsivystymo.

Vakuuminis lydymas

Pramoninės techninės geležies rūšys (Armco tipo), gautos pirometalurginiu būdu, atitinka 99,75-99,85 % Fe grynumą. Lakiųjų metalų ir nemetalinių priemaišų (C, O, S, P, N) pašalinimas galimas lydant geležį dideliame vakuume arba atkaitinant sauso vandenilio atmosferoje. Indukciniu būdu lydant geležį vakuume, iš metalo pašalinamos labai lakios priemaišos, kurių garavimo greitis nuo arseno iki švino didėja tokia seka:

As→S→Sn→Sb→Cu→Mn→Ag→Pb.

Po valandos lydymosi 10V-3 mmHg vakuume. Art. 1580°C temperatūroje jis buvo pašalintas iš geležies dauguma stibio, vario, mangano, sidabro ir švino priemaišos. Blogiau pašalinamos chromo, arseno, sieros ir fosforo priemaišos, o volframo, nikelio ir kobalto priemaišos praktiškai nepasišalina.
1600° C temperatūroje vario garų slėgis yra 10 kartų didesnis nei geležies; lydant geležį vakuume (10v-3 mm Hg) per valandą vario kiekis sumažėja iki 1 * 10v-3%, o mangano sumažėja 80%. Žymiai sumažėja bismuto, aliuminio, alavo ir kitų labai lakiųjų priemaišų kiekis; Šiuo atveju temperatūros padidėjimas priemaišų kiekio mažinimą veikia efektyviau nei lydymosi trukmės padidėjimas.
Esant deguonies inkliuzams, gali susidaryti lakieji volframo, molibdeno, titano, fosforo ir anglies oksidai, dėl kurių sumažėja šių priemaišų koncentracija. Geležies išvalymas iš sieros žymiai padidėja, kai yra silicio ir anglies. Taigi, pavyzdžiui, kai ketuje yra 4,5% C ir 0,25% S, išlydžius metalą vakuume, sieros kiekis sumažėja iki 7 * 10v-3%.
Lydant geležį, dujų priemaišų kiekis sumažėja maždaug 30-80%. Azoto ir vandenilio kiekis išlydytoje geležyje nustatomas pagal liekamųjų dujų slėgį. Jei esant atmosferos slėgiui azoto tirpumas geležyje yra ~0,4%, tai esant 1600° C ir liekamajam slėgiui 1*10v-3 mm Hg. Art. tai yra 4*10v-5%, o vandeniliui 3*10v-6%. Azoto ir vandenilio pašalinimas iš išlydytos geležies daugiausia baigiamas per pirmąją lydymosi valandą; šiuo atveju likusių dujų kiekis yra maždaug dviem dydžiais didesnis nei jų pusiausvyros kiekis, esant 10v-3 mm Hg slėgiui. Art. Deguonies kiekis, esantis oksidų pavidalu, gali sumažėti dėl oksidų sąveikos su reduktoriais - anglimi, vandeniliu ir kai kuriais metalais.

Geležies valymas distiliuojant vakuume su kondensacija ant šildomo paviršiaus

1952 m. Amonenko su bendraautoriais panaudojo geležies vakuuminio distiliavimo metodą su kondensacija ant įkaitinto paviršiaus.
Šaltesnėje kondensatoriaus zonoje kondensuojasi visos labai lakios priemaišos, o žemą garų slėgį turinti geležis lieka aukštesnės temperatūros zonoje.
Lydymui buvo naudojami iki 3 litrų talpos aliuminio oksido ir berilio tigliai. Garai kondensavosi ant plonų armco geležies lakštų, nes kondensuojantis ant keramikos, kondensacijos temperatūros geležis sukepdavo su kondensatoriaus medžiaga ir sunaikindavo pašalinus kondensatą.
Optimalus distiliavimo režimas buvo toks: garavimo temperatūra 1580 ° C, kondensacijos temperatūra nuo 1300 (kondensatoriaus apačioje) iki 1100 ° C (viršuje). Geležies išgaravimo greitis yra 1 g/cm2*h; gryno metalo išeiga ~ 80 % iš viso kondensatas ir daugiau nei 60% krovinio svorio. Dvigubai distiliavus geležį, žymiai sumažėjo priemaišų: mangano, magnio, vario ir švino, azoto ir deguonies. Kai geležis buvo ištirpinta alundo tiglyje, ji buvo užteršta aliuminiu. Anglies kiekis po pirmo distiliavimo nukrito iki 3*10v-3%, o vėliau distiliuojant nesumažėjo.
Esant 1200° C kondensacijos temperatūrai, susidarė adatos formos geležies kristalai. Tokių kristalų liekamoji varža, išreikšta santykiu Rt/R0°C, 77°K temperatūroje buvo 7,34 * 10v-2, o esant 4,2°K - 4,37 * 10v-3. Ši vertė atitinka 99,996% geležies grynumą.

Elektrolitinis geležies rafinavimas

Elektrolitinis geležies valymas gali būti atliekamas chlorido ir sulfato elektrolituose.
Pagal vieną iš būdų geležis buvo nusodinama iš tokios sudėties elektrolito: 45-60 g/l Fe2+ (FeCl2 pavidalu), 5-10 g/l BaCl2 ir 15 g/l NaHCO3. Armco geležies plokštės tarnavo kaip anodai, o grynas aliuminis kaip katodai. Esant katodo srovės tankiui 0,1 A/dm2 ir kambario temperatūra Gautos stambios kristalinės nuosėdos, turinčios apie 1*10-2% anglies, fosforo „pėdsakų“ ir be sieros priemaišų. Tačiau metale buvo nemažas kiekis deguonies (1-2*10v-1%).
Naudojant sulfatinį elektrolitą, sieros kiekis geležyje siekia 15*10v-3-5*10v-2%. Norint pašalinti deguonį, geležis buvo apdorojama vandeniliu arba metalas lydomas vakuume, esant anglies. Šiuo atveju deguonies kiekis sumažėjo iki 2*10v-3%. Panašūs deguonies kiekio (3*10v-3%) rezultatai gaunami atkaitinant geležį sauso vandenilio srove 900-1400° C temperatūroje. Metalo desulfuracija atliekama dideliame vakuume, naudojant alavo, stibio ir bismuto priedus, kurie susidaro lakieji sulfidai.

Grynos geležies gamyba elektrolitiniu būdu

Vienas iš būdų elektrolitiniu būdu gauti labai gryną geležį (30–60 dalių milijonui priemaišų) yra geležies chlorido ekstrahavimas eteriu iš tirpalo (6-N HCl) ir tada geležies chloridą redukuoti labai gryna geležimi iki geležies chlorido.
Papildomai išvalius geležies chloridą iš vario, apdorojant sieros reagentu ir eteriu, gaunamas grynas geležies chlorido tirpalas, kuris yra elektrolizuojamas. Susidariusios labai grynos geležies nuosėdos atkaitinamos vandeniliu, kad būtų pašalintas deguonis ir anglis. Kompaktiška geležis gaminama miltelių metalurgijos būdu – presuojant į strypus ir sukepinant vandenilio atmosferoje.

Geležies gryninimo karbonilo metodas

Gryna geležis gaunama skaidant geležies pentakarbonilą Fe (CO)5 200–300 ° C temperatūroje. Karbonilo geležyje paprastai nėra geležies lydinčių priemaišų (S, P, Cu, Mn, Ni, Co, Cr, Mo, Zn ir Si). Tačiau jame yra deguonies ir anglies. Anglies kiekis siekia 1%, tačiau jį galima sumažinti iki 3*10-2% įpilant į geležies karbonilo garus nedidelį kiekį amoniako arba apdorojant geležies miltelius vandeniliu. Pastaruoju atveju anglies kiekis sumažinamas iki 1*10v-2%, o deguonies priemaiša sumažėja iki „pėdsakų“.
Karbonilo geležis pasižymi dideliu magnetiniu pralaidumu – 20 000 Oe ir maža histereze (6 000). Jis naudojamas daugelio elektrinių dalių gamybai. Sukepinta karbonilinė geležis yra tokia kali, kad ją galima giliai tempti. Termiškai skaidant geležies karbonilo garus, geležies dangos gaunamos ant įvairių paviršių, įkaitintų iki temperatūros, aukštesnės už pentakarbonilo garų skilimo tašką.

Geležies valymas zoninės rekristalizacijos būdu

Gerų rezultatų davė zoninio lydymo naudojimas geležies valymui. Geležies rafinavimo zonoje metu sumažinamas šių priemaišų kiekis: aliuminio, vario, kobalto, titano, kalcio, silicio, magnio ir kt.
Geležis, kurioje yra 0, 3% C, buvo išgryninta plūduriuojančios zonos metodu. Aštuoni zonos pravažiavimai 0,425 mm/min greičiu po vakuuminio lydymosi lėmė geležies mikrostruktūrą be karbido intarpų. Per šešis zonos pravažiavimus fosforo kiekis sumažėjo 30 kartų.
Luitai po zonos lydymosi turėjo didelį tempimo lankstumą net esant helio temperatūrai. Didėjant geležies grynumui, mažėjo deguonies kiekis. Atliekant kelių zonų rafinavimą, deguonies kiekis buvo 6 ppm.
Pagal darbą elektrolitinės geležies zoninis lydymas buvo atliktas išgryninto argono atmosferoje. Metalas buvo valtyje, pagamintoje iš kalcio oksido. Zona judėjo 6 mm/h greičiu. Po devynių zonos pravažiavimų deguonies kiekis luito pradžioje sumažėjo nuo 4*10v-3% iki 3*10v-4%; sieros - nuo 15*10v-4 iki 5*10v-4%, o fosforo - nuo 1-2*10v-4 iki 5*10v-6%. Geležies gebėjimas absorbuoti katodinį vandenilį sumažėjo dėl zonos lydymosi nuo (10-40) * 10v-4% iki (3-5) * 10v-4%.
Strypai, pagaminti iš karbonilinės geležies, išgrynintos zoniniu lydymo būdu, turėjo itin mažą koercyvumą. Vieną kartą pravažiavus zoną 0,3 mm/min greičiu, mažiausia prievartos jėgos vertė strypuose buvo 19 me, o po penkių kartų – 16 me.
Ištirtas anglies, fosforo, sieros ir deguonies priemaišų elgesys zoniniame geležies lydymosi metu. Eksperimentai buvo atlikti argono aplinkoje horizontalioje krosnyje, šildomoje induktoriumi, ant 300 mm ilgio luito. Pusiausvyros anglies pasiskirstymo koeficiento eksperimentinė vertė buvo 0,29; fosforo 0,18; sieros 0,05 ir deguonies 0,022.
Nustatyta, kad šių priemaišų difuzijos koeficientas yra lygus anglies 6*10v-4 cm21sek, fosforo 1*10v4 cm2/sek, sieros 1*10v-4 cm2/sek ir deguonies 3*10v-4 cm2)sek. difuzinio sluoksnio storis atitinkamai lygus 0,3; 0,11; 0,12 ir 0,12 cm.

Žmonijai žinomas buvo kosminės kilmės arba, tiksliau, meteoritas. Jis buvo pradėtas naudoti kaip instrumentinė medžiaga maždaug 4 tūkstančius metų prieš Kristų. Metalo lydymo technologija pasirodė keletą kartų ir buvo prarasta dėl karų ir neramumų, tačiau, pasak istorikų, hetitai pirmieji įvaldė lydymą.

Verta paminėti, kad kalbame apie geležies lydinius su nedideliu kiekiu priemaišų. Chemiškai gryną metalą gauti tapo įmanoma tik atsiradus šiuolaikinės technologijos. Šiame straipsnyje išsamiai papasakosime apie metalo gamybos tiesioginio redukavimo būdu, blyksniu, kempinę, žaliavą, karštą briketą, o paliesime chloro ir grynųjų medžiagų gamybą.

Pirma, verta apsvarstyti geležies gamybos iš geležies rūdos metodą. Geležis yra labai dažnas elementas. Pagal kiekį žemės plutoje metalas užima 4 vietą tarp visų elementų ir 2 vietą tarp metalų. Litosferoje geležis dažniausiai pateikiama silikatų pavidalu. Didžiausias jo kiekis stebimas pagrindinėse ir ultrabazinėse uolienose.

Beveik visose kasybos rūdose yra tam tikras geležies kiekis. Tačiau išvystytos tik tos uolienos, kuriose elemento proporcija yra pramoninės svarbos. Tačiau net ir šiuo atveju vystymuisi tinkamų mineralų kiekis yra daugiau nei didelis.

• Visų pirma, tai geležies rūda– raudona (hematitas), magnetinė (magnetitas) ir ruda (limonitas). Tai sudėtingi geležies oksidai, kurių elementų kiekis yra 70–74%. Rudoji geležies rūda dažniau aptinkama atmosferos plutose, kur suformuoja iki kelių šimtų metrų storio vadinamąsias „geležies kepures“. Likusieji daugiausia yra nuosėdinės kilmės.
• Labai dažnas geležies sulfidas– piritas arba sieros piritas, tačiau jis nelaikomas geležies rūda ir naudojamas sieros rūgščiai gaminti.
• Siderite– geležies karbonatas, apima iki 35%, šios rūdos elementų kiekis yra vidutinis.
• Markazitas– apima iki 46,6 proc.
• Netinkamas pickelis– junginys su arsenu ir siera, turi iki 34,3% geležies.
• Lellingit– turi tik 27,2 % elemento ir yra laikoma žemos kokybės rūda.

Mineralinės uolienos pagal geležies kiekį klasifikuojamos taip:

• turtingas– kurių metalų kiekis didesnis kaip 57 %, silicio dioksido kiekis mažesnis kaip 8–10 %, o sieros ir fosforo priemaiša mažesnė kaip 0,15 %. Tokios rūdos nėra sodrinami ir nedelsiant siunčiamos į gamybą;
• vidutinio laipsnio rūda turi ne mažiau kaip 35 % medžiagos ir turi būti praturtintas;
• vargšas Geležies rūdose turi būti ne mažiau kaip 26%, jos taip pat yra sodrintos prieš siunčiant į dirbtuves.

Šiame vaizdo įraše aptariamas bendras technologinis geležies gamybos ketaus, plieno ir valcuotų gaminių pavidalu ciklas:

Kasyba

Yra keli rūdos gavybos būdai. Naudojamas tas, kuris laikomas ekonomiškiausiu.

• Atviras plėtros metodas- arba karjera. Skirtas negilioms mineralinėms uolienoms. Kasybai kasamas karjeras iki 500 m gylio, o plotis priklauso nuo telkinio storio. Geležies rūda išgaunama iš karjero ir gabenama transporto priemonėmis, skirtomis sunkiems kroviniams vežti. Paprastai taip išgaunama aukštos kokybės rūda, todėl jos sodrinti nereikia.
• Šachtas– kai uoliena atsiranda 600–900 m gylyje, gręžiamos kasyklos. Toks vystymas yra daug pavojingesnis, nes vyksta požeminis sprogdinimas: aptikti sluoksniai susprogdinami, o tada surinkta rūda transportuojama aukštyn. Nepaisant pavojų, šis metodas laikomas veiksmingesniu.
• Hidro gamyba– šiuo atveju gręžiniai gręžiami iki tam tikro gylio. Vamzdžiai nuleidžiami į kasyklą ir vanduo tiekiamas labai aukštu slėgiu. Vandens srovė susmulkina uolieną, o tada geležies rūda iškeliama į paviršių. Gręžinių hidraulinė gamyba nėra plačiai paplitusi, nes reikalauja didelių išlaidų.

Geležies gamybos technologijos

Visi metalai ir lydiniai skirstomi į spalvotuosius (kaip ir pan.) ir juoduosius. Pastarieji apima ketaus ir plieno. 95% visų metalurgijos procesų vyksta juodojoje metalurgijoje.

Nepaisant neįtikėtinos gaminamo plieno įvairovės, gamybos technologijų nėra tiek daug. Be to, ketus ir plienas nėra tiksliai 2 skirtingi produktai, ketus yra privalomas preliminarus plieno gamybos etapas.

Produkto klasifikacija

Tiek ketus, tiek plienas priskiriami geležies lydiniams, kurių legiravimo komponentas yra anglis. Jo dalis nedidelė, tačiau tai suteikia metalui labai didelį kietumą ir tam tikrą trapumą. Ketus, kadangi jame yra daugiau anglies, yra trapesnis nei plienas. Mažiau plastiko, bet turi geresnę šiluminę talpą ir atsparumą vidiniam slėgiui.

Ketus gaminamas lydant aukštakrosnėse. Yra 3 tipai:

• pilka arba išlieta– gaunamas lėto aušinimo būdu. Lydinyje yra nuo 1,7 iki 4,2% anglies. Pilkasis ketus lengvai apdirbamas mechaniniais įrankiais ir gerai užpildo formas, todėl naudojamas liejinių gamybai;
• baltas– arba konversija, gaunama greitai aušinant. Anglies dalis yra iki 4,5%. Gali būti papildomų priemaišų, grafito, mangano. Baltasis ketus yra kietas ir trapus ir daugiausia naudojamas plienui gaminti;
• kaliojo– turi nuo 2 iki 2,2 % anglies. Pagaminta iš baltojo ketaus, ilgai kaitinant liejinius ir lėtai, ilgai aušinant.

Pliene gali būti ne daugiau kaip 2% anglies, jis gaminamas 3 pagrindiniais būdais. Tačiau bet kuriuo atveju plieno gamybos esmė yra nepageidaujamų silicio, mangano, sieros ir tt priemaišų atkaitinimas. Be to, jei gaminamas legiruotas plienas, gamybos proceso metu įvedama papildomų ingredientų.

Pagal paskirtį plienas skirstomas į 4 grupes:

• statyba– naudojamas nuomos būdu be karščio gydymas. Tai medžiaga tiltų, karkasų statybai, vežimų gamybai ir pan.;
• Mechaninė inžinerija– konstrukcinis, priklauso anglinio plieno kategorijai, turi ne daugiau kaip 0,75 % anglies ir ne daugiau 1,1 % mangano. Naudojamas įvairių mašinų dalių gamybai;
• instrumentinis– taip pat anglies, bet su mažas turinys mangano – ne daugiau 0,4 proc. Jis naudojamas įvairių įrankių, ypač metalo pjovimo, gamybai;
• specialios paskirties plienas– į šią grupę įeina visi lydiniai su ypatingos savybės: karščiui atsparus plienas, nerūdijantis plienas, atsparus rūgštims ir pan.

Preliminarus etapas

Net ir turtinga rūda turi būti paruošta prieš lydant geležį – atlaisvinta nuo atliekų.

• Aglomeracijos metodas– rūda susmulkinama, sumalama ir kartu su koksu pilamas ant sukepinimo mašinos juostos. Juosta praeina per degiklius, kur temperatūra uždega koksą. Tokiu atveju rūda sukepinama, o siera ir kitos priemaišos išdega. Gautas aglomeratas tiekiamas į bunkerio dubenis, kur atšaldomas vandeniu ir pučiamas oro srove.
• Magnetinio atskyrimo metodas– rūda susmulkinama ir paduodamas į magnetinį separatorių, nes geležis turi savybę įmagnetinti, mineralai, plaunami vandeniu, lieka separatoriuje, o atliekos nuplaunamos. Tada iš gauto koncentrato gaminamos granulės ir karšta briketinė geležis. Pastarasis gali būti naudojamas plienui ruošti, apeinant ketaus gamybos etapą.

Šis vaizdo įrašas išsamiai papasakos apie geležies gamybą:

Geležies lydymas

Ketaus lydoma iš rūdos aukštakrosnėje:

• paruošti užtaisą – sukeptuvą, granules, koksą, kalkakmenį, dolomitą ir kt. Sudėtis priklauso nuo ketaus tipo;
• Įkrova į aukštakrosnę įkeliama naudojant keltuvą. Orkaitės temperatūra 1600 C, karštas oras tiekiamas iš apačios;
• Esant tokiai temperatūrai, geležis pradeda tirpti, o koksas pradeda degti. Šiuo atveju geležies kiekis sumažėja: pirmiausia jie gaunami deginant anglį smalkės. Anglies monoksidas reaguoja su geležies oksidu, kad susidarytų grynas metalas ir anglies dioksidas;
• srautas – kalkakmenis, dolomitas, dedamas į užtaisą, kad nepageidaujamos priemaišos paverstų lengviau pasišalinančią formą. Pavyzdžiui, silicio oksidai tokioje žemoje temperatūroje netirpsta ir jų neįmanoma atskirti nuo geležies. Tačiau sąveikaujant su kalcio oksidu, gautu skaidant kalkakmenį, kvarcas virsta kalcio silikatu. Pastarasis tokioje temperatūroje tirpsta. Jis yra lengvesnis už ketų ir lieka plūduriuoti ant paviršiaus. Jį atskirti gana paprasta – šlakas periodiškai išleidžiamas pro čiaupo angas;
• Skysta geležis ir šlakas skirtingais kanalais teka į samčius.

Gautas ketus kaušais transportuojamas į plieno gamybos cechą arba į liejimo mašiną, kur gaminami ketaus luitai.

Plieno gamyba

Ketaus pavertimas plienu atliekamas 3 būdais. Lydymo metu išdeginamas anglies perteklius ir nepageidaujamos priemaišos, taip pat pridedami reikalingi komponentai - pavyzdžiui, suvirinant specialųjį plieną.

• Atviras židinys yra populiariausias gamybos būdas, nes juo gaunamas aukštos kokybės plienas. Išlydytas arba kietas ketus, pridedant rūdos ar laužo, tiekiamas į atviro židinio krosnį ir išlydomas. Temperatūra apie 2000 C, palaikoma degant dujiniam kurui. Proceso esmė yra anglies ir kitų priemaišų deginimas iš geležies. Kai kalbama apie legiruotą plieną, reikalingi priedai pridedami lydymo pabaigoje. Gatavas produktas pilamas į samčius arba į luitus į formas.

• Deguonies voko metodas – arba Bessemer. Pasižymi didesniu našumu. Technologija apima suslėgto oro pūtimą per ketaus storį esant 26 kg/kv slėgiui. cm Šiuo atveju anglis dega, o ketus tampa plienu. Reakcija egzoterminė, todėl temperatūra pakyla iki 1600 C. Produkto kokybei pagerinti per ketaus pučiamas oro ir deguonies mišinys ar net grynas deguonis.
• Elektrinis lydymo būdas laikomas efektyviausiu. Dažniausiai jis naudojamas daugialypiam plienui gaminti, nes lydymo technologija tokiu atveju pašalina nereikalingų priemaišų patekimą iš oro ar dujų. Maksimali temperatūra geležies gamybos krosnyje dėl elektros lanko yra apie 2200 C.

Tiesioginis gavimas

Nuo 1970 metų taikomas ir tiesioginio geležies redukavimo metodas. Šis metodas leidžia apeiti brangų ketaus gamybos etapą esant koksui. Pirmieji tokio pobūdžio įrenginiai nebuvo labai produktyvūs, tačiau šiandien šis metodas tapo gana gerai žinomas: paaiškėjo, kad gamtines dujas galima naudoti kaip reduktorius.

Atkūrimo žaliava yra granulės. Jie kraunami į šachtinę krosnį, kaitinami ir prapučiami dujų konversijos produktu – anglies monoksidu, amoniaku, bet daugiausia vandeniliu. Reakcija vyksta 1000 C temperatūroje, vandeniliu redukuojant geležį iš oksido.

Apie tradicinės (ne chlorinės ir pan.) geležies gamintojus pasaulyje kalbėsime žemiau.

Įžymūs gamintojai

Didžiausia geležies rūdos telkinių dalis yra Rusijoje ir Brazilijoje – 18%, Australijoje – 14%, Ukrainoje – 11%. Didžiausios eksportuotojos yra Australija, Brazilija ir Indija. Didžiausia geležies kaina buvo pastebėta 2011 m., kai tona metalo buvo įvertinta 180 USD. Iki 2016 m. kaina nukrito iki 35 USD už toną.

Tarp didžiausių geležies gamintojų yra šios įmonės:

• „Vale S.A.“ yra Brazilijos kasybos įmonė, didžiausia geležies ir geležies gamintoja;
• BHP Billiton yra Australijos įmonė. Pagrindinė jos kryptis – naftos ir dujų gavyba. Tačiau kartu ji yra ir didžiausia vario ir geležies tiekėja;
• „Rio Tinto Group“ yra Australijos ir Didžiosios Britanijos koncernas. Rio Tinto Group kasa ir gamina auksą, geležį, deimantus ir uraną;
• „Fortescue Metals Group“ yra dar viena Australijos įmonė, kuri specializuojasi rūdos gavybos ir geležies gavybos srityse;
• Rusijoje didžiausia gamintoja yra metalurgijos ir kasybos įmonė „Evrazholding“. Pasaulinėje rinkoje taip pat žinomi Metallinvest ir MMK;
• Metinvest Holding LLC yra Ukrainos kasybos ir metalurgijos įmonė.

Geležies paplitimas didelis, gavybos būdas gana paprastas, o galiausiai lydymas yra ekonomiškai pelningas procesas. Kartu su fizinės savybės gamyba ir suteikia geležiui pagrindinės konstrukcinės medžiagos vaidmenį.

Šiame vaizdo įraše parodyta geležies chlorido gamyba:

Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą

Geras darbasį svetainę">

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.

Paskelbta http://www.allbest.ru/

Tiesioginio geležies išgavimo iš rūdų procesai

• Plieno gamyba
• Proceso esmė
• Plieno lydymo būdai
• Bibliografija

Plieno gamyba

Tiesioginio geležies išgavimo iš rūdų procesai

Tiesioginiais geležies gamybos procesais suprantame tokius cheminius, elektrocheminius ar cheminius-terminius procesus, kurie leidžia gauti metalinę geležį kempinės, plutos ar skysto metalo pavidalu tiesiai iš rūdos, apeinant aukštakrosnę.

Tokie procesai atliekami nenaudojant metalurginio kokso, srautų ar elektros energijos (suslėgtam orui ruošti), taip pat leidžia gauti labai gryną metalą.

Tiesioginės geležies gamybos būdai žinomi jau seniai. Išbandyta daugiau nei 70 įvairiais būdais, tačiau tik keli buvo įgyvendinti ir, be to, nedideliu pramoniniu mastu.

IN pastaraisiais metais išaugo susidomėjimas šia problema, kuri, be kokso pakeitimo kitu kuru, siejama su giluminio rūdų sodrinimo metodų kūrimu, užtikrinančiu ne tik didelį geležies kiekį koncentratuose (70...72%). , bet ir beveik visiškas jo išsiskyrimas iš sieros ir fosforo.

Geležies kempinės gamyba veleninėse krosnyse

Proceso schema parodyta fig. 1.

plieninė kempinė geležies atviro židinio krosnis

Ryžiai. 1. Tiesioginio geležies redukavimo iš rūdų ir metalizuotų granulių gamybos įrengimo schema

Kai gaunama kempinė geležis, išgaunama rūda sodrinama ir gaunamos granulės. Granulės iš 1 bunkerio į 2 sietą įvesti įkrovos užpildymo mašinos 10 langelį ir iš ten į šachtinę krosnį 9 , veikiantis priešpriešinio srauto principu. Išsiliejusios granulės su briketavimo presu patenka į bunkerį 3 ir vėl granulių pavidalu tiekiamos į sietą Geležies atgavimui iš granulių į krosnį tiekiamas gamtinių ir aukštakrosnių dujų mišinys, veikiamas 7 instaliacijoje. per dujotiekį 8 konversija, dėl kurios mišinys skyla į vandenilį ir anglies monoksidą. Krosnies B redukcijos zonoje sukuriama 1000...1100 0 C temperatūra, kuriai esant geležies rūda granulėse redukuojama iki kietos kempinės geležies. Geležies kiekis granulėse siekia 90...95%. Geležies granulėms aušinti vamzdynu 6 į aušinimo zoną 0 orkaitės tiekia orą. Atvėsintos granulės 5 pristatomos į konvejerį 4 ir siunčiamos į plieno lydymą elektrinėse krosnyse.

Geležies mažinimas verdančiojoje lovoje

Smulkiagrūdė rūda arba koncentratas dedamas ant tinklelio, per kurį tiekiamas vandenilis ar kitos redukuojančios dujos, kurių slėgis yra 1,5 MPa. Esant vandenilio slėgiui, rūdos dalelės yra suspenduotos, nuolat judamos ir sudarydamos „verdantį“, „skystintą“ sluoksnį. Pseudytoje sluoksnyje užtikrinamas geras redukuojančių dujų kontaktas su geležies oksido dalelėmis. Vienai tonai regeneruotų miltelių sunaudojama 600...650 m3 vandenilio.

Geležies kempinės paruošimas tiglio kapsulėse

Naudojamos 500 mm skersmens ir 1500 mm aukščio silicio karbido kapsulės. Krūvis kraunamas koncentriniais sluoksniais. Kapsulės vidus užpildomas reduktoriumi – susmulkintu kietu kuru ir kalkakmeniu (10...15%), kad pašalintų sierą. Antrasis sluoksnis yra redukuota susmulkinta rūda arba koncentratas, skalė, tada kitas koncentrinis redukcijos ir kalkakmenio sluoksnis. Ant vežimėlių sumontuotos kapsulės lėtai juda iki 140 m ilgio tunelinėje krosnyje, kurioje yra kaitinamos, laikomos 1200 0 C temperatūroje ir vėsinamos 100 valandų.

Redukuota geležis gaunama storasienių vamzdžių pavidalu, jie valomi, smulkinami ir sumalami, gaunami geležies milteliai, kuriuose geležies kiekis yra iki 99%, anglis – 0,1...0,2%.

Proceso esmė

Tapk- geležies ir anglies lydiniai, kuriuose yra beveik 1,5% anglies; esant didesniam kiekiui, plieno kietumas ir trapumas žymiai padidėja ir jie nėra plačiai naudojami.

Pagrindinės plieno gamybos žaliavos yra ketus ir plieno laužas (laužas).

Anglies ir priemaišų kiekis pliene yra žymiai mažesnis nei ketaus. Todėl bet kokio metalurginio ketaus pavertimo plienu esmė yra sumažinti anglies ir priemaišų kiekį, juos selektyviai oksiduojant ir lydymosi metu paverčiant šlaku ir dujomis.

Geležis oksiduojasi pirmiausia, kai ketus reaguoja su deguonimi plieno gamybos krosnyse:

.

Kartu su geležimi oksiduojasi silicis, fosforas, manganas ir anglis. Susidaręs geležies oksidas aukštoje temperatūroje atiduoda deguonį aktyvesnėms ketaus priemaišoms, jas oksiduodamas.

Plieno lydymo procesai vykdomi trimis etapais.

Pirmasis etapas yra įkrovos lydymas ir skysto metalo vonios kaitinimas.

Metalo temperatūra palyginti žema, intensyviai vyksta geležies oksidacija, susidaro geležies oksidas ir oksiduojasi priemaišos: silicis, manganas ir fosforas.

Svarbiausias etapo uždavinys – fosforo šalinimas. Šiuo tikslu patartina atlikti lydymą pagrindinėje krosnyje, kurioje yra šlako. Fosforo anhidridas sudaro nestabilų junginį su geležies oksidu. Kalcio oksidas yra stipresnis pagrindas nei geležies oksidas, todėl esant žemai temperatūrai, jis jungiasi ir paverčia jį šlaku:

.

Fosforui pašalinti reikalinga žema metalo ir šlako vonios temperatūra bei pakankamas šlako kiekis. Siekiant padidinti šlako kiekį ir pagreitinti priemaišų oksidaciją, į krosnį įpilama geležies rūdos ir nuosėdų, įvedant geležinį šlaką. Iš metalo į šlaką pašalinus fosforą, šlake didėja fosforo kiekis. Todėl šį šlaką nuo metalinio paviršiaus būtina pašalinti ir pakeisti nauju su šviežiais priedais.

Antrasis etapas – metalinės vonios virimas – prasideda jai įšylant iki aukštesnės temperatūros.

Kylant temperatūrai, anglies oksidacijos reakcija vyksta intensyviau, vykstant sugeriant šilumą:

.

Norint oksiduoti anglį, į metalą įpurškiamas nedidelis kiekis rūdos, nuosėdų arba deguonies.

Geležies oksidui reaguojant su anglimi, iš skysto metalo išsiskiria anglies monoksido burbuliukai, sukeliantys „vonios virimą“. „Virinimo“ metu anglies kiekis metale sumažinamas iki reikiamo lygio, temperatūra išlyginama visame vonios tūryje, dalinai pašalinami nemetaliniai intarpai, prilipę prie plaukiojančių burbuliukų, taip pat į burbulus prasiskverbiančios dujos. . Visa tai padeda pagerinti metalo kokybę. Vadinasi, šis etapas yra pagrindinis plieno lydymo proceso etapas.

Taip pat sudaromos sąlygos pašalinti sierą. Plieno siera yra sulfido pavidalu (), kuris taip pat ištirpsta pagrindiniame šlake. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnis geležies sulfido kiekis ištirpsta šlakuose ir sąveikauja su kalcio oksidu:

Gautas junginys ištirpsta šlakuose, bet netirpsta geležyje, todėl siera pašalinama į šlaką.

Trečiasis etapas, plieno deoksidacija, apima skystame metale ištirpusio geležies oksido redukavimą.

Lydant priemaišoms oksiduotis būtina padidinti deguonies kiekį metale, tačiau gatavame pliene deguonis kenksminga priemaiša, nes sumažina mechanines plieno savybes, ypač esant aukštai temperatūrai.

Plienas deoksiduojamas dviem būdais: nusodinimu ir difuzija.

Nusodinimo deoksidacija atliekama į skystą plieną įvedant tirpių deoksidatorių (feromangano, ferosilicio, aliuminio), kurių sudėtyje yra elementų, kurie turi didesnį afinitetą deguoniui nei geležis.

Dėl deoksidacijos geležis redukuojasi ir susidaro oksidai: kurių tankis mažesnis nei plieno ir pasišalina į šlaką.

Difuzinė deoksidacija atliekama deoksiduojant šlaką. Susmulkintas feromanganas, ferosilicis ir aliuminis kraunamas ant šlako paviršiaus. Deoksidatoriai, sumažindami geležies oksidą, sumažina jo kiekį šlakuose. Vadinasi, pliene ištirpęs geležies oksidas virsta šlaku. Šio proceso metu susidarę oksidai lieka šlakuose, o redukuota geležis pereina į plieną, o nemetalinių inkliuzų kiekis pliene mažėja ir jo kokybė gerėja.

Priklausomai nuo deoksidacijos laipsnio, plienas lydomas:

a) ramus

b) virimas,

c) pusiau ramus.

Ramus plienas gaunamas visiškai deoksiduojant krosnyje ir kaušelyje.

Verdantis plienas krosnyje nėra visiškai deoksiduojamas. Jo deoksidacija tęsiasi formoje stingstant luitui dėl geležies oksido ir anglies sąveikos:

Susidaręs anglies monoksidas išsiskiria iš plieno, padedantis pašalinti iš plieno azotą ir vandenilį, dujos išsiskiria burbuliukų pavidalu, todėl jis užvirsta. Verdančiame pliene nėra nemetalinių intarpų, todėl jis turi gerą plastiškumą.

Pusiau tylus plienas turi tarpinę deoksidaciją tarp ramybės ir virimo. Dėl geležies oksido ir anglies, esančios pliene, sąveikos, jis iš dalies deoksiduojamas krosnyje ir kaušelyje, o iš dalies – formoje.

Plienas legiruojamas, į lydalą įdedant reikiamą kiekį ferolydinių arba grynų metalų. Legiravimo elementai, kurių afinitetas deguoniui yra mažesnis nei geležis (), lydymosi ir liejimo metu neoksiduojasi, todėl jie įvedami bet kuriuo lydymosi metu. Legiravimo elementai, kurių afinitetas deguoniui yra didesnis nei geležis (), į metalą patenka po deoksidacijos arba kartu su juo lydymosi pabaigoje, o kartais ir į kaušą.

Plieno lydymo būdai

Ketaus į plieną paverčiama įvairių veikimo principų metalurgijos agregatuose: krosnyse, deguonies konverteriuose, elektrinėse krosnyse.

Plieno gamyba atviro židinio krosnyse

Martyno procesas (1864-1865, Prancūzija). Iki aštuntojo dešimtmečio tai buvo pagrindinis plieno gamybos būdas. Metodas pasižymi palyginti mažu našumu ir galimybe panaudoti antrinį metalo – plieno laužą. Krosnies talpa 200…900 t.. Metodas leidžia gaminti aukštos kokybės plieną.

Atviro židinio krosnis (pav.) pagal konstrukciją ir veikimo principą yra liepsnos reverberacinė regeneracinė krosnis. Lydymo patalpoje deginamos dujinės dujos

kuro arba mazuto. Aukšta temperatūra išlydytam plienui gauti užtikrinama atgaunant šilumą iš krosnies dujų.

Šiuolaikinė židinio krosnis yra horizontaliai pailga kamera, pagaminta iš ugniai atsparių plytų. Darbinę lydymosi erdvę iš apačios riboja židinys 12, iš viršaus – arka 11 , o šonuose yra 5 priekinės ir 10 galinių sienelių. Židinys yra vonios formos su nuolydžiais į krosnies sienas. Priekinėje sienelėje yra pakrovimo langai 4, skirti tiekti įkrovą ir srautą, o galinėje sienoje yra anga 9, skirta gatavo plieno išleidimui.

Ryžiai. 2. Atviro židinio krosnies schema

Darbo erdvės charakteristika yra krosnies dugno plotas, kuris skaičiuojamas pakrovimo langų slenksčių lygyje. Abiejuose lydymosi erdvės galuose yra krosnių galvutės 2, kurios skirtos kurui sumaišyti su oru ir tiekti šį mišinį į lydymosi erdvę. Kaip kuras naudojamos gamtinės dujos ir mazutas.

Norint šildyti orą ir dujas, kai naudojama mažo kaloringumo dujos, krosnyje yra du regeneratoriai 1.

Regeneratorius - kamera, kurioje yra antgalis - ugniai atspari plyta, paklota narve, skirta šildyti orą ir dujas.

Iš krosnies išeinančių dujų temperatūra yra 1500...1600 0 C. Patekusios į regeneratorių, dujos įkaitina antgalį iki 1250 0 C. Oras tiekiamas per vieną iš regeneratorių, kuris, eidamas pro antgalį, įkaitina antgalį iki 1250 0 C. įkaista iki 1200 0 C ir patenka į krosnies galvutę, kur susimaišo su kuru, prie išėjimo iš galvutės susidaro degiklis 7, nukreiptas į įkrovą 6.

Išmetamosios dujos praeina per priešingą galvutę (kairėje), valymo įrenginius (šlakų rezervuarus), kurie skirti atskirti šlako ir dulkių daleles nuo dujų ir siunčiami į antrąjį regeneratorių.

Atvėsusios dujos iš krosnies išeina per kaminą 8.

Po aušinimo dešiniojo regeneratoriaus purkštukai perjungia vožtuvus, o dujų srautas krosnyje keičia kryptį.

Liepsnos temperatūra siekia 1800 0 C. Degiklis šildo krosnies darbo erdvę ir įkrovą. Degiklis skatina įkrovos priemaišų oksidaciją lydymosi metu.

Lydymosi trukmė 3...6 val., didelėms krosnims - iki 12 val. Gatavas lydalas išleidžiamas per skylę, esančią viduje galinė sienaįjungta Žemesnio lygio Poda. Skylė sandariai užkimšta mažai lipnančiomis ugniai atspariomis medžiagomis, kurios išmušamos, kai išleidžiamas lydalas. Krosnys veikia nepertraukiamai, kol sustabdomos kapitaliniam remontui - 400...600 kait.

Priklausomai nuo lydymui naudojamo užtaiso sudėties, yra įvairių tipų atvirojo židinio proceso:

laužo procesas, kuriame įkrova susideda iš plieno laužo (laužo) ir 25...45% ketaus, procesas naudojamas gamyklose, kuriose nėra aukštakrosnių, bet daug metalo laužo.

laužo rūdos procesas, kurio metu įkrovą sudaro skystoji geležis (55...75%), laužas ir geležies rūda, procesas naudojamas metalurgijos gamyklose su aukštakrosnėmis.

Krosnies pamušalas gali būti bazinis arba rūgštinis. Jeigu plieno lydymosi proceso metu šlake vyrauja baziniai oksidai, tai procesas vadinamas pagrindinis atviro židinio procesas, o jei rūgštus - rūgštus.

Didžiausias plieno kiekis gaminamas rūdos laužo būdu atviro židinio krosnyse su pagrindiniu pamušalu.

Į krosnį kraunama geležies rūda ir kalkakmenis, o pakaitinus paduodamas laužas. Įkaitinus laužą, į krosnį pilamas skystas ketus. Lydymosi laikotarpiu dėl rūdos oksidų ir laužo intensyviai oksiduojasi ketaus priemaišos: silicis, fosforas, manganas ir iš dalies anglis. Oksidai sudaro šlaką su didelis kiekis geležies ir mangano oksidai (geležies šlakas). Po to atliekamas vonios „virinimo“ laikotarpis: į krosnį įpilama geležies rūda ir vonia prapučiama deguonimi, tiekiamu vamzdžiais 3. Šiuo metu kuro ir oro tiekimas į krosnį išjungiamas, o šlakas pašalinamas.

Sierai pašalinti, šlako klampumui mažinti metalo paviršių apliejant kalkėmis, pridedant boksito, sukuriamas naujas šlakas. Šlako kiekis didėja ir mažėja.

„Virimo“ laikotarpiu anglis intensyviai oksiduojasi, todėl mišinyje turi būti anglies perteklius. Šiame etape metalas pasiekia nurodytą lygį cheminė sudėtis, iš jo pašalinamos dujos ir nemetaliniai intarpai.

Tada metalas deoksiduojamas dviem etapais. Pirma, deoksidacija vyksta oksiduojant metalo anglį, tuo pačiu metu į vonią tiekiant deoksiduojančias medžiagas - feromanganą, ferosilicis, aliuminį. Galutinė deoksidacija aliuminiu ir ferosiliciu atliekama kaušelyje, kai plienas išleidžiamas iš krosnies. Paėmus kontrolinius mėginius, plienas išleidžiamas į kaušą.

Pagrindinėse židinio krosnyse lydomas anglinis konstrukcinis plienas, mažai ir vidutiniškai legiruotas plienas (manganas, chromas), išskyrus labai legiruotą plieną ir lydinius, kurie gaminami elektrinėse lydymo krosnyse.

Aukštos kokybės plienas lydomas rūgščiose židinio krosnyse. Naudojamas mažai sieros ir fosforo turintis mišinys.

Pliene yra mažiau vandenilio ir deguonies bei nemetalinių inkliuzų. Vadinasi, rūgštus plienas pasižymi aukštesnėmis mechaninėmis savybėmis, ypač atsparumu smūgiams ir lankstumui, ir naudojamas ypač kritinėms dalims: didelių variklių alkūniniams velenams, galingų turbinų rotoriams, rutuliniams guoliams.

Pagrindiniai plieno gamybos atvirose krosnyse techniniai ir ekonominiai rodikliai yra šie:

· krosnies našumas - plieno išvežimas iš 1m2 židinio ploto per parą (t/m2 per parą), vidutiniškai 10t/m2; R

· degalų sąnaudos 1 tonai pagaminto plieno yra vidutiniškai 80 kg/t.

Didėjant krosnims, didėja jų ekonominis efektyvumas.

Plieno gamyba deguonies konverteriuose

Deguonies keitiklio procesas yra plieno lydymas iš skysto ketaus keitiklyje su pagrindiniu pamušalu ir deguonies pūtimas per vandeniu aušinamą pistoletą.

Pirmieji eksperimentai 1933–1934 m. – Mozgovojus.

Pramoniniu mastu – 1952–1953 metais Linco ir Donavico (Austrija) gamyklose – jis buvo vadinamas LD procesu. Šiuo metu šis metodas yra pagrindinis masinėje plieno gamyboje.

Deguonies keitiklis yra kriaušės formos indas, pagamintas iš plieno lakšto, išklotas pagrindine plyta.

Konverterio galia yra 130…350 tonų skysto ketaus. Eksploatacijos metu keitiklį galima pasukti 360°, kad būtų galima pakrauti laužą, pilti ketaus, nusausinti plieną ir šlaką.

Deguonies keitiklio proceso įkrovimo medžiagos yra skystas ketus, plieno laužas (ne daugiau kaip 30%), kalkės šlakui šalinti, geležies rūda, taip pat boksitas ir fluoršpatas šlakui skystinti.

Technologinių operacijų seka lydant plieną deguonies konverteriuose pateikta pav. 3.

Ryžiai. 3. Technologinių operacijų seka lydant plieną deguonies konverteriuose

Po kito plieno lydymosi išleidimo anga užsandarinama ugniai atsparia mase ir apžiūrimas bei suremontuojamas pamušalas.

Prieš lydant konverteris pakreipiamas ir ryžių laužas pakraunamas naudojant įkrovimo mašinas. (3. a), liejamas 1250...1400 0 C temperatūros ketus (3. b pav.).

Po to keitiklis pasukamas į darbinę padėtį (3.c pav.), į vidų įstatomas aušinamas lancetas ir per jį tiekiamas deguonis 0,9...1,4 MPa slėgiu. Kartu su pūtimo pradžia kraunamos kalkės, boksitas, geležies rūda. Deguonis prasiskverbia į metalą, todėl jis cirkuliuoja keitiklyje ir susimaišo su šlaku. Po čiurkšle susidaro 2400 0 C temperatūra.Deguonies srovės kontakto su metalu zonoje geležis oksiduojasi. Geležies oksidas ištirpsta šlakuose ir metale, praturtindamas metalą deguonimi. Ištirpęs deguonis oksiduoja metale esantį silicį, manganą, anglį, jų kiekis mažėja. Metalas kaitinamas dėl oksidacijos metu išsiskiriančios šilumos.

Fosforas pašalinamas vonios prapūtimo deguonimi pradžioje, kai jos temperatūra žema (fosforo kiekis ketuje neturi viršyti 0,15%). At padidintas turinys Norint pašalinti fosforą, būtina išpilti šlaką ir įvesti naują, o tai sumažina keitiklio našumą.

Siera pašalinama viso lydymosi proceso metu (sieros kiekis ketuje turi būti iki 0,07%).

Deguonies tiekimas sustabdomas, kai anglies kiekis metale atitinka nurodytą vertę. Po to konverteris sukamas ir plienas išleidžiamas į kaušą (3. d pav.), kur nusodinimo būdu deoksiduojamas feromanganu, ferosiliciu ir aliuminiu, po to šlakas nusausinamas (3. e pav.). .

Deguonies konverteriuose lydomas skirtingo anglies kiekio, verdantis ir ramus plienas, taip pat mažai legiruotas plienas. Išlydyto pavidalo legiravimo elementai įdedami į kaušą prieš išleidžiant į jį plieną.

Lydymas 130...300 tonų talpos konverteriuose baigiasi per 25...30 min.

Bibliografija

1. Medžiagotyra ir metalo technologija: mechanikos inžinerijos specialybių vadovėlis universitetams / G.P. Fetisovas, M.G. Karpmanas, V.M. Matyuninas ir kiti - M.: baigti mokyklą, 2000. - 637 p.: iliustr.

2. Medžiagotyra: Vadovėlis universitetams, dėstontiems inžinerijos ir technologijų krypties mokymo ir specializavimo srityje / B.N. Arzamasovas, V.I. Makarova, G.G. Mukhin ir kt. – 5 leidimas, stereotipas. - M.: MSTU leidykla im. N.E. Bauman, 2003. - 646 p.: iliustr.

3. Lachtin Yu.M., Leontyeva V.N. Medžiagų mokslas. Vadovėlis technikos universitetams. specialistas. – 3 leidimas. - M. Mechanikos inžinerija, 2000. - 528 p.

4. Konstrukcinių medžiagų technologija: vadovėlis mechanikos inžinerijos universitetų studentams / A.M. Dalskis, T.M. Barsukova, L.N. Bukharkinas ir kiti; Pagal generolą red.A.M. Dalskis. - 5-asis leidimas, red. - M. Mechanikos inžinerija, 2003. - 511 p.: iliustr.

5. Konstrukcinių medžiagų technologija. Vadovėlis universitetų mechanikos inžinerijos specialybių studentams per 4 val.Redagavo D.M. Sokolova, S.A. Vasinas, G. G. Dubenskis. - Tula. Tula valstybinio universiteto leidykla. – 2007 m.

6. Medžiagotyra ir konstrukcinių medžiagų technologija. Vadovėlis universitetams / Yu.P. Solncevas, V.A. Veselovas, V.P. Demyantsevičius, A.V. Kuzinas, D.I. Čašnikovas. - 2-asis leidimas, pataisytas, papildomas. - M. MISIS, 2006. - 576 p.

7. Bogodukhovas S.I. Medžiagotyros kursas klausimų ir atsakymų klausimais: Proc. vadovas universitetams, edukacinis. pasiruošimo kryptimi. „Technologijos, įrangos ir automatinių mašinų gamybos gamybos“ bakalauro laipsnis ir specializacija. „Mechaninės inžinerijos technologija“, „Metalo pjovimo staklės ir įrankiai“ ir kt. / S.I. Bogodukhovas, V.F. Grebeniukas, A.V. Siniukhinas. - M.: Mechanikos inžinerija, 2003. - 255 p.: iliustr.

8. Kolesovas S.N. Medžiagotyra ir konstrukcinių medžiagų technologija: Vadovėlis elektrotechnikos ir elektromechanikos specialistų studentams. Universitetai / S.N. Kolesovas, I.S. Kolesovas. - M. Aukštoji mokykla, 2004. - 518 p.: iliustr.

9. Medžiagų mokslas. Statybinių medžiagų technologija: pamoka universiteto studentams, mokymai. pavyzdžiui „Elektrotechnika, elektromechanika ir elektros technologija“ / A.V. Šiškinas ir kiti; redagavo V.S. Čeredničenka. - 3 leidimas, ištrintas. - M.: OMEGA-L, 2007. - 751 p.: iliustr. (Aukštasis techninis išsilavinimas). - (Mokomoji programa)

10. Drits M.E., Moskalev M.A. Konstrukcinių medžiagų ir medžiagų mokslo technologija: Proc. ne mechanikos inžinerijos specialybių studentams. Universitetai. - M.: Aukštoji mokykla, 2005. - 446 p., iliustr.

11. Tarasovas V.L. Konstrukcinių medžiagų technologija: Vadovėlis. universitetams pagal specialiuosius poreikius "Medienos apdirbimo technologija" / Maskva. valstybė Miškų universitetas. - M.: Leidykla Mosk. valstybė Miškų universitetas, 2006. - 326 p.: iliustr.

Paskelbta Allbest.ru

...

Panašūs dokumentai

Metalurgijos gamybos pagrindai. Geležies ir plieno gamyba. Tiesioginio geležies išgavimo iš rūdų procesai. Lydymosi krosnių privalumai. Plieno kokybės gerinimo metodai. Ruošinio gavimo būdo ir metodo pasirinkimas. Bendri principai ruošinio pasirinkimas.

paskaitų kursas, pridėtas 2010-02-20


Plieno lydymo technologijos ypatumai. Plieno gamybos iš ketaus metodų kūrimas. Deguonies konverterio plieno lydymo procesas. Lydymosi deguonies keitikliu technologinės operacijos. Plieno gamyba atvirame židinyje ir elektrinėse krosnyse.

paskaita, pridėta 2008-12-06


Plieno sandara ir savybės, žaliavos. Plieno gamyba konverteriuose, atviro židinio krosnyse ir elektros lanko krosnyse. Plieno lydymas indukcinėse krosnyse. Plieno valymas papildomai krosnyje. Plieno liejimas. Specialūs tipai plieno elektrometalurgija.

santrauka, pridėta 2008-05-22


Pradinės medžiagos geležies lydymui. Aukštakrosnės statyba. Plieno lydymas deguonies keitikliuose, atvirose krosnyse ir elektrinėse krosnyse. Aukštakrosnių gaminiai. Vario, aliuminio gamyba. Terminis ir cheminis-terminis plieno apdorojimas.

mokymo vadovas, pridėtas 2010-11-04


Plieno klasifikavimas ir ženklinimas. Plieno gamybos būdų charakteristikos. Plieno lydymo technologijos pagrindai atvirose, lankinėse ir indukcinėse krosnyse. Universalus blokas "Conarc". Buitiniai kaušų-krosnių blokai plieno apdirbimui ne krosnyje.

kursinis darbas, pridėtas 2012-11-08


Pramoninė metalų klasifikacija. Pradinės medžiagos lydymui aukštakrosnėse. Plieno gamyba deguonies konverteriuose, atviro židinio ir dvigubos vonios krosnyse. Aukštakrosnių gaminiai. Pirometalurginiai ir hidrometalurginiai procesai.

santrauka, pridėta 2013-10-22


Geležies ir plieno gamyba. Plieno gamybos konverteris ir židinio metodai, lydymo aukštakrosnėse esmė. Plieno gamyba elektrinėse krosnyse. Techniniai ir ekonominiai rodikliai ir Lyginamosios charakteristikos šiuolaikiniai metodai plieno gavimas.

santrauka, pridėta 2009-02-22


Plieno lydymas elektrinėse krosnyse. Išmetamųjų dujų valymas. Prietaisas elektromagnetiniam metalo maišymui. Plieno lydymas pagrindinėje elektros lankinėje krosnyje. Elektrinio plieno gamybos proceso intensyvinimo metodai. Sintetinio šlako naudojimas.

kursinis darbas, pridėtas 2009-06-07


Šiuolaikinė metalurginė geležies ir plieno gamyba. Šiuolaikinės metalurgijos gamybos schema. Juodosios metalurgijos gaminiai. Valcavimas (granulių gamyba). Geležies ir anglies lydinio susidarymas žemoje temperatūroje. Atkuria mane

paskaita, pridėta 2008-12-06


Mechaninės geležies savybės. Allotropija kaip svarbi geležies savybė. Geležies būklės diagrama. Geležies kristalinių modifikacijų laisvųjų energijų kitimo schema. Terminis analizės metodas. Geležies aušinimo kreivė. Grynos geležies kritiniai taškai.