Металлургия

Классификация и генезис железных руд

Классификация и генезис железных рудКлассификация и генезис железных руд
Железными рудами называют горные породы, переработка которых экономически выгодна на данной стадии развития техники. Начало интенсивной добычи железных руд в Европе, Северной Африке и на Ближнем Востоке относится к эпохе перехода от бронзового к железному веку на рубеже II и I тысячелетий до н. э. Первоначально использовали лишь очень богатые железом и чистые от вредных примесей руды. Однако со временем по мере увеличения масштабов выплавки сыродутного кричного железа, а затем чугуна и стали в сферу металлургического передела неизбежно вовлекались все более бедные железом контингенты сырья, добыча которого оказывалась выгодной благодаря совершенствованию техники горных работ, обогащения и плавки руд. Еще в XVIII в. на уральских доменных печах использовались руды, содержащие свыше 65 % Fe. В наше время плавка в доменных печах северного и центрального Урала ведется на агломерате и окатышах, получаемых из концентрата обогащения качканарских руд, содержащих в среднем лишь 14—16 % Fe. Постепенное обеднение проплавляемых руд железом несколько замедлилось лишь в последние годы, когда были открыты новые крупные месторождения богатых руд.
Доступная наблюдению верхняя зона земной коры мощностью ~16 км содержит в среднем около 4,9 % Fe, входящего в состав более чем 350 минералов и горных пород. Такие широко распространенные горные породы, как гранит, сиенит, диабаз и базальт, содержат 3—9 % Fe. Однако в настоящее время столь бедные железом породы еще не используются металлургией.
Подробнее

Качество кокса

Качество коксаКачество кокса
Углерод кокса является в доменной печи химическим реагентом, участвующим в процессах прямого и косвенного восстановления железа и других элементов.
Сгорая перед фурмами доменной печи в нагретом дутье, кокс обеспечивает плавку теплом. Температура в зоне горения до 2100 °С создает условия для нормального хода процессов восстановления в рабочем пространстве печи. Кроме того, кокс разрыхляет столб шихты в печи, улучшая ее газопроницаемость. В нижней части доменной печи (в заплечиках, горне), где только кокс остается в твердом состоянии, создается подвижная коксовая насадка, воспринимающая значительную часть веса столба шихтовых материалов. С учетом сказанного к качеству кокса предъявляются весьма жесткие требования.
Влажность готового кокса, зависящая от режима тушения, не превышает 5 %. Минимальную влажность (0,1—0,5 %) получают при сухом тушении кокса, когда вместо заливки водой охлаждение ведется в токе азота.
Подробнее

Устройство коксовых печей и цехов

Устройство коксовых печей и цехов
Процесс коксования осуществляется в коксовых печах. Каждая коксовая печь (рис. 1) снабжена двумя герметичными дверями по торцам. В своде печи имеются три отверстия для загрузки шихты из трех бункеров загрузочного вагона. Под печью располагаются кирпичные регенераторы. Грязный коксовый газ через газосборник и газоотвод направляется в химические цехи. С машинной стороны печь обслуживается перемещающимся по рельсовому пути коксовыталкивателем. С помощью штанги эта машина выталкивает коксовый пирог из печи. Предварительно с коксовой стороны двересъемная машина снимает дверь. Кокс направляется в тушильный вагон. После тушения кокса водой он выгружается на наклонную рампу и конвейером направляется на коксосортировку. Коксовыталкиватель снабжен также перемещающейся по горизонтали штангой-планиром, с помощью которой выравнивается поверхность угольной загрузки перед началом коксования.
Устройство коксовых печей и цехов


Рис. 1. Разрез коксовой батареи:
1 — коксовая печь; 2,3— герметичные двери печи; 4— отверстия для загрузки печи шихтой (во время коксования отверстия герметично за-крыты крышками); 5 — загрузочный вагон; 6— газоотводы; 7- отверстия для отвода грязного коксового газа; 8— планир; 9— штанга коксовы-талкивателя; 10- регенераторы; 11— двересъемная машина; 12— тушильный вагон
Подробнее

Процесс коксования

Процесс коксованияПроцесс коксования
Каменный уголь, запасы которого очень велики, не может быть, к сожалению, непосредственно использован в качестве топлива в шахтных печах. Уголь содержит 20—40 % летучих веществ, которые уже при нагреве до 250—350 °С и выше начинают интенсивно выделяться, разрывая куски самого прочного угля с образованием угольной пыли. Эта пыль забивает пустоты между более крупными кусками руды, агломерата, окатышами, резко ухудшает газопроницаемость столба шихты в печи, загромождает горн печи угольной пылью и мусором. Работа доменных печей на угле всегда связана сначала со снижением технико-экономических показателей плавки, а затем с тяжелыми расстройствами хода и авариями.
Лишь отдельные пласты самого старого каменного угля — антрацита использовали в доменных печах небольшой высоты, но в настоящее время запасы таких углей полностью исчерпаны (шахтинский антрацит в Донбассе, уголь пластов «Мощный» у Прокопьевска «Волковский» у Кемерово, Кузбасс, а также пенсильванский в США, и уэльский в Великобритании), и плавка на антраците представляет лишь исторический интерес. Из сказанного следует, что присутствие каменного угля в шихте доменных печей является недопустимым и должно быть полностью исключено. Если по каким-либо причинам организационного характера доменный цех исчерпал все запасы кокса, а рядом на складах ТЭЦ имеется много кускового крепкого угля, целесообразно тем не менее полностью остановить доменные печи, дожидаясь прибытия кокса. В конечном счете потери производств в этом случае окажутся гораздо меньшими, чем при вводе угля в шихту печей без их остановки.
С начала железного века основным горючим в сыродутных горнах, а затем в домницах и доменных печах был древесный уголь — продукт пиролиза (обугливания без доступа воздуха) древесины при 350—650 СС. Наиболее древним является так называемый «кучной» способ производства древесного угля. Высокую кучу дров засыпали по поверхности землей, обкладывали дерном, обмазывали глиной, оставляя у основания кучи лишь несколько отверстий, через которые к центру кучи поступало небольшое количество воздуха, необходимого для сжигания части дров. В верхней части кучи оставляли отверстия для выхода продуктов сгорания дров и газообразных продуктов пиролиза древесины. В современных углевыжигательных печах вагонетки с древесными чурками последовательно проходят через секции камерной печи, где идет пиролиз древесины и куда непрерывно подаются нагретые В топках продукты сгорания дров и угля. Такие печи позволяют полностью уловить ценные газообразные продукты переугливания дров. Выход древесного угля из дров колеблется обычно в пределах от 60 до 74 % (объемн.), его кажущаяся плотность равна 0,38 г/см3 (березовый уголь); 0,29 г/см3 (сосновый уголь); 0,26 г/см3 (еловый уголь). Насыпная масса 1 м3 сухого печного древесного угля составляет 130—200 кг/м3. Механическая прочность древесного угля невелика и позволяет осуществлять плавку на нем лишь В доменных печах с полезной высотой до 18 м.
Подробнее

Производство чугуна.

Производство чугуна.Производство чугуна.

Чугун – сплав железа и углерода с сопутствующими элементами (содержание углерода более 2,14 %).
Для выплавки чугуна в доменных печах используют железные руды, топливо, флюсы.
К железным рудам относятся:
– магнитный железняк
Производство чугуна.

с содержанием железа 55…60 %, месторождения – Соколовское, Курская магнитная аномалия (КМА);
– красный железняк
Производство чугуна.

с содержанием железа 55…60 % , месторождения – Кривой Рог, КМА;
Подробнее

Материалы для производства металлов и сплавов

Материалы для производства металлов и сплавовМатериалы для производства металлов и сплавов

Для производства чугуна, стали и цветных металлов используют руду, флюсы, топливо, огнеупорные материалы.
Промышленная руда – горная порода, из которой целесообразно извлекать металлы и их соединения (содержание металла в руде должно быть не менее 30…60 % для железа, 3..5% для меди, 0,005…0,02 % для молибдена).
Руда состоит из минералов, содержащих металл или его соединения, и пустой породы. Называют руду по одному или нескольким металлам, входящим в их состав, например: железные, медно-никелевые.
В зависимости от содержания добываемого элемента различают руды богатые и бедные. Бедные руды обогащают – удаляют часть пустой породы.
Флюсы – материалы, загружаемые в плавильную печь для образования легкоплавкого соединения с пустой породой руды или концентратом и золой топлива. Такое соединение называется шлаком.
Обычно шлак имеет меньшую плотность, чем металл, поэтому он располагается над металлом и может быть удален в процессе плавки. Шлак защищает металл от печных газов и воздуха. Шлак называют кислым, если в его составе преобладают кислотные оксиды

Материалы для производства металлов и сплавов,

и основным, если в его составе больше основных оксидов

Материалы для производства металлов и сплавов
Подробнее

Современное металлургическое производство и его продукция

Современное металлургическое производство и его продукцияСовременное металлургическое производство и его продукция

Современное металлургическое производство представляет собой комплекс различных производств, базирующихся на месторождениях руд и коксующихся углей, энергетических комплексах. Оно включает:
– шахты и карьеры по добыче руд и каменных углей;
– горно-обогатительные комбинаты, где обогащают руды, подготавливая их к плавке;
– коксохимические заводы (подготовка углей, их коксование и извлечение из них полезных химических продуктов);
– энергетические цехи для получения сжатого воздуха (для дутья доменных печей), кислорода, очистки металлургических газов;
– доменные цехи для выплавки чугуна и ферросплавов или цехи для производства железорудных металлизованных окатышей;
– заводы для производства ферросплавов;
– сталеплавильные цехи (конвертерные, мартеновские, электросталеплавильные);
– прокатные цехи (слиток в сортовой прокат).
Подробнее

Литейно-прокатные комплексы

Литейно-прокатные комплексы

При сооружении этих установок используется принцип совмещенных процессов отливки и прокатки листовых заготовок большой длины, т.е. двух технологий — непрерывного литья заготовки, поперечное сечение которой приближается по параметрам к размерам готового изделия, и непосредственного совмещения процесса разливки с прокаткой тонкой полосы. Схематически это можно представить следующим образом: непрерывное литье тонких заготовок - разделение полосы - подогрев, выравнивание температуры - горячая прокатка - охлаждение, смотка
Литейно-прокатные комплексы с тонкослябовыми (с толщиной заготовки до 100 мм) МНЛЗ начали сооружать в начале 90-х годов и в настоящее время их количество составляет более 1000 шт.
Другим вариантом получения листового проката являются установки непрерывной отливки полосы. Патент на прямую отливку полосы с подачей металла в зазор между двумя вращающимися валками получен в 1866 г. Генри Бессемером.
Технология прямой отливки полосы обладает многими преимуществами, но прежде всего она исключает такие операции традиционного процесса, как отливка и зачистка слябов, повторный нагрев и горячая прокатка. В результате значительно сокращаются капитальные вложения, связанные с оборудованием, и уменьшаются примерно на 85% энергозатраты по сравнению с традиционной технологией.
Из всех валковых машин в настоящее время находятся в эксплуатации только двухвалковые машины (рисунок 1).

Литейно-прокатные комплексы
Подробнее

Качество непрерывнолитого слитка

Качество непрерывнолитого слитка

Кристаллическая структура непрерывнолитого слитка схожа со структурой слитков, полученных разливкой в изложницы – наружная корка из мелких неориентированных кристаллов (ее толщина 10-20 мм), далее столбчатые кристаллы и в осевой части слитка различно ориентированные равноосные кристаллы; в слитках мелкого сечения зона столбчатых кристаллов может простираться до центра слитка.
Непрерывный слиток благодаря малой толщине и быстрому вследствие этого затвердеванию отличается меньшим развитием химической неоднородности, более равномерным распределением неметаллических включений. От слитков, разливаемых в изложницы, он отличается также более чистой и гладкой поверхностью.
Ниже перечислены основные дефекты слитков, получаемых непрерывной разливкой.
Сильно развита в них осевая пористость, что объясняется наличием в кристаллизующемся слитке очень глубокой и узкой лунки жидкого металла. Осевая пористость заметно усиливается при увеличении перегрева металла и повышенной скорости разливки, иногда переходя в осевые усадочные пустоты. Заметно выражена в непрерывных слитках осевая ликвация, при этом по длине слитка располагаются отдельные участки увеличенной ликвации.
В слитках криволинейных и особенно горизонтальных УНРС наблюдается некоторая несимметричность структуры и распределения составляющих стали, поскольку зона затвердевания последних порций металла, а следовательно, и усадочная пористость, и скопление ликвидирующих примесей смещены к верхней грани слитка; у верхней грани наблюдается также повышенное содержание неметаллических включений вследствие их всплывания.
Иногда наблюдается искажение формы слитка. Для слитков квадратного сечения характерна ромбичность – искажения профиля слитка в кристаллизаторе, когда квадратное сечение деформируется в ромбическое. Причины: перекос слитка в кристаллизаторе под воздействием несоосно расположенных с ним опорных роликов, неравномерное охлаждение различных граней слитка в кристаллизаторе. Раздутие слитка (выпуклость его поперечного сечения) возникает под воздействием ферростатического давления столба жидкой стали в слитке; возникновению дефекта способствуют повышенные скорости разливки и температура металла, что уменьшает толщину затвердевшей корки; недостаточная интенсивность вторичного охлаждения; отклонения в настройке опорных роликов; увеличенное расстояние между опорными роликами.
Качество непрерывнолитого слитка

1 – центральная трещина; 2 – диагональные трещины; 3 – осевые; 4 – внутренние трещины перпендикулярные широким граням слитка;
5 – продольные поверхностные трещины на гранях слитка;
6 – трещины, перпендикулярные узким граням слитка; 7 – продольные трещины по ребрам (углам);
8 – паукообразные и сетчатые трещины;
9 – поперечные трещины в углах слитка;
10 – поперечные поверхностные трещины (надрывы корки)

Рисунок 1 – Основные виды трещин в вытягиваемом из кристаллизатора МНЛЗ слитка
Подробнее

Технология непрерывной разливки

Технология непрерывной разливки

Для уменьшения величины осевой пористости, степени осевой ликвации, пораженности слитка трещинами, размеров зоны столбчатых кристаллов с пониженной прочностью и пластичностью, а так же с целью уменьшения размывания огнеупоров (стаканов, стопоров) перегрев металла, подаваемого в кристаллизатор, над температурой ликвидус должен быть минимальным. Оптимальны следующие температурные условия перегрева:
— температура металла в промежуточном ковше на 20-30 °С выше температуры ликвидуса;
— перепад температур металла в промежуточном ковше в пределах +15 и -10°С;
— перегрев в сталеразливочном ковше выше температуры в промковше на 40 — 45 °С.

Технология непрерывной разливки



Рисунок 1 – Способы подачи металла в кристаллизатор
Подробнее
←  вернутся 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 20 дальше →

РЕКЛАМА

Видео металлургия

Счетчики