Производство стали

Введение

    Металлы относятся к числу наиболее распространенных материалов, которые человек использует для обеспечения своих жизненных потребностей. В наши дни трудно найти такую область производства, научно-технической деятельности человека или просто его быта, где металлы не играли бы главенствующей роли как конструкционного материала.

    Металлы разделяют на несколько групп: черные, цветные и благородные. К группе черных металлов относятся железо и  его сплавы, марганец и хром. К  цветным относятся почти все  остальные металлы периодической  системы Д. И. Менделеева.

    Железо  и его сплавы являются основой  современной технологии и техники. В ряду конструкционных металлов железо стоит на первом месте и  не уступит его еще долгое время, несмотря на то, что цветные металлы, полимерные и керамические  материалы  находят все большее применение. Железо и его сплавы составляют более 90 % всех металлов, применяемых в  современном производстве.

    Самым важнейшим из сплавов железа является его сплав с углеродом. Углерод  придает прочность сплавам железа. Эти сплавы образуют большую группу чугунов и сталей.

Сталями называют сплавы железа  с углеродом, содержание которого не превышает 2,14 %. Сталь – важнейший конструкционный  материал для машиностроения, транспорта и т. д. 

    Сталеплавильное производство – это получение  стали из чугуна и стального лома в сталеплавильных агрегатах  металлургических заводов. Сталеплавильное  производство является вторым звеном в общем производственном цикле  черной металлургии. В современной  металлургии основными способами  выплавки стали являются кислородно-конвертерный, мартеновский и электросталеплавильный процессы. Соотношение между этими  видами сталеплавильного производства меняется.  
 
 

  Заключение 
 

  В последние десятилетия производство стали революционизировалось в  результате разработки кислородно-конвертерного  процесса (известного также под названием  процесса Линца-Донавица). Этот процесс  начал применяться в 1953 г. на сталеплавильных  заводах в двух австрийских металлургических центрах-Линце и Донавице.

  Кислородно-конвертерный процесс используется главным образом  для получения углеродистых сталей. Он характеризуется большой производительностью. За 40-45 мин в одном конвертере может быть получено 300-350 т стали.

  Процесс занимает главенствующую роль среди  существующих способов массового производства стали. Такой успех кислородно-конвертерного  способа заключается в возможности  переработки чугуна практически  любого состава, использованием металлолома  от 10 до 30 %, возможность выплавки широкого сортамента сталей, включая легированные, высокой производительностью, малыми затратами на строительство, большой  гибкостью и качеством продукции.

  В настоящее время всю сталь  в Великобритании и большую часть  стали во всем мире получают с помощью  этого процесса. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Список  литературы: 

• Основы  металлургического производства (черная металлургия) 
  Москва «Металлургия» 1988
• Энциклопедия «Радость познания», Том 1 «Наука и вселенная» 
  Москва «МИР» 1983
• «Технология металлов и других конструкционных материалов» 
  В.Т.Жадан, Б.Г. Гринберг, В.Я. Никонов. Издание второе.

 

 

2.ДИНИМИКА  ТРУДОЗАТРАТ, ОБУСЛОВЛЕННАЯ   РАЗВИТИЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА

Тж(t)= 1250/(11+1650)

Tп(t)= 0.004+0.6

1) 
 

2) Ограниченное развитие т.к. Тж - уменьшается, Тп – увеличивается, Тс – и уменьшается, и увеличивается.

Трудосберегающий характер развития технологического процесса  т.к. Тж экономиться в большей степени по отношению к Тп

3) Т.к. развитие ограниченное – можно найти тип отдачи.

Тп = 0,004 + 0,6

0,004= 0,6 – Тп

 = 0.6 – Тп/0,004

Тж = 1250/13,2-11Тп

Тж= = = = =

Тж’= ()’ =

|Тж|’ =   -- убывающий тип отдачи

4) Тс =Тж +Тп

Тс’ = Тж’ + Тп’

Тс’ = ()’ + (0.004t^2+0.6)’ = + 0.008t

- + 0.008t = 0

- 1250(11t) + 0.008t( 11+1650 = 0

0.008t(11+ 1650= 27500t

121+36300 + 2722500=3437500

121 + 36300 - 715000 = 0

1.21+ 363- 7150 = 0

D =166375

t= 1.34

t*=1.34

На практике имеет широкое применение данный вариант трудозатрат. Он свидетельствует , что труд человека заменяется на действие машин.

Однако хорошо видно, что замещение живого труда  прошлым со временем становится нецелесообразным. Если до момента времени t* оно ведет к снижению совокупных трудозатрат, то после – к возрастанию. Поэтому при использовании данного варианта очень важно предвидеть момент наступления экономического предела выгодности замещения живого трудя прошлым.

 

  1.3 Характеристика технологии  производства продукции 

  Кислородно-конвертерный процесс представляет собой один из видов передела жидкого чугуна в сталь без затраты топлива  путем продувки чугуна в конвертере технически чистым кислородом, подаваемым через фурму, которая вводится в  металл сверху. Количество воздуха  необходимого для переработки 1 т  чугуна, составляет 350 кубометров.

  Существует  несколько видов кислородно-конвертерных процессов:

  - кислородно-конвертерный процесс  с верхней продувкой;

  - кислородно-конвертерный процесс  с донной продувкой;

  - кислородно-конвертерный процесс  с комбинированной продувкой.

  Кислородно-конвертерный процесс с верхней  продувкой.

  Конвертер имеет грушевидную форму с  концентрической горловиной. Это  обеспечивает лучшие условия для  ввода в полость конвертера кислородной  фурмы, отвода газов, заливки чугуна и завалки лома и шлакообразующих  материалов. Кожух конвертера выполняют  сварным из стальных листов толщиной от 20 до 100 мм. В центральной части  конвертера крепят цапфы, соединяющиеся  с устройством для наклона. Механизм поворота конвертера состоит из системы  передач, связывающих цапфы с  приводом. Конвертер может поворачиваться вокруг горизонтальной оси на 360^о со скоростью от 0,01 до 2 об/мин. Для большегрузных конвертеров емкостью от 200 т применяют двухсторонний привод, например, четыре двигателя по два на каждую цапфу

  

Рисунок 1. Конвертер емкостью 300 т с двухсторонним приводом механизма поворота

  В шлемной части конвертера имеется  летка для выпуска стали. Выпуск стали через летку исключает  возможность попадания шлака  в металл. Летка закрывается огнеупорной  глиной, замешанной на воде.    

  Ход процесса. Процесс производства стали в кислородном конвертере состоит из следующих основных периодов: загрузки металлолома, заливки чугуна, продувки кислородом, загрузки шлакообразующих, слива стали и шлака.

  Загрузка  конвертера начинается с завалки  стального лома. Лом загружают  в наклоненный конвертер через  горловину при помощи завалочных машин лоткового типа. Затем с  помощью заливочных кранов заливают жидкий чугун, конвертер устанавливают  в вертикальное положение, вводят фурму  и включают подачу кислорода с  чистотой не менее 99,5 % О₂. Одновременно с началом продувки загружают первую порцию шлакообразующих и железной руды (40 - 60 % от общего количества). Остальную часть сыпучих материалов подают в конвертер в процессе продувки одной или несколькими порциями, чаще всего 5 - 7 минут после начала продувки.

  На  процесс рафинирования значительное влияние оказывают положение  фурмы (расстояние от конца фурмы  до поверхности ванны) и давление подаваемого кислорода. Обычно высота фурмы поддерживается в пределах 1,0 - 3,0 м, давление кислорода 0,9 - 1,4 МПа. Правильно организованный режим  продувки обеспечивает хорошую циркуляцию металла и его перемешивание  со шлаком. Последнее, в свою очередь, способствует повышению скорости окисления  содержащихся в чугуне C, Si, Mn, P.

  Важным  в технологии кислородно-конвертерного  процесса является шлакообразование. Шлакообразование в значительной мере определяет ход удаления фосфора, серы и других примесей, влияет на качество выплавляемой стали, выход годного  и качество футеровки. Основная цель этой стадии плавки заключается в  быстром формировании шлака с  необходимыми свойствами (основностью, жидкоподвижностью и т. д.). Сложность  выполнения этой задачи связана с  высокой скоростью процесса (длительность продувки 14 - 24 минуты). Формирование шлака необходимой основности и заданными свойствами зависит от скорости растворения извести в шлаке. На скорость растворения извести в шлаке влияют такие факторы, как состав шлака, его окисленность, условия смачивания шлаком поверхности извести, перемешивание ванны, температурный режим, состав чугуна и т. д. Раннему формированию основного шлака способствует наличие первичной реакционной зоны (поверхность соприкосновения струи кислорода с металлом) с температурой до 2500^о. В этой зоне известь подвергается одновременному воздействию высокой температуры и шлака с повышенным содержанием оксидов железа. Количество вводимой на плавку извести определяется расчетом и зависит от состава чугуна и содержания SiO₂ руде, боксите, извести и др. Общий расход извести составляет 5 - 8 % от массы плавки, расход боксита 0,5 - 2,0 %, плавикового штампа 0,15 - 1,0 %. Основность конечного шлака должна быть не менее 2,5.

  Окисление всех примесей чугуна начинается с  самого начала продувки. При этом наиболее интенсивно в начале продувки окисляется кремний и марганец. Это объясняется  высоким сродством этих элементов  к кислороду при сравнительно низких температурах (1450 - 1500^о С и менее).

  Окисление углерода в кислородно-конвертерном процессе имеет важное значение, т. к. влияет на температурный режим  плавки, процесс шлакообразования и  рафинирования металла от фосфора, серы, газов и неметаллических  включений.

  Характерной особенностью кислородно-конвертерного  производства является неравномерность  окисления углерода как по объему ванны, так и в течение продувки.

  С первых минут продувки одновременно с окислением углерода начинается процесс  дефосфорации  - удаление фосфора. Наиболее интенсивное удаление фосфора идет в первой половине продувки при сравнительно низкой температуры металла, высоком  содержании в шлаке (FeO); основность шлака и его количество быстро увеличивается. Кислородно-конвертерный процесс позволяет получить    < 0,02 % Р в готовой стали.