Реферат на тему:

Виробництво чорних і кольорових металів

ПЛАН

1 Виробництво чавуну.

1.1 Вихідні матеріали для виробництва чавуну.

1.2 Будова доменної печі.

1.3 Доменний процес.

1.4 Продукти доменного виробництва, їх характеристика і призначення.

1.5 Автоматизація доменного виробництва.

2 Виробництво сталі.

2.1 Хімізм сталеплавильного процесу.

2.2 Сучасні методи виробництва сталі.

2.3 Методи розливання сталі.

2.4 Інтенсифікація сталеплавильних процесів.

2.5 Методи виробництва високоякісних сталей.

2.6 Бездоменний процес виробництва сталей.

2.7 Порошкова металургія.

3 Загальні відомості про виробництво міді та алюмінію.

3.1 Виробництво міді.

3.2 Виробництво алюмінію.

1. Виробництво чавуну.

1.1. Вихідні матеріали для виробництва чавуну.

Залізні руди. Для виробництва чавуну використовують червоний залізняк (Fе2О3, вміст заліза 50-65 %, колір червоний), бурий залізняк Fе2О5 · nН2О, вміст заліза 30-55 %, темно-бурий), магнітний залізняк (Fе3О4, вміст заліза 50-70 %, колір червоний) і шпатовий залізняк (Fе4СО3, вміст заліза 30-42 %, колір світло-сірий).

Залізні руди містять також інші метали (хром, нікель, ванадій, кобальт, титан, мідь, марганець, кремній та ін.), але у малій кількості (1-2 %).

Паливо. Основним паливом для виплавляння чавуну є кам'яновугільний кокс. У наш час заради економії коксу вдувають у доменну піч природний газ, мазут і вугільний пил.

Флюси. В усіх залізних рудах, а також і золі, від коксу міститься надлишок кремнезему та глинозему. При добавлянні флюсу (вапняку – СаСО3) утворюються шлаки, здатні виводити з металу сірку і фосфор (шкідливі домішки).

Перш, ніж використовувати руди у доменному процесі, їх збагачують: дробленням, промиванням, випалюванням, магнітним методом, спіканням (агломерація).

Завантаження доменної печі проводиться певними порціями (колошами) і у певній послідовності (кокс-руда-флюс).

1.2. Будова доменної печі.

Доменна піч (рис. 12) - є шахтною (вертикальною) піччю, яку викладають шамотною цеглою у стальному корпусі. Доменну піч ділять на: колошник, шахту, розпар, заплечики та горн. Через колошниковий затвор у доменну піч завантажують шихту. Шахта має форму зрізаного конуса, який розширюється донизу, що сприяє вільному опусканню шихти у міру плавлення. На рівні розпару і заплечиків утворюється губчасте залізо, яке потім навуглецьовується, плавиться і стікає у горн. Заплечики від розпару звужуються до горна, тому вони утримують тверду шихту в розпарі та шахті.

У горні на черені 7 збирається рідкий чавун, а над ним - шлак.

Шлак періодично випускають через льотку 5, а чавун - через льотку 1. Повітря для горіння палива подається в піч через пустотілі мідні або алюмінієві фурми 4, які розміщені кільцем у верхній частині горна. Фурми, горн, заплечики і розпар охолоджують проточною водою. Частина печі через колони 6 спирається на фундамент 8. На колошнику є завантажувальний апарат 3 та газовідвід 2. Для доставки шихти на колошник до печі прилягає похилий міст із скіповим підйомником. Два скіпи (вагонетки) рухаються паралельно (один - вгору, другий – вниз) і, коли один скіп розвантажується, другий

наповнюється шихтою. Є печі, де шихта подається транспортерами. Чавун і шлак випускають через окремі льотки (отвори) по спеціальних жолобах у ковші.

Доменний газ відводять, очищають і використовують для підігрівання різних агрегатів.

Повітря, яке подають у доменну піч, підігрівають до 1473 0К у спеціальних повітронагрівниках. За рахунок цього різко підвищується продуктивність печей і зменшуються витрати палива.

1.3. Доменний процес.

У печі безперервно рухаються: згори на долину - потік шихти, а знизу вгору - потік гарячих газів, які утворюються у результаті згоряння палива та реакцій між складовими шихти.

Суть доменного плавлення полягає у відновленні заліза із оксидів у руді, навуглецьовуванні заліза та ошлакуванні пустої породи.

При згорянні палива, за реакціями:

С + 2О СО2 + Q;

СО2 + С 2СО - Q;

Н2О + С Н2 + СО - Q,

(Q - тепло) виділяється тепло, оксид вуглецю і водень, є відновниками руди.

Ближче до середини шахти починається поступове відновлення оксидів заліза оксидом вуглецю при температурах 673-1223 0К:

3Fе2 О3 + СО 2Fе3О4 + СО2 + Q;

Fе3 О4 + СО 3FеО + СО2 - Q;

FеО + СО Fе + СО2 + Q.

При температурах 1273 – 1473 0К закінчується відновлення оксидів заліза вуглецем:

FеО + С Fе + СО - Q.

При тій же температурі відновлюється Мп, Sі, Р:

МпО + С Мп + СО - Q;

SіО2 + 2С Sі + 2СО - Q;

Са3 Р2О8 + 5С 3СаО + 5СО + 2Р - Q.

Разом з тим проходить навуглецювання заліза з утворенням цементиту:

3Fе + 2СО Fе3С + СО2.

Вапняк як флюс, попадаючи у піч, розкладається на оксид кальцію СаО і диоксид вуглецю СО2.

Разом з кремнеземом, глиноземом та іншими сполуками пустої породи та коксової золи оксид кальцію утворює шлак, який плавиться у розпарі та заплечиках і стікає у горн.

Оксид кальцію сприяє частковому видаленню сірки із чавуну:

FеS + СаО СаS + FеО + Q;

FеS + СаО + С Fе + СаS + СО + Q.

1.4. Продукти доменного виробництва, їх характеристика і призначення.

Продуктами доменного виробництва є: чавун, феросплави, доменний газ і шлак.

За призначенням доменні чавуни поділяються на переробні (що йдуть на переплавлення у сталь), ливарні, які йдуть на фасонне литво.

Переробні чавуни:

- переробні коксові марок М1, М2, М3, Б1, Б2;

- переробні коксово-фосфористі марок МФ1, МФ2, МФ3;

- переробні коксові високоякісні марок ПВК1, ПВК2, ПВК3.

Феросплави мають підвищений вміст марганцю, кремнію та ін. У доменних печах виплавляють феромарганець, який містить 70-80 % Мп, який використовується при виплавлені сталей, як розкислювач.

Доменного газу відходить у середньому 3000 м3 на 1 т. Він використовується як паливо.

Шлаку утворюється в середньому 0,6 т на 1 т чавуну. Шлак використовують для виготовлення різних