1.4. Автоматизація доменного виробництва.

Для підвищення таких показників, як коефіцієнт використання корисного об'єму печі, витрати коксу на виплавляння 1т чавуну, використовують комплекс заходів: підвищення температури нагрівання повітря, підвищення тиску під колошником, збагачене повітря киснем, вдування у горн природного газу та вугільного пилу, покращення складу шихти, механізацію та автоматизацію керування роботою печі.

У роботі доменної печі автоматизована: подача шихти, продування, керування роботою печі, підігрівання повітря, відведення і використання доменного газу. Лише не автоматизований випуск шлаку і чавуну.

2.2. Виробництво сталі.

2.1. Хімізм сталеплавильного процесу.

Основна маса сталі у наш час виробляється з доменного чавуну. Завдання переробки чавуну в сталь полягає у тому, щоб із чавуну видалити надлишок вуглецю, кремнію, марганцю, сірки і фосфору.

Кисень, який проникає у чавун, переважно окислює залізо:

2Fе + О2 2Fе 2О + Q.

Оксид заліза вступає у взаємодію з домішками у чавуні, зменшуючи їх вміст:

2FеО + Sі 2Fе + SіО2 + Q;

FеО + Мп Fе + МпО + Q ;

5FеО + 2Р Р2О5 + 5Fе + Q.

Кількість вуглецю зменшується також за рахунок оксиду заліза:

FеО + С Fе + СО + Q.

Фосфор і сірка виводяться з металу в шлак за допомогою вільного оксиду кальцію:

Р2О5 + 4СаО (СаО)4Р2О5 + Q;

FеS + СаО СаS + FеО + Q.

Після виплавлення сталі її розкислюють. Розкислення проводять феромарганцем, феросиліцієм, алюмінієм:

3FеО + 2Аl 3Fе + Аl2О3 + Q;

2FеО + FеSі 3Fе + SіО2 + Q ;

FеО + FеМп 2Fе + МпО + Q .

2.2. Сучасні методи виробництва сталі.

Виплавляння сталі у конверторах з кисневим продуванням. У конверторному процесі джерелом тепла є хімічні екзотермічні реакції окислення елементів, які входять до складу чавуну. У кисневих конверторах можна виплавляти як вуглецеві, так і леговані сталі.

Кисневі конвертори поділяються на стаціонарні та обертові, місткістю від 100 до 350 т.

Стаціонарний конвертор (рис.13) має два бандажі 4, кожний з яких спирається на два ролики 1. Горловина конвертора має сферичну форму. Конвертори викладають доломітовою цеглою. Льоток 3 призначений для зливання готової сталі.

У конвертор спочатку завантажують скрап, потім заливають чавун, далі засипають вапно, боксит, залізну руду і окалину (якщо потрібно), після чого проводять продування, взяття проб, аналіз їх, а потім зливання металу і шлаку. Процес виплавляння сталі у конверторах триває 15 хв.

Мартенівський спосіб виробництва сталі виник у 1864 році, розроблений французьким вченим П.Мартеном. У мартенівських печах сталь виплавляють з твердого або рідкого чавуну, стального і чавунного брухту з домішками залізної руди, окалин, флюсів і феросплавів: при цьому утворюється побічний продукт плавлення – мартенівський шлак.

Мартенівська піч (рис.14) складається з: плавильного простору 4, череня 7, склепіння 3, регенераторів 8 і 6 (які служать для підігрівання повітря і газового палива). У передній стінці мартенівської печі є вікна 9, через які з робочої площадки закидають шихту, беруть проби сталі і спостерігають за плавленням. У задній стінці міститься льоток для випускання сталі. Паливом служить мазут.

У залежності від шихти виплавляння сталі у мартенівських печах розділяють на: скрап-рудний процес (60-80 % рідкого чавуну і 20-40 % скрапу, залізна руда і флюси); скрап-процес (65-80 % відходів і брухту, решта чушковий чавун).

Мартенівські печі мають місткість до 1000 т. Тривалість плавлення залежить від місткості печі, виду палива, складу шихти і продовжується від 5 до 12 годин.

Виплавляння сталі в електропечах набуває дедалі більшого розвитку.

Відсутність окислювального полум'я і незначний доступ повітря, а то й повна його відсутність, дають можливість створювати у печах нейтральне або відновлювальне середовище і досить повно розкислювати сталь, тобто виплавляти високоякісні сталі. Є два типи печей для виплавляння сталі: дугові та індукційні.

Для виплавляння сталі використовують дугові трифазні печі прямого нагрівання, де дуга горить між (графітовими) електродами і шихтою (рис.15). Температура у печі досягає 4273-6273 0К.

Робота індукційної печі базується на передачі електромагнітної енергії за допомогою індукції. На рис.16 наведено схему будови індукційної печі. У середині спірального багатовиткового індуктора 2 міститься вогнетривкий тигель 1. Індуктор і тигель встановлені у каркасі 3 печі. Для виливання готової сталі вся піч обертається навколо осі 4. Місткість тиглю від кількох кілограмів до кількох тонн. Метал у тиглі розігрівається індуктивними (вихровими) струмами. Індукційні печі використовують, в основному, для виплавляння високоякісних вуглецевих і легованих сталей та інших сплавів.

2.3. Методи розливання сталі.

Готова сталь у ковші переноситься до місця розливання і розливається у виливниці.

Є два способи розливання сталі у виливниці: зверху і сифонним способом.

Виливниці (рис.17) - це чавунні, рідше стальні форми. Щоб легше було виймати зливок, їх роблять конусними. Поперечний переріз може бути квадратний, круглий, прямокутний і багатогранний.

Розливні ковші зварюють з листової сталі і викладають у середині шамотною цеглою. Найбільшого поширення набули шиберні ковші (рис.18). Вони дозволяють регулювати і перекривати струмінь сталі.

Сифонне (знизу) розливання сталі показане на рис.19. Розливають зливки вагою до 100 т і більше.

В останні десятиріччя безперервне розливання сталі дедалі ширше впроваджується у виробництво і у перспективі стане основним способом розливання сталі. На рис. 20 наведено схему безперервного розливання сталі. Із ковша 2 через проміжний розливний пристрій 1 рідка сталь безперервно надходить у кристалізатор 3, який охолоджується водою. У кристалізаторі формується зливок. Затверділий метал безперервно витягується із кристалізатора і охолоджується. Далі зливок розрізають на потрібні куски.

2.4. Інтенсифікація сталеплавильних процесів.

До інтенсифікації сталеплавильних процесів можна віднести: застосування кисневого продування у конверторному виробництві, позапічне рафінування і переплавні процеси.

У промисловості