- •I. Металлургическое производство.
- •II. Обработка давлением: прокатка, прессованиее (редко) и волочение.
- •III. Обработка давлением: ковка, объемная штамповка, листовая штамповка
- •IV, Сварка
- •I. Производство чугуна
- •Горение топлива.
- •Восстановление железа в доменной печи.
- •Науглероживание железа
- •Восстановление примесей
- •Образование шлака
- •II.Производство стали
- •Окисление железа и примесей.
- •Кипение металлической ванны - основной этап.
- •Раскисление стали (удаление кислорода)
- •Легирование стали
- •III. Получение стальных слитков.
- •1. Углеродистые стали
- •1.1 Углеродистые конструкционные стали
- •Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества
- •Углеродистые качественные конструкционные стали
- •1.2 Углеродистые инструментальные стали
- •1.3. Углеродистые стали специального назначения
- •2. Легированные стали
- •По количеству легирующих элементов:
- •По химическому составу:
- •По назначению:
- •I. Прокатка
- •1. Дефекты нагрева металла:
- •2. Дефекты проката:
- •II. Волочение
- •III. Прессование
- •IV. Ковка
- •Штамповка
- •V. Объемная штамповка
- •VI. Листовая штамповка
- •Теория обработки металлов давлением
- •Атомно-кристаллическое строение металлов
- •1. Точечные дефекты
- •2. Линейные дефекты
- •Механизм пластической деформации монокристалла
- •Дислокационная теория пластической деформации.
- •Особенности деформации поликристаллических тел.
- •Влияние обработки давлением на свойства металла
- •Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла.
- •I Сварка плавлением
- •1.1 Электрическая дуговая сварка
- •Физические основы процесса сварки
I. Производство чугуна
Чугун - железоуглеродистый сплав с содержанием углерода от 2,14% до 6,67%.
Основные задачи:
Восстановление железа из окислов руды, растворение в нём других восстановленных элементов, науглероживание его и удаление в виде жидкого чугуна определённого химического состава.
Оплавление пустой породы руды, образование шлака, растворение в нём золы кокса и удаление его из печи.
Материалы для доменного производства (шихта):
железные руды.
Содержат:
- железо (оксиды Fе2О3, Fe3О4, гидроокиси Fе2О3 · Н2О, карбонаты FеСО3,) Содержание железа в руде, предназначенной к переделу в чугун, должно составлять 30–60 %.
- пустая порода (в основном SiO2, А12О3, СаО, МgО).
Осуществляется подготовка руды к доменной плавке.
топливо:
- кокс (в основном)
Служит не только горючим для нагрева шихты и ее расплавления, но и химическим реагентом для восстановления железа из руды. Получают из коксующихся каменных углей после удаления из них летучих веществ.
- природный газ,
- мазут,
- доменный или колошниковый газ (является продуктом доменной плавки и используется далее как топливо для нагрева воздуха, вдуваемого в печь).
флюсы.
Служат для регулирования состава шлака с целью снижения температуры его плавления и удаления нежелательных примесей из металла. Такое регулирование - один из основных путей управления металлургическими процессами.
Доменный шлак – легкоплавкое соединение на основе пустой породы, золы топлива и флюсов (в жидком состоянии удаляется из печи).
Смесь агломерата, кокса, флюсов называется шихтой.
Устройство и работа доменной печи
Доменная печь - печь шахтного типа.
Доменная печь (рис. ) имеет стальной кожух, выложенный огнеупорным шамотным кирпичом. Рабочее пространство печи включает колошник 1, шахты 2, распар 3, заплечики 4 и горна 5, лещадь 6.
Рис. Схема устройства доменной печи: загрузочное устройство , колошник 1 (колоша – порция шихты), шахта 2, распар 3, заплечики 4 и горна 5, лещадь 6.
Физико-химические процессы
Горение топлива.
Обеспечивает:
- расплавление шихты;
- образование основного восстановительного газа (СО);
- образование свободного объёма в результате газификации углерода кокса, что обеспечивает движение шихты сверху вниз.
В фурменной зоне происходит один из главных процессов доменной плавки – горение углерода кокса:
С + О2 = СО2 + Q
СО2+ С = 2СО - Q
===============
2С + О2 = 2СО+ Q
В результате горения выделяется большое количество теплоты, в печи выше уровня фурм развивается температура выше 2000 0С.
Восстановление железа в доменной печи.
Обеспечивает:
- максимальное извлечение железа из руды в чугун путем восстановления железа из его оксидов.
Восстановление железа происходит от высшего оксида к низшему в несколько стадий (по мере продвижения шихты вниз и ее нагревания):
Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe.
Характер протекания химических реакций определяется температурой.
Прямое восстановление - восстановление твердым углеродом (коксом). Протекает при наиболее высоких температурах в нижней части печи (зона распара):
FeO + C = Fe + CO - Q
Косвенное восстановление – восстановление газами ( и ). Протекает при сравнительно низких температурах в верхней части печи:
ЗFе2Оз + СО = 2Fе3О4 + СО2 + Q;
Fе3О4 + СО = ЗFеО + СО2 + Q;
FeО+СО = Fе + СО2 + Q.