Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Строганов, А. И. Производство стали и ферросплавов учебник для металлургических техникумов

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

22.10.2023

Размер:

18.42 Mб

Скачать

☆

1 / 411 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

А. И. СТРОГАНОВ, М. А. РЫСС

ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР

в качестве учебника для учащихся металлургических техникумов

МОСКВА «МЕТАЛЛУРГИЯ» 1974

УДК 669.187 + 669.168

1 ИйучГ.о-_‘ С.’*’';^ ч':3 * Я

5 «'Л^МПЛЯГ

читальне

АННОТАЦИЯ

В книге кратко рассматривается развитие электрометаллургии стали и ферро сплавов в нашей стране. Дана классификация электросталеплавильных и ферросплав ных печей и установок, кратко описана их конструкция. Изложены основы теории металлургических процессов. При описании технологии производства ферросплавов и стали освещены современные достижения металлургии в области применения вакуума, электрошлакового переплава, обработки синтетическим шлаком и т. д. Описана теория кристаллизации и строение стального слитка, а также методы разливки стали. Кратко рассмотрены конструкции электросталеплавильных и ферро сплавных цехов и организация производства.

Книга предназначена в качестве учебника для студентов металлургических техникумов и может быть полезна для среднего технического персонала электроста леплавильных и ферросплавных цехов. Ил. 109. Табл. 59. Список лит. 21 назв.

31005—210 30—74 С 040 (01)— 74

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение		.......................................................................................................................							8
								Ч А С Т Ь п е р в а я
					ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ				ПЕЧИ
Г л а в а	1.	Классификация электрометаллургических печей ....................................							11
Г л а в а II.		Конструкция современных дуговых сталеплавильных печей..................							14
	1.	Общее устройство дуговой сталеплавильной п е ч и ........................							14
	2.	Кожух печи,	каркас с в о д а ................................................................						16
	3.	Электр ододержатель,		рукав, каретка, стойка................................					20
	4.	Механизм наклона печи ....................................................................				окно,	сливной	желоб	24
	5.	Уплотняющие кольца,			рабочее	окно,	сливной	желоб	26
	6.	Установка электромагнитного				перемешивания............................			29
	7. Конструкция печей с загрузкой сверху ........................................								29
	8.	Загрузочная	б а д ь я ................................................................................						33
	9.	Подача кислорода и топлива в печь и подогрев шихты . . .							34
	10.	Система очистки г а з о в ......................................................................							36
Г л а в а III.		Электрооборудование дуговых печей ..................................................							37
	1. Разъединитель, главный выключатель ............................................								37
	2.	Дроссель, печной трансформатор ....................................................							39
	3.	Короткая сеть	дуга........................................................................................,	регуляторы мощности д у ги					41
	4.	Электрическая		регуляторы мощности д у ги					42
	5.	Защитная и сигнальная			а п п ар а т у р а ................................................				43
Г л а в а	IV. Конструкция ферросплавных печей......................................................								43
	1.	Общая характеристика			ферросплавных		п ечей	............................	43
	2.	Ванна ферросплавной		п е ч и ................................................................					49
	3.	Кожух ферросплавной печи .................................................................							51
	4.	Механическое оборудование................................................................							52
Г л а в а	V. Электрооборудование ферросплавных печей						........................................		59
	1.	Электрический	режим, напряжение, сила тока, коэффициент						60
	2.	мощности и к. п. д. печных установок ............................................							60
	2.	Трансформатор........................................................................................							62
	3.	Короткая сеть ........................................................................................							64
	4.	Электрические	характеристики п е ч и ................................................						65
	5.	Коммутационная и защитная аппаратура, контрольно-измеритель							66
		ные приборы и управление п е ч ь ю ....................................................							66
Г л а в а	VI. Футеровка дуговых сталеплавильных и ферросплавных печей . . . . .								67
	1.	Классификация и характеристика огнеупорных						материалов . .	67
	2.	Изготовление футеровки стен и подины основных и кислых ста							73
	3.	леплавильных электропечей...........................							73
	3.	Ремонт и обслуживание сталеплавильных электропечей . . . .							78
	4.	Пути повышения стойкости футеровки сталеплавильных элек							79
	5.	тропечей ....................................................................................................							79
	5.	Футеровка ферросплавных печей ....................................................							82
Г л а в а	VII. Электроды.............................................................................................								85
	1. Назначение и характеристика электродов ....................................								85
	2.	Изготовление графитированных				электродов....................................			87
	3.	Самоспекающиеся электроды				............................................................			89
	4.	Эксплуатация эл ек тр о д о в ....................................................................							90
Г л а в а	VIII. Индукционные сталеплавильные печи................................................								92
	1.	Характеристика индукционных				печей ............................................			92
	2.	Индукционные	печи	с	железным сердечником............................				93

3.	Индукционные печи без железного сердечника............................	93
4.	Вакуумные насосы ................................................................................	98
5.	Индукционные вакуумные печи ........................................................	99
6.	Изготовление тигля и уход за н и м .................................................	101
Г л а в а IX. Переплавные установки........................................................................		102
1.	Установка электрошлакового переплава ........................................	102
2.	Вакуумно-дуговые п е ч и ........................................................................	106
3.	Плазменно-дуговые печи ....................................................................	111
4.	Электроннолучевые печи .....................................................................	113

									Ч А С Т Ь В Т О Р А Я
			ОСНОВЫ	ТЕОРИИ			МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ			ПРОЦЕССОВ
Г л а в а	X. Физико-химические			основы		металлургических			процессов...............		116
	1.	Энтальпия и тепловой эффект реакций............................................									116
	2.	Изменение изобарно-изотермического потенциала........................									117
	3.	Динамическое равновесие си стем ы						....................................................		посто	121
	4.	Изменение изобарно-изотермического потенциала и								посто	122
	5.	янная равновесия....................................................................................									122
	5.	Принцип смещения равновесия					........................................................				124
Г л а в а	XI. Взаимодействие газовой и твердой фазы...............................................										125
	1.	Диссоциация г а з о в		.................................................................................							125
	2.	Степень диссоциации углекислого газа и водяного пара . . . .									127
	3.	Взаимодействие между			углеродом и ....................................газам и						128
	4.	Упругость диссоциации окислов, карбонатов,сульфидов . . .									130
	5.	Ступенчатая, диссоциация ....................................................................									132
	6.	Диссоциация окислов, находящихся ...........................врастворе									133
	7.	Равновесие окислов с газовой фазой						вприсутствии углерода . .			134
Г л а в а	XII. Основы учения о шлаках.....................................................................										135
	1.	Химический состав ш л а к а .....................................................................						ш л ак а			135
	2.	Понятие	о молекулярном строении ....................................					ш л ак а			136
	3. Представление об ионном строении шлака ....................................										137
	4.	Свойства	металлургических			шлаков ............................................					140'
Г л а в а	XIII. Взаимодействие металлической,						шлаковой ..................и газовой ф аз				144
	1.	Строение жидкого металла				................................................................					144
	2.	Процессы диффузии и массопереноса вметалле и шлаке . . . .									146
	3.	Влияние шлака на окисление примесей .....................в металле									147
	4.	Окислительно-восстановительные процессы на границе раздела									148
	5.	металл—ш л а к ............................................................................................									148
	5.	Окисление углерода		............................................................................							149
	6.	Удаление серы из металла				................................................................					150
	7.	Газы в стали и ферросплавах............................................................									151
	8-	Неметаллические включения				в с т а л ...............................................и					152
									Ч А С Т Ь Т Р Е Т Ь Я
									ФЕРРОСПЛАВЫ
Г л а в а	XIV. Общая характеристика ферросплавов...............................................										154
	1.	Применение химической			термодинамики при				производстве фер		154
	2.	росплавов	производства................................................................................................		ферросплавов						154
	2.	Способы			ферросплавов				С С С Р		157
	3.	Развитие	ферросплавной промышленности .....................в						С С С Р		158
Г л а в а	XV. Производство ферросплавов.......................							.......................................			161
	1.	Ферросилиций............................................................................................									161
	2.	Ф еррохром ................................................................................................									171

3.	Сплавы м ар ган ц а ....................................................................................			188
4.	Ферровольфрам		.......................................................................................	199
5.	Ферромолибден...........................................			202
6.	Феррованадий	.......................................................................................		206
7.	Ферротитан	............................................................................................		210
8.	Сплавы с цирконием ............................................................................			212
9.	Сплавы кальция........................................................................................			215
10.	Феррониобий	.......................................................................................		219
11.	Ферробор ................................................................................................			221
Г л а в а XVI. Экономика		и . . . .	организация ферросплавного производства	224
1.	Планирование	и ................................	организация производства	224
2.	Себестоимость производства ...................ферросплавов			225
3.	Планировка ферросплавных .....................ц е х о в			227
4.	Основные вопросы техники безопасности и промышленной сани

		тарии в ферросплавных ц е х а х						............................................................			230
Г л а в а	XVII. Производство				чугуна		в	электропечах .............................................			233
									Ч А С Т Ь Ч Е Т В Е Р Т А Я
									ПРОИЗВОДСТВО	СТАЛИ
Г л а в а	XVIII. Сырые			материалы для				выплавки	электростали............................		236
	1.	Металлическая часть шихты и науглероживатели....................									236
	2.	Шлакообразующие				материалы		и окислители................................			238
	3.	Раскислители и легирующие						............................................................			239
	4.	Подготовка		материалов			к	плавке ....................................................			239
Г л а в а	XIX. Загрузка			шихты в п е ч ь							240
	1. Подготовка печи к плавке										241
	2.	Подбор лома по химическому ............................................составу									241
	3.	Размещение шихты в печи ................................................................									243
Г л а в а	XX. Расплавление .............................................						................................................		■		244
	1.	Организация и проведение ............................периода плавления									244
	2.	Способы	ускорения			плавления ............................................		ш ихты			246
	3.	Расход	электроэнергии				на ........................................	расплавление			248
	4.	Передовые методы труда по . . . .ускорению плавления шихты									249
Г л а в а	XXI. Окислительный				период ....................................................................						249
	1. Переход кислорода из шлака ............................................в металл										250
	2.	Окисление железа				окисления................................................................................п р и м есей					251
	3.	Последовательность									251
	4.	Характер окисления примесей ........................................................									254
	5.	Дегазация		металла		и поведение в нем неметаллических вклю					258
	6.	чений	.......................................................................................................	окислительного п е р и о д а							258
	6.	Проведение		окислительного п е р и о д а							260
Г л а в а	XXII. Восстановительный период .............................................................										266
	1.	Способы раскисления металла ........................................................									266
	2.	Физико-химические основы раскисления и легирования металла									269
	3.	Раскисление металла					одним ........................................	элементом			270
	4.	Комплексные раскислители................................................................									273
	5.	Диффузионное раскисление................................................................									275
	6.	Удаление серы, поведение ........................................................газо в									277
	7. Технология проведения восстановительного ................периода										280
	8.	Доводка металла				по	составу............................................................				281
	9. Температурный режим и ....................................выпуск металла										283
	10.	Длительность восстановительного ....................................							периода	.	285
	11.	Обработка		стали	шлаком			и порошкообразными смесями . .		.	285
	12.	Пути	сокращения			восстановительного ........................периода					288

Г л а в а	XXIII. Выплавка				стали		в	основных				дуговых	электропечах . . .		289
	1.	Выплавка		стали			методом		переплава....................................				.... . .		2891
	2. Технико-экономические						показатели					выплавке с окислением			291
	3.	и переплавом			.............................................................................................		с т а л и								291
	3.	Сортамент углеродистой					с т а л и				двумя	ш лаками			292
	4.	Выплавка		углеродистой				стали		с	двумя	ш лаками			294
	5.	Выплавка		углеродистой			стали			с	одним	ш лаком ............................			295
	6.	Сортамент		и выплавка легированной с т а л и ....................................											295
	7. Порядок присадки легирующих добавок........................................														297
	8.	Угар легирующих элементов								.............................................................		легированных сталей			299
	9.	Особенности выплавки					некоторых марок					легированных сталей			301
Г л а в а	XXIV. Выплавка				стали		в кислых			дуговых электропечах.........................					311
	1. Загрузка шихты и плавление................................................................														311
	2.	Окислительный период						........................................................................							313
	3.	Раскисление стали													314
	4.	Продувка		ванны кислородом						............................................................					315
Г л а в а	XXV. Выплавка стали						в индукционных								316
	1.	Выплавка стали в открытых индукционных печах ....................													316
	2.	Выплавка		стали		в	вакуумных				индукционных		печах................		318
Г л а в а	XXVI. Выплавка				стали		переплавных					установках .............................			321
	1.	Электрошлаковый переплав							................................................................	,............................................................					321
	2.	Вакуумно-дуговой переплав .													324
	3.	Выплавка		металла			в электроннолучевых					п е ч а х ........................			326
	4. Выплавка металла в плазменно-дуговых печах ............................														327
	5.	Сравнение		различных способов							переплава	стал и ........................			328
	6.	Комбинированные процессы .								.	s				329
	7.	Непрерывные сталеплавильные проц ........................................ессы													330
													Ч А С Т Ь п	я	т а я
													РАЗЛИВКА	СТАЛИ
Г л а в а	XXVII. Затвердевание стального с л и т к а ..................................................														333
	1.	Структура стального с л и т к а .................................................................													333
	2. Химическая неоднородность в слитке................................................														334
	3. Рост кристалла и образование дендритной ................структуры														337
	4.	Процесс кристаллизации						с л и т к а ........................................................							338
	5.	Особенности строения слитка,								кристаллизующегося в вакууме					340
Г л а в а	XXVIII. Оборудование						разливки				стали ..................	изложницы			340
	1.	Способы	разливки				стали	в	излож ницу............................................						340
	2.	Изложницы ............................................................................................					для		разливки						342
	3.	Сменное	оборудование				для		разливки						344
	4.	Сталеразливочный к о в ш						........................................................................							347
Г л а в а	XXIX. Технология разливки стали									..........................................................					350
	1. Разливка стали сифоном и сверху....................................................														350
	2. Разливка под защитными средами....................................................														352
	3.	Способы	подогрева				верха		слитка....................................................						353
	4.	Непрерывное литье с т а л и ....................................................................													355
	5.	Вакуумная		обработка с т а л и ................................................................											357
	6.	Обработка стали				а р г о н о м ........................									359
	7.	Охрана труда и техника безопасности при разливке стали . . . .													360
	8.	Дефекты с л и т к о в					кованой			стал и					360
	9.	Дефекты	катаной			................................................	кованой			стал и					362

Г л а в а	XXX. Слитки переплавных методов производства....................				364
Г л а в а	XXXI. Вопросы стандартизации и контроль при выплавке и разливке стали					366
	1.	Стандартизация	в черной	металлургии........................................		366
	2.	Контроль при	выплавке	и разливке стали ................................		367

Ч А С Т Ь Ш Е С Т А Я

РАСЧЕТ ДУГОВЫХЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ

И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА В ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ЦЕХАХ

Г л а в а	XXXII. Дуговая электропечь........................................................................							370
	1.	Форма и размер в а н н ы ........................................................................						370
	2. Размеры плавильного пространства печи ........................................							372
	3.	Емкость	печи	и	диаметр	кож уха....................................................		373
	4.	Мощность трансформатора и диаметр электродов....................						374
	5.	Материальный		и	тепловой	балансы электроплавки....................		377
Г л а в а	XXXIII. Организация				труда и	автоматизация	в электросталеплавилькых
		ц е х а х .....................................................................................................						379
	1.	Объекты	автоматического			регулирования........................................		381
	2.	Регулирование физико-химических процессов, теплового и элек
	3.	трического реж имов................................................................................						382
	3.	Алгоритм	процесса ................................................................................					383
	4.	Комплексная		автоматизация электропечи........................................				384
	5.	Правила технической эксплуатации дуговых электропечей						и
	6.	вопросы техники безопасности............................................................						384
	6.	Технико-экономические показатели работы электросталепла
		вильных печей ........................................................................................						388
Г л а в а	XXXIV. Планировка				электросталеплавильных		цехов .......................	392
	1.	Электросталеплавильный цех ............................................................						392
	2.	Цех с переплавными и индукционными печами............................						397
Список рекомендуемой л и тературы ........................................................................								399

ВВЕДЕНИЕ

Черные металлы — сталь и чугун — уже на протяжении мно гих веков являются основными материалами для изготовления орудий производства. С развитием и совершенствованием техники возрастали и требования, предъявляемые к черным металлам. По этому издавна в металлургии черных металлов выделились два направления: производство металла для массового применения и производство металла для особо ответственных изделий. Так по

явилась качественная металлургия.
Основателем	производства высококачественной стали в Рос
сии был П. П.	Аносов (1797— 1851 гг.), работавший на Златоустов

ском заводе. П. П. Аносов разработал научные основы производ ства знаменитой булатной стали, сочетающей в себе большую уп ругость с максимально высокой твердостью лезвия. Л. М. Обухов продолжил работы П. П. Аносова и в 1857 г. разработал способ

массового	производства качественной стали.		Основателем науки
о металле,	о	его структуре и физических	свойствах является
Д. И. Чернов		(1839— 1921 гг.).

Большую роль в становлении физико-химических основ металлур гии сыграли работы советских ученых: А. А. Байкова, А. М. Сама рина, В. П. Елютина и многих других.

Промышленные основы производства качественной стали были заложены во второй половине XVIII в., когда появился тигельный процесс. Тигельную сталь выплавляли в графитовых или шамот ных тиглях емкостью не более 30—40 кг. Несмотря на высокое качество тигельной стали, тигельный процесс из-за малого масштаба производства и большой трудоемкости не мог удовлетворить расту щие требования промышленности.

Со второй половины XIX в. производство качественной стали было освоено в кислых мартеновских печах. В конце XIX — на чале XX вв. был разработан электросталеплавильный процесс. При менение электрической энергии в качестве источника тепла имеет следующие преимущества перед использованием твердых, жидких и газообразных видов топлива (каменного угля, мазута, природного газа и т. д.):

1)возможность быстрого нагрева исходных материалов практи чески до любой необходимой для проведения металлургических процессов температуры при точном регулировании скорости нагрева;

2)выделение тепла в том месте, где это необходимо без образо вания большого количества продуктов сгорания, что позволяет вести процессы при любой атмосфере (окислительной, нейтральной или восстановительной) и при любом давлении (в вакууме, при атмо сферном или повышенном давлении);

3)упрощение конструкций металлургических агрегатов и со здание условий налаживания высокомеханизированных и автомати зированных процессов;

4)наиболее рациональное использование энергетических ре-

сурсов страны, поскольку для производства электричества можно использовать все виды энергии: любое топливо, гидроэнергию, атомную энергию, энергию морских приливов и энергию термаль ных вод, солнца и ветра.

Особо важным достоинством электропечей является то, что в них наиболее успешно можно осуществить легирование металла эле ментами, обладающими большим сродством к кислороду (алюми нием, титаном и др.), а также возможность обеспечения необходи мого нагрева легированного металла. По этим причинам электро металлургия стали с самого начала развивалась как металлургия качественной стали.

Техника XX века является техникой высоких давлений и тем ператур, больших скоростей и сильных химических воздействий, и для изготовления машин, аппаратов и приборов требуются ма териалы, отличающиеся высокими механическими и другими свой ствами: коррозионной стойкостью, жаропрочностью и т. д. Такими материалами в большинстве случаев являются качественные угле родистые и высококачественные легированные стали и сплавы, характеризующиеся, как правило, низким содержанием вредных примесей (серы, фосфора и др.), однородной и особо тщательной отделкой поверхности, а также разнообразным содержанием леги рующих элементов.

Производство качественных и высококачественных сталей и сплавов, а следовательно, и производство электростали непрерывно возрастает. Бурное развитие отечественной электрометаллургии связано с осуществлением ленинского плана ГОЭЛРО. Если до Великой Октябрьской революции в России насчитывалось всего 12 электропечей с общей емкостью 26 т, то в 1940 г. их стало свыше 400, в том числе электропечи емкостью 30 т.

В послевоенные годы продолжался рост числа крупнотоннаж ных электропечей. В 1958 г. введены в действие первые 80— 100-т, а в 1971 г. уже 200-т электропечи. Построены крупные электростале

плавильные цехи	на Ново-Липецком, Челябинском, Череповец
ком и других заводах.
Одновременно	создавалась и ферросплавная промышленность.

В 1931 г. был пущен первенец ферросплавной промышленности

СССР — Челябинский ферросплавный завод. В дальнейшем были введены в эксплуатацию Зестафонский, Запорожский, Актюбинский и ряд других ферросплавных заводов.

Грандиозные задачи перед металлургами нашей страны постав лены Директивами ХХГУТсъезда КПСС по пятилетнему плану раз вития 'народного хозяйства на 1971— 1975 гг. Директивами преду сматривается довести выплавку стали в 1975 г. до 142— 150 млн. т при одновременном увеличении удельного веса производства элек тростали. При этом намечаются высокие темпы увеличения произ водства высококачественной и легированной стали, а также широкое внедрение высокоэффективных способов улучшения качества ме талла путем внепечного вакуумирования, обработки стали синтети ческим шлаком иjr. д.

1 / 411 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ