Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное бюджетное учреждение

высшего профессионального образования

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Аэрокосмический факультет

Кафедра “Технология, конструирование и автоматизация в специальном машиностроении”

Реферат.

<<ПРОИЗВОДСТВО КОНСТРУКЦИОННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ >>

По дисциплине ОПД.Б.3-Б:

<<ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ>>

Составил: студент группы тка-11 Соколов в. И.

Принял: преподаватель Ярушин С.Г.

_______ _______

Дата оценка

Пермь, 2012г

1. Получение чугуна.

Чугуном называют сплав железа с углеродом, содержащий более 2% С.

Освобожденная от пустой породы руда представляет собой химическое соединение металла с другими элементами. Для того чтобы получить металл из руды, нужно осуществить определенные химические реакции. При этом на элементы, соединенные с металлом, воздействуют вещества, имеющие с ним меньшее сродство, чем с другими элементами.

Так как в железных рудах железо обычно находится в соединении с кислородом, для получения этого металла необходимо осуществлять восстановительные процессы. В чистом виде железо в технике применяется в весьма малых количествах. В основном только в машиностроительном производстве требуются сплавы железа с углеродом. Одним из таких сплавов и является чугун.

Выплавку чугуна из железной руды производят в доменных печах. Доменная печь показана на рис. 1. Эти печи имеют вид башен (шахтные печи). Внутренние части доменной печи выкладывают огнеупорным шамотным кирпичом.

Руда, топливо и флюс, подается из бункера подъемником 1 в засыпной аппарат колошника 2, откуда и поступает во внутреннюю полость печи. Печь имеет шахту 4, распар 5, заплечики 8, горн 9, дно которого называется лещадью. Выпуск расплавленного чугуна производится через отверстие — чугунную летку, выше которой расположена шлаковая летка, через которую выпускают жидкий шлак.

Воздух, необходимый для получения чугуна, вдувается под давлением в подогретом состоянии (до 1200° С) в фурмы 7 (12— 18 шт.), проходя по кольцевой трубе 6, расположенной. Доменный («колошниковый») газ отводится через трубы 3 в очистительные устройства, так как он в дальнейшем используется как топливо для нужд доменного производства и других целей.

2. Бессемеровский процесс производства стали — процесс передела жидкого чугуна в литую сталь путём продувки сквозь него сжатого воздуха, обычного атмосферного или обогащённого кислородом. Операция продувки производится в бессемеровском конвертере. Превращение чугуна в сталь происходит благодаря окислению примесей, содержащихся в чугуне — кремния, марганца и углерода (отчасти также железа) кислородом воздуха дутья. Несмотря на возрастание (с окислением примесей) температуры плавления металла, он остаётся в жидком состоянии благодаря выделению тепла при реакциях окисления.

Течение бессемеровского процесса определяется химическим составом и температурой жидкого чугуна (так называемый «бессемеровский чугун»).

Получившиеся при продувке чугуна нелетучие окислы входящих в его состав элементов (SiO2, MnO, FeO) совместно с компонентами разъедаемой футеровки образуют кислый шлак, содержащий при выплавке низкоуглеродистой стали до 65 % SiO2. Наличие кислого шлака не даёт возможность удалить из металла присутствующие в нём вредные примеси — фосфор и серу, чем бессемеровский процесс отличается от томасовского процесса. Поэтому чистота в отношении серы и фосфора является непременным требованием к бессемеровским чугунам, а следовательно, и к «бессемеровским» рудам (содержание фосфора в руде не более 0,025—0,030 %).

На нагрев балластного азота, являющегося при бессемеровском процессе основным компонентом дымовых газов, при средней их температуре 1450 °C расходуется около 110 ккал на 1 кг продуваемого чугуна. При полной замене воздуха кислородом кремний перестаёт играть ведущую роль в тепловом балансе бессемеровского процесса. Оказывается возможной продувка химически холодных чугунов, поскольку количество тепла дымовых газов снижается в этом случае примерно с 28 % до 8,5 %. При чисто кислородном дутье содержание в шихте лома, как показывают тепловые расчёты, может быть очень значительным (до 25 %).

3. Кислородно-конвертерный процесс – это выплавка стали из жидкого чугуна в конвертере с основной футеровкой и продувкой кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму.

Кислородный конвертер представляет собой сосуд 3 грушевидной формы, изготовленный из стального листа и выложенный изнутри основным кирпичом 4, емкостью 130—350 т жидкого чугуна. В процессе работы конвертер можно поворачивать на цапфах 5 вокруг горизонтальной оси на 360° для завалки скрапа, заливки чугуна, слива стали, шлака и т. д. Во время продувки чугуна кислородом конвертер находится в вертикальном положении. Кислород в конвертер под давлением 9—14 атмосфер подают с помощью водоохлаждаемой фурмы 1, которую вводят в конвертер через его горловину 2. Фурму устанавливают строго вертикально по оси конвертера. Ее поднимают специальным механизмом, сблокированным с механизмом вращения конвертера так, что конвертер нельзя повернуть, пока из него не удалена фурма.

Технология плавки. После выпуска очередной плавки конвертер наклоняют и через горловину с помощью завалочных машин загружают скрапом. Затем в конвертер заливают чугун при температуре 1250—1400° С из чугуновозных ковшей. После этого конвертер поворачивают в вертикальное рабочее положение (рис. 2, в), внутрь его вводят кислородную фурму и подают кислород. Одновременно с началом продувки в конвертер загружают шлакообразующие материалы (известь, боксит, железную руду). Расстояние головки фурмы от уровня металла в конвертере 0,7—3,0 м, в зависимости от емкости конвертера. Струи кислорода, поступающие под большим давлением в конвертер, проникают в металл, вызывают его циркуляцию в конвертере и перемешивание со шлаком.

В кислородном конвертере составляющие чугуна окисляются газообразным кислородом закиси железа (FеО), растворяющимся в металле и шлаке при продувке. В зоне контакта кислородной струи с чугуном в первую очередь окисляется железо, так как его концентрация во много раз выше концентрации примесей. Закись железа растворяется в шлаке и металле, обогащая металл кислородом.