- •Організація лабораторних занять
- •Інструкція з техніки безпеки в учбовій лабораторії кафедри електрометалургії
- •Лабораторна робота №1 Класифікація, принцип дії електросталеплавильних печей та конструкція дугової сталеплавильної печі дс-0,5
- •1.1 Мета роботи
- •1.2 Методи класифікації електросталеплавильних печей
- •1.3 Принцип дії електросталеплавильних печей
- •1.3.1 Дугові печі
- •1.3.2 Печі опору
- •1.3.3 Індукційні печі
- •1.4 Дугова сталеплавильна піч дс-0,5
- •1.6 Контрольні питання
- •Лабораторна робота №2 Виплавка високовуглецевого феромарганцю в лабораторній рудовідновлювальній електропечі рко-0,16
- •2.1 Мета роботи
- •2.2 Фізико-хімічні основи процесу й технологія виробництва високовуглецевого феромарганцю
- •2.3 Устаткування, інструменти, матеріали
- •2.4 Лабораторна рудовідновлювальна електропіч рко-0,16
- •2.5 Порядок і методика виконання роботи
- •2.6 Самостійна робота студентів
- •2.7 Виробниче завдання
- •2.8 Порядок проведення плавок, обробка отриманих результатів
- •2.9 Методика розрахунку головних показників плавки
- •2.10 Контрольні питання
- •Лабороторная робота № 3 Плавка сталі в індукційній печі іст-0,06
- •3.1 Мета роботи
- •3.2 Індукційні печі і їх застосування
- •3.3 Особливості індукційної плавки
- •3.4 Порядок і методика проведення роботи
- •3.5 Лабораторна установка, матеріали і інструменти
- •3.5.1 Індукційна піч іст-0,06
- •3.5.2 Матеріали і інструменти
- •3.5.3 Методика розрахунку шихти індукційної плавки високолегованої сталі
- •3.5.4 Самостійна робота студентів
- •3.5.5 Техніка безпеки
- •3.5.6 Порядок ведення плавки сталі 0х22н5т
- •3.6 Приклад розрахунку матеріального балансу шихти
- •3.7 Контрольні питання
- •Лабораторна робота №4 Виплавка електросталі в печі опору Таммана
- •4.1 Мета роботи
- •4.2 Піч Таммана та її застосування
- •4.3 Технічна характеристика печі Таммана з потужністю трансформатора 60 кВа
- •4.4 Порядок і методика проведення роботи
- •4.5 Розрахунок шихти
- •4.6 Порядок проведення плавки
- •4.7 Обробка результатів
- •4.7 Контрольні питання
- •Лабораторна робота №5 Електрошлаковий переплав сталі на установці типу а-550
- •5.1 Мета роботи
- •5.2 Суть і особливості процесу електрошлакового переплаву
- •5.3 Технологія електрошлакового переплаву
- •5.4 Конструкція лабораторної установки ешп типу а – 550
- •5.5 Підготовка печі до роботи і проведення плавки
- •5.7 Контрольні питання
- •Лабораторна робота №6 Моделювання процесу безперервної розливки електросталі.
- •6.1 Мета роботи
- •6.2 Стислі теоретичні відомості
- •6.3 Лабораторна установка, матеріали і інструменти
- •6.4 Порядок підготовки установки до виконання роботи
- •6.5 Порядок виконання роботи
- •6.6 Обробка результатів експерименту
- •6.7 Використання машини безперервного лиття заготовки (мблз) як тренажеру
- •6.8 Контрольні запитання
1.6 Контрольні питання
1. Принципи класифікації електричних печей?
2. Назвіть типи електродугових печей?
3. Як перетвориться електрична енергія в теплову в індукційних печах?
4. Як передається тепло до тіла, що нагрівається, в електропечах опору?
5. Як перетвориться електрична енергія в теплову в електроннопроменевих печах?
6. Яка температура електричної дуги?
7. Яка температура плазми в плазменнодугових печах?
8. Призначення дугової печі ДС-0,5?
9. Основне електроустаткування печі ДС-0,5?
10. Потужність трансформатора і діаметр електродів печі ДС-0,5?
Лабораторна робота №2 Виплавка високовуглецевого феромарганцю в лабораторній рудовідновлювальній електропечі рко-0,16
2.1 Мета роботи
Метою роботи є поглиблення й закріплення теоретичних знань і вироблення практичних умінь підготовки шихти й ведення плавки високовуглецевого феромарганцю в лабораторній електропечі вуглецевотермічним методом.
У результаті виконання роботи студент повинен:
Знати:
- фізико-хімічні основи й технологію виплавки високовуглецевого феромарганцю; показники виробництва й шляхи вдосконалювання процесу; - принцип дії й конструкцію лабораторної рудовідновлювальної електропечі.
Вміти:
- проводити розрахунок шихти й коригувальних додатків; управляти електричним і технологічним режимами плавки визначати показники виплавки 1 баз.т сплаву; самостійно вирішувати індивідуальні завдання по АМН й приймати рішення в ролі майстра.
2.2 Фізико-хімічні основи процесу й технологія виробництва високовуглецевого феромарганцю
Феромарганець - сплав марганцю й заліза, що також містить вуглець, кремній, фосфор і сірку. У металургії застосовується для легування стали, чавуну й десульфурації чавуну. Сортамент сплаву визначається ДСТУ 3547-97 та ГОСТ 4755-80 (табл. 2.1-2.2). Феромарганець виплавляється вуглецевотермічним методом у рудовідновлювальних електропечах типу РПЗ-63, РКЗ-16,5, безперервним процесом із закритим колошником, з періодичним випуском сплаву й шлаку.
Таблиця 2.1 – Хімічний склад (% мас.) феромарганцю високовуглецевого електропічного (ДСТУ 3547-97)
Марка |
Mn |
C, max |
Si, max |
P, max |
S, max |
ФМн78А |
75-82 |
7,0 |
6,0 |
0,10 |
0,03 |
ФМн78Б |
75-82 |
7,0 |
6,0 |
0,70 |
0,03 |
Таблиця 2.2 – Хімічний склад (% мас.) високовуглецевого феромарганцю електротермічного виробництва (ГОСТ 4755-80, зміна №3, 1990р.)
Марка по ДСТ 4755-80 |
Mn, не менш |
С |
Si |
P |
S |
не більш |
|||||
ФМн78А |
78-82 |
7 |
2 |
0,05 |
0,03 |
ФМн78К |
78-82 |
7 |
1 |
0,35 |
0,03 |
ФМн78 |
78-82 |
7 |
2 |
0,35 |
0,03 |
ФМн75АС6 |
75 |
7 |
6 |
0,05 |
0,03 |
ФМн75С4 |
75 |
7 |
4 |
0,45 |
0,03 |
ФМн75С9 |
75 |
6 |
9 |
0,45 |
0,03 |
ФМн75 |
75 |
7 |
1 |
0,45 |
0,03 |
ФМн70 |
70 |
7 |
6 |
0,60 |
0,03 |
У ванні електропечей відбувається нагрівання шихти, видалення вологи (100 - 120°С) і летучих (200 - 850°С), дисоціація вищих оксидів заліза й марганцю, відновлення оксидів заліза й марганцю (CO, Н2, Ств.), плавлення сплаву (≈1250°С) і шлаків (1250 - 1350° С). Нижче приведена схема дисоціації й відновлення оксидів марганцю.
4MnО2(т) → Mn2O3 → Mn3O4(т) → MnО → MnСх
2МnОт + 2С = 2Мn + 2СО, ∆G = 545490 – 320,7 Т, Дж/моль
Тн.в.=1701К ( ∆G =0) (2.1)
2МnОт + 20/7С = 2/7Мn7С3 + 2СО, ∆G = 531110 – 336,0 Т, Дж/моль Тн.в.=1581К (∆G =0) (2.2)
На ряду з відновленням активно йдуть процеси силікатоутворення, які знижують ступінь відновлення марганцю:
2MnО + SiО2 = 2МnО · SiО2 ∆Н = –59440 Дж/моль
МnО + SiО2 = МnО · SiО2 ∆Н = –29220 Дж/моль.
Тому феромарганець виплавляють флюсовим процесом, тобто застосовується флюс СаO, з метою руйнування силікатів марганцю й утворення силікатів кальцію, підвищення активності МnO й наступного його відновлення:
МnО · SiО2 + СаO + 10/7С = 1/7Мn7С3 + СаO · SiО2+ СО
Необхідна кількість заліза в сплаві забезпечується, застосуванням залізовмісних матеріалів. Залізо відновлюється спочатку й полегшує відновлення марганцю за рахунок утворення розчинів. При одержанні сплаву з низьким вмістом фосфору використають малофосфористий марганцевий шлак (Мn =41 - 44%, Р = 0,012 - 0,017%).
Показники плавки значно поліпшуються при використанні в шихті офлюсованого марганцевого агломерату.
Хімічний склад шихтових матеріалів наведений у табл.2.3.
Таблиця 2.3 – Хімічний склад і фракція шихтових матеріалів
Матеріали |
Фракція, мм |
Вміст компонентів, % масові |
||||||
Mn |
P |
Fe2O3 |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
||
Окисна марганцева руда 1сорт |
+8 |
43,0 |
0,20 |
2,0 |
12,5 |
1,2 |
1,7 |
1,2 |
Агломерат АМн-1 |
5-80 |
48,8 |
0,23 |
3,4 |
18,2 |
2.2 |
2,6 |
1,5 |
Карбонатна марганцева руда |
+8 |
25,3 29,0 |
0,16 0,24 |
2,4 2,8 |
4,6 17,8 |
1,9 3,5 |
12,0 12,8 |
1,5 3,1 |
Агломерат залізорудний |
5-50 |
|
0,04 |
55,4 |
2,3 |
1,8 |
6,03 |
1,3 |
Вапняк |
10-70 |
|
-0,006 |
0,10 |
1,3 |
0,5 |
54,3 |
0,6 |
Доломіт |
10-70 |
|
-0,008 |
0,15 |
1,2 |
0,8 |
35,7 |
16,0 |
Зола коксика |
|
2,1 |
0,12 |
35,9 |
33,5 |
21,4 |
2,1 |
1,0 |
Коксик |
5-20 |
Зола-13,4%, летучі-1,9%, вуглець С-84,7% |
На практиці застосовуються два способи виплавки високовуглецевого феромарганцю: флюсовий (флюс у шихті застосовується) і бесфлюсовий (флюс не застосовується).
Процес виплавки феромарганцю є шлаковим (табл. 2.4). Кратність шлаків 1,2-1,5.
Таблиця 2.4 – Хімічний склад шлаків феромарганцю
Спосіб виплавки сплаву |
Вміст компонентів, % масові |
|
Примітки |
|||||
Mn |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
P2O5 |
|||
Флюсовий |
11,2 17,4 |
29,6 34,0 |
8,9 15,1 |
35,7 40,5 |
1,2 4,0 |
0,008 0,01 |
0,2-0,3 |
Шлак відвальний |
Безфлю-совий |
38,7 40,3 |
29,0 31,2 |
6,3 8,0 |
5,8 6,6 |
1,4 1,6 |
0,01 0,02 |
1,1-1,4 |
Шлак переробний |
Показники виплавки феромарганцю наведені в табл. 2.5.
Таблиця 2.5 – Техніко-економічні показники виплавки високовуглецевого феромарганцю
Показники |
Спосіб виплавки |
||
флюсовий |
безфлюсовий |
||
Неофлюсований агломерат |
Офлюсований агломерат |
||
Питомі витрати, кг/б.т.: |
|
|
|
Марганцевий концентрат (48% Mn) |
|
|
2500-3000 |
Марганцевий агломерат АМНВ-1(48% Mn) |
2100-2300 |
|
|
Марганцевий агломерат АМО (48% Mn) |
|
2000-2100 |
|
Коксик |
430-460 |
340-360 |
490-540 |
Сталева стружка (залізорудний агломерат, окатиші) |
100-120 |
|
95-115 |
Вапняк |
800-960 |
- |
- |
Електродна маса |
23-25 |
19-20 |
26-28 |
Питома витрата електроенергії, кВт∙г/б.т |
4100-4300 |
3500-3700 |
2700-3100 |
Вихід ШМП (48% Mn), кг/б.т |
– |
– |
1300-1400 |
Mn в шлаку, % |
14-17,4 |
11,2-16 |
38,7 - 40,3 |
Вилучення Mn, % |
74-78 |
78-80 |
98,8 |
Випуск сплаву та шлаку – проводять 3-4 рази за зміну у каскадно встановлені ківш та шлакові чаші. Сплав розливається на розливочних машинах у зливки масою 55-60 кг., а шлак гранулюється на дільниці шлакопереробки.