Сталеплавильные шлаки
Рассмотрение процессов окисления железа и его присадок при выплавке. Анализ источников образования шлака. Исследование его строения, состава, степени окисленности и вязкости. Образование ковалентной и ионной связей. Выведение-введение примесей в сталь.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.07.2017 |
| Размер файла | 59,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лекция
Сталеплавильные шлаки
Выплавка стали обычно сопровождается процессами окисления железа и его примесей, а также процессами разъедания футеровки сталеплавильных агрегатов. В шихте, загружаемой в сталеплавильные агрегаты, всегда имеется большее или меньшее количество загрязнений. Кроме того, при ведении плавки в ванну обычно добавляют различные флюсы и добавочные материалы. В результате образуется неметаллическая фаза, называемая шлаком.
1. Источники образования шлака
Основные источники образования шлака следующие:
1. Продукты окисления примесей чугуна и лома -- кремния, марганца, фосфора, серы, хрома и других элементов (SiO2, MnO, P2O5, FeS, MnS, Cr2O3 и др.).
2. Продукты разрушения футеровки агрегата -- при разъедании основной футеровки (доломита, магнезита) в шлак переходят CaO, MgO, при разъедании кислой (динас) -- SiO2.
3. Загрязнения, внесенные шихтой (песок, глина, миксерный шлак и т.п.), - SiO2, Al2O3, MnS и т.п.
4. Ржавчина, покрывающая заваливаемый в сталеплавильные агрегаты лом, -- оксиды железа.
5. Добавочные материалы и окислители (известняк, известь, боксит, плавиковый шпат, железная и марганцевая руды и т.п.) - CaO, Al2O3, SiO2, FeO, Fe2O3, MnO, CaF2 и т.п.
В процессе плавки, вводя то или иное количество определенных добавок, добиваются получения шлака нужного состава. При необходимости проводят операции обновления (скачивания) шлака, когда определенное количество шлака (иногда почти 100 %) удаляют из агрегата, а затем, вводя нужное количество тех или иных добавок, "наводят" новый шлак необходимого состава.
2. Строение и составы шлаков
После отбора пробы шлака и проведения соответствующего анализа (состав шлаков устанавливают методами аналитической химии и спектрального анализа) сталевар получает данные (в %) о том, сколько в этой пробе шлака содержится CaO, Al2O3, SiO2, FeO, Fe2O3, MnO, и других соединений. В лаборатории подвергают анализу шлак, уже застывший после отбора пробы из печи. В печи же (в агрегате) шлак находится в расплавленном состоянии. Жидкие расплавленные шлаки в металлургическом агрегате характеризуются наличием между составляющими шлака ковалентной и ионной связи. Образование ионов при расплавлении компонентов шлака можно представить следующими реакциями: сталь шлак окисленность вязкость
(1)
и т.д.
Таким образом, сталеплавильные шлаки обычно имеют в своем составе такие катионы, как Fe2+, Mn2+, Ca2+, Mg2+, Cr2+. и такие анионы, как , и т.п. Кроме того, в шлаке могут быть и сложные комплексы, близкие к составам таких соединений, как . Поэтому данные, которые сталевар получает после анализа пробы шлака, далеко не полностью отражают истинную картину того, что находится непосредственно в печи.
3. Параметры шлака
Шлаки, в которых преобладают основные окислы (СаО, MgO, MnO, FeO), называют основными шлаками, а шлаки, в которых преобладают кислотные окислы (SiO2, P2O5) -- кислыми шлаками (рис. 1). В зависимости от характера шлаков и процессы называют основными или кислыми. Обычно и характер огнеупорных материалов, из которых сделана сталеплавильная ванна, соответствует характеру процесса (характеру шлака). Например, ванну печей, в которых осуществляют кислый процесс, изготовляют из кислых огнеупорных материалов. Иначе шлак будет энергично взаимодействовать с огнеупорной футеровкой и разрушать ее (кислотные окислы активно взаимодействуют с основными). В тех случаях, когда в агрегате вообще нет футеровки (например, при электрошлаковом переплаве), состав шлака может быть любым.
Поскольку из всех перечисленных компонентов наибольшую долю в основных шлаках занимают СаО и SiO2, отношение этих окислов CaO/SiO2 характеризует степень основности (или просто "основность") основных шлаков. Шлаки, в которых отношение (CaO/SiO2)<1,5, называют низкоосновными; у шлаков средней основности CaO/SiO2 = 1,6-5-2,5; у высокоосновных шлаков (CaO/SiO2)>2,5. При переделе фосфористых чугунов шлаки содержат много Р2О5. В этом случае для характеристики основности шлака используют величину отношения CaO/(SiO2+Р2О5).
Кислые шлаки состоят главным образом из кислотного окисла SiO2 и некоторого количества таких основных окислов, как FeO и МпО. Составы кислых шлаков характеризуются степенью их кислотности (или просто "кислотностью"), выражаемой обычно отношением SiO2/(FeO + МпО).
Важной характеристикой шлака является величина, называемая "окисленостью" шлака. Эта величина характеризует способность шлака окислять металл и его примеси. В качестве меры окисленности обычно принимают или содержание (в %) в шлаке FeO, или содержащуюся в нем сумму FeO+Fe2O3, или содержание в шлаке железа. Существуют и другие способы определения окисленности шлака.
Важнейшей характеристикой шлака является его вязкость, которая обычно значительно выше вязкости стали. При температуре около 1600 °С вязкость стали составляет 0,0025 Па?с; вязкость относительно жидких шлаков равна 0,02-0,04 Па?с, густых - выше 0,2 Па?с (рис. 1).
Увеличение степени перегрева над температурой плавления повышает жидкотекучесть шлаков. С помощью диаграмм состояния можно определить пути снижения температуры плавления реальных шлаков. Обычно для разжижения основных шлаков используют добавки боксита (основные составляющие Al2O3, SiO2, Fe2O3). плавикового шпата (CaF2) , боя шамотного кирпича (SiO2, АІ2О3), в некоторых случаях песка (SiO2); для "сгущения" основных шлаков используют добавки извести (СаО), иногда - магнезита (MgO). Наоборот, добавки песка (SiO2) "сгущают" кислые шлаки, а добавки извести их разжижают.
1 -- основные шлаки; 2 -- кислые шлаки
Рис. 1 Зависимость вязкости шлаков от температуры
Роль шлака в сталеплавильном производстве чрезвычайно велика. Удаление, например, из металла таких вредных примесей, как сера и фосфор, заключается в переводе этих элементов в шлак и создании условий, препятствующих их обратному переходу из шлака в металл. Изменяя состав шлака, его количество и температуру, можно добиться увеличения или уменьшения содержания в металле марганца, кремния, хрома и других элементов. Поэтому во многих случаях задача сталеплавильщика заключается в получении шлака необходимой консистенции и химического состава.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение параметров процесса плавки стали в конвертере с верхней подачей дутья: расчет расход лома, окисления примесей металлической шихты, количества и состава шлака. Выход жидкой стали перед раскислением; составление материального баланса плавки.
курсовая работа [103,4 K], добавлен 19.08.2013Определение среднего состава металлошихты и количества примесей, окисляющихся по ходу продувки, расхода извести, содержания окислов железа в шлаке, количества и состава шлака в конце продувки. Расчет теплового баланса. Вычисление расхода ферросплавов.
курсовая работа [111,4 K], добавлен 19.11.2022Характеристика металлургической ценности руды. Обоснование технологической схемы подготовки руды к доменной плавке. Расчет массы и состава шлака, образующегося в доменной печи при выплавке чугуна. Определение состава и количества конвертерного шлака.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 06.12.2010Расчет окисления СО в СО2 в процессе непрямого восстановления железа и примесей. Определение шихты на 1 тонну чугуна, состава и количества колошникового газа и количества дутья. Теплосодержание чугуна по М.А. Павлову. Анализ диссоциации оксидов железа.
контрольная работа [18,1 K], добавлен 06.12.2013Анализ изменения состава шлака и его свойств в зависимости от температур и содержания основных окислов. Влияние химического состава флюса на показатели работы доменной печи. Использование флюсующих добавок при выплавке чугуна и производстве агломерата.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 18.05.2014Выбор плавильного агрегата. Подготовка шихтовых материалов. Исследование порядка загрузки шихты. Анализ состава неметаллической части шихты и кладки. Расчет количества шлака без присадок извести, чугуна в шихте, остаточной концентрации кремния и магния.
практическая работа [164,0 K], добавлен 11.12.2012Физические особенности процесса ионного легирования. Анализ влияния технологических параметров на процесс ионной имплантации, распределение внедренных примесных атомов, радиационные дефекты. Схема устройства для ионной имплантации, методы моделирования.
реферат [17,2 K], добавлен 25.12.2009Технологический процесс и способы вакуумной обработки стали. Конструкция и принцип работы установок для осуществления порционного и циркуляционного вакуумирования. Использование известково-глиноземистого шлака для внеагрегатной десульфурации стали.
реферат [1,7 M], добавлен 26.12.2012Процесс легирования стали и сплавов - повышение предела текучести, ударной вязкости, прокаливаемости, снижение скорости закалки и отпуска. Влияние присадок легирующих элементов на механические, физические и химические свойства инструментальной стали.
курсовая работа [375,9 K], добавлен 08.08.2013Первое, второе и третье превращение при отпуске. Распад мартенсита и аустенита. Изменение строения и состава фаз при отпуске углеродистой стали. Виды отпускной хрупкости. Сегрегация атомов фосфора на границах зерен. Деформационное старение железа.
лекция [125,7 K], добавлен 29.09.2013Химический состав компонентов шихты. Определение состава доменной шихты. Составление уравнений баланса железа и основности. Состав доменного шлака, его выход и химический состав. Анализ состава чугуна и его соответствие требованиям доменной плавки.
контрольная работа [88,4 K], добавлен 17.05.2015Современное металлургическое производство чугуна и стали. Схема современного металлургического производства. Продукция черной металлургии. Откатывание (производство окатышей). Образование сплава железа с углеродом при низкой температуре. Восстановление ме
лекция [1,0 M], добавлен 06.12.2008Плавка стали в электрических печах. Очистка отходящих газов. Устройство для электромагнитного перемешивания металла. Плавка стали в основной дуговой электропечи. Методы интенсификации электросталеплавильного процесса. Применение синтетического шлака.
курсовая работа [74,8 K], добавлен 07.06.2009Характеристика стали 25ХГСА, расчёт материального баланса. Среднешихтовой состав и период плавления. Расчет периода плавления и окисления. Тепловой баланс. Обоснование выбора трансформатора. Расчёт времени плавки. Коэффициент теплоёмкости шлака.
курсовая работа [46,5 K], добавлен 05.01.2016Углеродистые стали как основная продукция чёрной металлургии, характеристика их состава и компоненты. Влияние концентрации углерода, кремния и марганца, серы и фосфора в сплаве на свойства стали. Роль азота, кислорода и водорода, примесей в сплаве.
контрольная работа [595,8 K], добавлен 17.08.2009Сущность и свойства присадок к моторным маслам. Классификация веществ, разработанных для предотвращения коррозии смазываемых подшипников и механизмов. Состав и действие антикоррозийных присадок. Влияние их степени осерения на защитные свойства масел.
презентация [175,7 K], добавлен 18.10.2013Описание источников образования отработанной смазочно-охлаждающей жидкости. Определение ее состава, степени и класса опасности, воздействия на окружающую среду и человека. Анализ методов утилизации и разработка комплексных мероприятий по обращению.
курсовая работа [201,7 K], добавлен 24.04.2014Особенности организации ведения плавки. Контролируемые признаки, методы и средства контроля покрытий. Окисление примесей и шлакообразование. Изменение состава металла и шлака по ходу плавки в кислородном конвертере. Применение неметаллических покрытий.
контрольная работа [61,1 K], добавлен 17.05.2014Исследование особенностей сварки и термообработки стали. Технология выплавки стали в дуговых сталеплавильных печах. Анализ порядка легирования сталей. Применение синтетического шлака и порошкообразных материалов. Расчёт ферросплавов для легирования стали.
курсовая работа [201,2 K], добавлен 16.11.2014Источники примесей для диффузионного легирования кремния и технология диффузии примесей в кремний. Технология и оборудование для проведения процесса диффузии и контроля параметров диффузионных слоев. Использование разработанных источников диффузанта.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 07.07.2003
