Металлургия стали: основные реакции сталеплавильных процессов
Рассмотрение общих принципов установления оптимального шлакового режима плавки. Исследование процесса окисления и восстановления кремния, марганца, фосфора. Ознакомление с классификацией сталей. Изучение и характеристика источников образования шлака.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курс лекций |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.05.2022 |
| Размер файла | 258,9 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/
58
Федеральное агентство по образованию
Федеральное государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Государственный технологический университет
«МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ»
Новотроицкий филиал
Кафедра металлургических технологий
Курс лекций
Металлургия стали: основные реакции сталеплавильных процессов
По дисциплине: «Металлургия стали»
для студентов специальности 150101 "Металлургия черных металлов"
заочная фора обучения
А.Н. Шаповалов
Новотроицк - 2007
УДК 669.18
Шаповалов А.Н. Металлургия стали: Курс лекций. Ч.1 «Основные реакции сталеплавильных процессов» для студентов специальности 150101. - Новотроицк: НФ МИСиС, 2007. - 28с.
Курс лекций по дисциплине «Металлургия стали» предназначен для студентов специальности 150101 заочной формы обучения. Первая часть курса - «Основные реакции сталеплавильных процессов» посвящена изучению закономерностей главных реакций, определяющих протекание сталеплавильных процессов, а также содержит сведения о свойствах сталеплавильных шлаков и принципах установления оптимального шлакового режима.
Указания соответствуют государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению 150100 - МЕТАЛЛУРГИЯ.
Одобрено на заседании кафедры МТ
© Московский государственный институт стали и сплавов (Технологический университет) (МИСиС), 2007
ШАПОВАЛОВ А.Н.
Курс лекций
Часть 1
МЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ: ОСНОВНЫЕ РЕАКЦИИ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ
Курс лекций по дисциплине «Металлургия стали» для студентов специальности 150101 заочной форы обучения
Рецензент доц. каф. МЧМ МГТУ, доц., к.т.н. Массальский С.С.
Содержание
- 1. Основные понятия и определения
- 2. Классификация сталей
- 3. Сталеплавильные шлаки
- 3.1 Источники образования шлака и его роль в сталеплавильных процессах
- 3.2 Химические свойства шлака
- 3.3 Физические свойства шлаков
- 3.4 Общие принципы установления оптимального шлакового режима плавки
- 4. Основные реакции сталеплавильных процессов
- 4.1 Окисление углерода
- 4.2 Окисление и восстановление кремния
- 4.3 Окисление и восстановление марганца
- 4.4 Окисление и восстановление фосфора
- 4.5 Удаление серы (десульфурация металла)
- Библиографический список
1. Основные понятия и определения
Сталью называется сплав железа с углеродом, в котором углерод содержится от сотых долей до 2 %. Помимо этого, в стали содержатся также марганец, кремний, сера, фосфор и другие химические элементы. Исходными материалами для производства стали являются чугун и металлический лом.
Металлургией стали называется наука о способах получения стали с заданными свойствами в количествах, имеющих промышленное значение.
В настоящее время мировое производство стали достигает примерно 750 млн. т. основными способами производства являются кислородно-конвертерный (50%), электросталеплавильный (~20%) и мартеновский (<30%); ~ 2% стали производят в электропечах с использованием материалов, полученных на установках прямого восстановления.
2. Классификация сталей
Полученные тем или иным способом стали чрезвычайно разнообразны по своим свойствам и составу. Их классифицируют по способу производства, назначению, качеству, химическому составу, характеру застывания в изложницах и строению получающегося слитка.
По способу производства сталь может быть тигельной, кислой и основной мартеновской, бессемеровской, томасовской, конвертерной, электросталью, электрошлакового переплава и полученной другими способами. Иногда требуется еще большее уточнение, например «кислая мартеновская сталь» и т. п.
По назначению можно выделить следующие основные группы сталей:
1. Конструкционная сталь, которую применяют при изготовлении различных металлоконструкций (для строительства здании, мостов, различных машин и т. п.).
2. Топочная и котельная сталь - низкоуглеродистая сталь, применяемая для изготовления паровых котлов и топок. Эта сталь должна иметь хорошие пластические свойства в холодном состоянии, хорошо свариваться, не должна иметь склонности к старению.
3. Сталь для железнодорожного транспорта - рельсовая мартеновская и конвертерная сталь, осевая сталь, сталь для бандажей железнодорожных колес. Это - среднеуглеродистая сталь, к которой предъявляются высокие требования при механических испытаниях, например, на усталость, и при проверке сплошности структуры металла.
4. Подшипниковая сталь служит материалом для изготовления шариковых и роликовых подшипников. К этой стали, содержащей около 1 % С и 1,5 % Сг, предъявляют очень высокие требования по содержанию неметаллических включений.
5. Инструментальная сталь применяется для изготовления различных инструментов, резцов, валков прокатных станов, деталей кузнечного и штамповочного оборудования. Инструментальная сталь содержит обычно значительное количество углерода (иногда до 2 %), а также легирующиу элементы: хром, вольфрам, молибден и др.
Кроме указанных, имеется еще ряд групп сталей, назначение которых видно из самого их названия: рессорно-пружинные, электротехнические, трансформаторные, динамные, нержавеющие, орудийные, снарядные, броневые, трубные стали и др.
По качеству стали обычно делят на группы по содержанию вредных примесей (в первую очередь серы и фосфора): сталь обыкновенного качества, качественную и высококачественную. В сталях обыкновенного качества содержание серы и фосфора не должно превышать 0,055-0,060, в качественных сталях - не более 0,040-0,045, в высококачественных - не более 0,020- 0,030 % (в некоторых случаях содержание серы и фосфора допускается в очень низких пределах: 0,010 и даже 0,005 %).
По химическому составу различают:
1. Сталь с низким содержанием примесей, или так называемое технически чистое железо, так как суммарное содержание других элементов составляет всего лишь около 0,1%;
2. Углеродистая сталь - сталь, не содержащая легирующих компонентов (кроме углерода). В зависимости от назначения эта сталь подразделяется на низкоуглеродистую (0.25 % С); среднеуглеродистую (0,25- 0,60 % С); высокоуглеродистую (0,6-2,0 % С), углеродистые стали, у которых углерод обусловливает механические свойства металла; эти стали в свою очередь подразделяются на группы:
3. Легированная сталь - сталь, содержащая, помимо углерода, другие легирующие компоненты, которые в свою очередь делят на низколегированные стали (углеродистые), к которым добавляют незначительный процент одного или нескольких элементов для повышения качества стали, но без резкого изменения ее характеристики (до 10 %); высоколегированные стали, которые в дополнение к углероду также содержат один или несколько элементов в количествах, достаточных для значительного изменения свойств стали по сравнению с углеродистой.
Для легированных сталей применяются следующие буквенные обозначения элементов: углерод - У; марганец - Г; кремний - С; никель - Н; вольфрам - В; молибден - М; хром - X; ванадий - Ф; алюминий - Ю; титан - Т; медь - Д;
В обозначении марок стали применяют в определенных сочетаниях цифры и буквы. Принцип маркировки стали: цифры до букв означают содержание углерода в сотых долях процента (если менее 0,08 %, то 0), буквы - наименование легирующего элемента, а цифра после букв-содержание легирующего элемента в процентах (если оно превышает 1,5 %).
Буква А в конце обозначения марки указывает на то, что сталь является высококачественной, буква Ш - особо высококачественная сталь ЭШП.
Марки конструкционной стали обыкновенного качества обозначают следующим образом: Ст0, Ст1, Ст2 и т.д. Обозначениями качественных конструкционных сталей служат: 10, 20, 45 и т. д. Качественная углеродистая сталь обозначается У7, У8, ..., У12, где буква У - углеродистая, а цифра - содержание углерода в десятых долях процента.
Стали специального назначения обозначаются следующим образом: А - автоматная сталь, Р - быстрорежущая инструментальная сталь, Ш - подшипниковые стали, Э - электротехнические стали, Е - для постоянных магнитов, ЭП - экспериментальные стали.
В зависимости от микроструктуры стали бывают перлитные, мартенситные, аустенитные или ферритные.
По степени раскисленности: спокойные, кипящие и полуспокойные. Поведение металла в изложницах зависит от степени его раскисленности - чем полнее раскислена сталь (удален кислород), тем спокойнее кристаллизуется слиток (раскислением стали называют процесс удаления из металла растворенного в нем кислорода). Так, например, в результате обильного газовыделения кипящая сталь при кристаллизации в изложнице кипит (отсюда название стали). Наоборот, спокойная сталь кристаллизуется без видимых эффектов, спокойно.
3. Сталеплавильные шлаки
Шлак, представляющий собой сплав оксидов с незначительным содержанием сульфидов, является неизбежным побочным продуктом любого современного способа производства стали в открытых агрегатах.
3.1 Источники образования шлака и его роль в сталеплавильных процессах
Основные источники образования шлака:
1. Продукты окисления примесей чугуна и лома - кремния, марганца, фосфора, серы, хрома и других элементов (SiO2, MnO, Р2О5, FeS, MnS, Сr2О3 и др.).
2. Продукты разрушения футеровки агрегата - при разъедании основной футеровки (доломита, магнезита) в шлак переходят СаО, MgO, при разъедании кислой (динас) футеровки - SiO2.
3. Загрязнения, внесенные шихтой (песок, глина, миксерный шлак и т.п.), - SiO2, Аl2О3, 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.) - СаО, Аl2О3, SiO2, FeO, Fe2О3, MnO, CaF2 и т. п.
Присутствие шлаков в сталеплавильных процессах играет как положительную, так и отрицательную роль. Положительное значение шлаков состоит в способности поглощать фосфор (дефосфорация) и серу (десульфурация) из металла.
В подовых процессах, т. е. в процессах, осуществляемых в мартеновских, двухванных и электродуговых печах, положительная роль шлаков выражается также в защите металла от поступающих из атмосферы печи вредных примесей, главным образом газов.
Отрицательное значение шлаков в основном выражается в следующем: 1) разрушающем действии на футеровку агрегата; 2) увеличении потери (угара) полезных примесей в процессе окислительного рафинирования, а также раскисления и легирования; 3) увеличении потери железа в виде оксидов и корольков, содержащихся в шлаке. Указанные отрицательные действия шлаков на ход и результаты плавки в той или иной степени проявляются в любых сталеплавильных процессах. Установление оптимального шлакового режима плавки должно означать обеспечение возможно большего проявления положительной их роли и меньшего - отрицательной.
3.2 Химические свойства шлака
Химические свойства шлаков (способность поглощать вредные примеси металла) в той или иной степени зависят от соотношения концентраций основных и кислотных оксидов. Химические свойства основных шлаков прежде всего определяются степенью преобладания основных оксидов над кислотными, которая называется основностью
1. Основность шлака
Существует множество показателей характеризующих основность шлака, но любая из них прежде всего должна позволять оценить фосфоро- и серопоглотительную способность шлака. Универсальной формой выражения основности шлака (В) является отношение концентрации основных оксидов к концентрации кислотных и амфотерных оксидов, забирающих часть анионов кислорода: шлаковый плавка кремний фосфор
В = (CaO)+ а*(MgO)+ b*(MnO)+ c*(FeO)+…/ (SiO2)+ d*(P2О5)+ i*(Al2O3)+ f*(Fe2O3)+…
Коэффициенты эквивалентности (a, b, c … ) в приведенной выше зависимости в настоящее время известны недостаточно точно, поэтому использование последней формулы невозможно. Обычно пользуются более простым отношением: В = (CaO)/(SiO2 + P2О5), т.е. учитывают только самый сильный основной оксид, оказывающий решающее влияние на свойства шлака, и два главных кислотных оксида.
При переделе малофосфористых чугунов содержание P2О5 в шлаке бывает пренебрежимо мало по сравнению с концентрацией SiO2 поэтому за показатель основности шлака принимают еще более простое отношение: В= (CaO)/(SiO2)
Шлаки, в которых отношение (CaO/SiO2) < 1,5 называют низкоосновными; у шлаков средней основности CaO/SiO2 == 1,6-2,5; у высокоосновных шлаков (CaO/SiO2) > 2,5.
2. Окислительная или окисляющая способность шлака - это способность его оказывать окислительное воздействие на металлическую фазу, передавая кислород в эту фазу. Передача кислорода из шлака в металл возможна при условии превышения возможной концентрации кислорода в металле, равновесной со шлаком данного состава и при данной температуре, над фактическим содержанием кислорода в металле:
[О],ш - [О]ф = Д[О] > 0,
где [О]ш - содержание кислорода в металле, равновесное со шлаком, %; [О]ф - фактическое содержание кислорода в металле,.
Фактическое содержание кислорода в металле в период окислительного рафинирования в основном зависит от концентрации углерода, а равновесное от состава металла и шлака и температуры. Таким образом, в общем случае окислительная способность шлака находится в сложной зависимости от содержания в нем оксидов железа (FeO), его основности (В), концентрации углерода в металле ([С]) и температуры ванны. Окислительная способность шлака возрастает по мере повышения содержания оксидов железа в нем, концентрации углерода в металле и температуры и снижения основности шлака до 1,7-1,8.
Уменьшая концентрацию оксидов железа, можно получить Д[О] < 0, т.е. шлак способен не передавать кислород в металл, а поглощать кислород металла. Такой шлак называется раскислительным или восстановительным. В частном случае можно получить Д[О] = 0, т.е. шлак не обладает ни окислительной, ни раскислительной способностью. Такой шлак называется нейтральным.
В качестве меры окисленности шлака в производственных условиях обычно принимают или содержание (в %) в шлаке FeO, или содержащуюся в нем сумму FeO + Fе2О3, или содержание в шлаке железа.
3. Растворимость газов в шлаке
Способность сталеплавильных шлаков растворять газы (азот и водород) является их недостатком и чем выше растворимость газа в шлаке, тем больше возможности его перехода в металл.
Азот хотя и является довольно инертным газом, но, в определенной степени подчиняясь действию закона распределения, растворяется в шлаке и металле. Возможной формулой существования азота в шлаке, содержащем оксиды железа, может быть ион (N3-).
Пределы содержания азота в шлаках различных процессов приведены ниже, %:
Основной мартеновский 0,0001-0,0003
Томасовский 0,0001-0,0007
Кислый мартеновский 0,001-0,003
Электродуговой (карбидный шлак) 0,3
Водород в сталеплавильных шлаках находится в форме аниона (ОН-). По данным В. И. Явойского, в кислых шлаках содержание водорода по ходу плавки составляет 10-20 cм3/100 г шлака (0,0010-0,0020 %). В основных мартеновских и кислородно-конвертерных шлаках водород содержится в количестве 25-45 cм3/100 г шлака.
3.3 Физические свойства шлаков
1. Температура плавления шлаков
Рис. 1
Температура плавления шлаков (шлаки имеют многокомпонентный состав и плавятся в интервале температур, т.е. имеют начало и конец плавления. Здесь и в дальнейшем имеется в виду температура конца плавления шлаков) является их основной физической характеристикой, определяющей другие важные физико-химические свойства. Это связано с тем, что в любом сталеплавильном агрегате в каждый период плавки температура металла и шлака изменяется в узких пределах, поэтому перегрев шлаков выше температуры плавления в основном определяется температурой плавления. Степень перегрева шлака определяет поведение шлака, его физические свойства (вязкость, электрическую проводимость) и химическую активность (рафинирующее действие на металл, поглощение газов из газовой фазы и т.д.). На температуру плавления шлака может влиять любой его компонент. Однако, как показывают исследования, для обычных окислительных шлаков первостепенное значение имеет изменение содержания SiO2 (см. рис. 1).
Наиболее легкоплавкие шлаки (tпл = 1200-1300°С) содержат 30-40% SiO2. Как снижение, так и увеличение содержания SiO2 в шлаке выше указанных пределов приводит к повышению температуры плавления, которая для тугоплавких шлаков достигает >1550°С.
Содержание SiO2 равное 30-40%, обычно наблюдается в начале плавки как в основных, так и в кислых процессах. По ходу плавки в основных процессах содержание SiO2 снижается, а в кислых процессах повышается, поэтому температура плавления шлаков по ходу плавки обычно повышается.
По ходу плавки наблюдается своего рода авторегулирование температуры плавления сталеплавильных шлаков: в начале плавки, когда температура ванны самая низкая, образуются шлаки с минимальной температурой плавления, к концу процесса температура ванны и температура плавления шлаков достигают максимальных значений. Это изменение температуры плавления шлаков по ходу плавки обычно составляет 150-200°С и объясняется главным образом изменением условий растворения важнейших компонентов шлака: в основных процессах СаО, в кислых SiO2.
2. Вязкость шлаков
Вязкость шлака является важнейшим из свойств. Повышенная вязкость шлака затрудняет тепло- и массоперенос в шлаке, вызывает замедление всех процессов нагрева и рафинирования металла, приводит к излишнему угару раскисляющих и легирующих присадок, уменьшает выход годной стали. Вязкость шлака зависит от его температуры и состава.
Рис. 2
Зависимость вязкости шлаков периода плавления в основной мартеновской печи от температуры приведена на рис.2, из которого видно, что в области умеренно низких температур начала плавки (вблизи температуры плавления) вязкость шлаков высока и возрастает при увеличении их основности. К моменту расплавления, когда перегрев шлака над температурой плавления превышает 100-150°С, гомогенные шлаки разного состава имеют практически одинаковую вязкость. Значения вязкости нормальных шлаков по ходу плавки обычно находятся в пределах 0,1-0,3 Па с, чрезмерно жидкоподвижные шлаки имеют вязкость <0,1 Па-с, а вязкость густых шлаков может достигать 0,8-1 Па-с и более. Такая высокая вязкость характерна для кислых шлаков, насыщенных SiO2.
Компонентами шлака, резко повышающими его вязкость, прежде всего являются МgО (> 10-12%) и Сг2О3 (>5-6%); эти компоненты при содержаниях выше указанных пределов обогащают шлак мелкодисперсными частицами.
Вязкость основных шлаков существенно снижается при введении 2-5% CaF2 5-7% Al2O3, 5-7% Na2O или К2О.
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.
3. Поверхностное и межфазное натяжение
Поверхностное натяжение шлака, обычно обозначаемое у, определяется силой связи между элементарными частицами, составляющими шлак. Поверхностное натяжение сталеплавильных шлаков зависит от состава и температуры и при 1400-1600°С составляет 200-600 кДж/ м2, т.е. значительно меньше поверхностного натяжения металла (1200-1900 кДж/м2). Поверхностное натяжение уменьшается при введении в шлак поверхностно-активных соединений. В основных шлаках поверхностно-активны TiO2, SiО2, Na2O, CaF2, и P2O5. Повышение температуры на 100°С сопровождается уменьшением у на 25-40 кДж/м2, т.е. влияние температуры незначительно.
Величина межфазного натяжения металл-основной шлак (уМ-Ш) обычно составляет 1000-1200 кДж/м2, т.е. несколько меньше, чем уМе-Газ =1200-1900 кДж/м2. В зависимости от состава металла изменяется уМ-Ш. Повышение концентрации поверхностно-активных фосфора, углерода, серы и кислорода уменьшает уМ-Ш. Значения уМ-Ш мало изменяются при добавлении в шлак СаО или Al2O3, но уменьшаются при повышении концентрации FeO, SiО2 CaF2.
4. Вспенивание шлака
Вспенивание шлака вызывают мелкие пузыри СО, образующиеся в результате окисления углерода металла и остающиеся в шлаке ввиду того, что архимедова (подъемная) сила из-за большой удельной поверхности оказывается недостаточной для преодоления сопротивления (силы трения) шлакового расплава. Крупные пузыри, имея меньшую удельную поверхность, легко преодолевают сопротивление среды и в шлаке не задерживаются.
Некоторое, не чрезмерное вспенивание шлака в кислородных конвертерах с верхней подачей дутья и дуговых электропечах играют положительную роль. Чрезмерное вспенивание приводит к выбросам значительных объемов шлака из любого агрегата, что недопустимо. В мартеновских печах даже умеренное вспенивание, не приводящее к выбросам шлака, нежелательно, поскольку пенистый шлак, обладая низкой теплопроводностью, ухудшает теплопередачу от факела к металлу, что вызывает удлинение плавки и повышение износа футеровки, особенно свода печи, поскольку значительная часть неусвоенного металлом тепла поглощается футеровкой, а это приводит к ее перегреву.
Положительная роль умеренного вспенивания шлака в кислородных конвертерах выражается в затоплении кислородной струи, при котором повышается и стабилизируется усвоение кислорода ванной, создаются препятствия выпуску из конвертера капель металла и поглощению азота из подсасываемого через горловину воздуха.
Причиной чрезмерного вспенивания шлака могут быть повышенное содержание в шлаке SiO2 и Р2О5 образующие поверхностно-активные анионы SiO44- и РО43-, которые повышают устойчивость пены. Аналогичное действие оказывает наличие в шлаке очень мелких твердых частиц, которые повышают механическую прочность шлаковых пленок (служат "каркасом").
Для снижения склонности шлака к чрезмерному вспениванию из-за наличия в нем очень мелких твердых частиц необходимо повышение температуры, которое обеспечивает растворение твердых частиц в шлаке. Если же чрезмерное вспенивание вызывается повышенным содержанием в шлаке SiO2 и Р2О5, то необходимо повысить основность шлака присадкой в ванну извести, еще лучше присадка CaF2, и оксидов щелочных металлов.
В мартеновском процессе повышение кинетической энергии факела, например, увеличением расхода мазута при отоплении печи газо-мазутным топливом также уменьшает вспенивание шлака. Поскольку основной причиной вспенивания шлака служит окисление углерода на границе раздела металл-шлак и на поверхности корольков углеродистого металла в шлаке, которое получает большое развитие, когда шлак гетерогенный, образование гомогенного шлака является основной мерой борьбы с пеной.
5. Коэффициент теплопроводимости
Коэффициент теплопроводности спокойного неперемешиваемого шлака в среднем составляет 2-3 Вт/(м-К), что в 6-10 раз меньше коэффициента теплопроводности расплавленного спокойного металла. Перемешивание металла и шлака газовыми пузырями при кипении металла повышает коэффициент теплопередачи как слоя шлака, так и металла. Так перемешивание шлака при активном обезуглероживании металла вызывает увеличение коэффициента теплопроводности шлака до 100-200 Вт/(м-К).
6. Плотность шлаков
Оксиды, составляющие шлак, значительно различаются по плотности. Плотности компонентов шлака при нормальной температуре составляют:
Оксиды . . P2О5 SiO2 CaO MgO AI2O3 Сг2О3 Fe2O3 MnO FeО
с, г/см3 . . 2,39 2,65 3,40 3,65 4,0 5,21 5,24 5,43 5,7
Вследствие такого различия плотности компонентов плотность шлака в значительной степени зависит от состава. Плотность шлака возрастает по мере увеличения содержания в нем тяжелых оксидов.
При выполнении различных расчетов плотность холодного твердого основного шлака можно принимать равной 3,5 г/см3. Плотность жидких шлаков значительно ниже. По данным В. И. Явойского, среднюю плотность основных жидких шлаков можно принимать 3 г/см3. При этом следует иметь в виду, что повышение температуры на 100°С приводит к уменьшению плотности шлака примерно на 0,07 г/см3.
3.4 Общие принципы установления оптимального шлакового режима плавки
Основными параметрами, определяющими шлаковый режим плавки, являются основность и количество шлака. Для данного процесса изменение каждого параметра возможно в определенных, часто ограниченных пределах, поэтому в общем случае оптимальный шлаковый режим достигается одновременным изменением и химического состава (основности), и количества шлака. При этом в первую очередь должны быть полностью использованы возможности повышения химической активности (основности) шлака. Если по условиям ведения плавки (высокое качество исходного сырья, умеренные требования к качеству стали и т.п.) нет необходимости в специальных мерах для удаления из металла серы или фосфора, то основность шлака должна обеспечивать предотвращение чрезмерного разрушающего действия шлака на футеровку агрегата. Для выполнения этого требования достаточно иметь основность конечного шлака 2,2-2,6. Если по ходу плавки требуется принятие специальных мер для удаления серы и фосфора, то основность шлака должна обеспечивать максимальное поглощение шлаком этих примесей. Этому требованию соответствуют конечные шлаки с основностью 2,7-3,3 в мартеновском процессе и 3,0-4,0 в кислородно-конвертерном процессе. Если основность превышает указанные значения, шлаки становятся гетерогенными и неактивными.
Роль количества шлака. Так, чем больше количество шлака, тем выше при постоянстве других условий степень дефосфорации и десульфурации металла, но одновременно могут возрастать потери полезных примесей и железа, поэтому увеличение количества шлака нежелательно, если это не вызвано необходимостью удаления фосфора или серы из металла. Кроме того, при слишком большом количестве шлака затрудняется ведение плавки. Таким образом, для каждого типа процесса и условий его реализации (качество сырья, требования к готовой стали и т.д.) существует оптимальное количество шлака.
Наведение дополнительного количества шлака, как правило, связано с обязательным промежуточным удалением шлака из агрегата. Это значительно удлиняет плавку.
Таким образом, 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.
4. Основные реакции сталеплавильных процессов
Поскольку сталь получают обычно из чугуна и лома в результате окисления и удаления содержащихся в них примесей (кремния, марганца, фосфора и др.), особое значение в сталеплавильной практике имеют реакции окисления. Кислород для протекания этих реакций поступает или из атмосферы, или из железной руды, или из других окислителей, или при продувке ванны газообразным кислородом.
4.1 Окисление углерода
Растворимость углерода в сплавах на основе железа растет с температурой, а также зависит от химического состава металла.
Примеси, образующие химические соединения с углеродом (карбидообразующие примеси - Мn, Сг и др.), способствуют повышению [С]max, а примеси, образующие соединения с железом (Si, P и др.), уменьшают [С]max.
В процессе разливки и кристаллизации стали растворимость углерода заметно снижается. Максимальная растворимость, равная 2,14%, наблюдается в г-Fe при температуре 1130°С, а при комнатной температуре <0,01%. В трансформаторной стали, легированной 3-4% Si, растворимость углерода <0,001%.
Однако углерод в твердом железе способен образовать пересыщенный раствор, т.е. оставаться в растворе в количествах, значительно превышающих растворимость. Это в основном имеет положительное значение, поскольку углерод, оставаясь в растворе, занимает некоторые узлы в кристаллической решетке железа (феррита), вызывает искажение ее ввиду того, что атомы (ионы) углерода по размеру и строению отличаются от ионов железа. Изменение (искажение) параметров решетки приводит к возникновению в ней напряжений, способствующих повышению прочности и твердости железа, а это означает существенное повышение его служебных свойств.
В ряде случаев углерод в стали является нежелательной, даже вредной примесью. Это прежде всего связано с тем, что при повышении содержания углерода в стали ее пластичность снижается а это нередко является недопустимым. Например, при изготовлении разнообразных деталей машин холодной штамповкой.
Окисление углерода, содержащегося в исходной металлошихте, в основном в чугуне, оказывает решающее положительное влияние на ход и результаты окислительного рафинирования металла в любом агрегате:
Во-первых, при окислении углерода выделяются газы СО и СО2. Это газовыделение обеспечивает интенсивное перемешивание ванны (металла и шлака), без которого сталеплавильные процессы в существующих вариантах нереализуемы. Кроме того, пузыри СО, проходя через жидкий металл, способствуют удалению из него газов и неметаллических включений в процессе плавки (особенно в подовых процессах) и во время вакуумирования.
Во-вторых, процесс окисления углерода газообразным кислородом протекает с выделением тепла, и это тепло высокоэффективно используется для нагрева ванны. Такое же значение реакция окисления углерода имеет в процессах, проводимых в подовых агрегатах с интенсивной продувкой ванны кислородом.
В-третьих, реакция окисления углерода [C]+(FeO)={CO}+[Fe] защищает железо от чрезмерного окисления во время его окислительного рафинирования, т.е. способствует уменьшению неизбежных потерь железа из-за его окисления.
В-четвертых, содержание углерода в металле и непрерывное его окисление являются основными факторами, определяющими содержание кислорода в металле, от которого зависит содержание оксидных неметаллических включений в готовой стали, т.е. ее качество.
Окисление углерода в сталеплавильных процессах в основном (на 85-90 %) протекает по реакции [С]+[О] = {СО}. Сопутствующая ей реакция окисления углерода с образованием СО2 имеет второстепенное значение. Содержание CO2 не превышает 10-15 %.
Возможные реакции окисления углерода, растворенного в металле:
1. [С] + 1/2О2 = СОгаз; ДG° = -152570 - 33,8Т; - идет с выделением значительного количества тепла.
2. [С ] + (FeO) = Fe + СОгаз; ДG° = +85 373 - 83,8Т; - протекает с поглощением тепла.
3. [С] + [О] = СОгаз; ДG° = -35 630-31 Т; - с выделением тепла.
Если проанализировать изменение величины ДG° при изменении температуры, то окажется, что во всех случаях значение ДG° с повышением температуры уменьшается, т. е. ее повышение благоприятствует протеканию реакции окисления углерода.
Константа равновесия реакции [С] + [О] = {СО} в общем случае определяется выражением Кс = Pco/(a[c]a[o]). При концентрациях углерода до 1%, а кислорода до 0,08% коэффициенты их активности примерно равны единице, поэтому Кс=Рсо/([С]·[О]).
Поскольку значение теплового эффекта реакции мало, им можно пренебречь. Тогда для любой температуры Рсо/([C]-[О])=const.
В конце сталеплавильного процесса при температуре 1600 С для открытых агрегатов (Рсо= 1 кг/см2), можно считать, что Кс = 402, тогда
[C]•[О]=Рсо/Кс=Рсо/402=0,0025Рсо=0,0025.
Это означает, что в рассматриваемых условиях равновесное остаточное содержание углерода в металле зависит только от концентрации кислорода, причем чтобы получить [С]min, необходимо обеспечить [0]max.
Теоретически возможное максимальное содержание кислорода (см. рис.3) при температурах конца сталеплавильных процессов [О]= 0,20-0,25%. Приняв среднее значение [О]= 0,23% и подставив его в уравнение, получим [С]min= 0,0025/0,23 == 0,01%, т. е. в открытом сталеплавильном агрегате невозможно получить содержание углерода < 0,01%.
Рис. 3. Взаимосвязь содержания кислорода [O] и углерода [C] в стали: А - равновесное для реакции обезуглероживания при 1600° С; Б - фактическое в стали [О]ф; В - равновесное по отношению к сталеплавильным шлакам
В реальной сталеплавильной ванне в конце плавки очень трудно получить шлак, содержащий > 50% оксидов железа, поэтому максимальное содержание кислорода в металле составляет 0,10-0,12% и минимальное остаточное содержание углерода не бывает меньше 0,02%. Получение такого низкого содержания углерода в металле является нежелательным, так как приводит к резкому снижению выхода годного ввиду чрезмерного окисления железа и повышенному износу футеровки агрегата.
Скорость окисления углерода в области высоких концентраций (> 0,1-0,2%) определяется скоростью поступления кислорода. При концентрациях менее 0,1-0,2% начинается снижение скорости окисления углерода при постоянстве скорости подачи кислорода. Эту концентрацию называют критической.
Скорость окисления углерода при его концентрации выше критической в сталеплавильной ванне с нормальной жидкоподвижностью зависит от скорости поступления кислорода в нее, лишь в области концентраций ниже критических наблюдается зависимость скорости окисления углерода от его содержания в металле.
Эта закономерность показана на рис.4. На нем заштрихована область, показывающая пределы изменения критической концентрации углерода. Характерно, что чем больше удельная интенсивность продувки (цифры у кривых), тем выше критическая концентрация углерода. В области концентраций ниже критических в процессе окисления углерода лимитирующим звеном становится не подвод кислорода к месту реакции (извне), а передача углерода из объемов металла к месту реакции (внутренняя диффузия).
Рис. 4. Зависимость скорости окисления углерода от интенсивности продувки (цифры у кривых) и содержания углерода в стали
Таким образом, скорость подвода дутья определяет скорость окисления углерода. В современных конвертерах она достигает 0,4-0,5%/мин. В мартеновских печах из-за низкой интенсивности подвода окислителя к месту реакции скорость окисления углерода не превышает 0,025-0,040%/мин или 1,5-2,5%/час.
Место протекания реакции. Кроме интенсивности подвода окислителя, скорость протекания реакции окисления углерода определяется условиями образования и выделения продукта реакции - окиси углерода. Чтобы пузырек СО мог образоваться в металле, он должен преодолеть давление расположенного над ним столба металла, шлака и атмосферы, а также силы сцепления жидкости (преодоление сил поверхностного натяжения):
Рсо >Ратм + Ршл + Рмет + Рпов. Нат,
где Ратм, Ршл, Рмет - давления на пузырек столба атмосферы, шлака и металла; Рпов.нат = 2у/r, здесь у - величина поверхностного натяжения на границе металл-пузырек; r - радиус пузырька.
Чем глубже ванна, больше слой шлака и выше давление в агрегате, тем затруднительнее условия образования и выделения пузырьков СО. И наоборот, снижение давления (например, при помещении металла в вакуумную камеру) приводит к вскипанию металла.
На границе раздела фаз (например, на границе металл-футеровка) вследствие влияния сил поверхностного натяжения и неполного взаимного смачивания сплошность жидкой фазы уже нарушена (металл не заполняет мелкие поры футеровки) и образующемуся в этом месте пузырьку газа не нужно преодолевать силы Рпов. нат. Реакция окисления углерода протекает именно в том месте ванны, где имеются более благоприятные условия для образования пузырь-. ков СО (граница металл-футеровка, металл-поднимающийся газовый пузырек, металл-неметаллическое включение).
Общие принципы достижения заданного содержания углерода в готовой стали. Обеспечение заданного содержания углерода в готовой стали является наиболее ответственной задачей, решаемой на каждой плавке, при проведении ее в любом агрегате.
Поскольку окислительное рафинирование является важнейшим элементом плавки стали в любом агрегате (обеспечивает перемешивание ванны, ускоряет тепло и массоперенос, способствует удалению НМВ и газов), то главным фактором, определяющим основные принципы достижения заданного содержания углерода в готовом металле, является неизбежное непрерывное окисление этой примеси в течение всего периода окислительного рафинирования. Поэтому, независимо от типа процесса и марки выплавляемой стали для достижения заданного содержания углерода в готовом металле необходимо иметь определенный запас углерода в исходной шихте (превышение исходного содержания над конечным) и рационально расходовать этот запас в период окислительного рафинирования.
Плавка должна быть проведена так, чтобы имеющийся запас углерода был израсходован точно в течение того времени, которое требуется для решения других задач, кроме окисления углерода: нагрева, дефосфорации и десульфурации металла и т.п. Поскольку процесс окисления углерода легче поддается управлению, чем другие, то часто (особенно в подовых процессах) к моменту окончания решения других задач, кроме обезуглероживания, стремятся сохранить небольшой запас углерода. Тогда, израсходовав этот небольшой запас углерода плавку заканчивают(прекращение подачи дутья в конвертерах, выпуск металла из мартеновских печей).
Содержание углерода в шихте в основном определяется расходом чугуна, который зависит от типа процесса. В конвертерных процессах, где реакция окисления углерода является важным источником тепла, расход чугуна высок (75-60% от массы металлической шихты) и концентрация углерода всегда во много раз больше, чем требуется не только в конце плавки, но и для нормального проведения окислительного рафинирования, поскольку углерод чугуна используется для нагрева металла. В мартеновском скрап-рудном процессе с обычным расходом чугуна (50-65%) запас углерода в шихте также значительно выше минимально необходимого. Шихту по расходу чугуна для скрап-процесса в мартеновских или электрических печах выбирают таким образом, чтобы запас углерода в ней был минимально необходимый для нормального проведения окислительного рафинирования и нагрева ванны.
Обычно содержание углерода в шихте бывает известным и достаточным для нормального проведения плавки в данном агрегате, поэтому задача достижения заданного содержания углерода в металле в конце плавки сводится к синхронизации процесса окисления углерода с другими процессами: нагревом, дефосфорацией и десульфурацией металла и т.п. При этом обычно наиболее ответственной задачей является синхронизация процессов обезуглероживания и нагрева ванны, поскольку стремятся применять шихту с таким содержанием серы и фосфора, чтобы задачи десульфурации и дефосфорации металла были бы по возможности упрощены.
Основы синхронизации процессов обезуглероживания и нагрева металла.
При управлении плавкой важно не просто окисление углерода и получение заданного содержания его в конечном металле, но и проведение этого процесса синхронно с процессом нагрева ванны. Задачу синхронизации этих двух важнейших процессов решают в два приема:
1. перед началом плавки, при ее шихтовке, основная цель которой установление расходов материалов, обеспечивающих синхронное проведение обезуглероживания и нагрева металла при конкретных производственных условиях;
2. по ходу (чаще ближе к концу) плавки корректируют режим окисления углерода и нагрева металла по информации, полученной измерением содержания углерода в металле и температуры ванны.
В случаях корректировки процесса по ходу плавки основное условие синхронного проведения процессов обезуглероживания и нагрева металла математически можно представить в следующем виде: ф[c]=фt, где ф[c] и фt - соответственно время, необходимое на обезуглероживание и нагрев металла; ф[c]=Д[C]/ vс; фt = Дt/vt, ; Д[С], Дt -заданные количество удаляемого углерода и изменение температуры (обычно нагрев, но может быть и охлаждение) ванны; vс и vt - средние скорости окисления углерода и нагрева ванны, возможные за оставшееся время плавки. Подставив значения ф[c] и фt из последних выражении в первое уравнение, после преобразования получим
Д t /Д[C]/ = vt / vс = Дt[c]
Отсюда следует, что для синхронного проведения процессов обезуглероживания и нагрева металла необходимо обеспечить определенное отношение скоростей их протекания. Это отношение равно возможному изменению температуры ванны при окислении 1% С в конкретных условиях.
Изменение температуры ванны при окислении 1% С, обозначенное Дt[c] называют относительным изменением температуры ванны при окислении углерода.
В идеальных условиях, когда ванна не обменивается теплом с окружающей средой и в ней не протекают никакие другие процессы, кроме окисления углерода, т.е. все изменение энтальпии ванны (металла и шлака) связано с тепловым эффектом процесса окисления углерода, Дt[c] можно определить по формуле
Дt[c] =Qt/(100Cм+gшлCшл),
где Qt - тепловой эффект реакции окисления углерода при данных условиях, кДж/кг; gшл - количество шлака, кг/100кг металла; С - удельные теплоемкости металла и шлака, Дж/(кг К).
Поскольку См=0,84 кДж/(кг-К) и Сшл= 2,09 кДж/(кг-К), а количество шлака обычно составляет 10-15%, то уравнение примет вид: Дt[c] =0,009Qt.
Это означает, что синхронизация процессов обезуглероживания и нагрева металла в идеальных условиях возможна лишь изменением теплового эффекта реакции окисления углерода.
Известно, что величина и даже знак теплового эффекта процесса окисления углерода могут изменяться в зависимости от источника кислорода. Основными источниками кислорода для окисления углерода являются: холодное дутье (кислородное или воздушное), оксиды железа твердых окислителей (железной руды, агломерата, окатышей, окалины и т.п.), горячие печные газы(см. табл). Окисление углерода газообразным кислородом дутья или печных газов происходит с выделением тепла, при этом чем выше температура нагрева кислорода, тем больше тепловой эффект реакции. Окисление углерода кислородом твердых окислителей является резко эндотермическим процессом. Чем выше температура ванны в рассматриваемый момент плавки, тем меньше экзотермичность и больше эндотермичность реакции окисления углерода, так как газообразные продукты реакции уносят тепла больше, чем его содержат углерод и кислород.
Qt, кДж/кг [С] Дt[c] ,°C/%[C]
Холодное дутье:
воздушное +4450 +40
кислородное +12500 +115
Нагретая атмосфера печи 15000 +135
Холодный твердый окислитель -20000 -180
В реальных сталеплавильных процессах величина Дt[c] существенно может отличаться от приведенных выше значений Дt[c] no ряду причин: происходит потеря тепла в окружающую ванну среду (нагрев футеровки, окружающего воздуха и т.п.), возможно протекание в ванне других экзотермических и эндотермических процессов, кроме окисления углерода. Например, вследствие кратковременности конвертерных процессов потери тепла в окружающую среду пренебрежимо малы, но плавление лома обычно продолжается почти до конца плавки, поэтому Дt[c] в середине продувки, когда практически окисляется только углерод, не превышает 80-90°С/% [С]. В период чистого кипения в мартеновском процессе Дt[c] обычно составляет 250-350 °С/% [С], поскольку имеет место интенсивное поступление тепла в ванну от факела.
Данные о возможном изменении температуры ванны при окислении 1% [С] в различных условиях позволяют сделать некоторые важные практические выводы.
1. При окислении 1% [С] температура плавления металла повышается в зависимости от области концентраций на 75-95°С, т.е. эта величина близка возможному нагреву ванны при окислении углерода в кислородном конвертере. Значит, в этом случае при окислении углерода хотя и происходит повышение температуры металла, но перегрев его выше линии ликвидуса за счет тепла одной только этой реакции остается почти неизменным, поэтому требуемый в конце плавки перегрев металла в рассматриваемом случае должен быть достигнут до того, как наступает момент окисления одного только углерода.
2. При окислении углерода воздушным дутьем в конвертерах возможный нагрев металла примерно в два раза меньше увеличения температуры плавления его, т.е. в этом случае неизбежно снижение перегрева металла. В бессемеровских конвертерах к началу периода окисления только углерода перегрев металла всегда был больше, чем в конце плавки (за счет физического и химического тепла жидкого чугуна), а в мартеновских печах при продувке ванны воздухом для обеспечения синхронного проведения процессов обезуглероживания и нагрева металла необходимо иметь значительно больший приток тепла факела в ванну, чем при продувке ее кислородом.
3. Для окисления 1% [С] обычно расходуется 6-7% твердых окислителей. При взаимодействии с металлом 1% твердого окислителя температура ванны снизится на 25-30°С. Обычно перегрев металла по ходу плавки не превышает 50-70°С, поэтому единовременные присадки твердых окислителей не должны превышать 2%, чтобы не вызвать переохлаждения ванны.
4.2 Окисление и восстановление кремния
Кремний при производстве стали используется в качестве раскислителя и легирующего элемента. Сталь, легированная кремнием, обладает более высокими значениями предела текучести, упругости, ударного сопротивления, хорошей прокаливаемостью, жароупорностью, способностью в закаленном состоянии сохранять твердость при относительно высоких температурах и др.
Кремний, содержащийся в металлической шихте, во время плавки окисляется и теряется практически полностью. На ход плавки наличие кремния в шихте как правило, влияет положительно. Это выражается в улучшении теплового баланса плавки, поскольку среди обычных примесей металлической шихты кремний окисляется с выделением наибольшего количества тепла.
Кремнезем, получающийся в результате окисления кремния в ванне, активнее вносимого в готовом виде и ускоряет процесс формирования шлака. В этом смысле кремний металлической шихты также положительно влияет на ход плавки.
Однако кремнезем, образующийся при окислении кремния металла, оказывает разрушающее действие на основную футеровку, особенно в процессах с высоким расходом жидкого чугуна, например в конвертерных. Кроме того, при очень высоком содержании кремния образуется большое количество шлака, которое не всегда является желательным, поэтому обычно устанавливаются пределы содержания кремния в чугуне. Например, для основного мартеновского и кислородно-конвертерного процессов содержание кремния в чугуне желательно иметь в пределах 0,5-0,8%.
Кремний является обязательной примесью чугуна и в том или ином количестве содержится в ломе. Обычно содержание кремния в металлической шихте довольно высокое (0,5-1,0%).
Растворенный в металле кремний может окисляться кислородом:
а) содержащимся в газовой фазе:
[Si ] + О2 газ = (SiO2); ДG = -775670 + 198Т, Дж/моль;
б) содержащимся в окислах железа шлака:
[Si] + 2 (FeO) == (SiO2) + 2Fe; ДG° = -300 000+98Т;
в) растворенным в металле:
[Si] + 2 [О] = SiOa; ДG° == -541 840 + 203Т.
Все эти реакции сопровождаются выделением очень большого количества тепла. Знак «плюс» перед энтропийными членами в уравнениях свободной энергии свидетельствует о том, что при повышении температуры могут создаваться благоприятные условия для восстановления кремния.
Полнота протекания реакции окисления кремния зависит от типа процесса, точнее, характера шлака, под которым проводится плавка.
В основных процессах кремнезем образует в шлаке прочные соединения: в начале плавки силикаты железа 2FeO-SiO2 и кальция CaO-SiO2, в дальнейшем двухкальцевый силикат кальция 2CaO-SiO2 по реакции(SiO2) + 2(СаО) = 2СаО SiO. Благодаря протеканию этой реакции активность SiO2 в шлаке становится очень низкой даже при высокой его концентрации и кремний в основных процессах окисляется практически полностью еще в начале плавки, а по ходу плавки в заметных количествах не восстанавливается, независимо от присутствия углерода и других обычных примесей чугуна и изменения температуры ванны.
В кислых процессах активность SiO2 в шлаке во много раз выше, чем в основных процессах, поэтому остаточное содержание кремния в металле значительно больше и может достигать >0,4 %. В начале плавки вследствие низкой температуры ванны и высокого содержания FeO в шлаке кремний окисляется полнее, остаточное содержание его бывает относительно низким (-0,05%). К концу плавки температура ванны повышается, и это одновременно способствует и снижению содержания оксидов железа в шлаке, и повышению концентрации (активности) кремнезема в результате поступления его из футеровки агрегата. Изменение этих параметров плавки смещает реакцию окисления кремния [Si] + 2 (FeO) == (SiO2) + 2Fe влево, в сторону восстановления кремния. Восстановителем кремния в кислых процессах может таже являться углерод.
...Подобные документы
Роль марганца в сталеплавильных агрегатах, особенности процессов его окисления и восстановления. Принципы получения заданного содержания марганца в стали. Черная металлургия как ключевой потребитель марганца, использование в промышленности его сплавов.
реферат [24,9 K], добавлен 21.08.2012Определение 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 19.08.2013Исследование 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 16.11.2014Углеродистые 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 17.08.2009Технология плавки, расчет ее материального и теплового баланса. Режим дутья в кислородном конверторе. Раскисление стали присадками ферромарганца и ферросилиция. Расход раскислителей. Выход стали после легирования феррохромом. Параметры шлакового режима.
курсовая работа [68,8 K], добавлен 06.04.2015Характеристика 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 05.01.2016Выбор 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 11.12.2012Изучение видов и технологических особенностей переплавных процессов. Сравнительный анализ методов получения специальных сталей. Выявление их преимуществ и недостатков. Выбор оптимального метода переплава. Сопоставление показателей переплавных процессов.
реферат [37,4 K], добавлен 12.10.2016Общая характеристика стали 38Х2МЮА. Технологический процесс выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи. Химический состав шихтовых материалов, Расчёт металлошихты на 1 т металла. Материальный баланс периодов плавления и окисления (на всю плавку).
курсовая работа [48,0 K], добавлен 16.03.2014Оборудование для термического окисления: модель Дила-Гроува, зависимость толщины окисла от времени окисления, особенности роста тонких и толстых плёнок двуокиси кремния, их свойства и применение в микроэлектронике. Реакторы биполярного окисления.
реферат [106,3 K], добавлен 10.06.2009Технологические параметры плавки и тепловой баланса (химическое тепло металлошихты и миксерного шлака, реакций шлакообразования). Технология конвертерной плавки. Расчет размеров и футеровка кислородного конвертера, конструирование кислородной фурмы.
дипломная работа [661,7 K], добавлен 09.11.2013Расчет шихты для плавки, расхода извести, ферросплавов и феррованадия. Материальный баланс периода плавления. Количество и состав шлака, предварительное определение содержания примесей металла и расчет массы металла в восстановительном периоде плавки.
курсовая работа [50,9 K], добавлен 29.09.2011Сварка как технологический процесс получения неразъемного соединения материалов за счет образования атомной связи, знакомство с классификацией. Знакомство со структурой стали 08Х18Н10. Рассмотрение основных технических характеристика резака "Пламя".
курсовая работа [1,1 M], добавлен 23.05.2015Классификация сталей. Стали с особыми химическими свойствами. Маркировка сталей и области применения. Мартенситные и мартенсито-ферритные стали. Полимерные материалы на основе термопластичных матриц, их свойства. Примеры материалов. Особенности строения.
контрольная работа [87,0 K], добавлен 24.07.2012Особенности легирования коррозионностойких аустенитных сталей. Аустенитные стали с карбидным и интерметаллидным упрочнением. Аустенитные стали, содержащие азот. Разработка и исследование новых безуглеродистых коррозионностойких сталей на Fe-Cr-Ni основе.
дипломная работа [13,0 M], добавлен 25.04.2012Роль легирующих элементов в формировании свойств стали. Анализ и структура хромоникелевых сталей. Роль и влияние никеля на сопротивление коррозии. Коррозионные свойства хромоникелевых сталей. Характеристика ряда хромоникелевых сталей сложных систем.
реферат [446,2 K], добавлен 09.02.2011Классификация и маркировка сталей. Сопоставление марок стали типа Cт и Fe по международным стандартам. Легирующие элементы в сплавах железа. Правила маркировки легированных сталей. Характеристики и применение конструкционных и инструментальных сталей.
презентация [149,9 K], добавлен 29.09.2013Сущность метода зонной плавки. Физико-химические свойства германия. Применение германия в полупроводниковых приборах. Получение технического кремния восстановления природного диоксида SiO2 (кремнезем) в электрической дуге между графитовыми электродами.
реферат [125,4 K], добавлен 25.01.2010Ресурсо- и энергоемкость сталеплавильных процессов. Удельный расход металлошихты (чугуна, лома и ферросплавов) на 1 т стали как основной показатель расхода материалов в сталеплавильном производстве. Выбор рационального режима нагрева слитков под прокатку.
отчет по практике [445,2 K], добавлен 08.04.2009Расчёт технологии выплавки стали ёмкостью 80 тонн, химический состав металла по периодам плавки. Соотношения в составе шихты: лома и чугуна, газообразного кислорода и твердого окислителя, в виде железной руды. Количество и состав шлака, расход извести.
курсовая работа [222,0 K], добавлен 08.06.2016
