Тема 6. Общие основы сталеплавильного производства 1

6.1. Шихта сталеплавильных процессов 1

6.1.1. Металлосодержащая часть шихты 1

6.1.2. Неметаллическая часть шихты 3

6.2. Основные задачи получения стали 3

6.3. Сталеплавильные шлаки 5

6.3.1. Источники формирования шлака: 5

6.3.2. Химическая активность шлаков 6

6.3.3. Технологические свойства шлаков 8

6.3.4. Физические свойства шлака 10

6.3.5. Формирование основных шлаков 12

6.4. Требования к огнеупорным материалам футеровки рабочего пространства сталеплавильных агрегатов 12

6. Общие основы сталеплавильного производства

   1. Шихта сталеплавильных процессов

Для производства стали используются разнообразные материалы, состоящие из двух основных частей:

1. Металлосодержащая часть: лом, чугун, ферросплавы, металлизованное сырье.

2. Неметаллическая часть: флюсы (известь, известняк, плавиковый шпат, боксит); окислители (железная руда, кислород); карбюризаторы (электродный бой, отсев кокса).

1. Металлосодержащая часть шихты

Чугун является одной из главных частей металлической шихты, он составляет в мартеновском производстве 40-60%, в конвертерном75-80%, в электросталеплавильном - до 10% (на современных печах до 30%).

В сталеплавильном производстве применяют передельный чугун, содержащий, %: С до 4,9; Si 0,5-1,2; Mn0,2-1,0; S0,05; P0,2. Жидкий чугун применяют в сталеплавильном производстве на заводах с полным металлургическим циклом (где есть доменная печь). Подают чугун в обогреваемых миксерах емкостью 1300-2500 т, куда его заливают из чугуновозных ковшей. В миксерах чугун усредняется по химическому составу и температуре. Из миксера жидкий чугун переливают в ковш и заливают в сталеплавильные печи (конвертеры, мартеновские печи).

Если на заводе нет доменного производства, то в сталеплавильных печах используют твердый чугун в виде чушек, который получают в доменных цехах на разливочных машинах конвейерного типа.

Стальной лом,загружаемый в сталеплавильные печи, включает: отходы металлургических заводов (брак, обрезь прокатная)50%, отходы машиностроительных заводов (стружка, отходы штамповки)20%, отслужившие срок металлоизделия (металлоконструкции, рельсы)30%.

Лом подготавливают на заводах, базах вторчермета, производят его разбивку, резку, пакетирование, сортировку по маркам (легированные отходы), отделение цветных металлов и т.д.

Металлизованные материалы (окатыши) получают восстановлением железа из богатых концентратов (степень металлизации 90%).

Ферросплавы - сплавы различных элементов с железом и другими элементами, предназначены для легирования, раскисления, модифицирования и рафинирования. Часть раскисляющих и легирующих материалов представляют собой металл в чистом виде без содержания железа и других элементов (Al, Ni, Cr), остальныев сплаве с железом (Fe-Si, Fe-Mn,…) и с другими элементами (Si-Ca). Получают ферросплавы в доменных и электрических (руднотермических, рафинировочных и индукционных) печах, плавильных горнах.

2. Неметаллическая часть шихты

Флюсующие добавки:

 известняк (СаСО₃93%; S0,01%); известь, получаемую путем обжига известняка, применяют сразу после обжига, т.к. при взаимодействии CaO с водой образуется Ca(OH)₂(гашеная известь);

 боксит (состав, %: Al₂O₃20-60; Fe₂O₃15-45; SiO₂ 2) применяется для снижения температуры плавления основных оксидов шлака;

 плавиковый шпат состоит из CaF₂ 90% (флюорит), снижает вязкость шлака.

Окислители агломерат железорудный, железорудные окатыши, окалина предназначены для окисления примесей чугуна (С, Mn, Si, P); должны содержать по возможности большее количество оксидов железа и меньшее количество серы, фосфора, кремния.

Газообразные окислители воздух, технический кислород, водяной пар.

Карбюризаторы предназначены для науглероживания металла, когда в шихте мало чугуна, это электродный бой, отсев кокса, углеродистые аноды, катоды.