7. Способы повышения качества стали, их суть и применение стали высокого качества.

Улучшить качество металла можно уменьшением  в нём вредных примесей, газов, неметаллических включений. Для повышения качества металла используют: обработку синтетическим шлаком, вакуумную дегазацию металла, электрошлаковый переплав (ЭШП), вакуумно-дуговой переплав (ВДП), переплав металла в электронно-дуговых и плазменных печах и т. д.

Вакуумная дегазация проводится для уменьшения содержания в металле газов вследствие снижения их растворимости в жидкой стали при пониженном давлении и неметаллических включений.

Вакуумирование стали проводят в ковше, при переливе из ковша в ковш, при заливке в изложницу.

Для вакуумирования в ковше ковш с жидкой сталью помещают в камеру, закрывающуюся герметичной крышкой. Вакуумными насосами создают разрежение до остаточного давления 0,267…0,667 кПа. При понижении давления из жидкой стали выделяются водород и азот. Всплывающие пузырьки газов захватывают неметаллические включения, в результате чего содержание их в стали снижается. Улучшаются прочность и пластичность стали.

Вакуумирование в ковше эффективно проводить до раскисления сильными раскислителями – кремнием и алюминием. Углерод металла реагирует с кислородом, окись углерода откачивается, а с ней откачиваются азот и водород. В результате металл раскисляется без образования неметаллических включений и дегазируется.

При вакуумировании струи металла при переливе из ковша в ковш пустой ковш устанавливают в вакуумной камере, откачивают воздух. Подают к камере второй ковш с металлом. Металл из верхнего ковша через воронку переливают в нижний, при этом вакуум в камере не нарушается. Попадая в разреженное пространство, струя распадается на мелкие капли. Дегазация в вакууме раздробленной струи более эффективна по сравнению с вакуумированием металла в ковше.

Для высококачественных и некоторых высоколегированных сталей применяют отливку слитков в вакууме. Используют камеру, состоящую из двух частей. В нижнюю помещают просушенную изложницу, в верхней части на плиту герметично устанавливают промежуточный ковш.  Откачивают из камеры воздух, в промежуточный ковш наливают металл и начинают разливку. Степень дегазации зависит от остаточного давления. Газы удаляются не только из слитка, но и из  струи металла, протекающей в вакууме. Значительное снижение содержания водорода (до 60...70 %) обеспечивает получение стали, нечувствительной к флокенам, что упрощает процесс производства крупных поковок. Слитки, полученные таким способом, характеризуются повышенными механическими свойствами, но стоимость их значительно повышается.

Электрошлаковый переплав (ЭШП) применяют для выплавки высококачественных сталей для подшипников, жаропрочных сталей. Вакуумно-дуговой переплав (ВДП) применяют в целях удаления из металла газов и неметаллических включений.

Процесс осуществляется в вакуумно-дуговых печах с расходуемым электродом. Катод изготовляют механической обработкой слитка, выплавляемого в электропечах или установках ЭШП.

33. Материалы для разрывных контактов. Требования к ним. Примеры применения материалов для слаботочных контактов и контактов высоковольтных выключателей.

Разрывные контакты периодически замыкаются и размыкаются. При этом между контактными площадками образуется электрическая дуга. Возникновение дуги ведет к росту температуры, а, следовательно, к снижению механической прочности, окислению материала контактов, появляется вероятность их сваривания, а также возможна эрозия материала.

Для того чтобы материал разрывных контактов надежно работал, он должен удовлетворять следующим требованиям:

• иметь высокую электропроводность;

• быть устойчивым к коррозии;

• иметь высокую температуру плавления;

• быть твердым;

• иметь высокую теплоту испарения;

• обладать высокой теплопроводностью.

Кроме того, материал должен быть дешевым и недефицитным.

Удовлетворить всем эти требования одновременно невозможно, поэтому в каждом конкретном случае выбор материала разрывных контактов является достаточно сложной задачей. Рассмотрим примеры выбора материалов разрывных контактов для некоторых случаев.

Для малоответственных разрывных контактов (бытовые выключатели) в качестве материала обычно выбирают латунь — сплав меди с цинком. Наличие в сплаве цинка приводит к повышению механической прочности и росту коррозионной стойкости

Для ответственных контактов работающих при малых напряжениях и коммутирующих малые токи (контакты маломощных реле) используют серебро.

В тех случаях, когда рабочее напряжение на контактах велико, на токи не большие используют металлы платиновой группы (платину, палладий, иридий, осмий, рутений и родий). При коммутации больших токов, когда нагрев контактов велик, используют композиционные материалы (порошки вольфрама или молибдена пропитанные жидкой медью или серебром). Для мощных контактов также используют металлокерамические композиции — серебро и окись кадмия (СОК). При разработке последнего материала учтен тот факт, что при нагреве выше 900*С окись кадмия диссоциирует на пары кадмия и кислород. Давление в дуге возрастает, длина пробега ионов сокращается и дуга гаснет. При снижении температуры пары кадмия взаимодействуют с кислородом, и окись кадмия конденсируется на контакте. Таким образом, время работы контакта резко увеличивается.

Б_8

8. Влияние доменного и сталеплавильного производств на экологию.

Современное металлургическое производство имеет следующие основные пределы: производство окатышей и агломератов, коксохимическое, доменное, сталеплавильное и прокатное производство. В состав предприятий входят также ферросплавное, огнеупорное и литейное производства. Все они являются источниками загрязнения атмосферы и водоёмов. Кроме того, металлургические предприятия занимают большие производственные площади и отвалы, что предполагает отчуждение земель.

Концентрации вредных веществ в атмосфере и водной среде крупных металлургических центров значительно превышают нормы. Все металлургические переделы являются источниками загрязнения пылью, оксидами углерода и серы. В доменном производстве выделяются дополнительно сероводород и оксиды азота, в прокатном — аэрозоли травильных растворов, пары эмульсий и оксиды азота. Наибольшее количество выбросов в коксохимическом производстве. Здесь, кроме перечисленных загрязнителей, можно отметить пиридиновые основания, ароматические углеводород, фенолы, аммиак, бензопирен, синильную кислоту и др.

На долю предприятий черной металлургии приходится 15-20 % общих загрязнений атмосферы промышленностью. В среднем на 1 млн т годовой производительности заводов черной металлургии выделение пыли составляет 350 т/сутки, сернистого ангидрида — 200, оксида углерода — 400, оксидов азота — 42 т/сутки.

Черная металлургия является одним из крупных потребителей воды. Водопотребление её составляет 12-15 % общего потребления воды промышленными предприятиями страны. На охлаждение оборудования используется 49 % воды, очистку газов и воздуха — 26, гидротранспорт —11, обработку и отделку металла — 12, прочие процессы — 2% воды. Безвозвратные потери связаны с испарением и уносом воды в системах оборотного водоснабжения, с приготовлением химически очищенной воды, с потерями в технологических процессах, составляют 6-8 %. Остальная вода в виде стоков возвращается в водоемы. Около 60-70 % сточных вод относятся к «условно чистым» стокам, то есть имеют только повышенную температуру. Остальные сточные воды (30-40 %) загрязнены различными примесями и вредными соединениями.

Наибольшее количество воды требуется в прокатном, доменном и сталеплавильном производствах. Все сточные воды насыщены взвешенными частицами, образующимися при очистке от пыли, золы и других твердых материалов. Прокатное производство, кроме того, является источником загрязнения маслами, эмульсией и травильными растворами.

Металлургические предприятия с большим количеством цехов и вспомогательных служб занимают до 1 000 га. Площади земельных угодий, нарушенных горными работами, занятых отвалами, золо- и шлаконакопителями, огромны.

На металлургических предприятиях образуются огромные массы отходов, а утилизируются и обезвреживаются только 34 % их. Образующиеся отходы — это доменный газ и коксовый газ. Для литейного производства применение лома составляет: мартеновской стали — до 500 кг/т, кислородно-конверторной — до 250, электростали — до 940, чугуна передельного — до 120, чугуна литейного — до 20, чугунного литья — до 700 кг/т.