- •Содержание
- •Введение
- •Возникновение и развитие металлургии
- •История развития металлургии в России. Возникновение и развитие высшего металлургического образования
- •Выдающиеся российские ученые металлурги
- •Павел Петрович Аносов (1799 – 1851 гг.)
- •Павел Матвеевич Обухов
- •Дмитрий Константинович Чернов
- •Владимир Ефимович Грум-Гржимайло
- •Михаил Александрович Павлов
- •Евгений Оскарович Патон (1870 – 1953 гг.)
- •Борис Евгеньевич Патон
- •Николай Тимофеевич Гудцов
- •Иван Павлович Бардин
- •Сергейй Иванович Губкин
- •История развития металлургии и металлургического образования на Урале. Подготовка персонала для металлургических предприятий
- •2.1. Основатель Уральской научно-педагогической школы по обработке металлов давлением
- •Головин Аким Филиппович
- •Развитие теории обработки металлов давлением и работа на заводах
- •Выдрин в.Н. Доктор технических наук, Тарновский и.Я. Доктор технических наук, профессор, основатель кафедры профессор, заведующий кафедрой
- •Создание новых методов расчета формоизменения и силы деформации
- •Красовский н.Н. И Поздеев а.А. Выпускники 1949 г., отличные студенты и спортсмены, стали членами Академии наук ссср
- •Кафедра "Обработка металлов давлением"
- •Основы материаловедения
- •3.1.1. Классификация металлов
- •Средний химический состав земной коры по а.П. Виноградову (мощность 16 км без океана и атмосферы), % мас.
- •3.1.2. Потребительские свойства некоторых металлов и сплавов. Область применения
- •Примерные объемы мирового годового производства некоторых металлов
- •Разбивка нанопорошков по типам
- •3.2. Металлофонд России
- •Кристаллическое строение металлов. Аллотропические или полиморфные превращения
- •От расстояния между ними
- •Элементарной ячейки.
- •Аллотропические формы некоторых металлов
- •3.4. Структура реальных кристаллов
- •3.5. Кристаллизация металлов
- •3.6.1. Диаграмма состояния сплавов, образующих механическую смесь компонентов
- •Механическую смесь компонентов:
- •(Кристаллизации) эвтектики
- •3.6.2. Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •3.6.3. Диаграмма состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы
- •3.6.4. Диаграмма состояния сплавов, образующих химические соединения
- •Системы Mg-Pb
- •Системы Cu-Zn
- •Свойства и деформация металлов и сплавов
- •Физико-химические и физико-механические свойства металлов и сплавов
- •В таблице Менделеева
- •Физические и механические свойства важнейших металлов
- •3.7.2. Механические свойства металлов и сплавов
- •Деформация металлов и сплавов
- •Сдвига в положение а'в' (б); в - выход дислокации на поверхность кристалла
- •Возврат и рекристаллизация
- •Основы металлургии
- •4.1. Принципиальные основы производства металлов
- •4.2. Руды, подготовка руд к металлургическому переделу
- •4.2.1. Способы добычи руд
- •4.2.2. Цель подготовки руд к металлургическому переделу
- •4.2.3. Дробление и измельчение руд
- •4.2.4. Грохочение и классификация
- •А) в открытом цикле; б) в закрытом
- •4.2.5. Обогащение руд
- •Сепаратора:
- •Для очистки барабана;
- •4.2.6. Обжиг руд
- •Температуры плавления и кипения хлоридов металлов
- •4.2.7. Усреднение
- •4.2.8. Окускование
- •Рекуперации и охлаждения
- •Основы технологии производства важнейших металлов и сплавов
- •5.1. Производство железа – чугунов и сталей
- •5.1.1. Рудная база черной металлургии
- •5.1.2. I стадия - подготовка железных руд к плавке
- •Важнейшие железорудные месторождения России
- •Химические составы железной руды Оленегорского месторождения и полученного из нее концентрата
- •Месторождения
- •5.1.3. II стадия - доменное производство
- •5.1.3.1. Химические процессы в доменной печи
- •5.1.3.2. Управление доменным процессом
- •Калькуляция себестоимости передельного чугуна (в ценах 1985 г.)
- •Калькуляция себестоимости передельного чугуна (в ценах 1985 г.)
- •5.1.3.3. Мероприятия по повышению количества воздуха, вдуваемого в печь
- •5.1.3.4. Устройство и оборудование доменной печи
- •Ленточными конвейерами (галереи обозначены стрелками)
- •В доменную печь:
- •5 .1.3.5. Устройства для подачи и нагрева дутья
- •И «на дутье» (б):
- •5.1.3.6. Устройства для обслуживания горна и уборки чугуна и шлака
- •Огнеупорной массы; 6 - механизм поворота пушки к летке; 7 - защелка; 8 - люк для загрузки огнеупорной массы
- •Доменной печи:
- •5.1.3.7. Использование продуктов доменной плавки
- •5.1.4. III стадия - сталеплавильное производство
- •5.1.4.1. Принципиальные основы сталеплавильного производства
- •Химические составы чугуна и стали
- •5.1.4.2. Шлаковый режим сталеплавильного процесса
- •5.1.4.3. Мартеновское производство стали
- •5.1.4.4. Кислородно-конвертерный способ производства стали
- •Элементов в металле по ходу продувки в кислородном конвертере
- •Конвертерных газов:
- •5.1.4.5. Выплавка стали в конвертерах дуплекс-процессом
- •Транспортного назначения
- •5.1.4.6. Производство стали в электрических печах
- •5.1.4.6. Разливка стали
- •5.1.4.7. Классификация сталей
- •5.1.4.8. Бездоменные способы получения железа
- •Составы восстановительного и колошникового газов шахтиой восстановительной печи, %
- •5.1.4.9. Получение особо чистого железа
- •5.1.4.10. Производство ферросплавов
- •Удельные расходы шихтовых материалов и электроэнергии при выплавке ферросплавов
- •5.1.5. IV стадия - методы повышения качества стали
- •5.1.6. Современный электросталеплавильный цех по производству трубной непрерывнолитой заготовки
- •Технические характеристики мнлз №1
- •5.2. Производство алюминия
- •5.2.1. Рудная база
- •Из высококремиземистых бокситов
- •5.2.2. II стадия - получение а12о3
- •Выщелачивания бокситов:
- •Алюминатного раствора:
- •Перемешиванием; 2- гидроциклон;
- •5.2.3. III стадия - получение металлического алюминия
- •Р ис. 5.50. Схема электролиза для получения алюминия:
- •5.2.4. IV стадия - получение чистого алюминия
- •5.3. Производство меди
- •5.3.1. Рудная база
- •Химический состав медных руд, %
- •5.3.2. I стадия передела - механическое обогащение руд
- •5.3.3. II стадия - выплавка штейна (химическое обогащение)
- •Пирометаллургическим способом
- •Р ис. 5.56. Схема распределения химических процессов по высоте шахтной печи при полупиритной плавке
- •Тепловой баланс полупиритной плавки
- •Р ис. 5.58. Схема печи для взвешенной плавки:
- •Р ис. 5.59. Схема печи Ванюкова:
- •5.3.4. III стадия - получение черновой меди
- •Р ис. 5.60. Схема горизонтального конвертера:
- •5.3.5. IV стадия - получение чистой меди
- •Распределение элементов медных анодов в процессе электролиза, %
- •5.4. Производство титана
- •5.4.1. I стадия - механическое обогащение ильменитовых руд
- •5.4.2. II стадия - химическое обогащение
- •5.4.3. Ill стадия - получение чистых TiCl4 и то2
- •Непрерывного действия:
- •И кипения (верхняя горизонталь) некоторых хлоридов; штриховкой показан температурный диапазон, в котором производится ректификация TiCl4
- •От примесей:
- •Хлоридов; 7 - бак для сбора высококипящих хлоридов; 8 - запорные и регулирующие краны;
- •5.4.4. Получение конечной продукции
- •Восстановлением TiCl4
- •Для алюмотермического производства ферротитаиа:
- •Производство изделий из металлов и сплавов металлургическими методами
- •6.1. Обработка металлов давлением
- •Классификация процессов обработки металлов давлением. Методы омд
- •Классификация процессов листовой штамповки
- •6.1.1.1. Прокатка
- •6.1.1.2. Ковка
- •Боёк; 3 - обрабатываемое изделие; 4 и 5 - верхний и нижний штампы;
- •6.1.1.3. Штамповка
- •6.1.1.4. Прессование
- •6.1.1.5. Волочение
- •6.1.2. Элементы теории обработки металлов давлением
- •Оценка степени деформации металлического тела
- •Напряженное состояние
- •Принцип минимума энергии деформации (наименьшего сопротивления)
- •Элементы теории продольной прокатки
- •Очаг деформации, угол захвата
- •Опережение и отставание
- •Уширение при прокатке
- •Усилие и давление при прокатке
- •Механическое оборудование прокатных цехов
- •Главная линия прокатного стана и ее элементы
- •Вспомогательное оборудование
- •Классификация прокатных станов
- •Для холодной прокатки жести:
- •И рельсобалочных станах:
- •И трамвайные рельсы; 8 - двутавровая балка; 9 - швеллер; 10 - z-образный профиль
- •Технология прокатного производства
- •Нагрев металла перед омд
- •Калибровка прокатных валков
- •Для упрощения рисунка из девяти калибров приведено только четыре
- •Производство заготовок
- •Стана 900/700/500
- •Производство рельсов и балок
- •Производство листового проката
- •Стана холодной прокатки
- •Обозначения те же, что и на рис. 6.23
- •Производство труб
- •6.2. Литейное производство
- •Принципиальная схема изготовления отливок
- •6.2.2. Формовочные материалы и смеси
- •6.2.2.1. Требования, предъявляемые к формовочным и стержневым смесям
- •Свойства компонентов формовочных и стержневых смесей
- •6.2.3. Изготовление форм
- •6.2.4. Заливка форм металлом
- •Основные элементы литниковых систем
- •Типы литниковых систем
- •6.2.5. Литейные сплавы
- •6.2.6. Дефекты отливок
- •6.2.7. Специальные методы литья
- •6.2.7.1. Литье по выплавляемым моделям
- •С выплавляемыми моделями
- •Литье в металлические формы
- •Литье под давлением
- •Литье под регулируемым давлением
- •Центробежное литье
Технические характеристики мнлз №1
Параметр |
Показатель |
|
Тип МНЛЗ |
Сортовая радиальная |
|
Количество ручьев, шт |
5 |
|
Радиус МНЛЗ, м |
9 |
|
Радиусы разгиба, м |
9 - 16 |
|
Расстояние между ручьями, мм |
1400 |
|
Металлургическая длина, м |
23,9 |
|
Диаметр заготовки, мм |
Ø150 и Ø220 |
|
Вместимость сталеразливочного ковша, т |
120 |
|
Опора разливочного ковша |
Подъемно-поворотный стенд |
|
Максимальная вместимость промковша, т |
31 |
|
Рабочий уровень металла в промковше |
800 мм (28 тонн) |
|
Контроль уровня металла в промковше |
Автоматический (по весу металла в промковше) |
|
Опора промковша |
Тележка, оборудованная подъёмной системой |
|
Гильза кристаллизатора кр. 150 мм |
С изгибом длиной 800 мм; конусность - технология CONVEX |
|
Гильза кристаллизатора кр.220 мм |
С изгибом длиной 800 мм; толщина стенки гильзы – 16,25 мм конусность - технология CONVEX |
|
Регулирование потока стали между промковшом и кристаллизатором |
Стопор-моноблок |
|
Шлаковое покрытие металла в кристаллизаторе для разливки закрытой струей |
Шлакообразующая смесь (ШОС) |
|
Контроль уровня стали в кристаллизаторе |
Датчик радиоактивного типа (Co60) |
|
Перемешивание металла |
Устройство электромагнитного перемешивания (ЭМП) в кристаллизаторе |
|
Механизм качания |
Резонансный с гидравлическим приводом |
|
Параметры качания |
Частота качания, качаний/мин |
50 - 400 |
Амплитуда, мм |
0 - 7 |
|
Охлаждение в зоне вторичного охлаждения (ЗВО) |
Водяное |
|
Выпрямление заготовки |
Непрерывная правка заготовки |
|
Диапазон скоростей вытягивания, м/мин |
0 - 7,0 |
|
Резка заготовки |
Газокислородная |
|
Длина порезанных заготовок, м |
4,5 - 12 |
|
Тип затравки |
Жесткая |
|
Система разгрузки |
Холодильник с шагающими балками и накопительная платформа |
|
Маркировка заготовок |
Два маркировщика: один обслуживает 1, 2 и 3 ручей, а другой 4 и 5 |
Таблица 5.9
Технические характеристики МНЛЗ №2
Параметр |
Значение |
|
Тип МНЛЗ |
Блюмовая, радиальная, с плавным разгибом |
|
Количество ручьев |
3 шт. |
|
Разливаемые форматы сечений НЛЗ, мм |
круг, 220, круг 460, круг 550 |
|
Радиус разгиба, м |
R1=12; R2=16; R3=31; |
|
Расстояние между ручьями, мм |
1900 |
|
Металлургическая длина, м |
32,3 |
|
Диаметр заготовки, мм |
Ø220, Ø460, Ø550 и Ø600 |
|
Вместимость сталеразливочного ковша, т |
120 |
|
Опора разливочного ковша |
Подъемно-поворотный стенд |
|
Максимальная вместимость промковша, т |
24,7 |
|
Рабочий уровень металла в промковше |
800 мм (22,7 т) |
|
Контроль уровня металла в промковше |
Автоматический (по весу металла в промковше) |
|
Опора промковша |
Тележка, оборудованная подъёмной системой |
|
Гильза кристаллизатора кр.220 мм |
параболическая |
|
Гильза кристаллизатора кр.460 мм |
одна конусная |
|
Гильза кристаллизатора кр.550 мм |
3-х конусная |
|
Регулирование потока стали между промковшом и кристаллизатором |
Стопор-моноблок |
|
Шлаковое покрытие металла в кристаллизаторе для разливки закрытой струей |
Шлакообразующая смесь (ШОС) |
|
Контроль уровня стали в кристаллизаторе |
Датчик радиоактивного типа (Co60) |
|
Перемешивание металла |
Устройство электромагнитного перемешивания (ЭМП) в кристаллизаторе |
|
Механизм качания |
Резонансный с гидравлическим приводом |
|
Параметры качания |
Частота качания, качаний/мин |
20 - 240 |
Амплитуда, мм |
1 - 4 |
|
Охлаждение в ЗВО |
Водяное |
|
Выпрямление заготовки |
Непрерывная правка заготовки |
|
Диапазон скоростей вытягивания, м/мин |
0 - 5,0 |
|
Резка заготовки |
Газокислородная |
|
Длина порезанных заготовок, м |
3,5 - 12 |
|
Тип затравки |
Гибкая (рессорно-листовая) |
|
Система разгрузки |
Заготовки диаметром 220 мм передаются на шагающий холодильник, а заготовки диаметрами от 270 до 600 мм направляются непосредственно в конец холодильника на сборную решетку |
|
Маркировка заготовок |
Один маркировщик на три ручья |
Промежуточный ковш представляет из себя емкость дельтообразной формы с установленными в днище стаканами-дозаторами и стопорами-моноблоками для регулирования потока металла в кристаллизаторы. После установки сталеразливочного и промежуточного ковшей в позицию разливки и открытия шибера начинается наполнение промежуточного ковша жидким металлом до заданного уровня, а затем открытие стопорами стаканов-дозаторов промковша и наполнение кристаллизаторов жидкой сталью. Кристаллизатор состоит из внешнего корпуса и установленной внутри него изогнутой конусной гильзы с зазором для водяного охлаждения между ними. Гильза изготавливается из специального сплава на основе меди (Cu-Ag) с внутренним хромистым покрытием. Внешний корпус кристаллизатора состоит из коррозионностойкой стали с механически обработанной внутренней поверхностью. Все кристаллизаторы оснащены электромагнитной мешалкой с целью получения плотной и равномерной структуры стального слитка.
Кристаллизатор предназначен для приема и удержания жидкой стали и для формирования корочки металла. Устанавливается кристаллизатор на стол качания по отношению, к которому конструкция кристаллизатора самоцентрирующаяся, что позволяет быстро выполнить его замену. Все соединения линий водяного охлаждения автоматически уплотняются в момент установки кристаллизатора на столе качания. Кристаллизатор оборудован системой автоматического поддержания уровня металла и системой смазки рабочей поверхности гильзы. В качестве смазки используют шлакообразующие смеси (ШОС) для разливки стали закрытой струей или минеральные масла для разливки стали открытой струей.
Узел качания кристаллизатора обеспечивает:
1) более равномерное распределение смазки по поверхности гильзы;
2) получение качественной поверхности заготовки;
3) увеличение срока службы гильзы кристаллизатора за счет уменьшения трения между стальной заготовкой и медной гильзой.
Качание кристаллизатора происходит вдоль радиуса литья с регулируемой амплитудой и частотой. Реальная траектория качания кристаллизатора совпадает с теоретической в строго определенных пределах.
После наполнения кристаллизатора жидким металлом до заданного уровня происходит автоматический запуск ручья: включается механизм качания кристаллизатора, подача воды на вторичное охлаждение, вытягивание заготовки введенной в нижнюю часть кристаллизатора затравкой. Затравка обеспечивает запуск ручья за счет того, что вначале удерживает жидкую сталь в кристаллизаторе (образует временное дно), а затем протягивает заготовку по всем поддерживающим роликам.
Присоединение головки затравки к ручью (заготовке) происходит с помощью расходуемого металлического холодильника (замораживателя), обеспечивающего его быстрое отсоединение, после чего затравки паркуются. Тянуще-правильный агрегат (ТПА) обеспечивает многорадиусное выпрямление заготовки на границе твердой и жидкой фаз, исключающее образование как междендридных, так и поверхностных трещин.
Первичное охлаждение отливаемой заготовки происходит в кристаллизаторе за счет отдачи тепла жидкого металла гильзе кристаллизатора. Сформированный таким образом слиток заготовки выводится из кристаллизатора на заданной регулируемой скорости, и внутренняя кристаллизация слитка завершается под воздействием водяного охлаждения в закрытой камере, именуемой «зоной вторичного охлаждения» (ЗВО) (рис. 5.41).
Рис. 5.41. ЗВО сортовой МНЛЗ
Конструкция системы вторичного охлаждения основывается на математической модели затвердевания и теплопередачи. Система охлаждения подразделяется на ряд независимых зон. Каждая зона контролируется системой автоматизации 2-го уровня по отдельности. Такая конструкция позволяет постепенно снижать коэффициент теплопередачи к концу зоны охлаждения и предотвращает появления как поверхностных, так и внутренних дефектов. Охлаждение в ЗВО производится с помощью расположенных в ней водораспылительных форсунок.
По завершению кристаллизации, слиток заготовки выводится и правится с помощью правильного узла (ТПА) (рис. 5.42), обеспечивающего правку его искривленной формы в прямую, и непрерывность резки на машинах газовой резки (МГР) (рис. 5.43), в процессе которой выводимый слиток не приостанавливается, но продолжает свое движение: по завершению своего выхода слиток заготовки разгружается на участок отгрузки.
Рис. 5.42. Вытягивания НЛЗ с помощью ТПА
Рис. 5.43. МГР МНЛЗ №1 Рис.5.44. МГР МНЛЗ №2
Для идентификации заготовок они автоматически клеймятся механическим клеймом на специальных машинах.
В процессе разливки стали обеспечиваются требуемые геометрические размеры заготовки, а так же её макроструктура.