Разработка сквозной технологии производства пружин
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?ии в виде твердой пористой массы в зоне умеренных температур при 400-500 С. В присутствии свежевосстановленного железа оксид углерода разлагается с образованием сажистого углерода, который, обладая большой поверхностной активностью, науглероживает твердое железо. Процесс науглероживания железа можно представить реакциями:
СО = СО, + Ссаж и 3Fe + Ссаж = Fe3C + 15,3 кДж.
Температура плавления железа снижается по мере его науглероживания. Если чистое железо плавится при 1539 С, то его сплав с 4,3 % С при 1135 "С.
Примерно при 1250-1300С, когда температура плавления сплава железа с 2-3 % С становится равной температуре доменных газов, начинается оплавление частиц железа и образование капель чугуна, которые стекают в горн печи. Капли соприкасаются с кусками раскаленного кокса и в результате прямого растворения углерода содержание его в металле еще больше увеличивается до 3,5-4,5 %.
На разных горизонтах печи в железо в небольших количествах переходят и другие элементы, такие как кремний, марганец, фосфор, сера, а в некоторых случаях и ванадий, мышьяк, хром, никель, медь. Окончательное содержание углерода в чугуне не регулируется и зависит от температуры чугуна и содержания в нем кремния, марганца, фосфора и других элементов, влияющих на растворимость углерода в железе. Обычно содержание углерода в передельном чугуне составляет около 4,5 %, а в литейном 4,0 %.
Параллельно с образованием чугуна в доменной печи образуется шлак из невосстановившихся оксидов, содержащихся в пустой породе агломерата или руды и флюса. На верхних горизонтах печи сначала образуется легкоплавкий первичный шлак с повышенным содержанием оксидов железа и марганца (FeO и МnО). По мере стекания вниз этот шлак все более нагревается, и в нем растворяются другие невосстановившиеся оксиды, такие как Si02, А120з, СаО и MgO, а содержания FeO и МnО в нем уменьшаются вследствие восстановления железа и марганца. На горизонте фурм в горне в шлак переходит зола сгоревшего кокса. Постепенно в шлак переходит сера, при взаимодействии с известью образуя прочный сульфид CaS. Конечный шлак, плавающий на поверхности чугуна в горне, на 90 % состоит из CaO; Si02; А1203, а остальное - небольшие количества FeO, МпО, MgO, CaS.
Фосфор, за исключением некоторых случаев, в основном считают вредной примесью. Он является причиной неоднородности слитка или отливки, а также снижает пластические свойства готовых металлических изделий, особенно в условиях низких температур.
В доменную печь фосфор попадает с минералами пустой породы агломерата или железной руды преимущественно в виде прочного соединения (СаО)4-Р2Об. Разложение этой соли облегчается в присутствии оксида кремния в результате протекания реакции:
(СаО)4- РА + SiO, = 4СаО -Si02 + РА,
а свободный фосфорный ангидрид Р205 при температуре более 1100С восстанавливается углеродом кокса по реакции:
РА + 5С = 2[Р] + 5СО
и весь фосфор практически полностью переходит в чугун. Получить низкое содержание фосфора в чугуне возможно только при условии загрузки в доменную печь малофосфористых шихтовых материалов.
Сера также является вредной примесью, так как ухудшает текучесть литейных чугунов и вызывает красноломкость или разрушение стали при обработке давлением. На выпуске из доменной печи содержание серы в чугуне не должно превышать 0,03-0,07 %. Большую часть серы (70-95 %) вносит в доменную печь кокс в виде органических соединений, а остальную часть - агломерат, окатыши и флюсы в виде сернистого железа FeS, пирита FeS2, барита BaS04 и гипса CaS04-2H20. До 20 % всей серы уносится из печи с доменными газами в виде H2S и S02, а остальная сера остается в металле и шлаке в виде сульфидов FeS и CaS.
Чтобы удалить серу из чугуна в шлак, нужно перевести ее в нерастворимые в чугуне прочные соединения, например в CaS. Для этого нужно, чтобы шлак в доменной печи был жидкоподвижным, хорошо нагретым и имел высокое содержание СаО для осуществления реакции:
FeS + СаО = CaS + FeO.
Эта реакция хорошо протекает при прохождении капель чугуна через слой шлака, который поглощает CaS, а образующийся оксид железа FeO восстанавливается углеродом по известной реакции. Однако при повышении основности шлака Ca0/Si02 увеличивается его вязкость и снижается способность поглощать серу. Поэтому для улучшения условий удаления серы используют добавки оксида магния, разжижающие шлак.
Основным продуктом доменной плавки является чугун, а побочными - шлак и доменный или колошниковый газ. Все они используются в промышленности, т. е. можно считать, что доменная печь работает по безотходной технологии.
Чугун - это сплав железа с углеродом, кремнием, марганцем, фосфором и серой. В состав легированных чугунов входят, кроме того хром, никель, титан и ванадий, количество которых зависит от состава шихтовых материалов и назначения чугуна. Доменные чугуны по своему назначению подразделяются на несколько видов.
Передельный чугун предназначен для дальнейшего передела в сталь в конвертерах, мартеновских и электрических печах. Он используется в жидком или твердом виде. На его долю приходится около 90 % выплавляемого чугуна. Средний состав передельного чугуна, %: 4,0- 4,5 С; 0,3-1,2 Si; 0,2-1,2 Мn; 0,15-0,20 Р и 0,02-0,07 S.
4.2 Производство стали
Сталь отличается от чугуна меньшим содержанием углерода, кремния, марганца, примесей серы и фосфора. Исходные материалы для получения стали - передельный чугун и стальной лом (скрап). Следовательно, сущностью передела чугуна в сталь является уменьшение содержания у