Продувка металла порошкообразными материалами

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 16Следующая ⇒

Продувка металла порошкообразными материалами (или вдувание в металл порошкообразных материалов) проводится для обеспечения максимального контакта вдуваемых твердых реагентов с металлом, максимальной скорости взаимодействия реагентов с металлом и высокой степени использования вдуваемых реагентов. Достоинством этого метода является также то, что реагент в металл вдувается струей газа-носителя, который оказывает определенное воздействие на металл. Газом-носителем может быть: 1) окислитель (например, кислород или воздух); 2) восстановитель (например, природный газ); 3) нейтральный газ (азот, аргон). В качестве вдуваемых реагентов используют шлаковые смеси, а также металлы или сплавы металлов. Метод вдувания порошков используют для ряда целей.

1. Дефосфорации металла. При использовании шлаковых смесей для удаления фосфора в металл обычно вдувается в струе кислорода смесь, состоящая из извести, железной руды и плавикового шпата.

2. Десульфурации. Для удаления серы в металл вводят (в струе аргона или азота) флюсы на основе извести и плавикового шпата; смеси, содержащие кроме шлакообразующих также кальций или магний; реагенты, которые вследствие высоких энергий взаимодействия и соответствующего пиро-эффекта обычными способами вводить в металл нельзя (кальций, магний).

3. Раскисление и легирование, в том числе для введения металлов, которые вследствие вредного действия на здоровье обычными методами вводить опасно (свинец, селен, теллур).

4. Ускорение шлакообразования. В конвертерных цехах вдувание порошкообразной извести используют при переделе высокофосфористых чугунов.

5. Науглероживание. Вдувание в металл порошкообразных карбонизаторов (графита, кокса и т.п.) позволяет в различных случаях практики решать разные задачи, в частности: корректировать содержание углерода в металле; при недостатке или отсутствии чугуна повышать в металле содержание углерода до пределов, необходимых для нормального ведения процесса; раскислять металл (вдувание в окисленный металл порошка углерода вызывает бурное развитие реакции обезуглероживания, содержание кислорода при этом уменьшается, а выделяющиеся пузыри СО промывают ванну от газов и неметаллических включений). Порошок графита или кокса можно вводить в металл непосредственно в печи, а также в ковш или на струю металла.

6. Метод вдувания в металл в ковше порошков может использоваться также для получения стали с регламентированным содержанием азота, а также для легирования кремнием, никелем, молибденом, вольфрамом, свинцом и др. Для получения низкосернистой азотсодержащей стали могут использоваться смеси, содержащие цианамид кальция CaCN₂. В этом случае несущим газом является азот. При вдувании смеси кроме насыщения металла азотом одновременно протекают процессы науглероживания, раскисления и десульфурации.

Способы ввода реагентов в глубь металла разнообразны, поэтому под терминами " вдувание порошков", " инжекционная металлургия" понимают большое число самых разнообразных технологий. Наиболее распространенным реагентов, используемым в составе вдуваемых смесей, является кальций. Кальций оказывает положительное влияние как реагент, существенным образом влияющий на скорость удаления включений, поскольку присутствие кальция способствует переводу включений глинозема в жидкие алюминаты кальция, что, в свою очередь, способствует ускорению удаления включений из металла. Сталь, подвергнутая обработке кальцием, характеризуется существенно более высокой обрабатываемостью, что способствует повышению производительности металлообрабатывающих станков. При использовании введения в сталь кальция значительно улучшаются показатели механических. Процесс введения кальция в сталь характеризуется рядом особенностей: пироэффектом, малой степенью усвоения и соответственно повышенной стоимостью обработки. Учитывая это, распространение получили два приема работы: 1) добавка кальция в составе различных сплавов, смесей, соединений (" разубоживание" материала); 2) введение кальция (в виде этих смесей и соединений) не на поверхность, а в глубь металла (" инжекция" или " инъекция" ). Термин " инжекционная" металлургия введен шведскими металлургами, разработавшими одну из разновидностей способа с использованием фурм-образного вида (рис. 127) и обозначается буквами 1или I(Injection). Метод широко распространен за рубежом (под разными названиями); например, в ФРГ данный способ известен как TN-процесс. В США, Канаде и некоторых других странах этот метод получил название САВ-процесса. Метод используют, в частности, при производстве стали, применяемой для изготовления листа для сварных тяжелонагруженных конструкций. Жидкую сталь выпускают в ковш, закрываемый затем крышкой, через которую вводят фурму для вдувания кальция в струе аргона. Кальций испаряется и, поднимаясь вместе с пузырями аргона, связывает серу в сульфид CaS.

а — общая схема (1 — подъемно-опускающееся устройство, 2— раздаточный бункер, 3 — труба для продувки, 4 — крышка с огнеупорной футеровкой, 5 — фурма, 6 — ковш, 7 — накопитель фурм), б — фурма (1 — огнеупор, 2 — стальная трубка)

Рисунок 127. Устройства для продувки стали кальцийсодержащими реагентами

Контрольные вопросы:

1. Объяснить внепечную обработку металлов и сплавов.

2. Объяснить обработку металлов вакуумом.

3. Объяснить обработку металлов вакуумом и кислородом.

4. Объяснить продувку металлов инертными газами.

5. Дать понятие аргоно-кислородная продувка.

6. Объяснить обработку металла синтетическим шлаком.

7.Рассказать о продувке металла порошкообразными материалами.

Лекция 10, 11. Производство ферросплавов Назначение и виды ферросплавов. ГОСТы на ферросплавы. Устройство ферросплавных печей. Основы производства сплавов на основе кремния, марганца, хрома. Основы производства малой группы ферросплавов на основе вольфрама, титана, молибдена, ванадия и других.

План лекции:

1. Назначение и виды ферросплавов. классификация ферросплавных процессов

2. Устройство ферросплавной печи

3. Производство ферросилиция

4. Производство углеродистого феррохрома

5. Производство ферромарганца и феррохрома с низким содержанием углерода

6. Основы производства малой группы ферросплавов на основе вольфрама, титана, молибдена, ванадия и других.

Назначение и виды ферросплавов. классификация ферросплавных процессов

Ферросплавы- это сплавы железа с кремнием, марганцем, хромом, вольфрамом и другими элементами, применяемые в производстве стали для улучшения ее свойств и легирования

Классификация ферросплавов по объему производства

Выделяют две Группы ферросплавов - большие и малые.

К группе больших ферросплавов (объём производства миллионы тонн) относят: кремнистые ферросплавы (ферросилиций всех марок, кристаллический кремний ); марганцевые ферросплавы ( высоко-, средне- и низкоуглеродистый ферромарганец, товарный и передельный силикомарганец, металлический марганец, азотированный марганец, марганцевые лигатуры ); хромовые ферросплавы ( высоко-, средне- и низкоуглеродистый феррохром, товарный и передельный ферросиликохром, металлический хром, азотированный феррохром, лигатуры сложных коMnозиций ).

К группе малых ферросплавов (объём производства - десятки и сотни тысяч тонн) относят: ферровольфрам; ферромолибден; феррованадий; ферротитан и сплавы систем Fe-Si - Ti, Ti - Cr - Al, Ti - Cr - A1 Fe, Ti - Ni; феррониобий и сплавы систем Ni- Nb, Nb -Та - Fe, Nb - Та - Mn - Al - Si - Ti, Nb - Та - Al; ферросиликоцирконий и ферроальминоцирконий; ферроникель и феррокобальт; сплавы с алюминием (силикоалюминий, ферроалюминий, ферросиликоалюминий, сплавы систем Fe - Al – Mn-Si, Fe - Mn - Al); сплавы щелочноземельных металлов (силикокальций, силикобарий, силикомагний, силикостронций, коMnлексные сплавы систем Fe -Si -Mg - Са, Si - Са -Ва - Fe, Si - Ва - Fe, Si - Ba - Sr и др.); ферробор, ферроборал и лигатуры с бором (Ni -В, Сг - В, В - Si - Al - Ti - Zr); сплавы с редкоземельными металлами (РЗМ) систем РЗМ-Si, Се - Si - Fe, РЗМ - Al - Si; феррофосфор; ферроселен и ферротеллур.

Основное количество ферросплавов используют в сталеплавильном производстве для легирования и раскисления стали, а также для легирования и модифицирования чугуна и сплавов, изготовления сварочных электродов, производства химических соединений, в качестве исходного материала для защитныхпокрытий на металлических конструкциях и устройствах, при обогащении полезных ископаемых. Ферросплавы служат также исходным сырьем при получении особо чистых веществ (элементов и соединений) и широко используются в качестве восстановителей в металлотермических процессах.

Большинство ферросплавов содержит относительно большое количество железа. Это обусловлено тем, что в исходном сырье наряду с оксидами ведущих элементов всегда присутствуют оксиды железа, которые не являются вредной примесью для большинства ферросплавов.

Более того, железо, растворяя восстановленный ведущий элемент, снижает активность последнего и температуру плавления ферросплавов, повышает плотность ряда ферросплавов и увеличивает полезное использование ведущих элементов в железе за счет снижения активности ведущего элемента в растворе уменьшает изменение энергии Гиббса процесса восстановления, так, при образовании растворов на основе железа восстановление ведущего элемента возможно при более низких температурах с большим извлечением, поэтому часто железо специально вводят в шихтовые материалы (в виде стружки, реже, в виде оксидов). Стоимость восстановленных элементов в ферросплавах ниже, чем чистых.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒