Producția de oțel și fier și aplicarea lor, rezumate

Prepararea fierului din minereu de fier se realizează în două etape. Acesta începe cu pregătirea minereului-măcinare și încălzire. Minereul este mărunțit în bucăți cu un diametru de cel mult 10 cm. Minereul măcinat este apoi calcinat pentru a îndepărta apa și impurități volatile.

În a doua etapă a minereului de fier este redus la fier cu monoxid de carbon în furnal. Recuperarea este efectuată la temperaturi de aproximativ 700 ° C:

Pentru a mări randamentul de fier, acest proces se realizează în condiții de CO2 în exces de dioxid de carbon.

Monoxidul de carbon CO este produs în cocs de furnal și aer. Aerul este mai întâi încălzită la aproximativ 600 ° C și injectat în cuptor prin tuyere trubu- speciale. Cocsul este ars în aer comprimat fierbinte, formând dioxid de carbon. Această reacție este exotermă și determină creșterea temperaturii peste 1700 ° C:

Bioxidul de carbon se ridică în cuptor și răspunde cu noi șarje de cocs, formând monoxid de carbon. Această reacție este endotermă:

Fier format în reducerea minereului, nisip poluat cu impurități și alumină (cm. Mai sus). Pentru a le elimina din cuptor adauga calcar. La temperaturi rah existente în cuptor, calcar este descompus termic pentru a forma oxid de calciu și bioxid de carbon:

oxid de calciu se conectează cu impurități pentru a forma o zgură. Zgura conține aluminat de calciu și silicat de calciu:

Fier topește la 1540 ° C, Fierul topit împreună cu zgura topită curge spre partea de jos a cuptorului. Zgura topită plutește pe fierul topit. Periodic evacuate din cuptorul la nivelul vuyuschem Corespunzător, fiecare dintre aceste straturi.

Furnal lucrează în permanență, într-un mod continuu. Materia primă pentru procesul de furnal sunt minereu de fier, cocs și calcar. Ei au fost încărcate în mod constant în cuptor prin partea superioară. Fierul este exploatat de patru ori pe zi, la intervale regulate. Acesta este turnat din fluxul de foc cuptor la tempera-rotund aproximativ 1500 ° C Furnalele sunt de diferite dimensiuni și performanțe (1000-3000 tone pe zi). În Statele Unite, există unele design nou, cuptor cu patru puncte de vânzare și de descărcare continuă de fier topit. Astfel de cuptoare au o capacitate de 10.000 de tone pe zi.

Fonta este produs, fuziunea amestecului din fontă, resturi de oțel și cocs. Fierul topit este turnat în forme și se răcește.

Fier forjat este forma cea mai pură de fier tehnic. Acesta a fost preparat prin încălzirea fierului brut cu hematite și calcar într-un cuptor. Acest lucru crește puritatea fierului de până la aproximativ 99,5%. Temperatura de topire este crescută până la 1400 ° C. din fier forjat are o mai mare rezistență, ductilitate și maleabilitatea. Cu toate acestea, pentru multe aplicații este înlocuit cu oțelul cu emisii reduse de carbon (cm. Mai jos).

Baza este fier procesul de producție de reducere a oxizilor de fier sale de monoxid de carbon.

Este cunoscut faptul că monoxidul de carbon poate fi obținut prin acțiunea acrișor genus cocsul incandescent aer. Dioxidul de carbon se formează în primul rând, care este reconstruit la o temperatură ridicată cocs carbon-Liban în monoxid de carbon:

Regenerarea fierului feric are loc treptat. În primul rând, oxid de fier este redus la concentrat de oxid de fier:

Mai mult, oxid de azot oxid-fier este redus la fier:

și în final, recuperarea fierului din oxid de fier:

Rata acestor reacții crește odată cu creșterea temperaturii, cu un conținut de fier Uwe-lichenie a minereului și a bulgărilor de minereu cu descreșterea dimensiunii. Prin urmare, procedeul se realizează la temperaturi ridicate, iar minereul de pre-imbogati, zdrobite, piesele sunt sortate după dimensiune: aceeași dimensiune în bucăți de același Lez de recuperare are loc în același timp. Dimensiunile optime ale minereului și cocs bulgări de la 4 la 10,8 cm. Minereul fină cu sinterizat preliminar (aglomerează) prin încălzire la o temperatură ridicată. Astfel, din minereu îndepărtat cea mai mare parte a sulfului.

Fierul este redus cu monoxid de carbon substanțial jumătate de ness. În același timp, parțial restaurat și siliciu mar-ghanez. Fierul redus formează un aliaj cu cocs carbon. siliciu, mangan și compuși de sulf și fosfor. Acest aliaj, fierul topit. Temperatura de topire de fier substanțial sub temperatura de topire de fier pur.

roca sterila si combustibili de cenușă ar trebui, de asemenea, să fie estompată revendicate. Pentru scăderea punctului de topire al materialelor „pla-Villeneuve“ injectat decât minereuri și cocs, fluxuri (topire-audio) - în mare măsură de calcar și dolomit CaCO3 CaCO3 × MgSO3. produși de descompunere flux atunci când este încălzit, pentru a forma ve există, membri ai gangă și cocs cenușă, co-unirea cu puncte de topire mai scăzute, silicați preimuschest-venno și aluminosilicați de calciu și magneziu, de exemplu, 2CaO x 2O 3 x SiO2. 2CaO × Mg0 × 2Si02.

Compoziția chimică a materiilor prime furnizate în vederea prelucrării, Inog da variază larg. Pentru a efectua procesul de sub constant yannyh și cele mai bune condiții, materii prime „medie“ de compoziția chimică, adică. E. minereul amestecat cu o compoziție chimică diferită în anumite rapoarte de greutate dau amestecuri de compoziție constantă. Minereul fin este sinterizate împreună cu fluxuri, obtinandu-se „oflyu Owl aglomeratului“. Aplicarea aglomeratul fluxate permite accelerarea în mod semnificativ procesul.

Oțeluri sunt împărțite în două tipuri. oțelurile carbon conținând până la 1,5% carbon. oțelurile aliate care conțin nu numai mici cantități de carbon, dar, de asemenea, introduse în mod specific de impurități (aditiv) alte metale. Detalii mai jos tipuri diferite-vayutsya considerate de oțeluri, proprietățile și utilizările acestora.

proces BOF. In ultimele decenii, producția de oțel a revoluționat prin dezvoltarea procesului BOF (cunoscut și ca procesul Linz-Donawitz). Acest proces a fost, de asemenea, pus în aplicare în 1953 în uzinele siderurgice în două centre austriece-ing metallur, Linz și Donawitz.

In procesul BOF foloseste convertor de oxigen cu baze, garnitură clorhidric (zidărie). Convertor încărcat supraînălțată fier topit din cuptorul de topire și metalul resturi, este apoi returnat în poziție verticală. Apoi, în convertorul este introdus de sus a tubului de cupru și răcite cu apă prin ea este direcționată pe suprafața jetului de fier topit de oxigen cu un adaos de var pulbere (CaO). Acest „absorbant de oxigen“, care durează 20 de minute, duce la oxidarea intensă de impurități de fier, conținutul convertorului menține o stare lichidă prin energia repartizări-Niju în reacția de oxidare. oxizi formați se combină cu var și transformate în zgură. Apoi, un tub de cupru și împingeți convertorul este înclinat să se scurgă din ea zgură. După re-purjare oțelul topit turnat din convertizor (înclinat) în oala de turnare.

proces BOF este folosit în principal pentru obținerea depunerilor de oteluri carbon. Acesta este caracterizat de o productivitate ridicată. Pentru 40-45 de minute, în același convertor poate fi obținut de 300-350 de tone de oțel.

În prezent, toate oțelul în Marea Britanie și cele mai multe dintre oțelul produs în lume prin acest proces.

proces EAF. cuptoare electrice sunt utilizate în principal Obra Zoom pentru transformarea deșeurilor de oțel și fier în oțeluri înalt aliate, cum ar fi din oțel inoxidabil. Cuptorul este rotund rezervor adânc, căptușită cu cărămidă refractară. Prin cuptorul cu capac deschis este încărcat cu resturi de metal, iar apoi capacul este închis și prin găurile conținute în acesta este coborât în ​​electrozii de cuptor, până când acestea vin în contact cu metalul. După aceea includ curent. Un arc între electrozi, în care temperatura în curs de dezvoltare este de peste 3000 ° C, La această temperatură, metalul se topește și formează un nou oțel. Fiecare cuptor de încărcare permite să primească 25-50 de tone de oțel.

Oțel obținut prin eliminarea fierului din ea cea mai mare parte de carbon, siliciu, mangan, fosfor și sulf. La aceasta a fost supusă unui fier de topire oxidantă. produși de oxidare vyde-lyayutsya în stare gazoasă sub formă de zgură.

Din moment ce concentrația de fier din fier semnificativ mai mare decât cea a altor substanțe, primul fier oxidează rapid. Fierul devine oxid de fier:

Reacția are loc cu eliberarea de căldură.

oxid feros, amestecarea cu topitura, oxidează mangan siliciu și carbon:

Primele două reacții sunt exoterme. Mai ales de multe de căldură-vyde doresc să stabilească la oxidarea siliciului.

Fosforul este oxidat la acidul fosforic anhidridă, care formează oxizi metalici cu un compus solubil în zgură. Dar conține sulf-zhanie a scăzut ușor, și este important ca în materiile prime nu a fost suficient de sulf.

După terminarea aliajului lichid în reacțiile de oxidare a conținut mai mult oxid de fier, din care trebuie să fie stăpânit-bodit. În plus, este necesar să se aducă la normele stabilite cu un oțel reținere carbon, siliciu și mangan. Prin urmare, se adaugă la sfârșitul agenților reducători de topire, cum ar fi feromangan (aliaj de fier și mangan) și alte așa-numitele „gunoieri“. Mangan reacționează cu oxid de fier și „sraskislyaet“ Steel:

Redistribuirea de fier în oțel este în prezent în curs de implementare o dată sau de maniere personale. Mai vechi, aplicat pentru prima dată în secolul XIX de sulf-dine. Este un mod de a Bessemer.

procesul Bessemer. Conform acestei metode de redistribuire de fier în oțel este realizată prin suflarea de aer prin fier topit Chii-ardere. Procesul se produce fara costul combustibilului, datorită căldurii generate de reacțiile de oxidare exoterme crem-TION, mangan și alte elemente.

Procesul se desfășoară într-un aparat numit de către inventatorul convertorului Lee Fahmy-Bessemer. Este pre-resents un vas de oțel în formă de pară căptușit la interior cu material refractar. În partea de jos a convertorului are găuri prin care aerul este introdus în aparat. Personalul bot periodic. dispozitiv pus într-un set orizontal de cotitură, turnat din fontă și alimentat cu aer. Apoi, rândul său, Appa-rat într-o poziție verticală. La începutul oxidate-Lezo, siliciu și mangan, apoi carbon. Oxidul de carbon rezultat este lungimea deasupra arși convertor orbitor flacără strălucitoare de 8 litri. Flacăra este treptat înlocuită brun dy-IOM. Fier începe arderea. Aceasta indică faptul că perioada de oxidare int-intensitate de carbon se termină. Apoi, fluxul de aer a fost oprit, transferat Conver ter pus într-o captatori orizontale-set și să facă.

proces Bessemer are mai multe avantaje. El este foarte rapid (în termen de 15 năut E), astfel încât unitatea de producător-Ness este mare. Pentru realizarea procedeului nu consumă Buet Thr-combustibil sau energie electrică. Dar această metodă poate procesa etape în cuva de oțel, nu toate, ci numai anumite soiuri de fontă. În plus, o cantitate semnificativă de fier în Bessemer pro-cedarii oxidat și a pierdut (mare „frenezie“ de fier).

Usovershenst-semnificativă existență în producerea oțelului în convertizoare Bessemer sunt aplicații etsya de aer de purjare în loc de amestec cu oxigen Num-lea ( „EAN“), care permite obținerea unui oțel de calitate superioară.

Impuritățile conținute în amestec sunt oxidați liber, oxigenul, gazele de ardere și oxigen incluse în minereu de fier, scara mill și rugina.

La sfârșitul procesului, se adaugă captatori. Schimbarea în compoziția aliajului monitorizat cu atenție, ghidat analiza rapidă a datelor ne permite să dea un răspuns cu privire la compoziția oțelului pentru câteva minute. Oțelul a terminat turnat in oalelor. Pentru temperaturii flăcării pe vyshen combustibil gazos și aer sunt preîncălzite în regeneratoarele. Principiul de funcționare al regenerator este aceeași ca domeniul încălzitoare de aer și pro-ducerea. Duza este încălzită de gazele de ardere de regenerator din cuptor și când este suficient încălzit prin regenerator la rangul hrănit în aer cuptor. În acest moment, un alt regenerator încălzit. Pentru a reglementa regimul termic al cuptorului este prevăzut cu mijloace automate.

oameni de știință și producători de oțel din România a dezvoltat metode RMS-viteza-otelariile, creșterea productivității cuptorului. Performanța este exprimată în numărul de oțel cuptor semi-ceai cu un metru pătrat vatra cuptor pe unitatea de timp.

Producția de oțel în electroni-tropechah. Utilizarea energiei electro-cal în producția de oțel permite temperaturi mai mari Dost Causeway si reglementeze mai precis. În acest sens, în electric vyplav lyayut orice oțeluri, inclusiv cele care conțin metale refractare - tungsten, molibden și alte elemente de aliere pierderi în polițiști electrice mai puțin decât în ​​alte cuptoare .. Când topirea cu oxigen-Leniye accelerat de topire a încărcăturii, și în special monoxid de carbon în încărcătura lichidă Leniye, permițând oxigen Application este chiar mai îmbunătăți calitatea oțelului electrice, deoarece ea mai puține resturi dizolvate gaze și incluziuni nemetalice.

Industria utilizate două tipuri de cuptoare: cu arc și de inducție. In cuptoarele cu arc electric este obținut după căldură Corolar arc electric între electrozi și taxa. Cuptorul cu inducție este obținută datorită căldurii induse în curentul electric de metal-Rui.

Unele elemente-d sunt utilizate pe scară largă pentru fabricarea materialelor structurale, în principal sub formă de aliaje. Aliajul este un amestec (sau soluție) dintr-un metal cu unul sau mai multe alte elemente.

Aliaje componentă principală care este de fier, numite oțeluri. Am spus deja că toate oțelurile sunt împărțite în două tipuri: de carbon și aliaj.

Mașini de găurit, cuțite, ciocane, dălți

oțelurile carbon. Conținutul de carbon din oțel transforma Sect-lyayutsya pe emisii reduse de carbon, oțel de carbon mediu și. Duritatea oțelului carbon crește odată cu creșterea conținutului de carbon. De exemplu, oțelul moale este cleioasă și forjare. Acesta este utilizat în cazurile în care stresul mecanic nu este critică. Diferite aplicații ale oțelurilor carbon sunt specificate în tabel. Ponderea oțelului carbon cu până la 90% din producția totală de oțel.

oteluri aliate. Aceste oțeluri conțin până la 50% din unul sau mai multe metale de impurități, de obicei aluminiu, crom, cobalt, molibden, nichel, titan, vanadiu și testamente-Fram.

Oțelurile inoxidabile conțin, ca impurități, fier crom și nichel. Aceste impurități cresc duritatea oțelului și a face rezistent la coroziune. Această din urmă proprietate se datorează formării unui strat subțire de oxid de crom (III) pe suprafața oțelului.

Otelurile de scule sunt împărțite în wolfram și mangan. Adăugarea acestor metale mărește duritatea, rezistența și stabilitatea la temperaturi ridicate (rezistență la căldură) devin. Aceste oțeluri sunt utilizate pentru foraj, producând muchiile tăietoare ale uneltelor de metal de lucru și pieselor de mașini, care sunt supuse la sarcini mecanice ridicate.

oteluri de siliciu sunt folosite pentru fabricarea diferitelor electrice: cu motor, generatoare electrice și transformatoare.