Контрольная работа по "Металлургии"

В отдельных  случаях практикуют наплавки по всей наружной поверхности конуса. Новым  наплавочным материалом является так  называемый композиционный сплав, в  состав которого входит релит, т.е. литые  карбиды вольфрама. Упрочнение этим сплавом, проверенное на конусах  засыпных аппаратов и других деталей, показало увеличение их стойкости в 3—5 раз по сравнению с применяемыми ранее.

Основание конуса по внутренней окружности усиливается  фланцем жесткости с равномерно расположенными по нему ребрами. После  отливки большой конус подвергается высокотемпературному обжигу и отпуску  для снятия тепловых напряжений, затем  механической обработке, после которой  тщательно балансируется для  предупреждения раскачивания, ударов о воронку и неравномерного ссыпания шихты. Фактическая его масса  не должна превышать теоретическую  более чем на 15% для предупреждения перегрузов механизмов, управляющих  маневрированием конуса. Штанга конуса, проходящая через вершину малого конуса и внутри его штанги, делается цельнокованой из стали марки 15. Диаметр ее для современных печей  равен 185—190 мм; длина достигает 15 м. Поверхность штанги тщательно обрабатывается по всей длине и в месте прохождения  через сальниковое уплотнение шлифуется. Схемы оборудования для маневрирования конусами засыпного устройства доменной печи разделяются на канатные и бесканатные, с балансирами и без балансиров. При канатных привод находится в  машинном помещении и соединен с  балансирами канатами, при бесканатных  — на колошнике. Будучи связан непосредственно  со штангами конусов, он воздействует на балансиры. В качестве приводов применяются  конусные лебедки с электрическими двигателями, предназначенные для  маневрирования конусами, также пневматические и гидравлические цилиндры.

По характеру  взаимодействия привода и штанги маневрирование разделяется на свободное  и принудительное. В первом случае оно происходит только под действием  веса конусов, во втором случае к весу конуса прибавляется усилие приводного каната, передаваемое ему движущимся цилиндром. Шток с поршнем закреплены при этом неподвижно. На современных  печах устанавливаются кривошипные  или рычажные балансиры конструкции  УЗТМ.

 

 

2.6 Футеровка доменной печи

 

Футеровка доменной печи выполняется комбинированной  из огнеупорного кирпича двух размеров: нормального (230 мм) и полуторного (345 мм) с перевязкой швов в радиальном и вертикальном направлениях. Применяют  также большемерные огнеупоры, в  том числе углеродистые в зависимости  от принятой конструкции кладки. Лещадь печи сооружают из кирпича лучших марок: муллитового, высокоглиноземистого, углеродистого.

Конструктивными элементами кладки доменной печи являются:

- лещадь,

- горн (в  том числе металлоприемник и  фурменная зона),

- заплечики, 

- распар,

- шахта, 

- колошник,

- купол  печи, который иногда вместо огнеупорной  футеровки защищают плитами с  охлаждением или торкретированием  огнеупорным бетоном. 

По вспомогательным  объектам различают футеровку восходящих газопроводов и свечей, нисходящих газопроводов, пылеуловителей, тракта горячего дутья и фурменных рукавов. Для различных проемов (фурменных  отверстий, чугунных и шлаковых леток, а также деталей воздухопроводящих  магистралей) применяют специальный  арочный кирпич.

Толщину футеровки доменной печи определяют проектом печи в зависимости от материалов и условий работы с учетом специальных  стандартов и инструкций. При этом учитывают, что тепловое и химическое воздействие на кладку возрастает от верха печи к низу, а механические нагрузки, наоборот, преобладают главным  образом в верхних 2/з высоты шахты  и имеют свой максимум в цилиндрической части колошника, где кладка испытывает максимальное ударное воздействие  от падающих с засыпного аппарата шихтовых материалов. Технические условия на огнеупоры, применяющиеся для футеровки доменных печей.

Однако  в связи со многими исследованиями доменного процесса и условиями  службы конструкций доменных печей  и их футеровки в доменном производстве получили применение новые виды огнеупоров, увеличивающих длительность кампаний доменных печей. Вместе с этим изменилась технология сооружения кладки. Она  сооружается из различных видов  огнеупоров с распределением их по горизонтам печи в соответствии с  процессами, происходящими в ней  по высоте профиля. К таким видам  относятся: карбидокремниевые, нитридные  и другие огнеупоры. Они обладают высокой прочностью и теплопроводностью, повышенной стойкостью к воздействию  шлаков и истирающим воздействиям шихты  и газовых пылевых потоков. Наиболее стойкими из них являются карбидокремниевые  с успехом применяемые в нижних горизонтах доменной печи в зарубежной практике. Они отличаются высокой  плотностью — 2,3—2,6 г/см3 и пониженной пористостью — 13,6—15,4%, причем различные  марки их имеют различные свойства по пределу прочности, термическому расширению, модулю упругости и другие в зависимости от содержания SiO2 (от 1,3 до 7,3%) и Al2O3 (от 0,3 до 0,5%).

Футеровка доменной печи этим видом огнеупоров особенно важна для распара и  низа шахты, поскольку в них происходит наибольший износ футеровки от воздействия  на нее процессов различного характера, присущих доменной плавке.

Карбидокремниевые огнеупоры значительно превосходят  оксидные (высокоглиноземистые и  др.) и очень эффективны при их использовании в работе. Футеровка  доменной печи № 6 в Эймейдене (Нидерланды) (табл. 2, 3) состоит из 2 огнеупоров: графитовых и карбидо-кремниевых. Причем последние  размещаются на лицевой поверхности  внутреннего пространства печи. Оба  огнеупора укладываются чередующимися  слоями (структура «сэндвич»), что  позволяет поддерживать равномерный  нагрев карбидных огнеупоров (SiC) благодаря интенсивному отводу теплоты графитовыми изделиями. Доля карбидных огнеупоров увеличивается в кладке от распара к верхней части шахты, а доля графитовых изделий уменьшается. Оксидные изделия (высокоглиноземистые) применяют в фурменной зоне, муллитовые (62—72% Al2О3) в верхней части лещади, а в верхней части шахты используются шамотные огнеупоры, пропитанные фосфатами.

Для упрочнения футеровки горна и лещади на печи укладывается слой из графитовых изделий  толщиной 300 мм, далее идут слои углеродистых огнеупоров и слои горизонтальных графитовых блоков толщиной 700 мм, из которых сооружают  стены горна.

 

 

2.7 Охлаждение доменных печей

 

Охлаждение  доменных печей необходимо для сохранения футеровки и создания такой защиты кожуха от воздействия высоких температур, при которой печь могла бы работать даже при больших местных повреждениях кладки. Охлаждение доменной печи по видам  теплоносителя делится на два  основных способа: холодной технической  водой, иногда химически очищенной  и кипящей (деаэрированной) водой  с использованием в качестве охлаждающего фактора скрытой теплоты парообразования. Второй способ известен под названием  испарительного охлаждения. Оба способа  охлаждения разделяют на горизонтальное и вертикальное.

В первом случае холодильники шахты, распара, заплечиков и фурменной зоны доменной печи устанавливают  в массиве кладки горизонтально, а во втором — вертикально по охлаждаемой поверхности, прикрепляя к внутренней стороне кожуха печи специальными болтами. Охлаждение металлоприемника и боковой поверхности лещади при всех условиях осуществляют только вертикальными холодильниками. Преимущества горизонтальной системы охлаждения доменной печи заключены в большей поверхности охлаждения, достигающей 3 м2/м3 кладки, возможности смены холодильников в межремонтные периоды, лучшей сохранности проектного профиля и соотношений его размеров. Недостатками горизонтальной системы охлаждения являются плохая герметичность кожуха, ослабление его вырезами для холодильников, относительная легкость прогара холодильников при обнажении их по мере износа кладки или оползания гарнисажа.

При вертикальной системе охлаждения кожух доменной печи имеет лучшую по сравнению с  предыдущей строительную прочность, более  герметичен, не ослаблен вырезами, но имеет  меньшую площадь охлаждения (2 м2/м3 кладки).

 

 

3. Кислородно-конверторный цех

 

Цех имеет  в своем составе три конвертера объемом 50 м3. Проектная мощность цеха – 1230 тыс. тонн стали в год. Оборудование цеха позволяет производить обработку  металла жидкими синтетическими шлаками и выплавлять до 70 плавок в сутки. Цех производит более 70 марок  стали: кипящие, спокойные, полуспокойные, конструкционные и низколегированные  стали обычного и повышенного  качества. В конвертерном цехе впервые  в СССР была освоена выплавка стали  с продувкой металла кислородом сверху в ванне конвертера, что  позволило интенсифицировать процесс  производства высококачественной стали.

На ДМЗ  им. Петровского разрабатывается  программа по реконструкции конвертерного  производства, предполагающая увеличение емкости конвертеров до 60 тонн каждый и строительство участка непрерывной  разливки стали, который будет включать в себя шестиручьевую МНЛЗ и однопозиционную  установку печь-ковш. Комплекс позволит повысить производительность кислородно-конвертерного цеха, улучшить качество выплавляемой стали и расширить сортамент прокатного цеха № 2.

 

 

3.1 Кислородно-конвертерные процессы

 

 

  Кислородно-конвертерным процессом в нашей стране обычно называют процесс выплавки стали из жидкого чугуна и добавляемого лома в конвертере с основной футеровкой и с продувкой кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму; за рубежом его называют процессом ЛД. За время существования процесса (с 1952-53 гг.) было разработано несколько его разновидностей, из которых в настоящее время наряду с процессом ЛД промышленное применение находят кислородно-конвертерные процессы с донной продувкой и с комбинированной продувкой. Первые опыты по продувке чугуна кислородом сверху были проведены в СССР в 1933 г. инж. Н.И.Мозговым. В дальнейшем в нашей и в ряде других стран велись исследования по разработке технологии нового процесса. В промышленном масштабе кислородно-конвертерный процесс был впервые осуществлен в 1952—1953 гг. в Австрии на заводах в г. Линце и Донавице.

За короткий срок кислородно-конвертерный процесс  получил широкое распространение  во всех странах. Так, если в 1960 г доля конверторной стали составляла 4% мировой  выплавки, то в 1970 - 40%, а в 1989 году - 60%.

Основные: более высокая производительность одного работающего сталеплавильного агрегата (часовая производительность мартеновских и электродуговых печей  не превышает 140 т/ч, а у большегрузных  конвертеров достигает 400—500 т/ч);

       более низкие капитальные затраты, т.е. затраты на сооружение цеха, что объясняется простотой устройства конвертера и возможностью установки в цехе меньшего числа плавильных агрегатов;

меньше  расходы по переделу, в число которых  входит стоимость электроэнергии, топлива, огнеупоров, сменного оборудования, зарплаты и др.;

процесс более удобен для автоматизации  управления ходом плавки;

благодаря четкому ритму выпуска плавок работа конвертеров легко сочетается с непрерывной разливкой. Кроме  того, по сравнению с мартеновским производством конвертерное характеризуется  лучшими условиями труда и  меньшим загрязнением окружающей природной  среды. Благодаря продувке чистым кислородом сталь содержит 0,002-0,005 % азота, т.е. не больше, чем мартеновская. Тепла, которое  выделяется при окислении составляющих чугуна, с избытком хватает для  нагрева стали до температуры  выпуска. Имеющийся всегда избыток  тепла позволяет перерабатывать в конвертере значительное количество лома (до 25-27 % от массы шихты), что  обеспечивает снижение стоимости стали, так как стальной лом дешевле  жидкого чугуна.

Шихтовые  материалы кислородно-конвертерного  процесса

Основными шихтовыми материалами кислородно-конвертерного  процесса являются жидкий чугун, стальной лом, шлакообразующие (известь, плавиковый шпат и др.), ферросплавы для раскисления  и легирования стали. Постоянно  используется также газообразный кислород.

 

4. Подготовка составов для разливки  стали

 

      В сталеплавильных цехах большой производительности сталь разливают в изложницы, установленные на тележках. Состав с изложницами готовят к разливке в специальных отделениях и в готовом виде подают в разливочный пролет сталеплавильного цеха. При такой организации работ большинство трудоемких подготовительных операций проводят вне разливочного пролета. При этом улучшаются условия труда, увеличивается возможность механизации операций, что ведет к повышению производительности труда и улучшению качества работ. В некоторых старых цехах малой производительности подготовка к разливке, разливка и раздевание слитков осуществляются непосредственно в разливочном пролете цеха (в стационарных канавах).

Подготовка  состава или канавы для разливки сифоном включает подготовку поддонов, изложниц, центровых и прибыльных надставок (в случае разливки спокойной  стали) и сборку их.  Поддон очищают  от мусора и скрапа, затем в углубление для звездочки и каналы засыпают сухой песок так, чтобы установленный  сифонный кирпич был заподлицо с  поверхностью поддона. Сначала укладывают звездочку, затем пролетные и  концевой сифонные кирпичи. Буртики  замка кирпичей слегка обмазывают глиной, при этом нужно тщательно следить, чтобы глина не попадала внутрь канала. Снаружи сифонный кирпич также обмазывают огнеупорной массой. Промежуток между  концевым кирпичом и торцовой стенкой  канала заделывают обломками кирпича; остаток огнеупорной массы или  глины снаружи поддона аккуратно  снимают. После наборки проводки должны просохнуть за счет запаса тепла, сохранившегося в поддоне от предыдущей плавки. Температура поддона перед  наборной должна быть не ниже 80—100°. Новый  холодный поддон перед наборной должен быть подогрет.