Кислородно конвертерный способ получения стали презентация

Лекция на тему: Технология производства стали в конвертерах

Описание презентации по отдельным слайдам:

Тема 2.2. Технология производства стали в конверторах. Лекция № 20 1. Температурный и тепловой режим конверторной плавки. 2. Охлаждение конверторной плавки. Виды охладителей. 3. Пути увеличения части металлолома в конверторах.

1. Температурный и тепловой режим конверторной плавки. Как и большинство конверторных процессов, ККП идёт без подачи топлива, то есть без использования внешних источников тепла. Нагрев металла до температуры выпуска и компенсация всех видов тепловых потерь происходит в результате экзотермических процессов окисления примесей ванны. Поэтому температурный режим плавки связан с химическим составом и температурой чугуна, количеством и видом охлаждающих материалов, температурой футеровки конвертора.

При кислородном дутье ванна получает от реакции окисление углерода до СО в три — четыре раза больше тепла, чем при воздушном. Существенно увеличивается количество тепла, внесённого реакциями окисления кремния, марганца, фосфора и железа. Поскольку концентрации углерода в шихте высокие, роль реакций окисления углерода становится ведущей, особенно при переработке чугунов, содержащих небольшие количества кремния и фосфора. При продувке кислородом сверху некоторая часть углерода окисляется и в отходящих газах содержится до 88 – 90% СО и 10-12 % СО2

Тепловой баланс кислородно-конверторной плавки состоит из двух частей. 1. Приходная часть баланса состоит из двух почти равных частей: тепла жидкого чугуна и тепла, которое выделяется при окислении его примесей. 2. В расходной части теплового баланса основное место занимает тепло, что идёт на нагревания стали и шлака, а также теряется с отходящими газами. Потери тепла через футеровку и горловину конвертора составляет всего 3-5%. С увеличением садки конвертора и сокращениям времени пауз между плавками удельные потери тепла уменьшаются.

Кислородно — конверторный передел даже химически холодных чугунов сопровождается появлением избыточного тепла. Это тепло должно быть компенсировано присадкой охладителей. В противном случае избыточное тепло вызывает сильный перегрев металла и шлака (на 100-200°С). Поэтому при всех типах кислородно-конверторных процессах предусмотрено использование значительных количеств охлаждающих материалов.

2. Охлаждение конверторной плавки. Виды охладителей. К основным охладителям, применяемых в кислородно-конверторных процессах, относятся стальной лом и железная руда или их заменители. Охлаждающее действие этих двух групп материалов и технико-экономические результаты от их применения принципиально разные.

Стальной лом. В настоящее время стальной лом является обязательным компонентом шихты кислородно-конверторного производства. Механизм и кинетика плавления стального лома представляют собой сложный комплекс тепло- и массообменных процессов. Процесс плавления стального лома в высокоуглеродистом расплаве, например в чугуне, можно условно разделить на три периода:

1 — намерзание на поверхности лома корки из чугуна и последующее её оплавление (прогрев лома); 2 — диффузионное плавление, то есть растворение лома в углеродистом расплаве при температурах ниже точки плавления железа; 3 — интенсивное расплавление кусков лома, прогретых до температуры плавления.

Диффузионное плавление — наиболее сложный физико-химический процесс, который включает поверхностное науглероживание кусков лома со снижением температуры плавления слоёв лома и их последующее оплавление (растворение). Экспериментально определены линейные скорости этого процесса, составляющие 0,1-0,5 мм/с и зависящие от скорости омывания кусков лома углеродистым расплавом, а также от температуры чугуна и содержания в нем углерода.

Относительная длительность плавления лома, % от общей длительности продувки [в шихте 20-25% лома, расход кислорода 2,5-3 м3/(т*мин.) температура чугуна 1300-1370 °С, приведены ниже: легковесный лом сечением менее 0,04 X 0,04 м — до 30 % времени продувки; прессовые пакеты и лом сечением 0,08 X 0,08 м — 60 % времени продувки; тяжеловесный лом сечением 0,30 X 0,30 м — 90 % времени продувки.

Руда, окатыши, агломерат. Их охлаждающий эффект связан с эндотермическими процессами окисления примесей ванны оксидами железа, поэтому охлаждающее действие руды и её заменителей намного выше: 1 тонна руды замещает 3-4 тонны стального лома. Присаживаемые на поверхность ванны эти материалы частично оказываются в реакционной зоне, охлаждая её.

Основным недостатком охлаждения рудой является уменьшение части стального лома в шихте, что противоречит требованиям экономии. В этой связи присадки руды в современной технологии ограничивают 1-2%, давая её только для улучшения процессов шлакообразования. К дополнительным преимуществам относятся малая инерционность действия рудных охладителей, лёгкость их транспортировки и дозирования, возможность присадки по ходу продувки. При использовании этих материалов повышается выход пригодного металла, улучшается шлакообразование.

3. Пути увеличения части металлолома в конверторах. Методы улучшения теплового баланса кислородно-конвертерной плавки : 1. Дожигание СО до СО2 над ванной при обычном процессе происходит в результате вовлечения отходящих газов в кислородные струи и при взаимодействии СО с оксидами железа шлаков, то есть чем выше расположенная фурма над ванной, тем выше степень дожигания СО. Наличие в начале плавки в конвертере большого количества легковесного металлолома, располагающегося выше уровня жидкой ванны, способствует увеличению степени использования тепла отходящих газов, как за счёт улучшения теплообмена между ломом и проходящими сквозь него газами, так и в результате улучшения условий дожигания СО до СО2.

Циклические перемещения фурмы в конвертере во время продувки увеличивают содержание СО2 в отходящих газах на 8-12 % и позволяют экономить до 30 кг чугуна на тонну стали. Эффективное дожигание СО над ванной при применении двухъярусных фурм с расположением второго яруса сопел на 700- 1500 мм выше наконечника с соплами первого яруса. Таким методом можно увеличить содержание лома на 6-7 % от массы металлической шихты. При работе с двухъярусной фурмой расход кислорода на верхний ярус составляет 5-10 % от общего расхода кислорода. В начале и в конце плавки его увеличивают до 15-25 %, от общего расхода кислорода. Рис. Конструкция двухъярусных фурм 1 — подведение кислорода для продувки; 2, 5 — соответственно подведение и отведение воды; 3 — подведение кислорода для дожигания СО до СО2; 4 — сальниковое уплотнение; 6 — сильфонный компенсатор; 7 — телескопическое соединение; 8 — сопело для продувки; 9 — сопло для дожигания СО до СО2

2. Нагревание материалов шихты. По результатам расчётов нагрев извести до 1000 °С в количестве 60-80 кг/т выплавляемой стали, вносит тепло, достаточное для повышения расхода металлолома на 28-38 кг/т стали. Подогрев извести ускоряет шлакообразование. Он мог бы быть осуществлён за счёт использования тепла отходящих газов или поступления горячей извести непосредственно сразу после обжига в конвертер. Однако практическая реализация способа в существующих кислородно-конвертерных цехах соединена с большими трудностями. Необходимо для этого предусматривать специальные проектные решения при проектировании новых цехов.

Подогрев металлолома широко применяется в ряде цехов. Для подогрева непосредственно в конвертере или вне его в специальных устройствах используют мощные газовые или мазутные горелки. Подогрев металлолома до 800 0С позволяет повысить его часть на 10 % от массы металлической шихты. Длительность подогрева обычно составляет

10 мин. Хорошие результаты даёт сжигание кускового угля с высоким содержанием летучих в конвертере перед заливкой чугуна. Кислород на сжигание этого угля можно вдувать как через верхнюю, так и через донные фурмы, причём последние, по-видимому, предпочтительнее.

Перспективным направлением является использование комбинированной продувки как для увеличения термического КПД использования углерода чугуна и топлива, так и для усовершенствования технологии выплавки в условиях применения топлива. Для переработки больших количеств металлолома необходимо совместное применение разных методов: — разогрев металлолома перед продувкой; — введение угля для сжигания в период нагрева лома с оставлением его части для науглероживания ванны; — частичное дожигание СО над металлом до содержания в газах 25 — 35 % СО.

Контрольные вопросы 1. Как влияет количество и качество металлолома в металлошихте на температурный режим кислородно — конверторной плавки? 2. Какие основные источники поступления тепла в тепловом балансе конверторной плавки? 3. На какие основные статьи теплового баланса тратится тепло конверторной плавки? 4. Какие мероприятия позволяют увеличить долю металлолома в металлошихте кислородных конверторов? 5. Какой механизм и кинетика плавления стального лома? 6. В чем преимущества и недостатки охлаждения железной рудой перед металлическим ломом?

Домашнее задание Литература: Основная — Л-1: И.И. Борнацкий и др. «Производство стали», Металлургия — 1991 г. стр. 115 — 122 Дополнительная — Л-2: Г.А. Соколов, «Производство стали», Металлургия — 1988 г. стр. 141 — 148 Л-3: В.И. Явойский «Металлургия стали», Металлургия — 1983 г. стр. 129 — 133

Источник

Презентация к уроку 11 класс Производство чугуна и стали

Описание презентации по отдельным слайдам:

Тема урока: ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Производство чугуна и стали 11 класс

Черная металлургия Это производство — чугуна и стали

Из чугуна и стали изготавливают:

Самое важное сырье для черной металлургии: железная руда. Ее главные минералы: магнетит, гематит, гетит, мартит.

При просмотре видео ответьте на вопросы: Какие руды используются в производстве сплавов железа? В чем суть доменного производства? Какие процессы протекают в домне?

Чугун С + 02 = С02 С02 + С = 2 СО Fе2О3 + 3СО = 2 Fе + 3С02

диоксид кремния — SiO2 известняк — СаСОз СаСО3=СаСО + С02 При взаимодействии (СаСО) с SiO2 образуется СаSiO2

«Доменная печь» ХIV века

При выплавке чугуна решаются задачи: Восстановление железа из окислов руды, науглероживание его и удаление в виде жидкого чугуна определённого химического состава. Оплавление пустой породы руды, образование шлака, растворение в нём золы кокса и удаление его из печи.

Схема доменной печи:

Технические характеристики Полезная высота доменной печи (Н) достигает 35 м, а полезный объем – 2000…5000 куб.м. Чугун выпускают из печи каждые 3…4 часа через чугунную летку, а шлак – каждые 1…1,5 часа через шлаковую летку (летка – отверстие в кладке, расположенное выше лещади).

Восстановление железа из руды

В доменных печах выплавляют: Передельный чугун 80-90% (мартеновский М-1, М-2; бессемеровский чугун Б-1, Б-2; томассовский чугун Т-1). Литейный чугун 8-17% (ЛК-00, ЛК-0, ЛК-1 и до ЛК-5. Специальный чугун (ферросплавы) 2-3%

В современной металлургической промышленности сталь выплавляют в основном в трех агрегатах: в мартеновских печах, конвертерах, электрических печах.

При просмотре видео ответьте на вопросы: Чем сталь отличается от чугуна? Какие процессы должны произойти при переработке чугуна в сталь? Каковы способы получения стали?

Кислородно-конвертерный метод Fе+02 = 2 FеО FeО + С = Fe + СО 2FеO + Si = 2Fе + SiO2 FеО + Мn = Fе + МnО 5FеО + 2Р = 5Fе + Р205 FеO + Мn = Fе + МnО

Производство стали в мартеновских печах Мартеновский процесс (1864-1865, Франция). В период до семидесятых годов являлся основным способом производства стали. Способ характеризуется сравнительно небольшой производительностью, возможностью использования вторичного металла – стального скрапа. Вместимость печи составляет 200…900 т. Способ позволяет получать качественную сталь.

Производство стали в мартеновских печах

Технические характеристики Продолжительность плавки составляет 3…6 часов, для крупных печей – до 12 часов. Печи работают непрерывно, до остановки на капитальный ремонт – 400…600 плавок.

Разновидности мартеновского процесса: скрап-процесс, при котором шихта состоит из стального лома (скрапа) и 25…45 % чушкового предельного чугуна, процесс применяют на заводах, где нет доменных печей, но много металлолома. скрап-рудный процесс, при котором шихта состоит из жидкого чугуна (55…75 %), скрапа и железной руды, процесс применяют на металлургических заводах, имеющих доменные печи.

Основными технико-экономическими показателями производства стали производительность печи – съем стали с 1м2 площади пода в сутки (т/м2 в сутки), в среднем составляет 10 т/м2; расход топлива на 1т выплавляемой стали, в среднем составляет 80 кг/т.

При просмотре видео ответьте на вопросы: Какие виды конвертеров существуют? Какие процессы происходят в конвертере при переработке чугуна в сталь?

Выплавка стали в конверторах

Технические характеристики: Вместимость конвертера – 130…350 т жидкого чугуна. В процессе работы конвертер может поворачиваться на 360 град. для загрузки скрапа, заливки чугуна, слива стали и шлака. Плавка в конвертерах вместимостью 130…300 т заканчивается через 25…30 минут.

Выплавка стали в электропечах В дуговой печи осуществляется плавка двух видов: а) на шихте из легированных отходов (методом переплава), б) на углеродистой шихте (с окислением примесей). Вместимость печей составляет 0,5…400 тонн.

Преимущества электропечи а) легко регулировать тепловой процесс, изменяя параметры тока; б) можно получать высокую температуру металла, в) возможность создавать окислительную, восстановительную, нейтральную атмосферу и вакуум, что позволяет раскислять металл с образованием минимального количества неметаллических включений.

Получение стали в индукционной печи Вместимость от десятков килограммов до 30 тонн.

Разливка стали в изложницы а – сверху; б – снизу (сифоном) Спокойные и кипящие углеродистые стали разливают в слитки массой до 25 тонн, легированные и высококачественные стали – в слитки массой 0,5…7 тонн,

Основные центры производства

Воздействие черной металлургии на окружающую среду Загрязнение атмосферы. Основными загрязняющими веществами, поступающими в атмосферу от мартеновских печей, являются те же газообразные продукты сжигания топлива, что и на предприятиях теплоэнергетики. Значительными являются выбросы пыли, основная составляющая которых оксиды железа. Наибольшее пылевыделение — при погрузочно-разгрузочных работах, приготовлении шихты; пыли и газов — при обжиге известняка и производстве стального проката.

Сточные воды. В процессе производства стали расходуется большое количество охлаждающей воды. Эта охлаждающая вода содержит вальцовочный шлак, окалину, мельчайшие частицы пыли, в зависимости от рода смазки вальцов и их опор — различные масла. Содержание одной из самых тяжелых по удельному весу примесей сточных вод — окалины — составляет более 1 г/л. Ее охлаждение затруднено, иногда невозможно вследствие большой дисперсности, а также наличия на поверхности окалины пленки масел или жиров.

Твердые отходы и осадки сточных вод. К твердым отходам сталеплавильного производства следует отнести мартеновские шлаки (кислые и щелочные).

Использованные материалы и интернет ресурсы Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. Неорганическая и органическая химия. 11 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений.

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

• Сейчас обучается 801 человек из 76 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Методическая работа в онлайн-образовании

• Сейчас обучается 24 человека из 13 регионов

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

• Курс добавлен 23.09.2021
• Сейчас обучается 46 человек из 23 регионов

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Презентация к уроку:

ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Производство чугуна и стали .

К учебнику: «Химия (базовый уровень)», Рудзитис Г.Е.,Фельдман Ф.Г.

К уроку: §44. Химико-технологические принципы промышленного получения металлов. Производство чугуна

Для класса: 11 класс

Воздействие черной металлургии на окружающую среду

Номер материала: ДБ-1376777

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами

Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно

В Осетии студенты проведут уроки вместо учителей старше 60 лет

Время чтения: 1 минута

Рособрнадзор откажется от ОС Windows при проведении ЕГЭ до конца 2024 года

Время чтения: 1 минута

Шойгу предложил включить географию в число вступительных экзаменов в вузы

Время чтения: 1 минута

Минпросвещения будет стремиться к унификации школьных учебников в России

Время чтения: 1 минута

Минпросвещения разрабатывает образовательный минимум для подготовки педагогов

Время чтения: 2 минуты

В Северной Осетии организовали бесплатные онлайн-курсы по подготовке к ЕГЭ

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник