Состав и классификация чугуна - Производство и технологии реферат

Главная

Производство и технологии
Состав и классификация чугуна

Качественный и количественный состав чугуна. Схема доменного процесса как совокупности механических, физических и физико-химических явлений в работающей доменной печи. Продукты доменной плавки. Основные отличия чугуна от стали. Схемы микроструктур чугуна.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Схема доменного процесса. Классификация чугунов, их состав
Приведен качественный, а по углероду - и количественный состав чугуна (рис.1, а). Доменная печь (домна) показана в разрезе, схематично (рис.1, б). Снизу через фурму (устройство для подвода дутья) поступают горячий воздух, кислород, метан, а навстречу движется шихта - смесь, состоящая из кокса (источник энергии и восстановитель), подготовленного рудного концентрата и флюса (последний для связывания пустой породы в шлаки). Домну через колошник (верхняя часть шахтных доменных плавильных печей) покидает доменный газ, содержащий до 30% СО.
Домна - сложнейшее инженерное сооружение высотой более 60 м и диаметром 10 м, снабженное системой контроля и управления, предназначенное для выплавки чугуна - продукта химико-восстановительных процессов. Далее на схеме показаны основные химические реакции доменного процесса (рис.1, в). Это - горение кокса в зоне над горном (нижняя часть домны, где происходит горение топлива). Шлак выполняет также функцию защиты чугуна от окисления. Далее происходит собственно восстановление железа, затем - восстановление примесных элементов и науглероживание железа и, наконец, образование шлаков.
Доменный процесс представляет собой совокупность механических, физических и физико-химических явлений, протекающих в работающей доменной печи. Загружаемые в доменную печь шихтовые материалы - кокс, железосодержащие компоненты и флюс - в результате протекания доменного процесса превращаются в чугун, шлак и доменный газ. В химическом отношении доменный процесс является восстановительно-окислительным: из оксидов восстанавливается железо, а окисляются восстановители. Однако доменный процесс принято называть восстановительным, так как цель его состоит в восстановлении оксидов железа до металла.
Агрегатом для осуществления доменного процесса служит печь шахтного типа. Рабочее пространство доменной печи в горизонтальных сечениях имеет круглую форму, а в вертикальном разрезе - своеобразное очертание, называемое профилем.
Важнейшим условием осуществления доменного процесса в рабочем пространстве печи является непрерывное встречное движение и взаимодействие опускающихся шихтовых материалов, загружаемых в печь через колошник, и восходящего потока газов, образующегося в горне при горении углерода кокса в нагретом (до 1000-1200°С) воздухе (дутье), который нагнетается в верхнюю часть горна, через расположенные по его окружности фурмы. К дутью может добавляться технический кислород, природный газ, водяной пар.
Кокс поступает в горн нагретым до 1400-1500°С. В зонах горения углерод кокса взаимодействует с кислородом дутья. Образующийся в зонах горения диоксид углерода при высокой температуре и избытке углерода неустойчив и превращается в оксид углерода. Таким образом, за пределами зон горения горновой газ состоит только из оксида углерода, азота и небольшого количества водорода, образовавшегося при разложении водяных паров или природного газа. Смесь этих газов, нагретая до 1800-2000°С, поднимается вверх и передает тепло материалам, постепенно опускающимся в горн вследствие выгорания кокса, образования чугуна и шлака и периодического выпуска их из доменной печи. При этом газы охлаждаются до 200-450°С, а оксид углерода, отнимая кислород из оксидов железа, превращается частично в диоксид углерода, содержание которого в доменном газе на выходе из печи достигает 14-20 %.
Шихтовые материалы загружают в доменную печь при помощи засыпного аппарата отдельными порциями - подачами. Они располагаются на колошнике чередующимися слоями кокса, руды или агломерата и флюса при работе на не полностью офлюсованном агломерате. Загрузку подач производят через 5-8 минут, по мере освобождения пространства на колошнике, в результате опускания материалов.
В процессе нагревания опускающихся материалов происходит удаление из них влаги и летучих веществ кокса и разложение карбонатов. Оксиды железа под действием восстановительных газов постепенно переходят от высших степеней окисления к низшим, а затем - в металлическое железо по схеме: Fe2O3--Fe3O4---FeO- - Fe. Свежевосстановленное железо заметно науглераживается еще в твердом состоянии. По мере науглераживания температура плавления его понижается. При температуре 1000 - 1100° С восстановление железа почти заканчивается и начинают восстанавливаться более трудновосстановимые элементы - кремний, марганец и фосфор. Науглероженное железо, содержащее около 4 % углерода и некоторое количество кремния, марганца и фосфора, плавится при температуре 1130 - 1150°С и стекает в виде капель чугуна в горн. В нижней половине шахты начинается образование жидкого шлака из составных частей пустой породы руды и флюса.
Понижению температуры плавления шлака способствуют невосстановленные оксиды железа и марганца.
В стекающем вниз шлаке под действием возрастающей температуры постепенно расплавляется вся пустая порода и флюс, а после сгорания кокса - и зола. При взаимодействии жидких продуктов плавки с раскаленным коксом в заплечиках и горне происходит усиленное восстановление кремния, марганца и фосфора из их оксидов, растворенных в шлаке. Здесь же поглощенная металлом в ходе плавки сера переходит в шлак. Железо и фосфор печи полностью восстанавливаются и переходят в чугун, а степень восстановления кремния и марганца и полотна удаления из чугуна серы в большой мере зависят от температурных условий, химического состава шлака и его количества.
Жидкие чугун и шлак разделяются в горне благодаря различным удельным массам. По мере скопления их в горне чугун выпускают через чугунную летку, а шлак - через шлаковые летки (верхний шлак) и чугунную летку во время выпуска чугуна (нижний шлак).
Чугунная лётка обычно представляет собой горизонтальный или наклонный канал прямоугольного сечения в огнеупорной кладке горна печи. Расплавленный чугун из лёток сливается в главный чугунный жёлоб, расположенный на литейном дворе. Шлаковая лётка - обычно расширяющееся наружу горизонтальное отверстие круглого сечения в огнеупорной кладке горна печи. Периодический выпуск верхнего шлака из лётки производят в периоды между выпусками чугуна. Продолжительность выпуска продуктов плавки в пределах часа, тогда как время закрытия лётки измеряется секундами. После каждого выпуска лётки заделывают огнеупорной заделочной (лёточной) массой. Ранее в качестве массы использовалась глина, в настоящее время применяются специальные кварцитовые или высокоглиноземистые безводные массы с синтетическим связующим.
Все перечисленные процессы протекают в доменной печи одновременно, оказывая взаимное влияние.
Конечными продуктами доменной плавки являются чугун, шлак, колошниковый газ и колошниковая пыль. Чугун представляет собой многокомпонентный сплав железа с углеродом, марганцем, кремнием, фосфором и серой. В чугуне также содержится незначительные количества водорода, азота и кислорода. В легированном чугуне могут быть хром, никель, ванадий, вольфрам и титан, количество которых зависит от состава проплавляемых руд. В зависимости от назначения выплавляемые в доменных печах чугуны разделяют на три основных вида:
передельный, идущий на передел в сталь;
литейный, предназначенный для получения отливок из чугуна в машиностроении;
доменные ферросплавы, используемые для раскисления стали в сталеплавильном производстве.
Передельный чугун подразделяют на три вида:
Передельный коксовый (марки М1, М2, М3, Б1, Б2).
Передельный коксовый фосфористый (МФ1, МФ2, МФ3).
Передельный коксовый высококачественный (ПВК1, ПВК2, ПВК3).
Литейный чугун после выпуска из доменной печи разливают в чушки и в холодном виде направляют на машиностроительные заводы, где для отливки деталей машин его вторично подвергают расплавлению в специальных печах-вагранках.
Литейный коксовый чугун выплавляют семи марок: ЛК1 - ЛК7. Каждую марку подразделяют на три группы по содержанию марганца, пять классов по содержанию фосфора и на пять категорий по содержанию серы.
Рис.2. Схемы микроструктур чугуна в зависимости от металлической основы и формы графитовых включений
Наиболее широкое распространение получили чугуны с содержанием углерода 2,4…3,8%. Чем выше содержание углерода, тем больше образуется графита и тем ниже его механические свойства, следовательно, количество углерода не должно превышать 3,8 %. В то же время для обеспечения высоких литейных свойств (хорошей жидкотекучести) углерода должно быть не менее 2,4 %.
Отбеленные и другие чугуны. Отбеленные - отливки, поверхность которых состоит из белого чугуна, а внутри серый или высокопрочный чугун. В составе чугуна 2,8…3,6 % углерода, и пониженное содержание кремния - 0,5…0,8 %. Имеют высокую поверхностную твердость (950…1000 НВ) и очень высокую износостойкость. Используются для изготовления прокатных валов, вагонных колес с отбеленным ободом, шаров для шаровых мельниц. Для изготовления деталей, работающих в условиях абразивного износа, используются белые чугуны, легированные хромом, хромом и марганцем, хромом и никелем. Отливки из такого чугуна отличаются высокой твердостью и износостойкостью. Для деталей, работающих в условиях износа при высоких температурах, используют высокохромистые и хромоникелевые чугуны. Жаростойкость достигается легированием чугунов кремнием (5…6 %) и алюминием (1…2 %). Коррозионная стойкость увеличивается легированием хромом, никелем, кремнием.
Для таких чугунов можно применять термическую обработку.
Диаграмма состояния железо - графит.
В результате превращения углерод может не только химически взаимодействовать с железом, но и выделяться в элементарном состоянии в форме графита. Жидкая фаза, аустенит и феррит могут находиться в равновесии и с графитом. Диаграмма состояния железо - графит показана штриховыми линиями на рис.3. Линии диаграммы находятся выше линий диаграммы железо - цементит. Температуры эвтектического и эвтектоидного превращений, соответственно, 1153oС и 738oС. Точки C, E, S - сдвинуты влево, и находятся при концентрации углерода 4,24, 2,11 и 0,7 %, соответственно.
Рис.3. Диаграмма состояния железо - углерод: сплошные линии - цементитная система; пунктирные - графитная
При высоких температурах цементит разлагается с выделением графита, поэтому диаграмма состояния железо - цементит является метастабильной, а диаграмма железо - графит - стабильной.
Процесс образования графита в сплавах железа с углеродом называется графитизацией. Графит - это полиморфная модификация углерода. Так как графит содержит 100% углерода, а цементит - 6,67 %, то жидкая фаза и аустенит по составу более близки к цементиту, чем к графиту. Следовательно, образование цементита из жидкой фазы и аустенита должно протекать легче, чем графита. С другой стороны, при нагреве цементит разлагается на железо и углерод. Следовательно, графит является более стабильной фазой, чем цементит.
1. Учебник для вузов / Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. - 6-изд., перераб. и доп. - М.: ИКЦ "Академкнига", 2005 - 768 с.
2. Вегман Е.Ф/ и др. Металлургия чугуна. - Москва: - 3-изд., переработанное и дополненное. - М.: ИКЦ "Академкнига", 2004 - 774 с.
Расчет шихты доменной печи. Средневзвешенный состав рудной смеси. Выбор состава чугуна и шлака. Оценка физических и физико-химических свойств шлака. Заплечики и распар, шахта и колошник. Профиль и горн доменной печи, показатели, характеризующие ее работу. курсовая работа [465,5 K], добавлен 30.04.2011
Сравнительная характеристика физико-химических, механических и специфических свойств продуктов черной металлургии - чугуна и стали. Виды чугуна, их классификация по структуре и маркировка. Производство стали из чугуна, ее виды, структура и свойства. реферат [36,1 K], добавлен 16.02.2011
Вычисление профиля доменной печи, графическое изображение разреза по технологической оси. Расчет доменной шихты на получение чугуна с содержанием марганца. Виды огнеупоров: шамотный, высокоглиноземистый, карбидокремниевый кирпич, углеродистые блоки. курсовая работа [865,1 K], добавлен 12.04.2012
Расшифровка серого чугуна, характеризующегося пределом прочности в 20 МПа. Способ получения и термическая обработка материала. Схема доменной печи. Схема отливки чугуна методом литья в кокиль. Характеристика станка, инструментов и приспособлений. курсовая работа [4,2 M], добавлен 08.04.2011
Конструкция и принцип работы доменной печи. Расчет шихты на 1 тонну чугуна, состава и количества колошникового газа и количества дутья. Определение материального и теплового балансов доменной плавки. Расчет профиля доменной печи (полезная высота и объем). курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.05.2011
Химический состав компонентов шихты. Определение состава доменной шихты. Составление уравнений баланса железа и основности. Состав доменного шлака, его выход и химический состав. Анализ состава чугуна и его соответствие требованиям доменной плавки. контрольная работа [88,4 K], добавлен 17.05.2015
Затратность процесса получения в доменной печи чистых по сере чугунов и разработка методов внедоменной десульфурации чугуна. Снижение затрат в сталеплавильном цехе в результате изменений технологии организации внепечной обработки стали магнием и содой. реферат [19,6 K], добавлен 06.09.2010
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Состав и классификация чугуна реферат. Производство и технологии.
Реферат: Стенд проверки устройства контроля свободности железнодорожного перегона
Курсовая работа по теме Различие в популяризации развитии здорового образа жизни среди жителей городской и сельской местностей
Реферат По Физкультуре На Тему Кросс
Рефераты На Тему Диагностики
Учебное пособие: Методические указания по подготовке к лабораторным занятиям для студентов очной формы обучения специальности 030501 «юриспруденция»
Реферат по теме Информационно-коммуникационные технологии, их использование в логопедии
Воронкова Светлана Ннгу Диссертация
Реферат На Тему Алифатические Амины
Сочинение На Тему Человечность 15.3
Транспортная Система Реферат
Проблемы и перспективы применения информационных технологий в строительной сфере
Курсовая Работа На Тему Понятие И Виды Договора Перевозки
Сочинение Правила Дорожного Движения 8 Класс
Сочинение По Стихотворению Узник
Сочинение Я Личность 5 Предложений
Отчет по практике по теме Технология отраслевого производства в магазине 'Новый век' г. Ишимбай
Реферат по теме Налоговая политика: ее место в теории экономических школ
Дипломная работа по теме Анализ финансового положения ОАО 'Псковавиа'
Курсовая Работа На Тему Реализация Финансовой Политики В Субъекте Рф На Примере Самарской Области
Напишите Сочинение Рассуждение Гоша Немного Сердит
Кадровый менеджмент. Труд работника фармацевтической организации - Менеджмент и трудовые отношения курсовая работа
Создание сайта "Платные курсы" - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа
Поэты в Отечественной войне 1812 г - Литература сочинение