Файл: Электрометаллургия стали и ферросплавов учебное пособие..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 135
Скачиваний: 0
УДК 669.187' 15-198
Д. я. ПОВОЛОЦКИЙ, В. Е. РОЩИН, М. А. РЫСС,
А. И. СТРОГАНОВ, М. А. ЯРЦЕВ
АННОТАЦИЯ
Книга написана в соответствии с программой специаль ного курса вузов для студентов, специализирующихся по элек трометаллургии стали и ферросплавов. В книге приведено систематизированное изложение теоретических основ и прак тики производства стали и ферросплавов в электрических печах, описаны устройства печей и цехов.
Предназначается в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений; может быть полезна инженерам-про- изводственникам и проектировщикам, работающим в металлур гической и машиностроительной промышленности.
©Издательство «Металлургия» 1974 г.
31005-212
d 040 (01)—74 29—74
|
|
|
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
|
|
|
|
||
Предисловие ................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
||
В в ед ен и е ................................................ |
|
|
.............................................................................. |
|
|
|
|
|
10 |
||
|
|
Краткий очерк истории электрометаллургии стали-. Ее значе |
10 |
||||||||
|
|
ние .............................................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
Развитие электрометаллургии стали в СССР......................... |
|
14 |
|||||||
|
|
Электрометаллургия |
стали — процесс |
будущего......................... |
|
|
16 |
||||
|
|
ЧАСТЬ . |
ПРОИЗВОДСТВО |
С ТАЛИ |
|
|
■ |
||||
РАЗДЕЛ |
I. ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНЫЕ |
П Е Ч И ............................... |
|
|
19 |
||||||
Глава |
I. |
Общая характеристика электрических |
печей................................ |
|
|
19 |
|||||
|
|
Значение электрических печен в металлургии.............................. |
|
|
19 |
||||||
|
|
Классификация электрических печен |
|
..................... |
|
|
21 |
||||
Глава |
2. |
Электрическая дуга как источник тепловой энергии . . . . . |
. |
28 |
|||||||
|
|
Общие сведения о дуговом разряде • |
................................................. |
|
|
|
28 |
||||
|
|
Дуга постоянного и переменного токов.......................................... |
■ |
33 |
|||||||
|
|
Горение дуги |
в в а к у у м е................................................................ |
|
|
• |
37 |
||||
|
|
Теоретические |
основы |
стабилизации |
дуги, регулирования |
ее |
40 |
||||
|
|
мощности и излучающей способности |
............................................... |
|
|
|
|||||
1Глава |
3. |
Рабочее пространство дуговых печей ................................................... |
|
|
|
|
47 |
||||
: |
|
Теплообмен в рабочем |
пространстве...................................... |
|
|
|
47 |
|
|||
|
Основные параметры |
рабочего пространства...................... |
|
50 |
|
||||||
' |
|
Влияние геометрии рабочего пространства на стойкость футе- |
|
||||||||
i |
|
р овк и .................................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
52 |
|
; Глава |
4. |
Футеровка дуговых печей |
........................................................................ |
|
|
|
|
|
55 |
||
‘ |
|
Особенности службы футеровки дуговых электропечей . . . . |
|
|
55 |
||||||
|
|
Огнеупорные материалы для дуговых печей.................................. |
|
|
57 |
||||||
|
|
Кладка рабочего пространства печи |
.............................................. |
|
|
|
59 |
||||
Глава |
|
5. Механическое оборудование печей .................................................... |
|
|
|
|
64 |
||||
|
|
Системы опор печи на фундамент ................................................... |
кольца • • • |
|
' |
64 |
|||||
|
|
Конструкция |
кожуха |
и |
сводового |
|
|
67 |
|||
|
|
Электрододержатели. Механизмы зажима и перемещения элек |
70 |
||||||||
|
|
тродов .............................................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Экономайзеры............................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
74 |
|
|
|
Механизмы наклона, поворота и перемещения корпуса и свода |
77 |
||||||||
|
|
п е ч е й ............................................................................. |
|
|
|
|
|
............................ |
.... |
|
|
|
|
Водяное охлаждение дуговых печей |
.......................................... |
|
... |
|
81 |
||||
t Глава |
|
6. Электрическое |
оборудование |
и работа |
дуговыхпечей . . . . . . |
. |
|
82 |
|||
|
|
Электрическая схема дуговых печей. Элементы оборудования • |
• |
82 |
|||||||
|
|
Короткая сеть ............................. |
|
|
|
|
|
|
• |
89 |
|
: |
|
Электроды ........................................................................................ |
|
|
|
|
|
.... |
• |
93 |
|
|
Оптимальный электрический режим работы дуговых печей |
• |
95 |
||||||||
, |
|
Устройства для электромагнитного перемешивания металла |
• |
• |
98 |
||||||
Глава |
|
7. Индукционные печи |
................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
Общие сведения об индукционных печах...................................... |
|
• |
100 |
||||||
|
|
Теоретические основы работы индукционной тигельной печи • |
104 |
||||||||
|
|
Электрооборудование |
индукционных |
тигельных печей . . . |
|
. |
108 |
||||
|
|
Конструкция |
индукционных тигельных печей.............................. |
|
|
113 |
|||||
1 |
3 |
Ра з д е л п . ф и з и к о -х и м и ч е Ск и ё о с н о вы п л а в к и с т а л и
В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕЧАХ
Глава |
8. |
Строение и свойства жидкого железа и его сплавов......................... |
|
||||
|
|
Теория жидких шлаков ....................................................................... |
ж елеза |
|
|||
|
|
Природа и |
свойства |
жидких сплавов |
|
||
|
|
Химическая |
активность примесей в жидком ж елезе................. |
|
|||
Глава |
9. |
Шлаки сталеплавильных процессов .................................................. |
|
|
|
||
|
|
Состав шлаков и основные диаграммы шлаковых систем • • ■ • |
137 |
||||
|
|
Теория жидких ш л а к о в ........................................................................ |
|
|
145 |
||
|
|
Химические свойства шлаков ........................................................... |
|
|
154 |
||
|
|
Физические свойства шлаков ........................................................... |
|
|
156 |
||
Глава |
10. Реакции окисления и восстановления .................................................. |
|
|
160 |
|||
|
|
Особенности протекания окислительных процессов в электро |
160 |
||||
|
|
печах ......................................................................................................... |
углерода |
|
|
||
|
|
Окисление |
|
|
163 |
||
|
|
Окисление |
и восстановление кремний |
............................................ |
170 |
||
|
|
Окисление |
и восстановление марганца ................................... |
|
171 |
||
|
|
Окисление |
и восстановление хрома |
............................................ |
|
173 |
|
|
|
Окисление вольфрама ............................................................................ |
|
|
174 |
||
|
|
Окисление фосфора |
............................................................................ |
|
|
175 |
|
Глава 11. |
Десульфурация стали |
' |
|
|
177 |
||
|
|
Сера в стали ............................................................................................ |
|
и |
шлаком |
177 |
|
|
|
Распределение серы между металлом |
179 |
||||
|
|
Влияние состава металла на десульфурацию .....................стали |
183 |
||||
|
|
Внепечная десульфурация ............................................................... |
|
|
184 |
||
Глава |
12. |
Раскисление стали ................................................................................... |
|
|
|
185 |
|
|
|
Цель и методы раскисления ........................................................... |
|
|
185 |
||
|
|
Взаимодействие раскислителей с кислородом................................. |
186 |
||||
|
|
Образование продуктов раскисления |
.............................................. |
|
194 |
||
|
|
Удаление продуктов раскисления |
.............................................. |
|
197 |
||
|
|
Раскисление шлаком |
............................................................................ |
в |
стали |
199 |
|
|
|
Окисные неметаллические включения |
201 |
||||
Глава |
13. |
Газы в стали |
............................................................................................... |
|
|
|
205 |
|
|
Водород в стали . ................................................................................ |
205 |
||||
|
|
Азот в стали ............................................................................................ |
|
|
|
210 |
|
РАЗДЕЛ |
III. ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАВКИ СТАЛИ В ОТКРЫТЫХ |
|
|||||
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕЧАХ |
|
|
|
|
|||
Глава |
14. |
Основы технологии плавки стали в основных . . . .дуговых печах |
213 |
||||
|
|
Методы плавки стали в дуговых печах : .....................: . ■ < * . • |
213 |
||||
|
|
Шихтовые материалы............................................................................... |
|
|
214 |
||
|
|
Подготовка печи к п л а в к е ................................................................... |
|
|
221 |
||
|
|
Загрузка ш ихты ........................................................................................ |
|
|
|
223 |
|
|
|
Период плавления |
................................................................................ |
|
|
224 |
|
|
|
Окислительный период ............................................................................ |
|
|
227 |
||
|
|
Раскисление. Восстановительный период . ...................................... |
230 |
||||
|
|
Плавка переплавом легированных отходов...................................... |
238 |
||||
Глава 15. |
Выплавка конструкционной стали в дуговых ...........................печах |
240 |
|||||
|
|
Свойства и дефекты конструкционной стали.................................. |
240 |
||||
|
|
Особенности технологии плавки конструкционных сталей . . . |
244 |
||||
Глава 16. |
Выплавка шарикоподшипниковой стали |
...................................... |
■■ |
249 |
|||
|
|
Свойства и дефекты шарикоподшипниковой .....................стали |
249 |
||||
|
|
Технология |
плавки |
. ............................................................... |
осо |
||
4
Глава 17. |
Выплавка электротехнической стали ............................................... |
|
256 |
|||||||
|
|
|
Свойства и дефекты |
электротехническойстали............................... |
256 |
|||||
|
|
|
Технология |
плавки |
|
............................................................................ |
|
|
260 |
|
Глава |
1S. |
Выплавка нержавеющей и |
жаропрочной ст али |
.................................. |
261 |
|||||
|
|
|
Свойства и дефекты нержавеющей и жаропрочной стали . . . |
261 |
||||||
|
|
|
Технология |
плавки |
переплавом ..................................................... |
|
|
265 |
||
|
|
|
Технология |
плавки |
на .................................... |
углеродистойшихте |
|
269 |
||
Глава |
19. |
Выплавка быстрорежущей . ..........................................................стали |
|
|
271 |
|
||||
|
|
|
Свойства и дефекты быстрорежущей . .........................стали . |
. ' |
271 |
|
||||
|
|
|
Технология |
плавки |
............................................................................ |
|
|
|
274 |
|
Глава 20. |
Кислый процесс в дуговых п ..................... .....................................е ч а х |
: |
|
277 |
||||||
|
|
|
Особенности процесса и .........................область его применения |
277 |
|
|||||
|
|
|
Технология |
плавки |
............................................................................ |
|
|
|
279 |
|
Глава 21. |
Плавка стали |
в индукционной ......................................................п е ч и |
|
283 |
|
|||||
|
|
|
Особенности процесса и .........................область его применения |
283 |
||||||
|
|
|
Технология |
плавки |
............................................................... |
|
|
. . . |
284 |
|
РАЗДЕЛ IV. РАЗЛИВКА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОЙ СТАЛИ |
|
|
||||||||
Глава 22. |
Кристаллизация и строение ..................................стального слит ка |
|
287 |
|
||||||
|
|
|
Физико-химические условия зарождения и роста кристаллов • . |
287 |
|
|||||
|
|
|
Кристаллизация слитка .............................. |
спокойной стали • |
• |
290 |
|
|||
|
|
|
Строение слитка......................................................................................... |
|
|
|
|
297 |
|
|
|
|
|
Ликвация элементов в стальном ..........................................слитке |
|
298 |
|
||||
|
|
|
Дефекты стального слитка ............................................................... |
раковины и рыхлости в слитке |
303 |
|
||||
|
|
|
Способы уменьшения усадочной |
306 |
|
|||||
Глава |
|
23. Технология р а з л и в к и .................................................................................. |
|
|
|
|
310 |
|
||
|
|
|
Методы разливки .................................................................................... |
|
|
|
|
310 |
||
|
|
|
Форма и размеры слитка ................................................................... |
|
|
311 |
|
|||
|
|
|
Оборудование для разливки ..............................и его подготовка |
314 |
||||||
|
|
|
Температура и скорость .......................................................разливки |
|
322 |
|
||||
|
|
|
Разливка под защитными ..............................................средами |
|
324 |
|
||||
|
|
|
Подготовка слитков к прокатке ..................................и ковке |
|
325 |
|
||||
Глава |
|
24. Непрерывная р а з л и в к а .................................... |
|
|
|
326 |
' |
|||
|
|
|
Типы установок непрерывной ..........................................разливки |
|
326 |
|
||||
|
|
|
Устройство кристаллизатора............................................................... |
• |
|
329 |
|
|||
|
|
|
Резка слитков................. |
. .......................................................... |
. . . |
|
330 |
|
||
|
|
|
Формирование слитка при ........................непрерывнойразливке |
331 |
|
|||||
|
|
|
Образование дефектов слитка . |
, , .................................................. |
332 |
|
||||
|
|
|
Скорость затвердевания |
слитка |
непрерывной разливки ■ ■ ■ |
333 |
|
|||
|
|
|
Технология непрерывной ..........................................разли вк и |
•_ • |
333 |
|
||||
|
|
|
Качество слитка непрерывной .....................................разливки |
|
334 |
|
||||
РАЗДЕЛ V. ВАКУУМНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ |
|
|
|
|||||||
Глава |
|
25. Применение вакуума в металлургии. Его получение и измерение ■ ■ |
335 |
|
||||||
|
|
|
Использование вакуума .................................................. |
в металлургии |
|
335 |
|
|||
|
|
|
Вакуумные насосы |
................................................................................ |
|
|
|
336 |
|
|
|
|
|
Приборы для' измерения .......................................................вакуума |
|
345 |
|
||||
|
|
|
Вспомогательные элементы .............................вакуумных систем |
347 |
|
|||||
Глава |
26. Общие закономерности рафинирования . . . .металлав вакууме |
351 |
|
|||||||
|
|
|
Удаление газов и летучих .................................примесей |
.............................. |
351 |
|
||||
|
|
|
Раскисление в вакууме ...................... |
. . . : |
357 |
|
||||
5
|
Удаление неметаллических включений.............................................. |
|
|
|
ЗЬО |
|
Взаимодействие расплава с футеровкой.......................................... |
|
|
|
363 |
|
Поведение с е р ы ........................................................................................ |
|
|
|
|
Глава 27. |
В непечная обработка стали вакуумом .............................................. |
|
|
|
366 |
|
Общие сведен и я ........................................................................................ |
|
|
|
|
|
Вакуумирование стали в ковше ....................................................... |
|
|
|
367 |
|
Вакуумирование стали в струе ....................................................... |
|
|
|
370 |
|
Вакуумирование стали в специальных камерах......................... |
|
|
373 |
|
|
Эффективность внепечного вакуумирования.................................. |
|
|
377 |
|
Глава 28. |
Вакуумная индукционная плавка ..................................................... |
|
|
|
379 |
|
Классификация вакуумных индукционных |
печен......................... |
|
|
379 |
|
Конструкция установок полунепрерывного |
действия................. |
|
|
383 |
|
Технология плавки ............................................................................ |
|
|
|
386 |
|
Область применения вакуумных индукционных печей . . . |
. |
|
388 |
|
Глава 29. |
Вакуумный дуговой переплав ............................................................. |
|
|
|
390 |
|
Классификация вакуумных дуговых печей...................................... |
|
|
|
390 |
|
Рафинирование металла и формирование слитка ВДП . . . |
. |
|
391 |
|
|
Конструкция дуговых вакуумных печей.......................................... |
|
|
|
396 |
|
Технология переплава ............................................................................ |
|
|
|
398 |
|
Качество металла ВДП и область его применения..................... |
|
|
400 |
|
Глава 30. |
Плавка электронным лучом .................................................................. |
|
|
|
402 |
|
Принцип электронного нагрева и условия рафинирования ме |
|
|||
|
талла ......................................................................................................... |
|
|
|
402 |
|
Конструкция электроннолучевых плавильных установок . • |
• |
405 |
||
|
Область применения электронных плавильных установок • |
• |
■ |
408 |
|
РАЗДЕЛ VI. НЕВАКУУМНЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЦИАЛЬ |
|
||||
НЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ |
|
|
|
|
|
Глава 31. |
Плазменно-дуговая п л а в к а .......................................................................... |
|
|
|
410 |
|
Получение плазменной дуги ........................................................... |
|
|
|
410 |
|
Плавка в плазменно-дуговых печах с керамическим тиглем • |
• |
■ |
413 |
|
|
ПДП заготовок в водоохлаждаемый кристаллизатор................. |
|
|
415 |
|
Глава 32. |
Электрошлаковый п е р е п л а в ...................................................................... |
|
|
|
417 |
|
Особенности металлургических процессов при электрошлаковом |
|
|
||
|
переплаве ................................................................................................. |
|
|
|
417 |
|
Конструкция установок ЭШ П............................................................... |
|
|
|
427 |
|
Технология переплава ........................................................................... |
|
|
|
421 |
|
Качество металла и область применения ЭШ П............................. |
|
|
426 |
|
Глава 33. |
Зонная п л а в к а .............................................................................................. |
|
|
|
429 |
|
ЧАСТЬ I I . ПРОИЗВОДСТВО ФЕРРОСПЛАВОВ |
|
|
|
|
РАЗДЕЛ VII. ПЕЧИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОСПЛАВОВ |
|
|
|
||
Глава 34. Конструкция ферросплавных печей ...................................... |
|
|
|
432 |
|
|
Типы ферросплавных печей . . . ............................. |
|
|
432 |
|
|
Определение параметров рабочего пространства . . . |
|
|
436 |
|
|
Кожух и футеровка печи |
|
|
|
439 |
Глава 35. |
Механическое оборудование .......................................................... |
|
|
|
|
|
Механизм вращения ванны ........................................................... |
|
|
|
440 |
|
Электрододержатель. Механизм перемещения электродов . |
|
|
440 |
|
|
Свод печи и газоотвод ............................................................... |
|
|
|
441 |
|
Водяное охлаждение....................................................................... |
|
|
|
446 |
|
Устройство для прожига и заделки летки |
......................... |
|
|
447 |
6
Глава 36. |
Электрическое оборудование................................................................... |
447 |
|
|
Электрическая схема печи и режим ее работы • .......................... |
447 |
|
|
Определение мощности трансформатора.......................................... |
450 |
|
|
Короткая с е т ь ............................................................................................. |
452 |
|
|
Электроды |
................................................................................................. |
454 |
РАЗДЕЛ VIII. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОСПЛАВОВ |
|
||
Глава 37. |
Производство ферросилиция...................................................................... |
457 |
|
|
Кремний и его сплавы с железом....................................................... |
457 |
|
|
Физико-химические условия получения ферросилиция . . . . |
459 |
|
|
Шихтовые материалы................................................................................ |
460 |
|
|
Технология |
плавки ............................................................................ |
462 |
|
Технико-экономические показатели .............................................. |
468 |
|
Глава 38. |
Производство силикокальция...................................................................... |
469 |
|
|
Физико-химические условия получения силикокальция . . . . |
469 |
|
|
Технология |
плавки ............................................................................ |
472 |
Глава 39. |
П роизводство ф ерром арганца.................................................................. |
475 |
|
|
Марганец и его сплавы с железом......................... ............................. |
475 |
|
|
Марганцевые руды и их подготовка к плавке.................................. |
477 |
|
|
Производство углеродистого ферромарганца.................................. |
480 |
|
|
Производство силикомарганца ........................................................... |
484 |
|
|
Производство средне- и малоуглеродистого ферромарганца • ■ • |
489 |
|
|
Производство металлического марганца.......................................... |
490 |
|
Глава 40. |
Производство феррохрома ...................................................................... |
492 |
|
|
Хром и его сплавы с железом............................................................... |
492 |
|
|
Хромовые руды и их подготовка к плавке...................................... |
493 |
|
|
Производство углеродистого феррохрома.......................................... |
494 |
|
|
Производство силикохрома ............................................................... |
497 |
|
|
Производство среднеуглеродистого феррохрома............................... |
500 |
|
|
Производство малоуглеродистого и безуглеродистого ферро |
|
|
|
хрома .............................................................................................................. |
|
502 |
|
Алюминотермическое производство хрома и его сплавов . . . . |
508 |
|
Глава 41. |
Производство ферровольфрама .............................................................. |
513 |
|
|
Вольфрам и его сплавы с железом ............................................... |
513 |
|
|
Технология |
плавки ............................................................................ |
514 |
Глава 42. |
Производство ферромолибдена.................................................................. |
517 |
|
|
Молибден и его сплавы с ж е л е зо м ................................................... |
517 |
|
|
Сырые материалы и подготовка их к плавке.................................. |
518 |
|
|
Технология плавки ............................................................................ |
519 |
|
Глава 43. |
Производство феррованадия .................................................................. |
521 |
|
|
Ванадий и его сплавы с железом ......................... ......................... |
521 |
|
|
Технология |
производства ................................................................... |
522 |
Глава 44. |
Производство ферротитана .................................................................. |
526 |
|
|
Титан и его сплавы с железом ....................................................... |
526 |
|
|
Технология |
производства .................................................................... |
526 |
Глава 45. |
Производство |
ф ерробора........................................................................... |
529 |
|
Сплавы бора с железом ........................................................................ |
529 |
|
|
Технология |
производства ................................................................... |
530 |
Глава 46. |
Экзотермические ферросплавы ........................ |
532 |
|
7