Файл: Строганов, А. И. Производство стали и ферросплавов учебник для металлургических техникумов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 92

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

А. И. СТРОГАНОВ, М. А. РЫСС

ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР

в качестве учебника для учащихся металлургических техникумов

«

МОСКВА «МЕТАЛЛУРГИЯ» 1974

УДК 669.187 + 669.168

1 ИйучГ.о-_‘ С.’*’';^ ч':3 * Я

5 «'Л^МПЛЯГ

читальне

АННОТАЦИЯ

В книге кратко рассматривается развитие электрометаллургии стали и ферро­ сплавов в нашей стране. Дана классификация электросталеплавильных и ферросплав­ ных печей и установок, кратко описана их конструкция. Изложены основы теории металлургических процессов. При описании технологии производства ферросплавов и стали освещены современные достижения металлургии в области применения вакуума, электрошлакового переплава, обработки синтетическим шлаком и т. д. Описана теория кристаллизации и строение стального слитка, а также методы разливки стали. Кратко рассмотрены конструкции электросталеплавильных и ферро­ сплавных цехов и организация производства.

Книга предназначена в качестве учебника для студентов металлургических техникумов и может быть полезна для среднего технического персонала электроста­ леплавильных и ферросплавных цехов. Ил. 109. Табл. 59. Список лит. 21 назв.

© Издательство «Металлургия» 1974

31005—210 30—74 С 040 (01)— 74

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

.......................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч А С Т Ь п е р в а я

 

 

 

 

 

ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ

ПЕЧИ

Г л а в а

1.

Классификация электрометаллургических печей ....................................

 

11

Г л а в а II.

Конструкция современных дуговых сталеплавильных печей..................

14

 

1.

Общее устройство дуговой сталеплавильной п е ч и ........................

14

 

2.

Кожух печи,

каркас с в о д а ................................................................

 

 

 

16

 

3.

Электр ододержатель,

рукав, каретка, стойка................................

 

20

 

4.

Механизм наклона печи ....................................................................

окно,

сливной

желоб

24

 

5.

Уплотняющие кольца,

рабочее

26

 

6.

Установка электромагнитного

перемешивания............................

 

29

 

7. Конструкция печей с загрузкой сверху ........................................

 

29

 

8.

Загрузочная

б а д ь я ................................................................................

 

 

 

 

 

33

 

9.

Подача кислорода и топлива в печь и подогрев шихты . . .

34

 

10.

Система очистки г а з о в ......................................................................

 

 

 

36

Г л а в а III.

Электрооборудование дуговых печей ..................................................

 

 

37

 

1. Разъединитель, главный выключатель ............................................

 

 

37

 

2.

Дроссель, печной трансформатор ....................................................

 

 

39

 

3.

Короткая сеть

дуга........................................................................................,

регуляторы мощности д у ги

41

 

4.

Электрическая

42

 

5.

Защитная и сигнальная

а п п ар а т у р а ................................................

 

 

43

Г л а в а

IV. Конструкция ферросплавных печей......................................................

 

 

43

 

1.

Общая характеристика

ферросплавных

п ечей

............................

43

 

2.

Ванна ферросплавной

п е ч и ................................................................

 

 

 

49

 

3.

Кожух ферросплавной печи .................................................................

 

 

 

51

 

4.

Механическое оборудование................................................................

 

 

 

52

Г л а в а

V. Электрооборудование ферросплавных печей

........................................

 

59

 

1.

Электрический

режим, напряжение, сила тока, коэффициент

60

 

2.

мощности и к. п. д. печных установок ............................................

 

 

 

Трансформатор........................................................................................

 

 

 

 

 

62

 

3.

Короткая сеть ........................................................................................

 

 

 

 

 

64

 

4.

Электрические

характеристики п е ч и ................................................

 

 

65

 

5.

Коммутационная и защитная аппаратура, контрольно-измеритель­

66

 

 

ные приборы и управление п е ч ь ю ....................................................

 

 

Г л а в а

VI. Футеровка дуговых сталеплавильных и ферросплавных печей . . . . .

67

 

1.

Классификация и характеристика огнеупорных

материалов . .

67

 

2.

Изготовление футеровки стен и подины основных и кислых ста­

73

 

3.

леплавильных электропечей...........................

 

 

 

 

Ремонт и обслуживание сталеплавильных электропечей . . . .

78

 

4.

Пути повышения стойкости футеровки сталеплавильных элек­

79

 

5.

тропечей ....................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

Футеровка ферросплавных печей ....................................................

 

 

82

Г л а в а

VII. Электроды.............................................................................................

 

 

 

 

 

 

85

 

1. Назначение и характеристика электродов ....................................

 

85

 

2.

Изготовление графитированных

электродов....................................

 

87

 

3.

Самоспекающиеся электроды

............................................................

 

 

89

 

4.

Эксплуатация эл ек тр о д о в ....................................................................

 

 

 

90

Г л а в а

VIII. Индукционные сталеплавильные печи................................................

 

 

92

 

1.

Характеристика индукционных

печей ............................................

 

 

92

 

2.

Индукционные

печи

с

железным сердечником............................

 

93

3


3.

Индукционные печи без железного сердечника............................

93

4.

Вакуумные насосы ................................................................................

98

5.

Индукционные вакуумные печи ........................................................

99

6.

Изготовление тигля и уход за н и м .................................................

101

Г л а в а IX. Переплавные установки........................................................................

102

1.

Установка электрошлакового переплава ........................................

102

2.

Вакуумно-дуговые п е ч и ........................................................................

106

3.

Плазменно-дуговые печи ....................................................................

111

4.

Электроннолучевые печи .....................................................................

113

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч А С Т Ь В Т О Р А Я

 

 

 

ОСНОВЫ

ТЕОРИИ

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ

Г л а в а

X. Физико-химические

основы

металлургических

процессов...............

 

116

 

1.

Энтальпия и тепловой эффект реакций............................................

 

 

116

 

2.

Изменение изобарно-изотермического потенциала........................

 

117

 

3.

Динамическое равновесие си стем ы

....................................................

 

посто­

121

 

4.

Изменение изобарно-изотермического потенциала и

122

 

5.

янная равновесия....................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

Принцип смещения равновесия

........................................................

 

 

 

124

Г л а в а

XI. Взаимодействие газовой и твердой фазы...............................................

 

 

125

 

1.

Диссоциация г а з о в

.................................................................................

 

 

 

 

 

 

125

 

2.

Степень диссоциации углекислого газа и водяного пара . . . .

127

 

3.

Взаимодействие между

углеродом и ....................................газам и

 

 

128

 

4.

Упругость диссоциации окислов, карбонатов,сульфидов . . .

130

 

5.

Ступенчатая, диссоциация ....................................................................

 

 

 

 

 

132

 

6.

Диссоциация окислов, находящихся ...........................врастворе

 

133

 

7.

Равновесие окислов с газовой фазой

вприсутствии углерода . .

134

Г л а в а

XII. Основы учения о шлаках.....................................................................

 

 

 

 

 

135

 

1.

Химический состав ш л а к а .....................................................................

 

 

ш л ак а

 

 

135

 

2.

Понятие

о молекулярном строении ....................................

 

 

136

 

3. Представление об ионном строении шлака ....................................

 

 

137

 

4.

Свойства

металлургических

шлаков ............................................

 

 

 

140'

Г л а в а

XIII. Взаимодействие металлической,

шлаковой ..................и газовой ф аз

 

144

 

1.

Строение жидкого металла

................................................................

 

 

 

 

144

 

2.

Процессы диффузии и массопереноса вметалле и шлаке . . . .

146

 

3.

Влияние шлака на окисление примесей .....................в металле

 

147

 

4.

Окислительно-восстановительные процессы на границе раздела

148

 

5.

металл—ш л а к ............................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

Окисление углерода

............................................................................

 

 

 

 

 

 

149

 

6.

Удаление серы из металла

................................................................

 

 

 

 

150

 

7.

Газы в стали и ферросплавах............................................................

 

 

 

 

151

 

8-

Неметаллические включения

в с т а л ...............................................и

 

 

152

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч А С Т Ь Т Р Е Т Ь Я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ФЕРРОСПЛАВЫ

Г л а в а

XIV. Общая характеристика ферросплавов...............................................

 

 

154

 

1.

Применение химической

термодинамики при

производстве фер­

154

 

2.

росплавов

производства................................................................................................

ферросплавов

 

 

 

Способы

С С С Р

 

157

 

3.

Развитие

ферросплавной промышленности .....................в

 

158

Г л а в а

XV. Производство ферросплавов.......................

 

.......................................

161

 

1.

Ферросилиций............................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

161

 

2.

Ф еррохром ................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

171

4


3.

Сплавы м ар ган ц а ....................................................................................

188

4.

Ферровольфрам

.......................................................................................

199

5.

Ферромолибден...........................................

 

202

6.

Феррованадий

.......................................................................................

 

206

7.

Ферротитан

............................................................................................

 

210

8.

Сплавы с цирконием ............................................................................

212

9.

Сплавы кальция........................................................................................

 

215

10.

Феррониобий

.......................................................................................

 

219

11.

Ферробор ................................................................................................

 

 

221

Г л а в а XVI. Экономика

и . . . .

организация ферросплавного производства

224

1.

Планирование

и ................................

организация производства

224

2.

Себестоимость производства ...................ферросплавов

225

3.

Планировка ферросплавных .....................ц е х о в

227

4.

Основные вопросы техники безопасности и промышленной сани­

 

 

 

тарии в ферросплавных ц е х а х

............................................................

 

 

230

Г л а в а

XVII. Производство

чугуна

в

электропечах .............................................

 

233

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч А С Т Ь Ч Е Т В Е Р Т А Я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРОИЗВОДСТВО

СТАЛИ

Г л а в а

XVIII. Сырые

материалы для

выплавки

электростали............................

 

236

 

1.

Металлическая часть шихты и науглероживатели....................

 

236

 

2.

Шлакообразующие

материалы

и окислители................................

 

238

 

3.

Раскислители и легирующие

............................................................

 

 

239

 

4.

Подготовка

материалов

к

плавке ....................................................

 

 

239

Г л а в а

XIX. Загрузка

шихты в п е ч ь

 

 

 

240

 

1. Подготовка печи к плавке

 

 

 

241

 

2.

Подбор лома по химическому ............................................составу

 

241

 

3.

Размещение шихты в печи ................................................................

 

 

 

243

Г л а в а

XX. Расплавление .............................................

 

 

................................................

 

 

244

 

1.

Организация и проведение ............................периода плавления

 

244

 

2.

Способы

ускорения

плавления ............................................

ш ихты

 

246

 

3.

Расход

электроэнергии

на ........................................

расплавление

 

248

 

4.

Передовые методы труда по . . . .ускорению плавления шихты

 

249

Г л а в а

XXI. Окислительный

период ....................................................................

 

 

 

249

 

1. Переход кислорода из шлака ............................................в металл

 

250

 

2.

Окисление железа

 

окисления................................................................................п р и м есей

 

251

 

3.

Последовательность

 

251

 

4.

Характер окисления примесей ........................................................

 

 

 

254

 

5.

Дегазация

металла

и поведение в нем неметаллических вклю­

258

 

6.

чений

.......................................................................................................

окислительного п е р и о д а

 

 

Проведение

 

260

Г л а в а

XXII. Восстановительный период .............................................................

 

 

 

266

 

1.

Способы раскисления металла ........................................................

 

 

 

266

 

2.

Физико-химические основы раскисления и легирования металла

 

269

 

3.

Раскисление металла

одним ........................................

элементом

 

270

 

4.

Комплексные раскислители................................................................

 

 

 

273

 

5.

Диффузионное раскисление................................................................

 

 

 

275

 

6.

Удаление серы, поведение ........................................................газо в

 

 

277

 

7. Технология проведения восстановительного ................периода

 

280

 

8.

Доводка металла

по

составу............................................................

 

 

281

 

9. Температурный режим и ....................................выпуск металла

 

283

 

10.

Длительность восстановительного ....................................

периода

.

285

 

11.

Обработка

стали

шлаком

и порошкообразными смесями . .

285

 

12.

Пути

сокращения

восстановительного ........................периода

 

288

о


Г л а в а

XXIII. Выплавка

стали

в

основных

дуговых

электропечах . . .

289

 

1.

Выплавка

стали

 

методом

переплава....................................

 

.... . .

2891

 

2. Технико-экономические

показатели

выплавке с окислением

291

 

3.

и переплавом

.............................................................................................

 

с т а л и

 

 

 

 

 

Сортамент углеродистой

двумя

ш лаками

 

292

 

4.

Выплавка

углеродистой

 

стали

с

 

294

 

5.

Выплавка

углеродистой

стали

с

одним

ш лаком ............................

 

295

 

6.

Сортамент

и выплавка легированной с т а л и ....................................

 

 

295

 

7. Порядок присадки легирующих добавок........................................

 

 

 

297

 

8.

Угар легирующих элементов

.............................................................

 

легированных сталей

299

 

9.

Особенности выплавки

некоторых марок

301

Г л а в а

XXIV. Выплавка

стали

в кислых

дуговых электропечах.........................

 

311

 

1. Загрузка шихты и плавление................................................................

 

 

 

 

 

311

 

2.

Окислительный период

 

........................................................................

 

 

 

 

 

 

313

 

3.

Раскисление стали

 

 

 

 

 

 

 

 

314

 

4.

Продувка

ванны кислородом

............................................................

 

 

 

 

315

Г л а в а

XXV. Выплавка стали

в индукционных

 

 

 

316

 

1.

Выплавка стали в открытых индукционных печах ....................

 

316

 

2.

Выплавка

стали

в

вакуумных

индукционных

печах................

 

318

Г л а в а

XXVI. Выплавка

стали

переплавных

установках .............................

 

321

 

1.

Электрошлаковый переплав

................................................................

,............................................................

321

 

2.

Вакуумно-дуговой переплав .

324

 

3.

Выплавка

металла

в электроннолучевых

п е ч а х ........................

 

326

 

4. Выплавка металла в плазменно-дуговых печах ............................

 

327

 

5.

Сравнение

различных способов

переплава

стал и ........................

 

328

 

6.

Комбинированные процессы .

.

s

 

 

 

329

 

7.

Непрерывные сталеплавильные проц ........................................ессы

 

 

 

330

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч А С Т Ь п

я

т а я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗЛИВКА

СТАЛИ

Г л а в а

XXVII. Затвердевание стального с л и т к а ..................................................

 

 

 

333

 

1.

Структура стального с л и т к а .................................................................

 

 

 

 

 

333

 

2. Химическая неоднородность в слитке................................................

 

 

 

334

 

3. Рост кристалла и образование дендритной ................структуры

 

337

 

4.

Процесс кристаллизации

 

с л и т к а ........................................................

 

 

 

338

 

5.

Особенности строения слитка,

кристаллизующегося в вакууме

340

Г л а в а

XXVIII. Оборудование

разливки

стали ..................

изложницы

 

340

 

1.

Способы

разливки

стали

в

излож ницу............................................

 

 

 

340

 

2.

Изложницы ............................................................................................

 

 

для

разливки

 

 

 

342

 

3.

Сменное

оборудование

 

 

 

344

 

4.

Сталеразливочный к о в ш

........................................................................

 

 

 

 

 

 

347

Г л а в а

XXIX. Технология разливки стали

..........................................................

 

 

 

 

350

 

1. Разливка стали сифоном и сверху....................................................

 

 

 

350

 

2. Разливка под защитными средами....................................................

 

 

 

352

 

3.

Способы

подогрева

верха

слитка....................................................

 

 

 

353

 

4.

Непрерывное литье с т а л и ....................................................................

 

 

 

 

 

 

355

 

5.

Вакуумная

обработка с т а л и ................................................................

 

 

 

 

 

357

 

6.

Обработка стали

а р г о н о м ........................

 

 

 

 

 

 

359

 

7.

Охрана труда и техника безопасности при разливке стали . . . .

 

360

 

8.

Дефекты с л и т к о в

кованой

стал и

 

 

 

360

 

9.

Дефекты

катаной

................................................

 

 

 

362

6


Г л а в а

XXX. Слитки переплавных методов производства....................

364

 

Г л а в а

XXXI. Вопросы стандартизации и контроль при выплавке и разливке стали

366

 

1.

Стандартизация

в черной

металлургии........................................

 

366

 

2.

Контроль при

выплавке

и разливке стали ................................

 

367

Ч А С Т Ь Ш Е С Т А Я

РАСЧЕТ ДУГОВЫХЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ

И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА В ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ЦЕХАХ

Г л а в а

XXXII. Дуговая электропечь........................................................................

 

 

370

 

1.

Форма и размер в а н н ы ........................................................................

 

 

370

 

2. Размеры плавильного пространства печи ........................................

372

 

3.

Емкость

печи

и

диаметр

кож уха....................................................

 

373

 

4.

Мощность трансформатора и диаметр электродов....................

374

 

5.

Материальный

и

тепловой

балансы электроплавки....................

377

Г л а в а

XXXIII. Организация

труда и

автоматизация

в электросталеплавилькых

 

 

ц е х а х .....................................................................................................

 

 

 

 

379

 

1.

Объекты

автоматического

регулирования........................................

381

 

2.

Регулирование физико-химических процессов, теплового и элек­

 

3.

трического реж имов................................................................................

 

 

382

 

Алгоритм

процесса ................................................................................

 

 

383

 

4.

Комплексная

автоматизация электропечи........................................

384

 

5.

Правила технической эксплуатации дуговых электропечей

и

 

6.

вопросы техники безопасности............................................................

 

384

 

Технико-экономические показатели работы электросталепла­

 

 

вильных печей ........................................................................................

 

 

 

388

Г л а в а

XXXIV. Планировка

электросталеплавильных

цехов .......................

392

 

1.

Электросталеплавильный цех ............................................................

 

392

 

2.

Цех с переплавными и индукционными печами............................

397

Список рекомендуемой л и тературы ........................................................................

 

 

399