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
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 |