Методические рекомендации. Прежде всего, уясните разницу между чугуном и сталью по химическому составу, механическим и технологическим свойствам

Прежде всего, уясните разницу между чугуном и сталью по химическому составу, механическим и технологическим свойствам. Выпишите в конспект количество углерода и основных примесей, которые входят в сталь.

В настоящее время сталь получают преимущественно путем передела чугуна. Основные способы получения стали: конвертерный, мартеновский, электроплавка. Процесс получения стали – это окислительный процесс. При любом способе получения стали происходит окисление примесей, содержащихся в чугуне. Окислителем является оксид железа (FeО), который растворяется в металле и в шлаке.

Изучать способы производства стали нужно в такой последовательности: исходные материалы, устройство плавильного агрегата, сущность способа, химические превращения (реакции), технологические особенности процесса, способы интенсификации процесса, технико-экономические показатели процесса (производительность, качество получающейся стали, ее применение и т.п.)

Изучая конверторный способ получения стали, обратите внимание на конструктивные особенности конвертера при воздушном и кислородном дутье (воздух подается снизу, а кислород–через трубку сверху). При кислородном дутье почти все недостатки конвертерного способа практически устраняются. В кислородном конвертере можно получать качественные углеродистые и низколегированные стали.

В мартеновской печи высокая температура получается за счет сгорания топлива, теплота химических реакций имеет второстепенное значение. Выпишите основные реакции, протекающие в мартеновской печи, уясните процессы раскисления и удаления фосфора и серы в основной печи. Нужно знать способы интенсификации мартеновского процесса.

Процесс плавки высококачественной стали в электрических печах приобретает все большее значение в связи с тем, что постоянно расширяется ассортимент, увеличивается выпуск новых, наиболее экономичных и прогрессивных видов конструкционных материалов для машиностроения, приборостроения, строительства и других областей промышленности.

Плавку в электрических печах можно производить как в воздушной среде, так и в вакууме. В вакуумных печах переплавляют стальные заготовки, выплавленные в конвертерах и мартеновских печах. Заготовка (расходуемый электрод) является катодом, а слиток очищенного металла–анодом. При вакуумной плавке и вакуумных переплавах жидкий металл наиболее полно очищается от газов. Этим способом получают жаропрочные стали и сплавы, стали с особыми физико-химическими свойствами. Недостаток вакуумной плавки–сложность оборудования и высокая стоимость выплавляемого металла. Значительно более дешевый способ повышения качества стали–электрошлаковый переплав, который можно производить в воздушной среде. Этим способом получают шарикоподшипниковые, инструментальные и другие стали.

Повысить качество стали можно также путем ее обработки в ковшах. Производится вакуумная обработка в ковшах или обработка стали в ковшах синтетическими шлаками, которые специально готовят в других печах. Если при вакуумной плавке и вакуумных переплавах сера практически не удаляется, то при рафинировании синтетическими шлаками и электрошлаковом переплаве сера удаляется наиболее полно.

Выпишите в конспект влияние способа получения стали на ее качество. Разберите, как влияет способ разливки на качество стали. Нужно знать разницу между кипящей и спокойной сталью и область применения кипящей стали. Наибольшее внимание уделите непрерывной разливке стали как наиболее прогрессивному способу, выпишите достоинства этого способа. Запомните, что способ непрерывной разливки широко применяется в цветной металлургии.

Разберите строение стального слитка, возможные дефекты в нем и способ их предупреждения.

После изучения этой темы нужно уметь:

1) определять наиболее целесообразный способ получения стали в зависимости от состава стали и ее назначение;

2) объяснять влияние способа разливки на свойства стали и строение стального слитка;

3) объяснять влияние способа выплавки стали на ее качество;

4) объяснять, почему наиболее широкое развитие должны получать способы выплавки стали в кислородных конвертерах и в электрических печах.

Вопросы для самоконтроля

1 Какой сплав называется сталью?

2 Какая разница между чугунов и сталью по содержанию углерода и основных примесей и их механическим свойствам?

3 В чем отличие кислородного конвертора от конвертора, работающего на воздушном дутье?

4 На каком топливе работают мартеновские печи? Назначение регенераторов

5 В чем заключается процесс раскисления стали? Для чего его производят?

6 Укажите качество конверторной стали и область ее применения

7 Какие факторы способствуют получению высококачественной стали в электрических печах?

8 По схемам, имеющимся в учебниках, объясните устройство и работу дуговых и индукционных электрических печей

9 Сравните качество стали, полученной в различных плавильных агрегатах

10 Какая разница между сталями обыкновенного качества, качественными и высококачественными?

11 Укажите способы внепечной обработки стали

12 В чем достоинства электрошлакового переплава стали?

13 Какой способ разливки стали наиболее прогрессивен и почему?

Тема 1.3 Производство цветных металлов

Цветные металлы; их характеристика по применению в народном хозяйстве. Производство меди; медные руды, их характеристика, способы обогащения. Рафинирование меди. Применение меди в промышленности.

Производство алюминия. Сырье для производства алюминия. Способы получения глинозема из руд. Электролиз глинозема, рафинирование алюминия. Применение алюминия.

Сведения о получении магния и титана, их руды. Практическое применение.

Литература: [2, c.156-172, 173-190, 235-249]; [3, c.38-45]