Тема 2 Виробництво сталі

Необхідно засвоїти, що процеси отримання сталі з чавуну і скрапу зводяться в основному до зниження кількості в ньому вуглецю за рахунок окислювальних процесів у сталеплавильних печах. Слід детально вивчити фізико-хімічні процеси (за періодами), що протікають в печах, ознайомитися з принципом роботи сучасних конвертерів, мартенівських і електродугових печей.

Рекомендується, вивчити новітні досягнення в галузі виробництва сталі: застосування кисню, вакуумно-дугова переплавка, електрошлакова переплавка, рафінування сталі у ковші рідкими синтетичними шлаками, автоматизацію регулювання теплового режиму печі і ін. Особливу увагу слід приділити вивченню киснево-конвертерного способу отримання сталі, що є одним з важливих напрямів технічного прогресу в сталеплавильному виробництві. Необхідно з'ясувати, які зміни в технології плавки і якості сталі викликає застосування кисневого дуття в конвертері; ознайомитися із способами розливання сталі, її кристалізацією у виливницях; порівняти техніко-економічні показники різних способів отримання сталі.

Питання для самоперевірки

1 Суть процесу переробки чавуну і скрапу в сталь?

2 Накресліть схему пристрою конвертера і поясніть принцип його роботи.

3 Накресліть схему пристрою роботи мартенівської печі і поясніть принцип її роботи.

4 Наведіть технологію виплавки сталей в основній мартенівській печі.

5 Поясніть будову і принцип роботи дугової електричної печі. Наведіть основи технології виплавки в електричній дуговій печі.

6 Будова і принцип роботи індукційної електричної печі. В чому полягає технологія виплавки сталі в цих печах? Галузі застосування сталі, що виплавляється в індукційних печах.

7 Суть електрошлакової переплавки, його переваги і перспективи розвитку. Які існують інші способи підвищення якості сталі? Їх суть.

8 Викладіть і співставте різні способи розливання сталі. Який з них найбільш доцільний і чому?

9 Поясніть будову сталевого злитка киплячої і спокійної сталі. Які існують дефекти злитків? Способи їх попередження і усунення.

10 Якими техніко-економічними показниками характеризуються способи отримання сталей (у конвертерах, мартенівських і електродугових печах)? Який з цих способів економічно найбільш ефективний?

Тема 3 Виробництво кольорових металів

Мідні руди дуже збіднілі, тому їх піддають збагаченню (зазвичай флотації). Отримані концентрати заздалегідь обпалюють у спеціальних обпалювальних печах з отриманням сірки і обпаленого концентрату. Останній піддають плавці в шахтах або полум'яних відбивних печах, де отримують штейн, який надалі переробляють в чорнову мідь. Слід добре розібратися в загальній схемі пірометалургійного способу отримання міді і вивчити принцип роботи агрегатів, призначених для плавки штейну (шахтні і відбивні печі), і отримання чорнової міді (горизонтальні конвертери), а також з'ясувати фізико-хімічні процеси, що протікають при цьому. Завершальна стадія отримання чистої міді – вогняне або електролітичне рафінування. Потрібно розібратися в суті рафінування і визначити, які при цьому відбуваються реакції.

Слід розглянути алюмінієві руди – боксити, нефеліти, алуніти і т.д., їх склади і способи (лужний, кислотний, електрометалургійний і ін.) отримання з них глинозему (перша стадія виробництва алюмінію), розібратися в реакціях, що відбуваються при цьому, перевагах і недоліках цих способів.

Наступна стадія виробництва алюмінію – електроліз глинозему. Необхідно вивчити будову пристрою і роботу електролізу, склад і призначення кріоліту, реакцію дисоціації глинозему під дією постійного електричного струму. Отриманий первинний алюміній для видалення домішок піддають рафінуванню, продувають в ковші хлором або електролітичним методом. Слід вивчити реакції, що забезпечують очищення алюмінію при вказаних видах рафінування.

Необхідно розглянути руди для виробництва магнію (магнезит, доломіт, карналіт, бішофіт і ін.), їх зміст і способи збагачення. Необхідно з'ясувати способи збагачення і отримання металевого магнію (термічний і електролітичний) і його подальшого рафінування. Вивчити схему пристрою і роботу магнієвих електролізерів при отриманні металевого магнію. галузі застосування отримуваного магнію.

Слід ознайомитись з мінералами і рудами титану (рутил, ільменіт і ін.), методами переробки титанових руд (отримання титанових концентратів для виробництва шлаку з високим вмістом окислу титану, а потім тетрахлориду титану), відновленням тетрахлориду титану магнієм (так званим магнійтермічним методом), з отриманням металевого губчастого титану. Доцільно розглянути способи плавки губчастого титану для отримання титанових злитків (індукційні і дугові вакуумні печі з електродами, що не витрачаються і витрачаються, плавка за допомогою електронного променя і т.д.).

Питання для самоперевірки

1 Назвіть основні мідні руди і вкажіть методи їх збагачення.

2 Охарактеризуйте сучасну промислову схему отримання міді пірометалургійним методом: від збагачення мідних руд до рафінування міді. Які при цьому застосовуються агрегати?

3 Поясніть процес отримання чорнової міді в горизонтальному конвертері. Які при цьому відбуваються реакції?

4 Накресліть схему установки для електричного рафінування міді і поясніть принцип її роботи.

5 Назвіть марки отримуваної міді і галузі її застосування.

6 Вкажіть основні алюмінієві руди, їх склад і схему отримання глинозему. Які способи отримання чистого глинозему застосовують?

7 Приведіть схему електролізу глинозему і вкажіть, які при цьому відбуваються реакції.

8 Накресліть схему установки для електролітичного рафінування алюмінію.

9 Назвіть марки отримуваного алюмінію і галузі його застосування.

10 Назвіть основні магнієві руди і їх склад. Способи збагачення магнієвих руд.

11 Накресліть схему отримання металевого магнію електролітичним способом, яке устаткування вживається при цьому.

12 Суть термічного способу отримання металевого магнію шляхом відновлення із оксидів.

13 Охарактеризуйте спосіб рафінування магнію. Галузі застосування отримуваного магнію.

14 Вкажіть найважливіші титанові руди та їх склад.

15 Методи переробки титанових руд для отримання металевого губчастого титану. Коротка характеристика цих методів. Які при цьому відбуваються хімічні реакції?

16 Приведіть схему виробництва титанової губки магнійтермічним методом.

17 Охарактеризуйте плавку губчастого титану у вакуумній дуговій печі з електродом, що витрачається, для отримання титанових злитків. Галузі застосування титану.