Отчет по ознакомительной практике на металлургическом предприятии

7. Производство углеродистого феррохрома.

Из всех легирующих элементов в сталях наибольшее применение находит хром. Для легирования стали хромом в нашей стране производят 17 марок ферро-хрома. Эти сплавы в основном отличаются по содержанию углерода, которое изменяется от 0,01 до 9 %.

Для выплавки углеродистого феррохрома применяют хромовые руды в основном Донского месторождения (Казахстан), которые содержат 30-58% Сr2О3, остальное FeO, MgO, А12О3, SiC. В связи с истощением богатых руд в последние годы используют бедные (с содержанием до 30 % Сr2О3) руды, подвергая их обо-гащению и иногда агломерации. В качестве флюса применяют кварцит, необхо-димый для получения требуемых свойств и состава (27-32 % SiO2) шлака.

В качестве восстановителя применяют отсортированный кокс размером 10-25мм, содержащий не более 0,5 % S и не более 0,04% Р.

В состав хромовой руды входят оксиды железа, они вносят в сплав требуе-мое количество железа.

Углеродистый феррохром выплавляют непрерывным процессом в открытых и закрытых печах с магнезитовой футеровкой. Хромовую руду (или ее часть) берут тугоплавкую, трудновосстановимую (содержащую магнохромит MgO* Сr2О3, восстанавливающийся углеродом при 1546°С) и плохо растворимую в шлаке, что обеспечивает   формирование   над   расплавом   феррохрома   так   называемого "рудного слоя", необходимого для окисления избыточных углерода и кремния в образующемся феррохроме.

Шихту загружают равномерно по поверхности колошника. Процесс плавки характеризуется следующим строением ванны по высоте: слой твердой шихты с проходящими здесь процессами твердофазного восстановления, зона плавления пустой породы и восстанавливающегося металла со слоем жидкого шлака внизу (у конца электродов), "рудный слой", слой жидкого сплава. Газовых полостей под электродами нет.

Восстановление хрома протекает по следующим реакциям:

1/З Сr2О3 + С = 2/ЗСr + СО - 270100 Дж;

1/З Сr2О3 + 9/7С = 2/21Сr7С3 + СО -250200 Дж.

Термодинамически легче идет восстановления с образованием карбида хро-ма Сr7С3, и эта реакция наиболее вероятна. Из оксидов железа руды углеродом легко восстанавливается железо, причем этот процесс опережает восстановление хрома; железо, растворяясь в карбиде хрома, облегчает восстановление последнего.

При температурах ~ 1550°С происходит плавление восстановленного метал-ла с образованием феррохрома, капли которого стекают вниз; при температурах ~1650°С начинают расплавляться невосстановленные оксиды с образованием жидкого шлака.

Благодаря тому, что хромовая руда тугоплавка, трудновосстановима и пло-хо растворима в шлаке, на границе раздела шлак - жидкий феррохром формиру-ется "рудный слой" - вязкий слой шлакового расплава с множеством кусочков руды. Во время прохождения капель сплава через "рудный слой" происходит частичное окисление углерода и кремния сплава за счет реагирования с кислоро-дом оксидов руды (например, Сr7С3 + Сr2О3 = 9 Сr + ЗСО) с одновременным вос-становлением хрома из рудного слоя. В результате этого снижается содержание углерода и кремния в сплаве (например, в сплаве ФХ650 получается менее 6,5 % С и менее 2% Si).

Сплав и шлак выпускают через одну летку одновременно три-четыре раза в смену в футерованный ковш или в стальной ковш со шлаковым гарнисажем от предыдущего выпуска, избыток шлака из ковша перетекает в чугунные шлаковни.

Сплав разливают в чугунные изложницы (толщина слитка должна быть менее 200 мм для удобства дробления) или в чушки на разливочных машинах конвейерного типа.

Прокатное производство.

Прокатное производство является завершающей стадией производства ме-талла. Поскольку сортамент проката разнообразен, на заводе может быть несколь-ко прокатных цехов с соответствующими объему производства и сортаменту прокатными станами.

Металлургический завод включает три основных вида производств, соста-вляющих так называемый металлургический цикл: производство чугуна, или доменное производство, сталеплавильное и прокатное производства. В зависи-мости от принятой структуры к основным производствам металлургических ком-бинатов могут относиться производство кокса с химическими цехами и горное хозяйство, включая, кроме добычи рудных и нерудных ископаемых, подготовку сырья к плавке (обогащение и окускование). В комплекс завода входят энерге-тическое хозяйство (электроэнергия, вода, тепло, кислород, воздух), ремонтные и вспомогательные службы.

Металлургические заводы по структуре могут быть с полным металлурги-ческим циклом (чугун, сталь и прокат) и неполным (сталь, прокат). Существуют две технологические схемы производства металла.

По наиболее распространенной первой схеме слитки преимущественно в горячем виде подают в нагревательные колодцы блюмингов или слябингов. После нагрева их прокатывают в полупродукт -- заготовку для станов окончательной прокатки. Вторая схема отличается от первой наличием установок непрерывной разливки и отсутствием обжимных станов. В ряде случаев литой полупродукт прокатывают на обжимных и заготовочных станах.

На некоторых заводах еще работают по старой технологии - сталь разлива-ют в сравнительно мелкие слитки, которые прокатывают сразу в готовый прокат. При прокатке ряда сталей слитки охлаждают, зачищают, а затем в холодном виде нагревают и  прокатывают в заготовку  (слябы,  блюмы).  Применяется также за-чистка горячих слитков.

Понятие об особой структуре заводов качественной металлургии, как о за-водах с маломеханизированными, тихоходными, трудоемкими в обслуживании прокатными станами, устарело. Сфера качественной металлургии и объемы вы-пуска качественных и высококачественных сталей настолько расширены, что заводы качественной металлургии с полным циклом, с современным уровнем прокатного производства не являются исключением.

1. Охлаждение, резка и правка проката

Режим охлаждения проката применяют четырех видов.

Обычный. Охлаждение производят на холодильниках, площадь которых выбирают по максимальной производительности и среднему времени естествен-ного охлаждения.

Иногда на холодильниках создают условия регулируемого охлаждения, например для рессорной стали, что обеспечивает определенную ее твердость. В этих случаях применяют специальную укладку охлаждаемых полос (на ребро без промежутков).

Замедленный. Этот режим охлаждения применяют для крепких и легиро-ванных флокеночувствительных сталей. Охлаждение проводят в проходных отап-ливаемых печах, отапливаемых и неотапливаемых ямах и коробах.

Медленное охлаждение, начиная с 800-900°С, обеспечивает выравнивание температуры по сечению профиля и устраняет внутренние напряжения после прокатки. Для большинства сталей, замедленно охлаждаемых, применяют Изоте-рмический режим: выдержка при 600-750°С, а затем охлаждение на воздухе.

Ускоренный. Этот режим охлаждения применяют для катанки и листа перед сматыванием в бунты и рулоны для получения определенной структуры и умень-шения окалинообразования. Применяют также водяное охлаждение в трубках или на рольгангах.

Регулируемое ускоренное охлаждение водой и на воздухе листа и ленты из различных сталей до 700-500° С перед сматыванием в рулоны делают для получе-ния наиболее благоприятной и равномерной структуры. Охлаждение водой высо-коуглеродистых и легированных сталей (У9, У12,111X15) производят для предот-вращения образования карбидной сетки. Быстрый (термоупрочняющий) режим охлаждения обеспечивает закалку с последующим режимом самоотпуска с про-катного нагрева. С этой целью применяют регулируемые системы быстрого охлаждения водой.

2. Листопрокатное производство

Удельный вес листовой продукции в современной структуре сортамента проката непрерывно увеличивается. Это связано не только со спецификой отдельных отраслей промышленности, но и с преимуществами внедрения листового металла в машиностроении (вместо трудоемкого литья, поковок), развития сварных конструкций, увеличения производства сварных труб, в том числе для магистральных трубопроводов, и т. д.

Исходными заготовками для листов служат обжатые или литые (на устано-вках непрерывной разливки стали) плоские заготовки - слябы. Резко сократилось производство листа непосредственно из слитков, характерное для старых толсто-листовых станов и тонкого листа из полосы, сутунки, билета, карточки. Наблюда-ется тенденция увеличения веса обжатых и литых слябов до 25-30 т, что обеспе-чивает укрупнение рулонов листа, выгодное для дальнейшей обработки. Горячую прокатку тонких листов производят на непрерывных и полунепрерывных станах, которых в настоящее время насчитывается в мире более 100 штук с суммарной производственной мощностью до 130 млн. т в год. Проявляется тенденция уве-личения веса рулона и уменьшения толщины горячекатаного листа (до 1,2 мм). Получили развитие высокопроизводительные цехи холодной прокатки, рассчитанные на рулоны укрупненного веса (до 45 т), а также многовалковые ста- 
ны для прокатки тончайших лент и листов.

3. Производство толстолистовой стали

Согласно нормам, толстолистовая сталь имеет толщину 4-160мм и ширину 600-3800 мм, длина листов колеблется в пределах 2-20 м. Исходным материалом для толстых листов могут служить слитки и слябы. Тяжелые листы (плиты) для сварных станин, рам, котлов высокого давления прокатывают из слитков весом 8-250 т.

Слябы для толстых листов подбирают в соответствии с раскроем листов толщиной 150-500мм, шириной 600-2000 мм и длиной 2-6 м.

Слитки нагревают в нагревательных колодцах или печах с выдвижным подом. Последний способ применяют на старых станах: он очень трудоемок и не экономичен. На некоторых заводах, не имеющих обжимных станов, прокатку ведут на комбинированных станах из слитков.

В листовом производстве и особенно при производстве толстых листов имеет большое значение правильное назначение плавок, слитков или слябов в соответствии с данными плавочного химического анализа, качественной характе-ристики сляба по зоне (высоте) слитка и размерами с точки зрения выполнения требований заказчика к готовому, обрезанному листу. Для наиболее экономично-го раскроя готовых листов надо правильно определить массу и исходные размеры слитка и сляба. Такие расчеты относятся к области фабрикации в листопрокатном производстве. Существует также понятие о фабрикационом коэффициенте, или расходе металла на изготовление годного обрезанного листа, в отличие от расход-ного технологического коэффициента, включающего оптимальные потери метал-ла на угар, боковую и торцовую обрезь. При производстве листов большое значение для выхода годного по раскрою имеет форма полученного раската, зависящая от настройки и состояния валков, соблюдения принятой схемы разбивки ширины, что в свою очередь определяет конфигурацию переднего и заднего концов и боковых сторон раската. Для качества листов большое значение имеет также удаление окалины в процессе прокатки, режим обжатий, профилировка валков и температурные условия прокатки.

Для отдельных сталей гидросбивом пользуются осторожно, чтобы темпера-тура конца прокатки не была ниже 800--1050°С; снижение температуры ниже 750° С вызывает наклеп металла. Оптимальной температурой конца прокатки считается 820-920°С; при повышенных температурах конца прокатки увеличи-вается зерно, ухудшаются пластические свойства, особенно вязкость. Приходится иногда прибегать к подстуживанию перед последними проходами, при этом важно обеспечить условия равномерного охлаждения. Различные температурные условия прокатки приводят к разнотолщинности по ширине листа.

Листовые станы в отличие от сортовых характеризуются длиной бочки чистовых валков, так как этим определяются возможности получения максима-льной ширины листа. Иногда в названии стана, кроме ширины, указывают и диаметры валков чистовой клети.

По числу и расположению рабочих клетей толстолистовые станы бывают одноклетевые (дуореверсивные, кварто-реверсивные, трио Лаута), двухклетевые линейные и с последовательным расположением (тандем), полунепрерывные и непрерывные.

Одноклетевые и двухклетевые линейные станы, как малопроизводительные и не обеспечивающие хорошего качества продукции, применяют редко. Специа-лизированными толстолистовыми станами принято считать двухклетевые станы с последовательным расположением клетей - для прокатки листов толще 8-12мм и шире 1850мм, так как более тонкие и узкие листы выгоднее прокатывать на полу-непрерывных и непрерывных тонколистовых станах. Новые специализированные толстолистовые станы строят с длиной бочки валков 2000-5000мм (чаще 2800- 4300мм). Современные толстолистовые станы (двухклетевые) имеют производи-тельность 900-1200 тыс. т в год, есть и более производительные специализиро-ванные полунепрерывные станы для прокатки толстых листов шириной более 3000 мм.

4. Холодная прокатка и очистка от масла

Полистный (карточный) способ холодной- прокатки характерен для ревер-сивных и нереверсивных станов дуо и кварто. Некоторые современные станы, предназначенное для прокатки высококачественного металла, прокатывают отдельные листы.

Реверсивные станы с рулонным способом производства применяют глав-ным образом для холодной прокатки легированной стали. Реверсивные однокле-тевые станы кварто могут работать на толстом подкате (3-6 мм) и прокатывать лист толщиной до 0,5мм, а в некоторых случаях и более тонкий.

Для прокатки особо тонких листов и жести (тоньше 0,18 мм) применяют многовалковые станы. На многоклетевых станах уменьшения толщины полос достигают за счет увеличения числа клетей (до 5-6) или дополнительной прока-ткой на двух или трехклетевых непрерывных станах (до 0,08 мм). Многовалковые станы (12- и 20-валковые) широко применяют при прокатке труднодеформируе-мых легированных сталей и сплавов.

При полистном способе прокатки карточки в валки задают вручную. На нереверсивном стане после прокатки партии листов с одним и тем же обжатием   пакеты   переносят   на   переднюю   линию   клети   краном   или транспортером для следующего прохода.

Прокатку на реверсивном стане рулонов ведут следующим образом. Полосу с разматывателя задают в валки, а затем передний конец заправляют в моталку. После заправки начинается процесс прокатки с натяжением. Таким же образом после заправки заднего конца прокатку ведут в обратном направлении. Скорость прокатки на реверсивных станах составляет 6-15 м/сек, производительность этих станов достигает 350 тыс. т в год.

5. Отделка готовой продукции