Металлургического производства.

Методические рекомендации и указания

Для выполнения лабораторных работ

По дисциплине

«Конструкционные материалы и термообработка»

(обязательный компонент)

для студентов __2_ курса __машиностроительного________________________ факультета

специальности _5В071200

Машиностроение___________________________________________

форма обучения __очная__________________________________________

на _1___ семестр 2012-2013 учебного года

Уральск – 2012г.

Составитель: ст.преподаватель Коломоец В.Н.

Кафедра «Нефтегазовое дело и технология машиностроения»

Машиностроительный факультет

Количество кредитов – 3

Лабораторные работы – 30 часов

Обсуждены на заседании кафедры «___»___________2012 г. Протокол №______

Лабораторная работа № 1.

Тема:Изучение исходных материалов и продуктов

металлургического производства.

Задачи работы: ознакомиться с основными исходными материалами для производства черных металлов,с продукцией доменного производства,сортаментом проката.

Теоретические сведения.

Основными исходными материалами для производства черных металлов служат железные руды,топливо,флюсы.

Железная руда-горная порода,из которой экономически выгодно извлекать железо в промышленных масштабах.Железные руды состоят из рудной части (Fe3O4.,Fe2O3.,FeCO3) и пустой породы (SiO2.,MnO.,Al2O3.,MgO и др.) с вредными примесями (Р2О5.,FeS).

Промышленное применение имеют магнитные,красные,бурые и шпатовые железняки.

Магнитный железняк (Fe3O4) содержит 50-69% железа,имеет черный цвет,плотное строение и хорошо восстанавливается.Пустая порода кремнистая и глиноземистая.

Красный железняк (Fe2O3) содержит 55-65% железа,может иметь красный,серый или темно-синий цвет.Встречается в виде плотных кусков,а также в пылевидном состоянии.Легко восстанавливается.Пустая порода обычно кремнистая.

Бурый железняк (2Fe2O3*3H2O ) содержит 35-40% железа и относится к бедным рудам.Встречается в виде кусков и в пылевидном состоянии.Хорошо восстанавливается.

Шпатовый железняк- сидерит (FeCO3 ) содержит 30-40% железа,имеет светло-серый и желтовато-белый цвет,легко восстанавливается.

Железные руды загружают в доменную печь преимущественно в виде агломерата.

Агломерат-пористые куски руды,более удобные для переработки в чугун,чем обычные железные руды.Для его получения мелкоизмельченную руду смешивают с 6-12% коксовой мелочи.Смесь поджигают на специальной установке,при этом мелкие куски руды спекаются,образуя агломерат.

Топливо- различные естественные и искусственные продукты,выделяющие при сжигании значительное количество тепла и допускающие рентабельное их использование.Топливо содержит органические соединения углерода,водорода,азота,кислорода,серы,а также влагу и золу.Топливо тем лучше,чем больше в нем углерода и водорода и чем меньше серы,влаги,золы.

В доменной печи в качестве топлива используют кокс (редко- древесный уголь).Получают кокс из коксующихся углей сухой перегонкой без доступа воздуха в специальных коксовальных печах при температуре 1000-1100ºС в течении 15-18 часов.

Кокс представляет собой ноздреватые куски черного цвета,имеющие прочность в два-три раза выше,чем у древесного угля.

В мартеновских печах используют три вида топлива: коксовальный,доменный,генераторный и природный газы.,мазут и пылевидное топливо.

Коксовальный газ получают попутно при производстве кокса,доменный- при сжигании топлива в доменных печах,генераторный газ- при сжигании твердого топлива в газогенераторах.

Мазут получают при крекинговании нефти,пылевидное топливо- измельчением в дробилках каменных углей в тонкий порошок.

Флюсы предназначены для сплавления пустой породы и золы в шлак.Окислы,содержащиеся в железной руде,делятся на основные (FeO.,MnO.,CaO.,MgO ),кислотные (SiO2.,P2O5 ) и амфотерные (Al2O3 ).Основные и кислотные окислы при смешении их при высоких температурах образуют легкоплавкие соединения.Так,температура плавления SiO2-1750ºС,СаО- 2100ºС,а температура плавления их смеси 1350ºС.Поэтому,если пустая порода содержит кремнезем,к ней добавляют обожженный известняк,если пустой породой служит основной окисел- флюсом должен быть кремнезем.

В доменных печах в качестве флюса применяют обожженный известняк.

Огнеупоры- материалы,которые выдерживают без разрушения высокую рабочую температуру печей (от 600 до 2000ºС).Огнеупоры применяют в виде кирпичей,фасонных изделий,влажных и сухих порошков,набоек (сбитой массы ) для кладки печей и облицовки ковшей.

Основной продукцией доменного производства являются чугун,побочной- шлаки и газы.

Шлаки- сплавы различных окислов,образующиеся в результате физико-химического взаимодействия их с флюсами.Доменные шлаки применяют для изготовления цемента,кирпича,гравия,стеклянной ваты и др.

Доменные газы-используют для отопления воздухонагревателей,котлов,коксовальных печей и других нагревательных установок.

Рис1.

.Сортамент изделий,полученных прокаткой:

а)прокат простого профиля.,б)сложного профиля.,в)профиля

специального назначения.,г)периодического профиля.

Сортамент проката делят на следующие группы : а)простого профиля: фасонный-1.,квадратный-2,3.,круглый -4.,полосовой-5.,шестигранный-6.,овальный-7.,полуовальный-8.,сегментный-9.,ромбовидный-10.,б)сложного профиля: неравнобокий-11.,равнобокий-12.,швеллерный-13.,двутавровый-14.,тавровый-15.,рельсовый-16.,зетовый-17.,квадратный-18.,в)профиля специального назначения (19-34) и г)периодического профиля: арматурная сталь-35.,заготовка вагонной оси-36.,полуось автомобиля-37.,заготовка шатуна двигателя автомашины- 38.

Порядок выполнения работы.

1.Изучить исходные материалы и продукцию металлургического производства.

2.Ознакомиться с образцами железных руд,топлива,флюсов,огнеупоров,чугунов,шлаков и профилей проката и описать их особенности.

Содержание отчета.

В отчет необходимо включить описание образцов изучаемых руд (наименование,химическая формула соединения железа,цвет,примерное содержание железа ),кокса,огнеупорных материалов (наименование,химическая формула,примерная температура плавления).,перечень и область применения чугунов.,основные виды сортамента проката.

Контрольные вопросы:

1.Что такое агломерат?

2.Что такое топливо,что используют топливом при выплавке чугуна?

3.Что такое флюсы,для чего их применяют?

4.Что такое огнеупоры и для чего их применяют?

5.Что является продукцией доменного производства?

6.Какие существуют группы сортамента проката?