 |  |
|
Obtinerea otelurilor cu ajutorul cuptoarelor electrice
Otelul este un aliaj al Fe cu C, cu un continut mai mic sau egal de 2,11% C.
Otelurile pot fi:
Alcatuirea: doua faze (ferita si perlita)
In oteluri, intregul constituent de C este chimic legat sub forma de Fe3C.Otelurile se elaboreaza (elaborare secundara), utilizand fonta de prima fuziune (de afinare), sau fonta impreuna cu deseuri de otel.
In principiu se urmareste reducerea prin reactii de oxidare a C, Si, Mn, P si S, pana la valori care sa asigure proprietatile mecanice si tehnologice impuse.
Se folosesc:
Schita de principiu a cuptorului electric cu arc (acide sau bazice) cu capacitatea de 1-10t este prezentata in figura 1.
Fig. 1 Schita de principiu a cuptorului electric cu arc
Unde:
1-elecrtozi din grafit; 2-inel de racire metalic; 3-bolta rabatabila; 4-captuseala din caramida refractara; 5-cuva metalica; 6-incarcatura metalica solida; 7-baie metalica (otel topit); 8-usita; 9-fundatie; 10-stalpi pentru sustinerea mecanismului hidraulic de reglare automata a electrozilor; 11-alimentarea de la casa transformatorului; 12- mecanismul pentru bascularea cuptorului.
Procesele metalurgice
Principalele reactii de oxidare (ardere)
C+O2-CO2
Si+O2-SiO2
Mn+1/2O2-MnO
Concomitent cu Si si Mn, se oxideaza si Fe
2Fe+O2-2FeO
Oxidul feros poate fi redus atat de C cat si de P
FeO+C-Fe+CO
5FeO+2P-5Fe+P2O5
In urma acestor reactii se formeaza compusi care trebuie eliminati din incarcatura topita, deoarece pot influenta, ramanand in otel sub forma de incluziuni, tenacitatea acestuia (SiO2, MnO, FeO si P2O5). Ei sunt eliminati sub forma de zgura, care fiind mai usoara se ridica deasupra baii.
Dupa modul de formare a zgurei se pot aplica doua procedee:
Procedeul acid
Captuseala cuptorului are un caracter acid, fiind formata din caramida silica (SiO2). Procesul metalurgic se caracterizeaza prin faptul ca reactiile care au ca scop micsorarea cantitatii de C, Si si Mn au loc sub un strat de zgura acida 40-47% SiO2; 15-20% FeO; 20-30% MnO. Fondantul este alcatuit din var sau piatra de var (CaO), care fluidizeaza zgura si face mai usoara evacuarea ei din cuptor. La acest procedeu, reducerea oxidului de fier (FeO), respectiv dezoxidarea se face cu ferosiliciu sau feromangan. O parte din oxidul feros ramane in zgura, iar o parte trece in baia de metal.
2FeO+Si-SiO2+2Fe+78900 Kcal.
FeO+Mn-MnO+Fe+32900 Kcal.
FeO+C-CO+Fe-34460 Kcal.
Desulfurarea si defosforarea la procedeul acid este mai redusa.
Incarcatura:
In cazul procedeului acid incarcatura cuptorului este:
fier vechi, deseuri proprii-20-60%
carburant (fonta, cocs de petrol, ramasite de electrozi)-2-3%
sau
fier vechi-30-40%
fonta-max. 25%
Pe parcursul elaborarii se mai introduce:
var-1,5-2%
Pentru formarea zgurei se adauga (in scopul realizarii fierberii)
minereu de fier-1-1,5%
Aceste procente sunt influentate si de specificul tehnologic al otelariei.
Pentru a realiza cantitatea de Si prescrisa, se mai poate introduce silicomangan sau feromangan.
Viteza de oxidare a C in perioada de fierbere este de 0,4-0,6%C/h.
Cuptoarele se incarca max. 80% din volum.
La procedeul acid, cantitatea de S si P trebuie sa fie mai mica decat cea prescrisa pentru otelul final, iar C (dupa topire) cu max. 0,1% decat cel final.
Procedeul bazic
Zidaria cuptorului are un caracter bazic, fiind alcatuita din caramizi magnezitice (MgO). Reactiile din cadrul procesului metalurgic pentru micsorarea cantitatii de C, Si si Mn, sunt aceleasi, dar au loc sub un strat de zgura bazica.
Oxidarea partiala a C, Si si Mn este mai intensa, deoarece puterea oxidanta a zgurelor bazice este mai mare.
Caracteristica acestui procedeu consta in faptul ca permite indepartarea intr-o masura mai mare a S si P
5FeO+2P-5Fe+P2O5
(FeO)3+P2O5-(FeO)3P2O5
Se formeaza fosforul de fier, care in combinatie cu oxidul de calciu din zgura formeaza fosfatul de calciu:
(Fe2O3)3P2O5+4CaO-(CaO4)P2O5+3FeO+108340 Kcal.
Fosfatul de calciu trece in zgura. Oxidul de calciu va elimina si sulful:
FeS+CaO-FeO+CaS
Sulfura de calciu eliminandu-se sub forma de zgura
Permite utilizarea fontelor cu cantitati mai ridicate de S si P.
Stabilirea parametrilor initiali pentru calculul incarcaturii
Tipul otelului
OT 40 STAS 600
|
C% |
Mn% |
Si% |
S% |
P% |
|
max |
|
|
max |
max |
|
|
|
|
|
|
Caracteristici mecanice
|
R [daN/mm] |
Rp02 [daN/mm] |
A5% |
Z% |
|
val.minime |
|||
|
|
|
|
|
Tipul si capacitatea cuptorului
Cuptor electric acid capacitate 5000 kg
Materiale metalice pentru incarcare
fier vechi-0,2-0,4%C
fonta cenusie-3-4%C
piatra de var
feroaliaje diverse
Calculul incarcaturii
<C> = [C]o + [C]a + Xc
Co-cantitatea de carbon prescris pentru otelul ce se elaboreaza
Ca-procentul de carbon ce se pierde prin ardere (max 0,4-0,6%)
Xc-procentul suplimentar de carbon
35-45% din C pt. continut de C<=0,50%
20-30% din C pt. continut de C>0,50%
Pentru exemplificare:
[C]o=0,20; [C]a=0,50; rezulta [C]o+[C]a=0,70%
Continutul de carbon al otelului elaborat 0,20% rezulta Xc=0,40
<C>=0,70+0,40*0,70=0,70+0,28=0,98%
Daca
C1=continutul mediu al C in fonta
C2=continutul mediu al C in fier vechi
X=proportia fontei in incarcatura
Y=proportia fierului in incarcatura
3,5X+0,3Y=C*100=98
X+Y=100
Y=78,75=78% fier
X=22% fonta
Fier vechi = 3120 kg
Fonta 880 kg
4400 kg
Fonta tine loc si de carburant.
incarcarea sarjei
topirea incarcaturii
oxidarea C, Mn, Si, P, S
fierberea
reducerea oxizilor de Si
defosforarea si desulfurarea (numai la procedeul bazic)
dezoxidarea
Reactiile chimice cele mai importante au loc in cadrul operatiilor 3, 4, 5, 6 si 7.
Oxizii care se formeaza MnO, SiO2, P2O5 si FeS
Reducerea oxizilor de siliciu
La elaborare, dupa procedeul acid, se aplica frecvent tehnologia de reducere a oxidului de siliciu, concomitent cu regenerarea siliciului prin C, Mn, Fe.
2Fe+SiO2-2FeO+Si-Q
2C+SiO2-2CO+Si-Q
2Mn+SiO2-2MnO+Si-Q
Se realizeaza regenerarea printr-o fierbere linistita circa 20 de minute.
Ex. Viteza de ardere de 0,4%C/h timp de 120' se obtine:
Col final
Tot in scopul fierberii se adauga 1,5% minereu de fier Fe3O4 sau Fe2O3
Gmin.=1,5*4000/100=60 kg
Prin aceasta Si creste dela 0,05% la 0,3%
Stabilirea caracterului zgurei si calculul cantitatii de fondant
CaO/SiO2=0,4-1,2 acid
=2-3 bazic
Si scade 0,6%-0,05%=0,55%
Greutatea atomica a compusilor ce intra in reactie
GmolSiO2=28,06+2*16=60 kg
GmolCaO=40,8+16=56,8 kg
Deci din 28,06 kg Si obtinem 60 kg SiO2
CaO=(60*0,55/100*Gm)/28,06=47 kg
Corespunzator unui procent de CaO (var)
CaO%=
Calculul consumului de energie electrica
500700 kwh/t ora
in cazul considerat E=600*4107=2464 kwh
Acest document nu se poate descarca
| E posibil sa te intereseze alte documente despre:
|
| Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate QReferat.com | Folositi documentele afisate ca sursa de inspiratie. Va recomandam sa nu copiati textul, ci sa compuneti propriul document pe baza informatiilor de pe site. { Home } { Contact } { Termeni si conditii } |
Documente similare:
|
Cauta document |