Электрометаллургия стали

Цели и задачи дисциплины
Целью освоения дисциплины является сформировать мировоззрение, подготовить бакалавра по направлению 151400, знающего современные тенденции развития электросталеплавильного производства во взаимосвязи с другими специальными дисциплинами цикла. Задачами изучения дисциплины являются научить студента: – формулировать основные требования к технологическим процессам производства; – выбирать необходимое оборудование с учетом решения задач энерго- и ресурсосбережения; – выбирать и обосновывать эффективные методы организации производства; – выполнять исследования металлургических процессов и оборудования; – составлять обзоры научно-технической литературы в области своей профессиональной деятельности.
Краткое содержание дисциплины
1.Введение. Строение и свойства жидких стали и шлака. Железо и его сплавы. Жидкое железо как растворитель. Формы существования и раство-римость C, Si, P, O, S, H, N и др. в жидком железе. Влияние температуры и состава стали на растворимость и активность примесей. Методика расчета активной концентрации компонентов стали. Функции и образование шлаков электроплавки стали. Типы и разновидности шлаков электро-плавки стали (основные, нейтральные, кислые, окислительные и восстановительные). Их характеристика, химический и минералогический состав. Диаграммы состояния важнейших окисных систем. Структура расплавленных шлаков. Характер взаимодействия с металлом. Современные представления о строении расплавленных шлаков и методики расчета активных концентраций их компонентов. Химические и физические свойства шлаков. Их влияние на протекание сталеплавильных про-цессов. Поверхностные явления в процессах производства стали. Свободная поверхностная энергия. Смачивание. Адгезия и когезия. Влияние поверхностной энергии на термодинамические параметры химических реакций в сталеплавильной ванне. Адсорбционные процессы. Методика расчета поверхностной концентрации компонен-тов. Обезуглероживание, дефосфорация, другие процессы окислительного периода и поведение газов при электроплавке стали. Общая характери-стика процессов окислительного рафинирования. Массоперенос в стальной ванне. Влияние перемешивания и степени развития межфазной поверхности на кинетические условия, скорость и полноту протекания металлургических процессов. Роль кислорода воздуха в окислительных (и восстановительных) процессах электроплавки стали. Содержание оксидов железа в процессе окислительного рафинирования. Схемы питания ванны кислородом при рудном и кислородном кипе. Окисление кремния, марганца, хрома, вольфрама и ванадия при плавке в основных дуговых печах. Физико-химические основы уменьшения угара легирующих элементов. Роль обезуглероживания металлического расплава в реализации процессов его окислительного рафинирования и нагрева ванны при электроплавке стали. Термодинамика реакции окисления углерода. Механизм процесса и место протекания реакции в различных стадиях обезуглероживания. Сопротивление отдельных звеньев и скорость процесса. Вопрос о лимитирующем звене. Крити-ческие концентрации углерода в металле. Перераспределение потока кислорода по мере обезуглероживания. Расход кислорода на окис-ление углерода. Содержание кислорода в металле и окислительная способность шлака во время кипения. Поведение кислорода и особенности кинетики обезуглероживания расплава. Уменьшение окисления легирующих элементов в процессе обезуглероживания. Влияние фосфора на качество стали. Механизм и химизм процесса дефосфорации (с позиций о молекулярной и ионной структуре шлака). Условия его успешной реализации. Влияние состава, количества окислительного шлака и эффективность его обновления. Дефосфорация стали вдуванием порошкообразных материалов. Механизм очищения кипящей ванны от газов и оксидных включений. Условия и возможности нагрева металла при электроплавке. Нагрев ванны в окислительном периоде. Температурный режим плавки. Влияние водорода и азота на свойства стали. Их содержание в металле и узловые моменты и по-ведение при плавке. Источники поступления. Формы существования и растворимость (содержание) в сталеплавильных шлаках. Химизм растворения этих газов в шлаках и перехода в металл. Скорость процесса. Водородо- и азотопроницаемость шлака. Средства, обес-печивающие минимальную газонасыщенность стали при плавке. Внепечные способы дегазации металла. Десульфурация, раскисление и легирование стали. Вредное влияние серы на свойства стали. Прочность сульфидов, десульфурирующая способность оксидов и химизм процесса. Условия успешной десульфурации металла. Связь между процессами раскисления и десульфурации. Осо-бенности протекания процесса в условиях восстановительного периода и выпуска плавки. Влияние изменений состава шлака и металла на условия и результаты десульфурации при смене Раздел 2Характеристика сортамента электросталей и сплавов. Область применения печей различных типов. Их роль в общем производстве электросталей. Разновидности и варианты технологии плавки в основных дуговых печах. Влияние легирующих элементов и вредных примесей на механические и физико-химические свойства сталей и сплавов. Классификация стали по качеству, содержанию углерода, степени легирования и назначению. Химический состав и назначение основных групп стали и сплавов. Стандартизация и буквенно-цифровая система обозначения открытых марок стали и сплавов. Раздел 3.индукционных электропечей. Классификация и характеристика огнеупорных материалов. Дуговые электропечи с водоохлаждающими элементами стен и сводом. Дуговые электропечи с донным выпуском жидкого металла и шлака. Раздел 4.назначение, состав, характеристика, предъявляемые требования, подготовка к плавке. Установки для подогрева шихты. Переработка пыли, стружки, отходов шлифования в ПШБ Раздел 5.материалов и машин для заправки печи. Загрузка шихты. Порядок и этапы расплавления завалки. Влияние удельной мощности, электрического режима, состава и размещения шихты, вращения ванны, использования газо-кислородных горелок, предварительного подогрева шихты и др. на длительность плавления. Практика и эффек-тивность использования кислорода в период плавления. Физико-химические превращения, происходящие при плавлении шихты. Совмещение периода плавления и окисления. Формирование шлака. Дефосфорация металла. Особенности периода плавления на сверхмощных ДСП. Раздел 6.Цели окислительного периода плавки и средства их реализации. Рудный и кислородный кип. Окончание дефосфорации, очищение от газов и неметаллических включений, десульфурация и нагрев металла. Методы интенсификации. Задачи восстановительного периода и средства их реализации. Методы и технология раскисления. Десульфурация. Порядок введения легирующих элементов и степень их усвоения. Контроль состава металла. Организация выпуска плавки. Пути сокращения длительности восстановительного периода. Окислительный и восстановительный периоды в современной техно-логии. Раздел 8.Особенности технологии выплавки, разливки, состав, назначение, условия службы, требования к свойствам, специфические дефекты, технология выплавки различных групп конструкционных, подшипниковых, электротехнических, коррозионностойких сталей. Эффективность внепечных способов рафинирования. Одношлаковый процесс. Эффективность одностадийной схемы производства стали. Характеристика металлизованных материалов, особенности ДСП, технология и показатели электроплавкистали при низком, высоком и 100 %-ном содержании их в завалке. Особенности, достоинства, недостатки применения метода переплава легированных отходов с применением кислорода. Состав, назначение, условия службы, требования к свойствам, специфические дефекты и технология выплавки быстрорежущей и коррозионностойкой стали. Производство коррозионностойких сталей с продувкой кислородом в вакууме и методом газокислородного рафинирования. Раздел 9.Достоинства, недостатки и область применения кислого процесса электроплавки стали. Образование, физические и химические свойства и активность компонентов кислых шлаков. Поведение марганца и кремния при плавке в печах с кислой футеровкой. Особенности протекания процессов обезуглероживания. Раскислительная способность марганца и кремния в условиях кислого процесса электроплавки стали. Требования к шихтовым материалам кислого про-цесса. Режим плавления завалки. Шихтовый и температурный режим плавки. Особенности технологии окислительного периода плавки. Режим раскисления металла и технология проведения восстановительного периода рядовой стали и металла ответственного назначения. Переплав легированных отходов в кислых печах. Сравнительная оценка технико-экономической эффективности работы основных и кислых дуговых печей. Преимущества и недостатки плавки стали в индукционных печах. Их сортамент и область применения. Раздел 10.Себестоимость электростали. Выход годного. Мероприятия по обеспечению выпуска стали высокого качества и экономии металла. Современная технология производства электроста-ли.
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Выпускник должен обладать:
  • ОК-5 способностью к самоорганизации и самообразованию
  • ОК-8 готовностью пользоваться основными методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий
  • ОПК-1 готовностью использовать фундаментальные общеинженерные знания
  • ОПК-3 способностью осознавать социальную значимость своей будущей профессии
  • ОПК-7 готовностью выбирать средства измерений в соответствии с требуемой точностью и условиями эксплуатации
  • ПК-1 способностью к анализу и синтезу
  • ПК-4 готовностью использовать основные понятия, законы и модели термодинамики, химической кинетики, переноса тепла и массы
  • ПК-10 способностью осуществлять и корректировать технологические процессы в металлургии и материалообработке
Вы нашли ошибку в тексте:
Просто нажмите кнопку «Сообщить об ошибке» — этого достаточно. Также вы можете добавить комментарий.