Шихтовка руды что такое

Шихтование

Смотреть что такое «Шихтование» в других словарях:

шихтование — смешение, шихтовка Словарь русских синонимов. шихтование сущ., кол во синонимов: 2 • смешение (19) • … Словарь синонимов

Шихтование — ср. 1. процесс действия по гл. шихтовать 2. Результат такого действия. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

шихтование — см. шихтовать; я; ср … Словарь многих выражений

смешение — слияние, объединение; смесь; спутанность, перепутанность; перетасовка, перемешение, шихтование, усреднение, помесь, винегрет, синкретизм, каша, контаминация, купаж, мешанина, совмещение, смешивание, окрошка, метисация. Ant. разъединение Словарь… … Словарь синонимов

Шихтовальный — прил. соотн. с сущ. шихтование, связанный с ним Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Шихтовка — ж. разг. то же, что шихтование Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Анализ металлов и сплавов — решает аналитическими методами задачу определения элементного состава металлов и их сплавов. Главная цель проверка сорта сплава или типа и композиционный анализ различных сплавов (количественный анализ). Методы: волнодисперсионный анализ,… … Википедия

шихтовка — сущ., кол во синонимов: 1 • шихтование (2) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

burdening — Смотри Шихтование … Энциклопедический словарь по металлургии

шихтовать — ту/ю, ту/ешь; шихто/ванный; ван, а, о; нсв. см. тж. шихтование, шихтовка что спец. Составлять шихту. Шихтова/ть руды. Шихтова/ть топливо … Словарь многих выражений

Источник

Металлургия — отрасль производства, которая изготавливает промышленные металлы и сплавы. Ее конечная цель — получение расплава, отвечающего требованиям государственных стандартов, как по химическому составу, так и по механическим свойствам. Процесс выплавки имеет множество особенностей, каждая из которых сильно влияет на качество продукции. Одним из таких факторов являются исходные материалы или, другими словами, шихта.

Общие сведения

Шихта представляет собой набор компонентов, которые необходимы для выплавки сплава. Шихта загружается непосредственно внутрь печного оборудования. Химический состав ее разнообразен и зависит от конкретно выплавляемого материала.

В состав шихт могут входить как чистые металлы, так и отходы производства: бракованная продукция, стружка, отливки, прибыля и литники.

Помимо этого шихта содержит флюсы и шлаки. Шлаки попадают в шихту в результате загрязнения исходных материалов, в частности кремнеземом. При плавке он взаимодействует с чистым металлом, образуя оксиды железа, что и служит причиной образования естественного шлака.

Флюсы представляют собой карнолиты, фториды и хлориды натрия или кальция. Их основное назначение в шихте — защита расплавленного металла от взаимодействия с воздушной средой. Газы, содержащиеся в воздухе, особенно водород и кислород, при попадании в расплав значительно снижают его механические свойства. Также данные процессы являются причиной неоднородности химического состава металла и, как результат, неравномерного распределения прочности по площади сплава.

Виды шихт

В зависимости от типа получаемого сплава выделяют следующие разновидности шихтовых материалов:

Разберем теперь каждый пункт более подробно.

Чугунолитейное производство

Около 90% выплавки всего чугуна в России выполняется шихтами с использованием специальных печей — вагранок. Это вносит свои коррективы в химический состав шихтовых мемориалов, т. к. в среде присутствует избыточное количество газов.

Основными материалами шихт для чугунолитейного производства являются передельные и литейные чушковые чугуны, ферросплавы, отходы собственного производства.

Химический состав литейных чугунов регламентируется ГОСТом 4832-80. Их главная особенность — это высокий процентный состав кремния (до 3,5%). В зависимости от его содержания литейные чугуны подразделяют на марки. Также данный шихтовой материал включает в себя такие элементы как марганец (до 1,5%), фосфор (до 1,2%) и серу (до 0,05%). Масса одной чушки литейного чугуна не должна превышать 25 килограмм. Делается это для удобства транспортировки и загрузки шихты в печь.

Отличием передельных чугунных шихт (ГОСТ 805-75) от литейных является пониженное количество кремния в своем химическом составе, которое не превышает 1,3%. Такие чугуны отмечаются более высоким значением жидкотекучести, прочностных свойств и меньшей вероятностью образования отбела на поверхности металла. Недостатком же будет дополнительная необходимость в использовании ферросплавов.

Основное назначение ферросплавов при производстве чугунов — доводка сплава по составу, в частности по марганцу и кремнию. Одними из наиболее распространенных марок ферросилиция являются ФС45 и ФС75Л, включающие в своем составе соответственно 45 и 75% кремния. Остальная часть приходится на железо.

Около 75% шихт при изготовлении чугунов приходится на лом, который получается в результате отходов собственного производства или закупается на стороне. Существуют специальные стандарты (ГОСТ 2787-75), регулирующие состав вторичных отходов. В зависимости от этого лом подразделяется на определенные категории, и устанавливаются допустимые габариты и масса отдельных кусков.

Для вагранок основным материалом для топлива является шихта на основе каменноугольного литейного кокса. Согласно ГОСТ 3340-71 она подразделяется на 3 вида. Главным критерием здесь служит количество серы в составе и процент зольности. Содержание влаги во всех марках кокса не должно превышать 5%.

От доменного кокса литейная коксовая шихта отличается более высоким удельным весом, что означает наличие более высокой теплотворной способности. Как правило, в качестве флюсов применяют известковые породы, на 50% процентов состоящие из оксида кальция.

Сталелитейное производство

Шихта для плавки стальных сплавов преимущественно состоит из ферросплавов, флюсов, передельного коксового чугуна и стального лома.

Существует несколько принципиальных правил, которыми руководствуются при выборе материалов шихты:

Наибольшее значение на свойства стали оказывает тип флюса. Как правило, флюсы представлены в виде известняка, плавикового шпата или шамотного боя. Наибольшее распространение в производстве получил известняк, процент содержания серы и фосфора которого не превышает 2%.

Химический состав металлургического известняка регламентирован стандартами. В него входят такие элементы как оксид кальция (до 55%), оксид марганца (до 3,5%), кремнезем (до 1%), оксид железа (до 0,4%), серы (до 0,15%) и фосфора (до 0,03%).

Использование известняка предусматривает отсутствие влаги в его составе, что является проблемой, т. к. он активно впитывает ее из окружающей среды даже при непродолжительном хранении.

При плавке стали в мартеновских печах в качестве окислителя помимо традиционного кислорода применяют железосодержащие руды, но при условии, что она не имеет кремнезема и фосфора в своем составе.

Плавка сплавов цветных металлов

Шихта для выплавки цветных металлов включает в себя первичные металлы, лом соответственного типа сплава, отходы собственного производства (литники, прибыля) и специальны лигатуры.

Главной особенностью плавки цветных металлов является необходимость легирования легкоплавких сплавов тугоплавкими материалами, и наоборот. Несоблюдение данного правила приводит легкоплавкие сплавы к перегреву, а тугоплавкие сплавы к образованию зональной ликвации.

Самыми востребованными тяжелыми сплавами в цветной металлургии являются бронзы. Для их изготовления требуется наличие следующих первичных металлов:

Лом медных сплавов также применяется как шихта при плавке бронз и латуней. На производстве он представлен в виде чушек. Основные требования к медному лому изложены в ГОСТе 614-79.

Вторым по популярности цветным сплавом является алюминий. В промышленности в качестве первичного металла используют алюминий марок А99 и А85 ГОСТ 11069-85.

Лом алюминия перед переплавкой подвергают предварительному рафинированию, т. е. введению в состав сплава лигатур мелкозернистого алюминия. Это необходимо для увеличения прочностных характеристик металла и снижения уровня химической ликвации.

Источник

Что такое шихта — ее виды, роль в производстве, шихтарник

Шихта — это определенный набор компонентов, предназначенных для загрузки в топку домны или иного высокотемпературного оборудования с целью получения на выходе конечного продукта с определенными свойствами и химическим составом. Шихта в металлургии определяет состав и характеристики выплавляемого материала.

Само понятие «состав шихты» в промышленных масштабах носит обобщенный характер. Определяющим фактором для него служит конечный продукт металлургии. В качестве компонентов шихты могут выступать:

Флюсы применяются для защиты расплавленного металла от воздействия на него активных компонентов воздушной среды. Водород и кислород, проникающие в расплав, негативно влияют на его механические свойства, а также приводят к неоднородности химической среды в расплавленном металле. Подобное воздействие влечет за собой неравномерность показателя прочности по всей массе сплава. В качестве флюсов используют хлориды, карнолиты, фториды кальция или натрия.

Попадание шлаков в шихту происходит по причине загрязнения исходного сырья кремнеземом. Его взаимодействие в процессе плавки с чистым металлом приводит к формированию оксидов железа, которые и являются источником естественного шлака.

Виды шихт

Шихтовые материалы классифицируют в зависимости от разновидности получаемого на выходе сплава:

Компоненты, из которых формируют шихтовые материалы, оказывают прямое влияние на технические свойства конечного продукта.

Производство стали

Предназначенная для плавки стали шихта состоит из:

Шихтование требует грамотного подхода к расчетам и составлению смеси, подлежащей переработке в металлургических агрегатах. Выбор компонентов для шихты при производстве стали основан на нескольких основных правилах.

Металлошихта, полученная путем восстановления железной руды газом или углеродом, используется для получения стали с минимальным количеством примесей. Основу металлической шихты составляет твердый или жидкий чугун, а также стальной лом. При этом марка лома должна соответствовать конечному продукту. Применение большого количества жидкого чугуна предполагает добавку в качестве окислителей окатышей или железной руды.

Важным компонентом, напрямую определяющим свойства стали, является тип используемого флюса. Обычно применяется известняк (содержащий не более 2% фосфора и серы), а также шамотный бой или плавиковый шпат.

Основным условием применения известняка в качестве флюса является отсутствие в нем влаги, что представляет собой серьезную проблему из-за способности данного материала активно впитывать влагу даже при краткосрочном хранении. Стандартами предписан определенный химический состав известняка. Он примерно на 55% состоит из кальция, содержит до 3,5% оксида марганца, до 1% кремнезема, до 0,4% оксида железа, до 0,15% серы, до 0,03% фосфора.

Технология плавки стали в мартеновских печах позволяет в качестве окислителя применять не только кислород, но и руду, содержащую железо, при условии, что в ее составе отсутствует фосфор и кремнезем.

Производство чугуна

Согласно статистике почти 90% выпускаемого в нашей стране чугуна приходится на технологию с применением особых печей-вагранок. Из-за избытка газов в такой рабочей среде шихта для выплавки чугуна должна иметь определенный состав.

Основными составляющими шихты на чугунолитейном производстве являются:

Особенностью литейных чугунов служит высокое содержание (до 3,5%) кремния. На основе этого показателя происходит деление материала на марки. ГОСТ 4832-80 четко определяет химический состав литейных чугунов. Кроме кремния в них может содержаться до 1,5% марганца, до 1,2% фосфора, до 0,05% серы. Вес одной чугунной чушки не должен быть больше 25 кг для удобства их перевозки и загрузки в печь.

Передельные литейные чугуны отличаются низким (до 1,3%) содержанием кремния в своем составе. Их использование улучшает показатель жидкотекучести и прочности, снижает вероятность образования отбела на поверхности металла. Минус их применения заключается в необходимости включения в состав шихты ферросплавов.

Ферросплавы необходимы для обогащения состава сплава кремнием и марганцем. Наиболее востребованы ферросплавы марок ФС75Л и ФС45. Маркировка указывает на содержание в их составе кремния (75% и 45% соответственно, остальная часть железо).

Примерно три четверти шихт в чугунолитейном производстве составляет лом, который делится на несколько категорий согласно ГОСТ2787-75. В качестве лома предприятия используют не только собственные отходы, но и покупное вторичное сырье. К кусковому лому применяются определенные требования относительно предельного веса и габаритных размеров.

Основным топливом для печей-вагранок служит шихта с преобладанием каменноугольного литейного кокса. С учетом процентного содержания серы и показателя зольности ее делят на три типа. Важным критерием является содержание влаги (не более 5% для любой из марок). Коксовая литейная шихта обладает большим удельным весом, что положительно влияет на степень теплоотдачи.

В роли флюсов чаще всего выступает известняк, более чем на половину состоящий из оксида кальция.

Производство сплавов цветных металлов

Шихта для выплавки цветных металлов содержит:

Основной особенность выплавки цветных металлов является потребность в легировании тугоплавких металлов легкоплавкими, и наоборот.

Лидером в цветной металлургии являются бронзы, для производства которых необходимы:

Вторым по степени востребованности продуктом цветной металлургии является алюминий. Повысить показатели прочности конечного материала позволяет обогащение применяемого вторичного сырья лигатурами мелкозернистого алюминия.

Подготовка шихты для коксования

Шихтование угля предполагает собой тщательное смешивание измельченного топлива различных марок. Состав смеси определяется техническими характеристиками конечного продукта, и формируется с учетом технического анализа характеристик различных видов угля (коксуемость, спекаемость, давление распирания, конечная усадка).

На практике редко применяют строго фиксированный состав смеси. К примеру, шихтовка металлургического кокса предполагает смешивание:

Повысить спекаемость поможет ввод в качестве органической добавки каменноугольного пека.

Шихтарник

При больших объемах перерабатываемых материалов на металлургическом производстве для приемки, проверки, хранения сырья и подготовки шихты используют рудные склады.

Современное производство оснащено механизированными шихтарниками, позволяющими ускорить все этапы подготовки шихты. Готовую шихту непосредственно перед обжигом подсушивают в специальных барабанах до уровня влажности в пределах 5-6%.

Для перемещения шихты в плавильные печи применяется специальное оборудование. Загрузчик шихты представляет собой сложное аппаратное оснащение, особенности конструкции которого зависят от типа плавильного оборудования и способа загрузки шихты.

Источник

Плавка стали в печи с кислой футеровкой

При кислой электроплавке различают периоды: завалка, расплавление, окисление, раскисление.

Шихтовка

В состав шихты должно входить такое количество примесей, которое позволяло бы нагреть металл до необходимой температуры и получить доброкачественный сплав наиболее экономичным путем. Хотя почти все примеси в шихте к концу плавки в той или другой степени выгорают, однако без них успешное расплавление плавки невозможно.

Причиной этому служит тугоплавкость железа. Достигнуть расплавления шихты, состоящей из одного железа, чрезвычайно трудно. Легирующие примеси сообщают легкоплавкость шихты. Шихтовка кислой электропечи сводится к определению содержания примесей (углерод 0,30-0,50; марганец 0,4-0,6). Недостающее количество кремния и марганца в завалке могут быть получены подшихтовкой ломом кремнемарганцевых сталей (рессоры,
сталь Г13, бандажи, трансформаторная сталь).

Поскольку металлический лом состоит преимущественно из стали, выплавленной в основной мартеновской печи, то содержание в нем вредных примесей — серы I фосфора, как правило, незначительное. При значительном расходе в шихте отходов собственного производства, необходимо учитывать постепенное повышение в них фосфора в каждой плоде примерно на 0,005 %. Поэтому отходы в составе шихты не должны превышать 50 %.

Углерод в кислой электропечи во время расплавления выгорает незначительно, поэтому для получения высокоуглеродистых сталей — инструментальных, Металл легко науглеродить растворением отходов электродов. Важнейшим условием для успешного проведения плавки кислым процессом является правильная организация шихтового двора.

Завалка

При завалке необходимо рациональная укладка шихты. Громоздкая шихта плавится неспокойно, с частыми разрывами электрической дуги, вызывающей резкий шум и треск. Это объясняется теми зазорами в завалке, которые остаются между кусками разномерной шихты. Поэтому завалку необходимо производить так, чтобы пустоты в ней имели возможно малый размер. Этим достигается ускоренное расплавление.

Величина кусков металлического лома является вторым важным условием, определяющим операцию завалки. В тех случаях, когда на заводах не имеется однородного отборного лома, необ­ходимо придерживаться определенного порядка в размещении кусков разной величины: под электродами размещать наиболее крупные куски, ближе к кожуху размещать мелкую шихту. Если часть завалки состоит из литников, не очищенных от земли, их размещают сверху или около откосов — флюсующие материалы, а также руду дают по мере расплавления шихты.

Расплавление

Период расплавления является начальной стадией плавки стали. Этот период в кислой печи самый продолжительный. Для того, чтобы провести быстрое расплавление, необходимо следующее: правильная шихтовка, плотная укладка шихты, работа на большой мощности печи, предотвращение утечки тепла. Плавление шихты легированной кремнием и марганцем сопровождается горячим ходом. Через 35—45 мин. стенки печи накаляются добела. Это объясняется тем, что при плавлении кремнистой и марганцевой шихты большое развитие получают экзотермические реакции.

Атмосфера плавильной печи слабоокисленная. В печи во время работы имеет место положительное давление, что препятствует засосу воздуха. Во время расплавления шихты плавильное пространство заполняется газом от горения шихты.

Окисляемость атмосферы печи резко возрастает в момент вынужденных остановок печи в период расплавления, образуется большое количество железистого шлака, так что без его удаления ведение плавки становится невозможным.

Иногда в ходе плавления шихты электрическая дуга неожиданно гаснет, это говорит о том, что между электродами в шихте имеется наличие пустот или попадание сводового кирпича под электрод.

В период расплавления происходит частичное окисление шихтовых материалов. Наиболее окисляются кремний, марганец и железо.

Как только на подине образуется скопление жидкого металла, необходимо загрузить в печь несколько лопат песка. По мере увеличения жидкого металла, песок необходимо присаживать все в большем количестве. Сгущенные шлаки хорошо проводят тепло и под ними металл нагревается быстрее. Схема передачи кислорода в жидкой ванне представлена на рис. 2.1.

При заброске песка печь сильно начинает выделять газы, цвет которых меняется с бурого на черный. Образование газов наблюдается при расплавлении кремнезема. Газ понижает концентрацию кислорода в печи, служащего причиной окисления электродов.

Окисление

В этот период в металлической ванне производится удаление из металла углерода и окисление кремния, марганца и хрома. Окисление этих элементов не входит в задачи плавки. В виду отсутствия операции дефосфации и десульфации окисление в кислой печи занимает меньше времени. В кислой печи период окисления необходим главным образом для кипения ванны — очищение металла от газовых и неметаллических включений. Окисление в кислой печи сводятся к выжиганию углерода, поскольку другие примеси: кремний, марганец и хром присутствуют в небольших количествах. В период окисления выгорание углерода идет за счет кислорода закиси железа, растворенной в металле с образованием углерода, поднимающегося в виде пузырьков газа на поверхность ванны металла, создавая при этом эффект, похожий на кипение. Закись железа образуется в шлаке за счет окисления металла в период расплавления и за счет добавки руды.

В большинстве случаев, для обычных отливок кислую электроплавку можно вести, не применяя руды.

При высокой температуре выгорание углерода до заданного предела обеспечивается. При спокойном кипении ванны без присадки руды скорость выгорания углерода равна 0,25—0,30 % в час. При большей скорости выгорания качество стали ухудшается.

К моменту полного расплавления кремний, как правило, выгорает полностью за счет кислорода закиси железа.

Закись марганца образуется в результате его окисления, соединяясь в шлаке с кремнеземом. Сравнительно небольшое количество марганца в ванне способствует успешному ходу кислой плавки. Повышенное содержание марганца препятствует кипению ванны.

Фосфор и сера в кислой плавке не может быть удалена из металла.

Раскисление

Раскисление плавки означает возможно полное удаление кислорода из стали, имеется ввиду очищение металлической ванны от закиси железа. Раскисление производится путем перевода кислорода из закиси железа в малорастворимые окислы.

В качестве раскислителей применяются ферромарганец, ферросилиций и алюминий. Кислые кремнеземистые шлаки способствуют раскислению. Для того, чтобы связать все количество закиси, необходимо иметь в шлаке 45 % кремнезема. Для повышения кислотности шлака в печь вводится песок. В результате совокупною воздействия шлака и раскислителей достигается высшая степень раскисленности металла. Расход раскислителей в кислой
электропечи в 1,5—2 раза меньше, чем в основной.

Дегазация

В процессе плавки жидкий металл насыщается газами. Из всех газов в наибольших количествах находится кислород к азот. Для повышения качества стали рекомендуется ограничить восстановление кремния до 0,12-0,15 %. Известно, что сталь, полученная восстановлением кремния до нормального его содержания 0,30—0,40 % при кислых шлаках не имеет газовых пузырей.

Растворимые в стали газы можно связать алюминием. Соединения алюминия с газами трудно всплывают и ухудшают механические свойства.

Практическая технология кислой электроплавки

Емкость печи — 3 тонны.
Заданный химический анализ стали, %:
С = 0,35—0,50 P не более 0,055
Mn = 0,50—1,00 S не более 0,040
Si = 0,20—0,60
Завалка, кг: легированный лом — 2400; железный лом — 1100; отходы литья — 900.

10,45: печь включена
11.05: руды 4 лопаты
11.50: сталкивание с откосов
12.40: расплавление
12.45: С = 0,45 %, Mn = 0,33 %, Si = 0,18 %, Р не белее 0,04 %
12.47: руды 3 лопаты
13.10: умеренное кипение
13.12: С = 0,44 %, Mn = 0,28 %, Si = следы
13.35: Fe-Mn 50 кг
13.50: С = 0,40 %, Mn = 0,95 %
14.10: выпуск

Окончательный химический анализ в %:
С = 0,39; Mn = 0,32; 31 = 0,29; P = 0,047; S = 0,30
Из второго ковша С = 0,36; Mn = 0,70; = 0,36
Из третьего ковша С = 0,36; Mn = 0,64; = 0,48
Расход электроэнергии — 810 кВт.

Выплавка углеродистых сталей высокого качества требует тщательной разработки технологии плавки каждой марки, а плавка легированных сталей представляет трудную задачу.

Для выплавки высоколегированных сталей используется электропечь с основной футеровкой.

Основные реакции окислительного периода в печи с кислой футеровкой

1. Окисление железа происходит кислородом воздуха
2Fe + O₂= 2FeO
Fe + Fe₂O₃ = 3FeО,

Железо составляет главную часть шихты (97—98 %), поэтому оно и преимущественно окисляется. Образовавшаяся закись железа в основном растворяется в металле.

2. Окисление кремния SiO₂ + 2FeO + 2Fe; окись кремния нерастворима в стали и она выделяется в шлак и остается в стали в виде неметаллических включений.

3. Окисление марганца Mn + FeO = MnO + Fe; закись марганца плохо растворяется в стали и выделяется в шлак. Окись кремния соединяется с закисью железа и марганца, образуя шлак:
FeO + SiO2 = FeSiO₃; MnO + SiO₂ = MnSiO₂

4. Окисление углерода С + FeO = СО + Fe ; для осуществления реакции нужна высокая температура. Образующаяся при реакции окись углерода является газом, практически нерастворимым в стали. Выделяющиеся из ванны пузырьки окиси углерода заставляют ванну кипеть (рис. 2.2).

Кипение ванны имеет важное значение, так как во время кипения ванны:

Основные реакции восстановительного периода

FeO + Mn = MnO + Fe
2FeO + Si = SiO₂ + 2Fe
3FeO + 2Al = Al₂O3 + 3Fe.

Содержание закиси железа в стали после окислительного периода будет тем выше, чем ниже содержание углерода. При всех этих реакциях происходит выделение тепла.

После проведения окислительного периода в стали содержится 0,3-0,4 % закиси железа, а в готовой стали ее должно находится не более 0,07—0,08 %. Для того, чтобы в стали осталось закиси железа не более 0,08 % при температуре 1550 °С достаточно иметь в ней марганца 0,3 %, а кремния 0,05 %. При температуре 1650 °С необходимо иметь в стали марганца 0,6 %, а кремния 0,35 %.

Иначе ведут себя сильные раскислители: титан, цирконий, алюминий. Для того, чтобы в стали осталось не более 0,08 % закиси железа при температуре 1600—1650 °С достаточно иметь в стали несколько сотых долей этих элементов. Поэтому их вводят в сплав 0,1-0,2 %. Алюминий вводится в разливочный ковш перед заливкой форм.

Для сокращения времени плавки иногда в окислительный период жидкий сплав продувают кислородом. Процесс кратко­ временный и может производится исключительно осторожно опытным плавильщиком, не расплавляя футеровку печи.
2Fe + O₂ = 2Fe
2C + O₂ = 2CO.

Источник