Кислородно-конверторное производство стали

В основе конвертерных процессов лежит обработка жидкого чугуна газообразными окислителями. Кислород под давлением 0, 8–1, 0 МПа (8–10 атм.) подается сверху через водоохлаждаемую фурму. После окончания продувки и получения заданного содержания углерода берут пробу и сливают металл в ковш. В ковше сталь раскисляется за счет окисления марганца, кремния и алюминия. В зависимости от степени раскисленности различают кипящие, полуспокойные и спокойные стали.

Кипящие стали раскисляются только ферромарганцем. В таких сталях частично остаются растворенные окислы железа и при кристаллизации продолжает идти процесс “кипения” из-за реакции восстановления железа. Газовые пузыри остаются в теле затвердевшего слитка и завариваются при последующей прокатке. Кипящая сталь дает наиболее высокий выход годного металла, наименьшие отходы, благодаря чему она обладает самой низкой стоимостью, но и самым низким качеством.

Спокойная сталь раскисляется комплексно ферромарганцем, ферросилицием и алюминием. В металле нет растворенного окисла железа и процесс кипения прекращается, сталь “успокаивается”. Значительная часть стального слитка идет в отход. Поэтому такая сталь, обладая высоким качеством, является наиболее дорогой

Полуспокойная сталь раскисляется ферромарганцем и уменьшенным количеством ферросилиция. По качеству и стоимости она занимает промежуточное положение между кипящей и спокойной сталью.

4.2.2. Мартеновское производство стали. Мартеновская печь является пламенной регенеративной печью. В рабочем пространстве печи сжигается газообразное или жидкое топливо. Через завалочные окна в печь загружают шихту и дополнительные материалы по ходу плавки. Через отверстие в задней стене производят выпуск готового металла и шлака.

Если выплавляется легированная сталь, то добавляют легирующие элементы – никель, медь, молибден, хром, марганец, кремний, титан, ванадий, алюминий, бор.

4.2.3. Производство стали в электропечах. Электроплавка – наиболее совершенный способ получения стали, имеющей ряд преимуществ по сравнению с производством стали в конверторах и мартеновских печах.

Шихта, загружаемая в электропечь, состоит из стального лома, легированных отходов, чугуна флюсов, железной руды, легирующих добавок и раскислителей.

Нагрев в индукционных печах осуществляется за счет джоулева тепла, выделяемого в твердом или жидком металле вихревыми токами, индуцируемыми переменным электромагнитным полем.

Через индуктор, представляющий собой катушку из медной трубки, охлаждаемой внутри водой, пропускают ток, возбуждающий вокруг переменное магнитное поле. В металле, находящемся в тигле, индуцируются мощные вихревые токи, обеспечивающие его нагрев и плавление.

Бетон

 

Бетон – это искусственный каменный материал, получаемый из рационально подобранной смеси вяжущего вещества (с водой, реже без неё), заполнителей (каменной щебенки) и специальных добавок. Он является одним из основных строительных материалов.

 

4.3.1. Физико-технические свойства бетона. Основные свойства бетона – плотность, содержание связанной воды, прочность при сжатии и растяжении, морозостойкость, теплопроводность и техническая вязкость (жёсткость смеси).

Прочность бетона характеризуется его классом (временным сопротивлением на сжатие, осевым растяжением или растяжение при изгибе). Класс бетона по прочности на сжатие тяжёлых цементных, особо тяжёлых, лёгких и крупнопористых бетонов определяется испытанием на сжатие бетонных кубов со стороной, равной 200 мм, изготовленных из рабочего состава и испытанных после определённого срока выдержки.

Для образцов монолитного бетона промышленных и гражданских зданий и сооружений срок выдержки при нормальном твердении (при температуре 20°С и относительной влажности не ниже 90%) равен 28 суток. Срок выдержки и условия твердения образцов бетона сборных изделий указываются в соответствующих ГОСТах. Прочность бетона на осевое растяжение ниже прочности бетона на сжатие примерно в 10 раз. Требования по прочности на растяжение при изгибе могут предъявляться, например, к бетону дорожных и аэродромных покрытий.

Цемент

 

Цемент – это искусственный неорганический порошкообразный вяжущий материал, обладающий способностью при взаимодействии с водой, с водными растворами солей или др. жидкостями образовывать пластичную массу, которая со временем затвердевает и превращается в прочное камневидное тело.

Цементы являются наиболее распространенными строительными материалами, предназначенными для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов (деталей) сооружений, гидроизоляции и др.

4.4.1. Производство цемента. Современный процесс производства цемента включает следующие этапы:

– добычу цементного природного сырья (мергели, известняки, мел, реже мраморы, травертин и др.) или использование в качестве такового некоторых промышленных отходов (металлургических шлаков, зол ТЭС, вскрышных пород и т. п.);

– дробление и тонкое его измельчение;

– приготовление однородной сырьевой смеси заданного состава;

– обжиг её до спекания при температуре 1450-1550 ⁰С;

– измельчение полученного клинкера в тонкий порошок вместе с небольшим количеством гипса и активных минеральных добавок.

4.4.2. Прочность цемента. Прочность цемента определяется пределом прочности при изгибе образцов-призм размером 40´ 40´ 160 мм и при сжатии их половинок, изготовленных из цементного раствора состава 1: 3 (по массе) при сроке твердения образцов 28 суток с момента изготовления.