Презентация, доклад на тему НРЭО. Производство металлов в Челябинской области

по выпуску качественных и высококачественных сталей, занимающее шестое место в России по производству металлургической продукции.

и становлением оборонного комплекса страны.
Космос и авиация, атомная энергетика, тяжелое, химическое, энергетическое, автомобильное и сельскохозяйственное машиностроение, подшипниковые и трубопрокатные заводы, строительство, медицинское оборудование и инструменты – вот далеко не полный перечень применения продукции челябинских металлургов.

Советом Народных Комиссаров СССР было принято Постановление о строительстве Бакальского металлургического завода (ныне Челябинского металлургического комбината) на Першинской площадке Челябинска.
К весне 1945 года завод выдал уже сотни тысяч тонн кокса, чугуна, стали и проката. В каждом пятом снаряде, каждом третьем советском танке и самолете была челябинская сталь.
Челябинский металлургический завод превратился в самого крупного в стране поставщика высококачественной электростали для нужд оборонной промышленности, подшипниковых заводов и для ряда других предприятий.

чугуна и доменных ферросплавов,
производство продуктов прямого восстановления железной руды,
производство стали,
производство полуфабрикатов (заготовок) для переката,
производство стального сортового проката горячекатаного и кованого,
производство холоднокатаного плоского проката без защитных покрытий и с
защитными покрытиями,
производство холоднотянутых прутков и профилей,
производство гнутых стальных профилей,
производство железных порошков,
производство профилей и конструкций шпунтового типа из стального проката.

Кроме углерода, в нем всегда присутствуют кремний (до 4%), марганец (до 2%), а также фосфор и сера.

Чугун является основным исходным материалом для получения стали, на что расходуется примерно 80-85% всего чугуна.

Шихтовые материалы – агломерат, кокс и др. – загружают сверху при помощи засыпного (загрузочного) аппарата.

Навстречу опускающимся материалам снизу вверх движется поток горячих газов, образующихся при сгорании топлива (кокса), а также природного газа.

процесс происходит последовательно от высших оксидов к низшим и далее к чистому металлу : Fe2O3 – Fe3O4 – FeO – Fe Главные восстановители железа

оксид углерода(I)
(косвенное восстановление)

Оксид углерода(I) образуется при взаимодействии углекислого газа с раскалённым коксом: C + CO2=2CO
Восстановление оксидом углерода происходит по реакциям:
3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 + Q; Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 - Q; FeO + CO = Fe + CO2 + Q.
Восстановление Fe2O3 начинается при сравнительно низких температурах (400-5000С) в верхней части шахты печи. По мере опускания рудных материалов повышаются температура и содержание СО в доменных газах; при этом создаются условия для окончательного восстановления железа. Эти процессы заканчиваются в нижней части шахты печи при температурах около 900-9500 С.

твердый углерод кокса
(прямое восстановление)

Восстановление происходит при температурах выше 950-10000 С (зона распара печи) в две стадии: FeO + CO = Fe + CO2 + Q CO2 + C = 2CO– Q FeO + C = Fe + CO2 – Q

В шахте доменной печи при температурах выше 400-5000 С наряду с восстановлением железа происходит и его науглероживание за счет оксида углерода СО по реакции: 3Fe + 2CO = Fe3 C + CO2 + Q. Карбид железа Fe3С хорошо растворяется в твердом железе и постепенно образуется сплав железа с углеродом. С увеличением содержания углерода температура плавления сплава значительно понижается и достигает минимального значения 11470С при 4,3%. В зонах печи с высокими температурами – обычно в нижней части шахты – начинается плавление сплава. Жидкий сплав – чугун, стекая вниз, омывает куски раскаленного кокса и дополнительно интенсивно науглероживается.

материалами попадают марганец, кремний, сера и другие элементы в виде различных химических соединений, которые частично или полностью восстанавливаются и входят в состав чугуна, улучшая или ухудшая его свойства.

Примеси чугуна

Полезные Вредные

Марганец, Кремний, Фосфор, Сера
Никель, Титан,
Ванадий

марганца MnO окисью углерода, аналогично окислам железа:
MnO2 - Mn2O3 - Mn3O4- MnO.
Закись марганца восстанавливается твердым углеродом по реакции: MnO + C = Mn + CO – Q. Эта реакция протекает при температурах выше 11000 С с поглощением тепла.

Кремний находится в пустой породе руды и в золе кокса в виде свободного кремнезема SiO2 или в виде силикатов (SiO2·2СaO и др.). Восстановление кремния происходит из кремнезема SiO2 по реакции: SiO2 + 2С = Si + 2СО – Q. По-видимому, кремний восстанавливается из SiO2 и карбидом железа Fe3C. Эта реакция протекает с поглощением тепла при температурах не ниже 14500 С.
Другие полезные примеси – никель, ванадий, титан и т.д. – попадают в доменную печь в виде примесей железной руды. При доменной плавке никель восстанавливается и переходит в чугун полностью, хром – на 85-95%, ванадий – на 70-80%.

находится в них главным образом в виде P2O5· 3СaO. Восстановление фосфора происходит окисью углерода СО, водородом, а также твердым углеродом. Весь фосфор, внесенный шихтой, восстанавливается и переходит в чугун практически полностью.
Сера – особенно вредная примесь в чугуне (а также в стали). Основное количество серы вносит кокс, часть – железная руда. В доменной печи 10-20% серы удаляется в виде соединений. Остальная часть серы переходит в чугун и в шлак в виде сульфидов FeS, CaS и др. Сульфид железа FeS хорошо растворяется в чугуне. В условиях доменной плавки основным способом десульфурации, т.е. удаления серы из металла, является образование сульфида кальция CaS по реакции FeS + CaO = FeO + CaO + Q.

образуется в результате сплавления CaO, SiO2, Al2O3 и других окислов, находящихся в составе флюса и пустой породы руды. При определенных соотношениях по массе эти тугоплавкие окислы могут образовывать легкоплавкие смеси – сплавы с температурой плавления, равной 1150-12000 С.
Стекая вниз и накапливаясь в горне, шлак существенно изменяет свой состав. В результате взаимодействия с расплавленным чугуном и остатками несгоревшего кокса в шлаке восстанавливаются окислы железа и марганца, в нем растворяются FeS, MnS, зола кокса и т.д.
Химический состав шлака определяет состав чугуна и поэтому при выплавке передельных, литейных и других чугунов всегда подбирают шлак соответствующего состава.
Типовой состав шлака: 40-50% CaO; 38-40% SiO2; 7-10% Al2O3.

О.С. Габриелян. – М. : Дрофа, 2007. – 267 с.
Интернет-ресурсы:
www.mechel.ru
www.alhimikov.net
www.wikipedia.org