Elaborarea materialelor metalice

  • View
    43

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Elaborarea materialelor metalice

INSTALAII PENTRU ELABORAREA MATERIALELOR METALICEProfesor

Marinela Ciortan

End

Cuprins1. Construcia i funcionarea furnalului clasic Funcionarea furnalului Deranjamente n funcionarea furnalului

2. Cubilouri i cuptoare pentru elaborarea fontei Construcia i funcionarea cubiloului Cuptorul rotativ cu flacr

3. Cuptoare pentru elaborarea oelului Cuptorul electric cu arc Convertizorul pentru elaborarea oelului Cuptor electric cu inducie

1. Construcia i funcionarea furnalului clasic

Furnalul clasic este agregatul cel mai rspndit pentru producerea fontei de prim fuziune prin reducerea oxizilor de fier cu carbon i, n oarecare msur, cu hidrogen. Furnalul este un cuptor vertical cu cuv, cu funcionare continu. Durata ntre dou reparaii capitale este ntre 6-12 ani. Profilul interior al furnalului este compus din cinci pari (fig. 2): creuzet, etalaj, pntece, cuv i gur de ncrcare.

Materialele pentru producerea fontei (minereuri, combustibili i fondani) se introduc n furnal prin gura de ncrcare, printr-un aparat special care asigur nchiderea etan, meninerea presiunii i captarea gazului format n furnal. n tot timpul funcionrii, furnalul este plin cu materiale solide lichide i gazoase. Aerul pentru arderea combustibilului se introduce prin orificii practicate n partea de sus a creuzetului numite guri de vnt. n urma proceselor care au loc ntre minereurile i fondanii care parcurg furnalul de sus n jos, se obin ca produse fonta i zgura, ambele evacundu-se din furnal prin orificii prevzute n creuzet (fig. 3) Furnalul este un cuptor masiv din zidrie i crmid refractar, nconjurat de o construcie metalic complex, care asigur stabilitatea zidriei i susine instalaiile de la gura de ncrcare.

Pentru asigurarea verticalitii perfecte a furnalului, furnalul trebuie s se sprijine pe o fundaie puternic. a) fundaia furnalului se construiete din beton armat de stabilitate termic mare, iar n parte de sus a soclului se pune un strat de beton refractar rezistent pn la 500 0 C. b) creuzetul 1 (fig.4) este partea cea mai solicitat a furnalului, deoarece n el se aduna fonta i zgura lichide iar n partea superioar are loc arderea. Creuzetul trebuie s reziste la temperaturi nalte (1700-1900 0 C, n dreptul gurilor de vnt), la coroziunea chimic a fontei i a zgurii i la compresiune. Pereii creuzetului se zidesc din crmid de amot, cu grosime mai mare la baz (0,9-1,5 m) i mai mic n dreptul gurilor de vnt (circa. 0,7 m). Creuzetul este consolidat cu o manta din tabl groas din oel sub care se gsesc plcile de rcire. Pentru a permite dilatarea termic a zidriei, ntre plcile de rcire se las un rost de dilatare de 70-100 mm care se umple cu mas carbonic.

c) Etajul 2 si pntecele 3 se construiesc cu perei subiri (230-345 mm), rcirea fcndu-se intens cu placi de rcire cu nervuri. Etajul i pntecele sunt supuse aciunii corozive a picturilor de zgur i font care se preling pe perei, precum si aciunii mecanice a coloanei de materiale solide. Mantaua metalic care nconjoar etalajul este prevzut la exterior cu icane care servesc pentru rcire suplimentar n cazul defectrii plcilor de rcire. d) Cuva 4 trebuie s-i menin profilul apropiat de cel iniial, n tot timpul funcionrii. Grosimea zidriei este de 1000-1500 mm n partea de jos i 800-900 mm n partea de sus. Cuva este supus aciunii mecanice a materialelor solide i aciunii chimice a gazelor a vaporilor de metale neferoase i a carbonului. Cuva este nconjurat de o manta din tabla de oel, rcirea zidriei fcndu-se cu pene de rcire aezate n zig-zag. Cuva se sprijin pe un inel puternic susinut de stlpi metalici 8, care se sprijin la rndul lor pe fundaia furnalului.

e) gura de ncrcare 5 trebuie s-i menin profilul n tot timpul funcionrii furnalului, pentru a asigura repartizarea corect a materialelor ncrcate n furnal. Gura de ncrcare este supus la aciuni mecanice puternice, datorit materialelor solide care se ncarc n furnal. f) sistemul de nchidere a gurii de ncrcare a furnalului i de captare a gazului. Gura de ncrcare a furnalului este nchis de o cupol 11 din care pornesc 4 conducte verticale pentru captarea gazului de furnal.Funcionarea furnalului La punerea n funciune a furnalului trebuie s se aib n vedere ca zidria i aparatul de ncrcare s nu se deterioreze iar ncrctura s asigure obinerea unei fonte de calitate i o permeabilitate buna pentru gaze. Vatra furnalului se pardosete cu un strat de lemne, deasupra crora se ridica o platforma de lemn sprijinit pe stlpi de lemn, sub nivelul gurilor de vnt. Deasupra se ncarc cocs i calcarul necesar pentru zgurificarea cenuii cocsului i legarea sulfului. Pentru uurarea aprinderii cocsului este bine ca n dreptul gurilor de vnt s se pun mangal. Pornirea se face prin suflare cu aer cald timp de 0,5 h. Arznd combustibilul din dreptul gurilor de vnt se aprinde i platforma de lemne, iar cocsul incandescent cade pe vatr. Dup ce furnalul s-a mai nclzit ncepe s se ncarce n cuv i cte puin minereu. Prima fonta i zgura se evacueaz dup 12-16 h de la pornire, ambele prin orificiul de font.

Deranjamente in funcionarea furnaluluiCa urmare a nerespectrii condiiilor normale de ncarcare i suflare a aerului cele mai des ntlnite deranjamente aprute n funcionarea furnalului sunt: mersul rece avnd urmtoarele cauze: schimbarea strii fizice a compoziiei minereului i cocsului; repartizarea neuniform a materialelor la gura de ncrcare; dozarea necorespunztoare a ncrcturii. mersul greu const n ncetinirea coborrii ncrcturii, avnd loc opriri i cderi ale coloanei de material din furnal. agrile constau n oprirea completa a coborrii ncrcrii datorit blocrii materialelor n etalaj sau n pntecele furnalului. mersul nclinat apare atunci cnd coloana de material coboar mai repede pe o

parte a furnalului. lipiturile depuneri de material pe pereii cuvei Fonta se elaboreaz n cubilouri, n cuptoare rotative cu flacr, cu creuzet i electrice. Oelul se elaboreaz in cuptoare Siemens-Martin, cuptoare electrice cu arc sau cu inducie i n convertizoare.

2. Cubilouri i cuptoare pentru elaborarea fontei2.1 Construcia si funcionarea cubiloului

Cubiloul este un cuptor cu funcionare continu i este construit dintr-o manta de oel cptuit cu crmid refractar care se sprijin pe nite picioare. Pe msur ce se evacueaz fonta topit (la 10-15 min), prin gura de ncrcare se introduce ncrctura nou. Pentru elaborarea fontei n cubilou se utilizeaz urmtoarele materiale: fonta brut, deeuri de font, deeuri de oel, cocsul ca material combustibil, fondantul (fluorura de calciu), folosit pentru formarea zgurei fluide la suprafaa baii de metal lichid. Prile principale ale unui cubilou (fig.6) sunt: cuva 1 umplut n permanen cu ncrctur prin gura 5; creuzetul 2 prevzut cu jgheabul de scurgere 6 pentru font i gura 7 pentru evacuarea zgurei; vatra 3 executat dintr-un amestec de nisip de turntorie i 12-14% argil;

mantaua metalic 4 cptuit cu crmizi de amot; capacul 8 susinut de stlpi metalici 9; toba 10, prin care aerul necesar arderii primit de la un ventilator ptrunde n cubilou prin gurile 11; coul 12 i parascnteiul 13 platforma de ncrcare 14 n vederea elaborri metalului topit cubiloul trebuie pregtit n prealabil, constand n repararea i uscarea cptuelii refractare din interior. Construciile moderne de cubilouri sunt prevzute cu ante-creuzete pentru omogenizarea compoziiei chimice a fontei, cu mai multe guri de aer cu insuflarea de aer prenclzit la 200-600o C prin insuflarea de aer mbogtit cu circa 25% oxigen tehnic. Pentru pornirea cubiloului pe vatra se aprinde un foc de lemne peste care se toarn un strat de cocs, pn la 500 mm deasupra zgurilor de aer. Se introduc alternativ straturi de font, cocs i fondant Dup ce se aprinde cocsul, se va nchide ua de vizitare i se sufl aer. Materialele din cubilou se topesc datorit cldurii degajate n timpul arderii cocsului rezultnd fonta lichid, care curge n creuzet. Zgura formata rmne deasupra metalului fiind mai uoar dect fonta. Pe la partea de jos a ante-creuzetului se scurge metalul lichid.

.

2.2 Cuptorul rotativ cu flacr Cuptorul rotativ (fig.7) este un cilindru de oel orizontal cptuit cu material refractar. Prile lui principale sunt: arztorul 1, a crui flacr vine n contact cu materialele introduse prin captul opus al cuptorului; orificiu 2, prin care se scurge zgura formata la topire; orificiul 3 prin care se scurge fonta; rolele 4 cu ajutorul crora se rotete cuptorul pentru scurgerea metalului lichid.

3 Cuptoare pentru elaborarea oelului 3.1 Cuptorul electric cu arc Este cel mai rspndit n practica industrial (fig. 8) intre 0,5 tone i 200 tone. Acest cuptor se bazeaz pe principiul folosirii cldurii dezvoltate de arcul electric format ntre metalul de topit 1 i electrozii 2 3.2. Convertizorul pentru elaborarea oelului Capacitatea convertizorului (fig.9) este de 1-4 tone, iar otelul se elaboreaz din fonta lichid obtinut n cubilou i din fier vechi n proporie de 30-70%. Aerul pentru afnarea de metal se sufla printr-un orificiu lateral 1. 3.3. Cuptor electric cu inducie La aceste cuptoare metalul de topit este introdus n circuitul secundar i topit de cldura dezvoltat la trecerea curentului electric.

TestDai rspunsurile pe foaia de hrtie