Экономические основы технологии производства стали в электропечах

Министерство образования и науки РФ

Институт экономики и менеджмента

Кафедра стратегического управления

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине ЭОТР

на тему: «Экономические основы технологии производства

стали в электропечах»

 

 

 

 

Выполнила:

Студентка группы

Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

Белгород – 2013 г.

Содержание

 

Введение…..………………………………………………………….....3
Основные сырьевые материалы для производства стали…………...6
1.1 Перечень, состав и свойства  сырьевых материалов……………...6
1.2 Способы производства  или добычи сырьевых материалов……...9 1.3 Нормативные требования, применяемые к сырьевым  материалам…..…………………………………………………………12
Технологии производства стали……………………………………...14
2.1 Основные способы производства  стали………………………….14
2.2 Подробное изложение  одного из эффективных способов                         производства стали……………………………………………………16
2.3 Построение технологической  схемы производства стали……...28
Характеристика готового вида продукта и его экономическое                                назначение……………..………………………………………………29
3.1 Виды и основные технико-экономические  показатели…………29
3.2 Области применения  стали……………………………………….33
3.3 Основные производители  стали..…………………………………36
Заключение………………………………………………………….…40
Библиографический список…………………………………………..42

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

     Сталь - часть современного мира. Этот материал является самым распространенным в сфере строительства. Именно он соединяет противоположные берега рек и является основой образов современных городов на всем земном шаре. Невозможно сейчас представить нашу планету без поездов, автомобилей, небоскрёбов и нефтяных вышек. Много веков металл играл и играет важную роль в нашей жизни. Более того, он давно стал ее неотъемлемой частью. Изделия из металла окружают нас повсюду — дома, на работе, на улице. Из него сделаны столовые приборы, кухонная утварь, инструменты, холодильник, трубы и многое другое.

     История обработки человеком металлов зародилась вместе с умением добывать огонь. Существует версия, что, когда человек научился разводить костер, его постоянно раздувало, и была необходимость в его поддержки. Первобытные люди пришли к решению данного вопроса, придумав маленькую хитрость. А заключалась она в следующем: костры обкладывались по кругу камнями, что способствовало повышению температуры в очаге возгорания, тем самым выделялось гораздо больше полезного и важного в то время для человека тепла. Соответственно, среди этих камней попадались куски металлической руды, богатой содержанием меди. На протяжении долгого времени первобытное общество не замечало столь чудесных процессов, происходящих с медной рудой при воздействии температур. После того, как люди заметили свойства медной руды к плавке, её специально стали загружать на костры, дабы получить столь полезный и нужный в то время материал. Медь, добытая таким образом из руды, имела более полезные свойства и качества, но все еще уступала в крепости каменным породам за счет своей мягкости. Соответственно, талантливые, любознательные и одаренные люди были и есть в любую эпоху. Так человеческая любознательность и проведенные опыты выявили, что сплав меди и олова имеет более ярко выраженные прочностные свойства. В наше время данный сплав называется «бронза». Соответственно, благодаря своей твердости и меньшей гибкости, бронза вытеснила медные орудия труда. Далее на протяжении большого отрезка времени люди экспериментировали в выплавке и смешивании металлов и разных материалов. Появились первые металлургические заводы. Считается, что в металлургической промышленности первый сплав стали был получен в 1840 году русским ученым-изобретателем П. П. Аносовым. Данное открытие было научно обосновано и получило название «Булат». Метод его получения состоял в объединении науглероживания и плавления с последующей закалкой. Закалка в наше время –  это один из видов термообработки. Отсюда и берет начало история получения стали с её столь полезными и важными свойствами.

     Сталь – это наиважнейший, имеющий фундаментальное значение ресурс для любого государства. Природный ресурс, на основе которого начинается и берет свои истоки все, что нас на сегодняшней день окружает. Сталь это продукт развития и модернизации металлургии. Получение стали разных марок это очень трудоемкий химико-физический процесс, несущий в себе контроль соблюдения времени, температуры плавки и добавок различных по своим химическим свойствам легирующих элементов. Из стали разных марок производятся практически все механические, электрические и прочие изделия, за счет которых  человечество может активно вести свою деятельность.

     Производство и изготовление стали это не только очень важный для любого вида промышленности материал, сталь так же несет в себе и очень важный стратегический характер. Проведя небольшой анализ по количеству выпускаемого железа в государствах, можно заметить следующий факт: лидерами по выпуску стали являются самые передовые и развитые государства во всем мире. Государство, освоившее выпуск стали может позволить себе устойчиво развиваться в выпуске тех или иных изделий, существенно сокращая свои собственные расходы, которые уходили бы на закуп данного ресурса.

     На сегодняшний день сталь получают на огромных, специально оборудованных заводах, где изначально куски железной руды расплавляют в огромных доменных печах. После процесса отделения металла от примесей из обогащенной руды образуется чугун. В последствие, чугун переплавляют в уже более технологичных печах: конвертерах и электропечах с добавкой различных материалов, временной и температурной выдержкой. После чего из чугуна получают сталь с её характерно выраженным металлическим блеском. Над всем этим процессом кропотливо трудятся: инженеры-металлурги, агломератчики, горновые, сталеплавильщики, стропальщики, разливщики и другие.  Металлургическая отрасль дает работу и хлеб миллионам людей.

     Цель курсовой работы – показать экономические основы технологии производства стали в электропечах. Для того, чтобы достичь цели, необходимо решить ряд задач: описать основные сырьевые материалы для производства стали; представить технологию производства стали; перечислить виды и указать области применения стали.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Основные сырьевые материалы для производства стали
1. Перечень, состав и свойства сырьевых материалов

Сталь – это сплав железа с углеродом, где содержание углерода колеблется от 0,01 до 2%. Кроме углерода, она содержит марганец, кремний, серу и фосфор. Стали обладают высокой механической прочностью, сравнительно легко обрабатываются давлением, резанием, хорошо свариваются и являются, поэтому основным конструкционным материалом. Кроме углеродистых, в машиностроении и строительстве широко применяют легированные стали, в состав которых для улучшения тех или иных свойств дополнительно вводят хром, никель, молибден и другие элементы.

     Для выплавки стали используются следующие шихтовые материалы: чугун (жидкий или твердый); стальной и чугунный лом; металлизированные окатыши – комки сферической формы 2-30 мм; ферросплавы (двойные сплавы железа с кремнием и марганцем), флюсы.

     Основу шихты составляют чугун (55%) и металлолом (45%). Содержание чугуна и металлолома в шихте зависит типа технологического процесса, места расположения завода (его удаление от сырьевой базы). В качестве флюсов используется известняк, известь боксит.

     При производстве применяется газообразное топливо - доменный, генераторный, коксовый, природный газ; жидкое – мазут, смола; твердое – каменноугольная пыль.

     От выбора исходного материала, их подготовки к плавке зависит не только качество выплавляемой стали, но и ее себестоимость.

    Сталь получают главным образом в результате переработки чугуна. При переработке чугуна в сталь из него удаляют некоторую часть углерода и др. элементов с доведением их содержания до размера необходимого для превращения чугуна в сталь. Это достигается путем выжигания в чугуне избытка этих элементов, которые окисляются значительно интенсивнее, чем железо. При воздействии кислорода на расплавленный чугун, часть, содержащегося в нем углерода превращается в окись углерода и удаляется в виде газа. Окисляются и другие примеси, образуя жидкие продукты в виде окислов кремния, марганца. Имея меньший удельный вес, эти окислы располагаются над поверхностью металла в виде слоя шлака. Это и есть химическая сущность передела чугуна в сталь, она остается неизменной, в то время как технические методы ее осуществления постоянно изменяются и совершенствуются.

     Сталь является многокомпонентным сплавом, содержащим углерод и ряд постоянных или технологических примесей: Mn, Si, S, Р, О, Н, N и других, влияющих на ее свойства. Присутствие этих примесей объясняется трудностью удаления части из них при выплавке (Р, S), переходом их в сталь в процессе ее раскисления (Mn, Si) или из шихты — легированного металлического лома (Сг, Ni и др.). Эти же примеси, но в большем количестве, присутствуют и в чугунах.

     С увеличением в стали углерода возрастают твердость, пределы прочности и текучести и уменьшаются относительное удлинение, относительное сужение, ударная вязкость и трещиностойкость. Предел выносливости с повышением содержания углерода до 0,55—0,65 % возрастает, а при большем содержании углерода снижается.

     Содержание кремния в углеродистой, хорошо раскисленной стали в качестве примеси обычно не превышает 0,37 %, а марганца — 0,8 %. Кремний и марганец переходят в сталь в процессе ее раскисления при выплавке. Они раскисляют сталь, то есть соединяясь с кислородом закиси железа FeO, в виде оксидов переходят в шлак. Эти процессы раскисления улучшают свойства стали. Кремний, дегазируя металл, повышает плотность слитка.

     Марганец заметно повышает прочность, практически не снижая пластичности и резко уменьшая красноломкость стали, то есть хрупкость при высоких температурах, вызванную влиянием серы.

     Сеpa является вредной примесью в стали. С железом она образует химическое соединение FeS, которое практически нерастворимо в нем в твердом состоянии, но растворимо в жидком металле. Соединение FeS образует с железом легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 988 °С. При нагреве стали до температуры прокатки или ковки (1000—1200 °С) эвтектика расплавляется, нарушается связь между зернами металла, вследствие чего при деформации стали в местах расположения эвтектики возникают надрывы и трещины. Это явление носит  название  красноломкости  (горячеломкость). Присутствие в стали марганца, обладающего большим сродством к сере, чем железо, и образующего с серой тугоплавкое соединение MnS, практически исключает явление красноломкости. Сера ухудшает свариваемость и коррозионную стойкость. Содержание серы в стали строго ограничивается; в зависимости от качества стали оно не должно превышать 0,035—0,06 %.

     Фосфор является вредной примесью, и содержание его в зависимости от качества стали допускается не более 0,025-0,045 %. Растворяясь в феррите, фосфор сильно искажает кристаллическую решетку и увеличивает пределы прочности и текучести, но уменьшает пластичность и вязкость. Снижение вязкости тем значительнее, чем больше в стали углерода. Вредное влияние фосфора усугубляется и тем, что он обладает большой склонностью к ликвации.  Вследствие этого в серединных слоях слитка отдельные участки сильно обогащаются фосфором и имеют резко пониженную вязкость.

     Азот и кислород присутствуют в стали в виде неметаллических включений (например, оксидов FeO, FeOMnO, FeOAl203, Si02 и др.), в виде твердого раствора или, находясь в свободном виде, располагаются в дефектных участках металла (раковинах, трещинах и т. д.). Примеси внедрения (азот, кислород), концентрируясь в зернограничных объемах и образуя выделения нитридов и оксидов по границам зерен, повышают порог хладноломкости и понижают сопротивление хрупкому разрушению. Неметаллические включения могут быть причиной шиферного (древовидного) излома,  охрупчивающего сталь.

     Очень вредным является растворенный в стали водород, который сильно охрупчивает сталь. Поглощенный при выплавке стали водород не только охрупчивает сталь, но и приводит к образованию в катаных заготовках и крупных поковках флокенов. Флокены представляют собой очень тонкие трещины овальной или округлой формы, имеющие в изломе вид пятен — хлопьев серебристого цвета. Флокены резко ухудшают свойства стали. Металл, имеющий флокены, нельзя использовать в промышленности. Влияние водорода при сварке проявляется в образовании холодных трещин в наплавленном и основном металле. Широко применяемая в последние годы выплавка или разливка в вакууме уменьшает содержание водорода в стали.