Пример разработки раздела и одной из тем раздела в развёрнутом виде

Шихтовые материалы для получения расплавов из серого чугуна и стали.

Металлическая шихта.

Первичная – предельные и литейные чугуны, ферросплавы.

Вторичная – чугунный лом, стальной лом, стружка чугунная, стальная, брикетированная, возврат собственного производства (литники, скрап, брак литья).

Чугуны литейные, предельные; маркировка, химический состав, условия применения.

Ферросплавы: ферромарганец, ферросилиций, феррохром, ферротитан, силикокальций. Маркировка, химсостав, условия применения. Модификаторы обычные, комплексные; их назначение.

Подготовка шихтовых материалов к плавке: отбор, очистка, сортировка, измельчение, сушка, предварительный нагрев.

Правила организации рабочего места.

Требования безопасности труда.

Отвечают на приветствие мастера.

Староста докладывает о явке учащихся.

Приводят в порядок рабочее место.

Психологическая подготовка к восприятию урока:

- организация внимания;

- устранение отвлекающих факторов;

Целевая установка:

- сообщение темы и разъяснение цели урока (что будут делать и чему научаться);

- Тема урока: шихтовые материалы для плавки чугуна и стали.

Материалы, используемые для выплавки чугуна и стали, принято делить на металлосодержащие (металлошихта, металлодобавки), добавочные (флюсы) и окислители. В качестве металлошихты используют: а) чугун (жидкий или твердый); б) стальной или чугунный лом; в) чугунная и стальная стружка; г) продукты прямого восстановления железа из железной руды; д) ферросплавы.

Основную часть металлошихты составляют чугун, стальной лом и чугунный лом. Также используется продукт прямого восстановления железной руды – металлизированные окатыши (93 – 98 % Fe). Самая дешевая часть металлошихты – стальной и чугунный лом.

В тех случаях, когда в состав завода входят сталеплавильные цехи и доменный цех, чугун в сталеплавильный цех поступает в жидком виде. Использование в качестве шихты жидкого чугуна позволяет получать заметную экономию в расходе топлива и сокращает продолжительность плавки.

В зависимости от технологических или экономических требований плавильщики используют чугун той или иной марки. В отдельных случаях для улучшения состава чугуна применяют методы внедоменной его обработки (для удаления излишних серы, кремния, фосфора).

Если в составе завода нет доменного цеха, то в качестве шихты используют твердый чугун передельный и литейный, который поступает в чушках.

Литейный чугун предназначен для дальнейшего передела в чугунолитейных цехах при производстве отливок.

В зависимости от рода топлива литейный чугун может быть коксовым и древесноугольным.

Литейный коксовый чугун выплавляют семи марок: ЛК0 – ЛК0. Каждую марку подразделяют на три группы по содержанию марганца, пять классов по содержанию фосфора и на пять категорий по содержанию серы.

Передельный чугун предназначен для дальнейшего передела в сталь или переплавки в чугунолитейных цехах при производстве отливок. В зависимости от назначения изготовляется: для сталеплавильного производства (П1 и П2); для литейного производства (ПЛ1 и ПЛ2). Каждую марку подразделяют на четыре группы по содержанию марганца, три класса по содержанию фосфора и на пять категорий по содержанию серы.

В отдельных случаях для ускорения плавки и повышения производительности сталеплавильных агрегатов чушковой чугун предварительно расплавляют в "металлургических" вагранках или других плавильных агрегатах.

Второй главной составной частью металлошихты является лом. В любой промышленной стране ежегодно образуется значительное количество железосодержащего лома. Сбор этого лома и его обработка с целью рационального использования представляет важную народохозяйственную задачу. Для ее решения существует специальная отрасль – ломоперерабатывающая промышленность, оснащенная сложным оборудованием. Из общего количества образующегося лома около 35 % образуется непосредственно на металлургических заводах (обрезь металла при прокатке, бракованные слитки, скрап и т.д.), обычно это тяжеловесный лом, химический состав которого известен. Этот лом в основной своей массе используют в качестве металлошихты на тех же заводах, где он образуется.

Около 20 % лома образуется при металлообработке на машиностроительных заводах и им подобных заводах (стружка, отходы при штамповке и т.д.); 45 – 50 % составляет амортизационный лом (отслужившие свой срок машины, рельсы и т.п.), а также металл, извлекаемый при разборке шлаковых отвалов.

В связи с многообразием источников образования этого лома состав его далеко не всегда известен. Иногда он загрязнен содержащими серу смазочными маслами, цветными металлами, содержащимися в различных деталях сдаваемых в лом машин.

Некоторые из этих примесей вредны для обслуживающего персонала, и для агрегатов, и для качества чугуна и стали.

Приходится учитывать также, что в ряде случаев загружаемый в плавильные агрегаты лом покрыт значительным слоем ржавчины, что влияет как на величину угара металла при плавке, так и на технологию плавки.

Особенную ценность представляют лом и отходы чугуна и стали легированных марок. Такие примеси, как никель, молибден, кобальт, медь, в процессе плавки не окисляются. Поэтому их количество, попадающее с ломом в агрегат, остается в готовых расплавах. Поскольку стоимость всех этих примесей очень высока, использование легированного лома для выплавки легированных марок чугуна и стали экономически очень эффективно. Поэтому все отходы чугуна и стали легированных марок хранят отдельно и за их использованием на заводах установлен строгий контроль.

В качестве добавочных материалов (флюсов) в плавильном производстве обычно используют: а) известняк; б) известь; в) боксит и др.

В качестве окислителей применяют кислород, сжатый воздух, железную руду, окалину, агломерат, железорудные брикеты.

Ферросплавы - это сплавы железа с кремнием, марганцем, хромом, вольфрамом и другими элементами, применяемые в производстве чугуна и стали для улучшения ее свойств и легирования.

Исходным сырьем для получения ферросплавов служат руды или концентраты. Для производства основных сплавов - ферросилиция, ферромарганца; силикомарганца и феррохрома - пользуются рудами, так как в них высоко содержание окислов элемента, подлежащего восстановлению. При производстве ферровольфрама, ферромолибдена, феррованадия, ферро-титана и других сплавов руду вследствие малой концентрации в ней полезного элемента обогащают, получая концентрат с достаточно высоким содержанием окислов основного элемента.

Ферромарганец применяют для раскисления и легирования чугуна и стали. В ферросплавных печах выплавляют углеродистый ферромарганец двух марок: ФМн78 и ФМн70, которые содержат марганца соответственно 75-82 и 65-75%. В сплавах также содержится 5-7% С, от 1 до 4-6% Si, 0,3-0,6% Р, 0,02% S. Марганцевые руды содержат много фосфора, поэтому и в ферромарганце содержание этого вредного элемента высокое.

Ферросилиций применяют для раскисления и легирования стали и в качестве восстановителя при производстве некоторых ферросплавов. Получают ферросилиций различных марок с содержанием кремния от 19-23% (сплав ФС20) до 92-95% (сплав ФС92). Помимо кремния ферросилиций содержит железо и ряд примесей. В сплавах, содержащих 41-47% кремния и более, имеется до 0,1-0,2% С, до 0,2-0,6% Мп, до 0,05% Р, до 0,02% S и до 1,5-2,5% Al. В малокремнистых сплавах(19 - 27% Si) содержание углерода достигает 0,6-1,0%.

Для легирования чугуна и стали хромом в нашей стране производят 17 марок феррохрома. Эти сплавы в основном отличаются по содержанию углерода, которое изменяется от 0,01 до 9%. Углеродистый феррохром производят четырех марок: ФХ650, ФХ800, ФХ850 и ФХ900, которые содержат более 65% Сг и соответственно углерода менее 6,5; 8; 8,5 и 9%. Они содержат до 2% Si, до 0,05% Р и до 0,06% S.

Ферротитан различных марок в соответствии с отечественными стандартами содержит 20-40% Ti, < 0,2% С, 1-12% Si, <3% Сu, от 6 до 18-25% AI. Медь, алюминий и кремний - нежелательные, но неизбежные примеси. (Кроме того стандартом предусмотрены сплавы, содержащие 65-78% Ti, которые в отличие от остальных получают сплавлением титановых отходов или титановой губки со стальным ломом в индукционных печах).

Модификаторы - малые добавки одного или нескольких отдельных элементов, в т. ч. в виде соединений, вводимые в расплав чугуна, стали и сплава без существенного изменения их химич. состава с целью видоизменения морфологии первичных кристаллов, а также увеличения дисперсности кристаллизационных фаз. Модифицирование широко используется при литье сталей, чугунов, сплавов на основе цветных металлов — А1, Си, Mg, Ti. В качестве модификаторов литой структуры используют добавки: для стали — Mg, Si, Li, ферросплавы (ферробор, ферроцерий, феррованадий), РЗМ (Се, La, мишметалл), CeO, VN. Для чугуна используют графитизирующие, стабилизирующие и комплексные модификаторы: в качестве графитизирующих — силикокальций, ферросилиций, графит серебристый, лигатуры (Si-Ca-Ti, Si-Mn-Zr, Si-Mn-Ca и др.); в качестве стабилизирующих — лигатуры (Сг-Mn-Si, FeCr-Si и др.); в качестве комплексных модификаторов — лигатуры Ni-Si, Si-AI-Са и др.

Все поступающие на плавку шихтовые материалы должны храниться в крытых помещениях. Перед применением шихтовые материалы должны быть проверены на взрывобезопасность, радиационную

безопасность, просушены, очищены от нефтепродуктов и посторонних включений.

Готовятся к восприятию урока;

Убирают лишние вещи с рабочего места, отключают телефоны;

Учащиеся слушают название темы и целей урока;

Подведение итогов занятия в целом.

Выдача домашнего задания: Повторить пройденный материал.