Товароведная характеристика труб стальных

      Широкому  применению сварных труб для строительства водо- и газопроводов способствует их более низкая стоимость (на 15 … 29% в сравнении с бесшовными), возможность в более короткие сроки организации их производства при меньших капитальных затратах, возможность получения экономии металла за счет применения более тонкостенных и точных сварных труб. Все это обеспечило их большой удельный вес, который составляет 60 % в мировом производстве труб.

 

      4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ СТАЛЬНЫХ ВОДОГАЗОПРОВОДНЫХ И ЕЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

 

      Трубы для деталей водопроводных и  газопроводных конструкций изготовляют из сталей В свою очередь сталь получают из чугуна, а сам чугун состоит из различных компонентов.

      Для простоты и удобства я опишу технологию производства по пунктам и в строго определенном порядке.

      4.1. Получение чугуна

 

      Чугун является основным сырьем для производства стали. Около 90 % его переделывают на сталь.

      Чугун – хрупкий материал, т.к. в нем  содержится много углерода и поэтому изделия из него получают только методом литья.

      Для производства чугуна используют шихту (смесь сырьевых материалов, взятых в определенном количестве).

      Для получения шихты используют:

         - железные руды (магнитный,  бурый, красный и шпатовый железняк) – используют для получения железа;

         - топливо (кокс) – используют для создания требуемой температуры, должно обладать высокой теплотворной способностью, пористостью, прочностью, небольшой зольностью, минимальным содержанием серы, кроме того оно должно иметь низкую влажность и максимальное содержание углерода;

         - флюсы – служат  для понижения температуры плавления  пустой породы.

Чугун получают в доменных печах.

      Стадии  получения чугуна:

       1. Горение кокса.

       2. Восстановление железа:

             а) косвенное восстановление железа;

             б) прямое восстановление железа;

             в) науглероживание  железа.

       3. Восстановление кремния, марганца, фосфора.

       4. Удаление серы.

      Таким образом продуктами доменного производства являются:

        - чугун;

        - шлак;

        - доменный газ.

      4.2. Производство стали и ее характеристика

 

      Состав  шихты для сталеплавильного производства:

         1) чугун: жидкий  и твердом виде (чушковый чугун);

         2) стальной и чугунный  лом (скрап);

         3) железная руда;

         4) отходы собственного  производства;

         5) флюсы (известь,  карбонат кальция, доломит);

         6) топливо: газообразное, жидкое (мазут, смола) ,твердое (каменноугольная пыль), электроэнергия;

         7) окислители.

      Стадии  производства стали:

         1) перенос кислорода  из окислительной атмосферы в  металл;

         2) окисление углерода  – основная реакция сталеплавильного  производства;

         3) окисление и  восстановление примесей (кремния,  марганца, фосфора);

         4) удаление серы;

         5) раскисление стали:  для этого вводят раскислители.

      Сталь, используемая для производства труб водогазопроводных соответствует ГОСТ 380-94 (01.01.2007г.) «Сталь углеродистая обыкновенного качества» и ГОСТ 1050-88 (01.01.1991г.) «Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия».

      Из  всего объема производства до 90 % составляет углеродистая сталь.

      Углеродистой  сталью называют сплавы железа и углерода, не содержащих никаких специально введенных добавок (легирующих элементов).

      Постоянные  примеси: сера и фосфор, марганец и кремний.

      В различных марках углеродистой стали  содержание самого углерода находится в пределах 0,06 – 1,35 %. Изменение содержания углерода сильно изменяет все свойства стали, и поэтому по количественному содержанию углерода стали подразделяют на:

      - конструкционную (< 0,8 % углерода);

      - инструментальную (> 0,8 % углерода).

      Конструкционной называют сталь, пригодную для изготовления различных деталей машин и конструкций.

      Она должна обладать комплексом высоких механических свойств, т.е. должна быть достаточно прочной и пластичной, должна иметь высокие технологические свойства, т.е. хорошо обрабатываться давлением, хорошо отливаться, хорошо свариваться, т.к. из нее изготавливают изделия сложной формы.

      Конструкционная сталь употребляется в очень  больших количествах, поэтому желательно, чтобы она была дешевой как по составу, так и по способу производства.

      В зависимости от количества углерода конструкционную сталь делят  на 2 вида:

      1) сталь обыкновенного качества;

      2) качественная сталь.

      Сталь углеродистая конструкционная обыкновенного  качества выпускается горяче- и холоднокатаной в виде заготовок с установок непрерывной разливки (в виде труб, лент, проволоки). Ее изготавливают кислородно-конверторным и мартеновским способами.

      Сталь углеродистая качественная конструкционная  отличается от стали обыкновенного  качества более узким пределом содержания углерода и меньшим содержанием вредных примесей. Ее изготавливают мартеновским способом и выплавкой в электропечах.

      Дадим характеристику каждому способу  производства углеродистой стали.

      Кислородно-конверторный способ производства.

      Сущность  заключается в том, что через  жидкий металл пропускают воздух, кислород которого соединяется с примесями и уводит их в шлак и в отходящие газы, очищая тем самым металл.

      Достоинства способа:

      - простота;

      - дешевизна;

      - отсутствие расхода топлива;

      - высокая прочность.

      Недостатки:

      - использование жидкого чугуна;

      - ограничения состава чугуна;

      - количество используемого стального  и железного лома невелико;

      - выход годного метала приблизительно 90 %;

      - сталь низкого качества, т.к. при  пропускании воздуха расплавленный  металл обогащается азотом, который  придает стали хрупкость, температура  недостаточна для окисления всех примесей, и в стали содержится большое количество кислорода в виде оксида железа.

      Мартеновский  способ производства.

      В зависимости от состава шихты  различают скрап-процесс и скрап-рудный процесс плавки.

      При скрап-процессе в печь загружают  скрап и чушковый чугун. При скрап-рудном процессе в печь заливают жидкий чугун, добавляют руду и скрап.

      Процессы  выплавки в мартеновских печах делятся  на кислые и основные.

      Характерные особенности кислого процесса: печь футеруется кислым огнеупорным кирпичом, используется шихта с малым содержанием серы и фосфора, удаление которых в кислых печах затруднено.

      При основном процессе плавки футеровка  печи выполняется из магнезиального или доменного кирпича, для удаления серы или фосфора в шихту вводят известняк.

      В период загрузки и плавления шихты происходит окисление примесей за счет кислорода, содержащегося в печных газах и руде, а после после образование шлака – содержится в оксиде железа, растворенном в шлаке. Окисление примесей идет по тем же реакциям, что и при конвертерном процессе. Известняк переводит в шлак серу и фосфор.

      Важным  моментом плавки является период «кипения»  – выделения образующегося оксида углерода в виде пузырьков. Металл при этом перемешивается, выдерживается его температура (приблизительно 1800 С⁰) и химический состав, удаляются газы, всплывают неметаллические включения. По достижение требуемого содержания углерода в кипящем металле, что определяется путем быстрого анализа отбираемых проб, приступают к последней стадии плавки – доводке и раскислению металла.

      Достоинства:

      - средняя энергоемкость.

      Недостатки:

      - большое загрязнение окружающей  среды;

      - среднее качество;

      - средняя производительность.

      Выплавка  в электропечах.

      При данном способе производства применяют  более высокие температуры (> 2000 С⁰), что позволяет лучше удалять вредные примеси, значительно снижается угар железа и легкоокисляющихся специальных добавок, т.к. процесс ведется с наименьшим доступом воздуха. Также при данном способе производства получают очень плотный металл, т.к. в более жидком металле газы легко выделяются наружу.

      Достоинства способа:

      - простота и точность регулирования  температуры в процессе плавки  и к моменту ее разливки, что  важно для процессов первичной  кристаллизации;

      - получение высококачественной стали  вне зависимости от качества  исходных шихтовых материалов, т.к. состав корректируется во время плавки специальными добавками.

      Сравнительная характеристика способов производства стали приведена в таблице 4.1. 

 

Табл. 4.1.