Металлургия
Получение стали. Типы сталей





Содержание:
  • Получение стали
  • Кислородно-конверторный способ
  • Бессемеровский (томасовский) метод
  • Мартеновский метод
  • Электродуговой процесс

  • Получение стали


    Получение стали в промышленности производится из передельного чугуна. Сталь получается в результате освобождения некоторой части углерода методом окисления. К сталям относится сплав железа с углеродом, где содержание углерода не должно превышать 2,14%.
    По химическому составу стали подразделяются на углеродистые и легированные. По назначению - на конструкционные, инструментальные и с особыми химическими свойствами, например, нержавеющая сталь.
    Сталь, как и чугун, относится к продуктам чёрной металлургии.



    Кислородно-конверторный способ


    Наиболее распространены следующие методы получения стали:
    Кислородно-конверторный способ - продувка расплавленного чугуна сжатым кислородом. Кислородно-конвертерный процесс осуществляется в конвертере, футерованном    доломитом, смешанным со смолой.



    Кислород под давлением подаётся через горловину конвертера. С целью образования шлака, связывающего фосфор, в конвертер в начале плавки добавляют известь. Примеси чугуна (кремний, марганец, фосфор, углерод и другие), взаимодействуя с кислородом, окисляются, выделяя значительное количество тепла, поэтому одновременно со снижением содержания примесей повышается температура металла, и он остаётся в жидком состоянии в течение всей плавки.
    Требуемое содержание углерода определяется по времени от начала продувки и по количеству израсходованного кислорода. Продувка обычно длится 15 - 22 мин. По завершению продувки, конвертор наклоняется на определённый угол (при помощи поворотного механизма) и сталь, через отверстие для розлива стали, вытекает в формы.
    Кислородный конвертер обеспечивает экономичный способ получения стали повышенной прочности, отличающейся низким содержанием азота, серы и фосфора, высокой чистотой и однородностью.



    Бессемеровский (томасовский) метод


    Бессемерование чугуна, один из видов передела жидкого чугуна в сталь без затраты топлива. Процесс обработка литого чугуна в чушках, происходит путём продувки воздухом через него в овальном сосуде, конвертере, 15 - 25 тонной вместимости. Окисление примесей доводит шихту к подходящей температуре, которая зависит от состава сырья для высокой температуры: 2% кремния в кислотном и фосфора 1,5-2 % в основном процессе, необходимы для увеличения температуры. Выдувание шихты, которое вызывает интенсивное пламя в горловине конвертера, занимает приблизительно 25 минут, и такой короткий промежуток времени делает контроль процесса немного трудным.
    От кислотного бессемеровского процесса отказались в пользу мартеновского процесса, в основном из-за экономических факторов.



    Мартеновский метод получения стали


    Сталь получается путём окислительной плавки загруженных в печь железосодержащих материалов - чугуна, стального лома, железной руды и флюсов в результате сложных физико-химических процессов взаимодействия между металлом, шлаком и газовой средой печи. Шихта мартеновских печей подразделяется на металлическую часть (чугун, стальной лом, раскислители и легирующие добавки) и неметаллическую (железная руда, мартеновский агломерат, известняк, известь, боксит, плавиковый шпат). Чугун, применяемый либо в жидком состоянии, либо в виде чушек, служит основным источником углерода, обеспечивающим нормальное протекание мартеновского процесса. Количество чугуна и стального лома в шихте может колебаться в любых соотношениях в зависимости от разновидности процесса, экономических условий, выплавляемых марок сталей. В качестве раскислителей и легирующих добавок, в мартеновском производстве используют ферросплавы и некоторые чистые металлы (алюминий, никель). Железная руда и мартеновский агломерат применяются в мартеновском производстве в качестве окислителей, а также в качестве флюса, способствующего ускоренному формированию активного шлака. В роли окислителя может использоваться также окалина. Известняк, известь, боксит, плавиковый шпат в мартеновском процессе служат для формирования шлака необходимого состава и консистенции, обеспечивающего протекание окислительных реакций, удаление вредных примесей и нагрев металла.
    Мартеновский способ получения стали был наиболее распространён в конце 19 и до середины 20 веков. С конца 20 века мартеновский способ активно вытесняется кислородно-конверторным способом получения стали.



    Электродуговой процесс


    Тепло, требуемое в этом процессе, создается электрической дугой, находящейся между угольными электродами и металлической ванной.



    Обычно, шихта из градуированного стального лома плавится под окисленным шлаком для удаления фосфора. Нечистый шлак удаляется путём наклона печи. Второй шлак используется для удаления серы и диоксидов металла в печи. Это приводит к высокой степени очистки, и высококачественная сталь может быть сделана при чрезвычайно высоких температурах.
    Этот процесс широко используется для изготовления высоколегированных сталей, таких как нержавеющая, жаростойкая и быстрорежущая стали.
    Продувка кислородом часто используется для того, чтобы удалить углерод в присутствии хрома и позволяет использовать лом из нержавеющей стали. Содержание азота в сталях, сделанных бессемеровским и электродуговым процессами, составляет приблизительно 0,01-0,25 % по сравнению с приблизительно 0,002 - 0,008 % в мартеновских сталях.





    Яндекс.Метрика    ©Гуков Константин Михайлович 2006 - 2013     Почта: juvel@mail.ru