Производство стали

Сталь по сравнению с чугуном имеет более высокие физико-механические свойства, она прочнее и пластичнее, хорошо обрабатывается методами пластической деформации.

Задача передела чугуна в сталь состоит в том, чтобы из чугуна удалить избыток углерода и примесей. Особенно важно при этом удалить вредные примеси серы (придает стали красноломкость) и фосфора (придает хладноломкость).

Процессы получения стали включают окисление углерода и других примесей чугуна, последующее раскисление окиси железа и доведение концентрации углерода до требуемого уровня.

Полученный передельный чугун продувают кислородом, при этом углерод, соединяясь с кислородом, образует оксид углерода, который сгорает и улетучивается (С + О₂ = СО₂ ↑). Марганец, кремний и фосфор образуют газовые оксиды MnO, SiO₂, P₂O₅, а сера - соединение CaS, которые выделяются из расплава в виде шлаков. Кроме того, железо тоже поглощает кислород, образуя окись железа. Конечной операцией выплавки стали является ее раскисление для восстановления железа и удаления газов. В зависимости от степени раскисления различают сталь кипящую (кп), спокойную (сп) и полуспокойную (пс).

Степень раскисления влияет на структуру слитка и качество готового продукта и указывается в маркировке стали.

Кипящая сталь раскисляется не полностью только ферромарганцем. После разливки она продолжает кипеть, то есть выделять газовые пузыри СО (FeO + C = Fe +CO ↑), которые создают химическую неоднородность в слитке. Неоднородность устраняется при последующей горячей прокатке. Такая сталь имеет небольшую плотность и прочность, высокую пластичность, применяется для изготовления хозяйственных товаров. Преимуществом кипящей стали является высокий выход годного продукта – до 95 %.

Спокойная сталь раскислена полностью в печи и в изложнице застывает спокойно (раскисляется марганцем, кремнием и алюминием), но при этом в верхней части слитка формируется усадочная раковина. Усадочные раковины удаляют обрезкой как отходы, поэтому выход готового продукта меньше – 85 %.Качество стали выше, чем у кипящей, она применяется для производства ответственных деталей и конструкций.

Полуспокойная сталь по свойствам и качеству является промежуточной между спокойной и кипящей сталью.

В металлургии применяют три основных способа производства стали в зависимости от вида печей: кислородно-конверторный, мартеновский и элетросталеплавильный. С целью получения особо высококачественных сталей применяется специальная металлургия - электрошлаковый переплав (ЭШП), вакуумно-дуговой (ВДП), электронно-лучевой (ЭЛП), плазменно-дуговой (ПДП) переплавы и их сочетания.

Дата добавления: 2015-08-27