Метьаллургия стали. Получение конвекторных мартеновских и электросталей.

Металлургия (от греч. Metallurgeo - добываю руду, обрабатываю металлы), область науки, техники и отрасль промышленности, включающие производство металлов из природного сырья (в частности, руд) и др. металлсодержащих продуктов (в том числе из отходов производств металлических материалов, сплавов и изделий), получение сплавов, обработку металлов в горячем и холодном состоянии, сварку. а также нанесение покрытий из металлов. К металлургии примыкает разработка, производство, эксплуатация машин, аппаратуры, агрегатов, используемых в металлургической промышленности. Сталь производят в конверторах, марте­новских и электрических печах. В качестве шихты в конверторах применяют жидкий чугун и стальной лом, в мартеновских и электрических печах — жидкий и твер­дый чугун со стальным ломом, иногда в электропечах — один стальной лом. В состав шихты вводят известь и некоторые другие шлакообразующие вещества, раскислители, железную руду и легирующие добавки.

Сталь в конверторах выплавляют продувкой жидко­го чугуна воздухом или кислородом для удаления (уменьшения содержания) углерода, кремния, мар­ганца, серы и фосфора.

При производстве стали важно удалить вредные примеси (сера и фосфор). Для этого в шлак добавляют известь.

Недостаток конверторно-кислородного способа — большое пылеобразование, значительно большее, чем при других способах получения стали.

Конверторный способ основан на продувке сжатым воздухом расплавленного чугуна. При продувке кислород воздуха вступает в реакцию с примесями чугуна и окисляет их, в результате чего получается сталь. Для конверторного способа используют жидкий чугун, полученный в доменных печах и выдержанный в специальных металлоприемниках (миксерах).Достоинствами конверторного способа являются: высокая производительность агрегатов, компактность оборудования и т. д.К недостаткам этого способа относятся невозможность переработки большого количества стального и железного лома, а также передел чугунов только определенного химического состава.Марки конверторной стали обозначают начальными буквами Б и Т, что значит бессемеровская и томасовская сталь. Мартеновский способ вызван к жизни необходимостью перерабатывать стальной лом и отходы производства. В качестве шихтовых материалов можно использовать промышленные отходы, благодаря высокой температуре. Мартеновская сталь поступает в виде листовой и сортовой, рельсов, отливок, заготовок для ковки и штамповки.

Плавка стали в электропечах дает возможность получать высококачественные стали. Сущность процесса заключается в очищении стали от шлаков и примесей в виде серы и фосфора. Сера снижает литейные свойства, препятствует выходу газов из жидкой стали, вызывает ломкость. Фосфор снижает пластичность и вызывает хладноломкость (хрупкость) стали. Кремний повышает упругость и вязкость стали, марганец повышает износоустойчивость. Плавка в электропечах имеет ряд преимуществ перед плавкой в конверторах и мартеновских печах. Высокая температура позволяет применять сильноосновные шлаки, вводить большое количество флюсов и достигать максимального удаления из стали серы и фосфора. Для плавки в электропечи не требуется воздуха; окисляющая способность печи невысока, поэтому количество FeO в ванне незначительно, сталь получается достаточно раскисленная и плотная. Благодаря высокой температуре в печи можно получить легированные стали с тугоплавкими элементами: вольфрамовые, молибденовые и др.

 

Раскисление стали.

Раскисление металлов — процесс удаления из расплавленных металлов (главным образом стали и других сплавов на основе железа) растворённого в них кислорода, который является вредной примесью, ухудшающей механические свойства металла. Для раскисления применяют элементы (или их сплавы, например ферросплавы), характеризующиеся большим сродством к кислороду, чем основной металл. Так, сталь раскисляют алюминием, который образует весьма прочный окисел Al2O3, выделяющийся в жидком металле в виде отдельной твёрдой фазы. Также используют углерод, ферросилиций и ферромарганец для раскисления стали. Раскисление является заключительной операцией перед заливкой, которая в значительной мере определяет свойства готового металла. Задачами раскисления являются:

- снижение растворимости кислорода присадками элементов - раскислителей, характеризующихся большим сродством к кислороду, чем железо, до уровня, обеспечивающего получение плотного металла;

- создание условий для возможно полного удаления образующихся продуктов раскисления из жидкой стали