3. Производство стали

Сталь - это сплав железа с углеродом, где углерода до 2,14%. Сталь отличается от чугуна более низким содержанием углерода и других примесей. В сталь перерабатывается основная масса чугуна. Чугун, содержащий углерод в виде химического соединения с железом (карбид железа, называемый цементитом), с пониженным содержанием кремния, идет на передел в сталь. Он называется белым или передельным чугуном.

Главной целью сталеплавильного производства является снижение в чугуне содержания углерода и примесей (кремния, марганца, серы, фосфора и других) с помощью окислительно-восстановительного процесса, протекающего в сталеплавильном агрегате.

Существуют три способа получения стали:

1. мартеновский;

2. конвертерный;

3. электропечной.

1. Мартеновский способ – позволяет перерабатывать чугун в твердом и

жидком состоянии, металлический лом.

Р абочее пространство печи ограничено сверху сводом, а с боков стенками. На передней стенке есть завалочное окно для загрузки шихты, в состав которой могут входить железная руда, флюсы, марганец. Нижняя часть рабочего пространства ограничена подом и откосами, образующими ванну. Под печи имеет наклон в сторону отверстия для выпуска стали. Емкость мартеновских печей достигает 900 тонн.

В качестве топлива в мартеновском процессе используется природный газ. Природный газ и воздух образуют факел для расплавления шихты, которая загружается в плавильное пространство.

По состоянию и количеству чугуна и металлолома, загружаемых в печь, этот способ подразделяется на три вида:

• рудный процесс – 90-100% жидкого и твердого чугуна;

• скрап - рудный (использовался в мартеновском цехе ОАО

«Северсталь») – 50 - 65% чугуна, остальное металлолом – скрап;

• скрап процесс – 10 - 15% чугуна, 65-80% металлолома.

Преимущества:

1. Использование в больших количествах металлического лома;

2. Довольно широкий ассортимент марок качественной стали;

3. Повышенная точность химического состава.

Недостатки:

1. сложность оборудования и трудоемкость процесса плавки;

2. продолжительность плавки и низкая производительность;

3.большой расход топлива.

2. Конверторный способ – основной способ производства стали.

Этот способ заключается в продувке жидкого чугуна и небольшого количества металлического лома кислородом, который окисляет углерод и примеси чугуна, обращает их в газ и шлак. Чугун при этом превращается в сталь.

Окислительный процесс идет с бурным выделением тепла, поэтому топливо не требуется. В соответствии со значительным снижением вредных примесей кислородно – конвертерная сталь хорошо сваривается, не имеет склонности к хрупкому излому, быстрому старению, обладает высокими пластическими свойствами, используется для глубокой и весьма глубокой вытяжки в холодном состоянии.

К онвертер имеет грушевидную форму.

Внутренняя футеровка изготовлена из основных огнеупоров (магнезит, доломит). Он может поворачиваться для технологических операций. Вместимость современных конвертеров до 350 тонн, продолжительность плавки 45 - 50 минут.

Преимущества:

1. возрастает качество стали;

2. высокая производительность;

3. простота конструкции и

обслуживания не требует

больших капитальных затрат.

Недостатки:

1. ограниченность марок

стали;

2. велико испарение металла (значительный угар);

3. невозможность переработки большого количества металлического лома.

Существуют и другие конверторные способы:

1. Конверторный процесс с донной продувкой.

2. Бессемеровский процесс – получение стали путем продувки жидкого чугуна воздухом в конверторах с кислой футеровкой.

3. Томасовский процесс - получение стали путем продувки жидкого чугуна воздухом в конверторах с основной футеровкой.