Авторизація
Імя користувача :
Пароль :
Відновити пароль!
У центрі Житомира помер чоловік
У центрі Житомира помер чоловік

У центрі Житомира, навпроти Телецентру,...

  • У центрі Житомира помер чоловік
    У центрі Житомира помер чоловік

    У центрі Житомира, навпроти Телецентру,...

  • Колишня житомирянка відкрила інтернет-магазин одягу з українськими мотивами
    Колишня житомирянка відкрила інтернет-магазин одягу з українськими мотивами

    Валентину Шафран (Світельську, Коноброцьку) добре...

  • Поліція затримала підозрюваного у вбивстві чоловіка у Житомирі
    Поліція затримала підозрюваного у вбивстві чоловіка у Житомирі

    У дворі однієї з багатоповерхівок...

  • Чоловік, в якого стріляли на Польовій у Житомирі, помер у лікарні
    Чоловік, в якого стріляли на Польовій у Житомирі, помер у лікарні

    43-річний житомирянин, замах на вбивство...

Новини
Як виготовляється сталь - основні етапи

Як виготовляється сталь - основні етапи

14-07-2021

Сталеплавильний процес, незважаючи на свою багаторічну історію, до цього дня є одним з найбільш складних технологічних процесів. Він являє собою низку непростих підпроцесів, впорядкованих в чіткій послідовності. В рамках кожного підпроцесу проходять численні фізичні і хімічні реакції, не завжди контрольовані і керовані.


Щоб отримати якісну сталь, недостатньо володіти найсучаснішими промисловими можливостями. Для цього, треба мати досвід и високу кваліфікацію, а також великий обсяг знань, умінь і навичок:



  • знання законів хімічної термодинаміки процесів, що дозволяють визначити напрямок хімічних реакцій;

  • знання законів кінетики хімічних процесів, що визначають швидкості реакцій;

  • знання гідро- і піро-металургійних законів и вміння ними користуватися;

  • вміння визначати межу протікання реакцій і чинників, від яких все залежить та багато інших нюансів.


Очевидно, що виробництво сталі - наукоємна, трудомістка і дорога справа. Ціль даної публікації – доступно розказати читачам, як саме виготовляється сталь.


З чого роблять сталь


Головним компонентом у виплавці сталі є чавун. Але він не зустрічається в природі в чистому вигляді, його теж виробляють металургійні комбінати. Чавун одержують із залізних руд (гематитові, бурі, магнетитові, сідерітові железняки) або з металобрухту.


Видобута руда, що містить у великій кількості різні домішки, очищається від порожньої породи шляхом дроблення, просівання, усереднення, промивання і подрібнюється.


На металургійних підприємствах сировина (в т.ч. і лом) проходить процес агломерації (спікання в заготовки, що за розміром підходять під вимоги технології) і відправляється в доменні печі. Тема виробництва чавуну - окреме питання. Скажимо тільки, що в результаті, виходячи з поставлених завдань, чавун випускається різних марок. Для сталеплавильного виробництва використовується чавун переробний (білий) марок П1 і П2, основними характеристиками якого є твердість і крихкість. Вимоги до передільного чавуну для виплавки сталі викладені в ГОСТ 805-95.


Основні стадії виплавки сталі


Головним завданням в процесі переробки чавуну в сталь є зниження вмісту домішок. У сталеплавильних печах відбувається взаємодія заліза з киснем, в результаті чого метал окислюється. З огляду на те, що в чавуні присутні домішки вуглецю, фосфору, кремнію, марганцю і вони є більш активними речовинами, оксид заліза в процесі плавлення віддає їм кисень, тим самим окислюючи їх. Утворюються сполуки, які не розчиняються в розплавленому металі і тому переходять в шлак.


Виплавка сталі передбачає три основні стадії:


Розплавлювання - на цьому етапі у ванні розплавляється шихта (руда + метал + флюс). З розплавленої маси видаляється фосфор шляхом додавання оксиду кальцію і виведення фосфорного ангідриду в шлак.


Кипіння металу - це процес більш високих температур, ніж при розплавленні і супроводжується інтенсивною реакцією окислення вуглецю. Для активізації та підтримки цієї хімічної реакції в ванну з металом додають окалину або вдувають кисень. Попутно до утворених бульбашок оксиду вуглецю прилипають неметалеві домішки, що сприяє очищенню розплавленого металу. Також, на даному етапі, видаляється сульфід заліза (джерело сірки);


Розкислення металу. Якщо на попередній стадії в метал додавався (вдувався) кисень, то на цьому етапі потрібно видалити його надлишки, тому що вони негативно позначаються на якості сталі. Виконується ця задача або дифузійним (екстракційним), або осаджуючим (глибинним) методом. Використовується також, але поки рідше, розкислення обробкою вакуумом. За ступенем розкислення отримують сталі киплячі (розкислені тільки ферромарганцем і продовжують кипіти в виливниці), спокійні (розкислені повністю), напівспокійні (розкислені частково).


При необхідності проводиться легування - додавання в розплавлений метал певних елементів, які забезпечують необхідні якості сталі.


Способи виплавки сталі


Способи виплавки сталі визначаються агрегатами, за допомогою яких здійснюється сам процес.


Мартенівські печі - найбільші сталеплавильні печі місткістю до 900 тонн рідкого металу. Мартенівська піч представляє собою ванну з вікнами для завалювання шихти на передній стінці. На задній стінці розташована вічка для випуску сталі. Подача палива і відведення продуктів згорання розташовані в бічних стінках. Вдування кисню для прискорення плавки відбувається через фурми на склепінні печі.


Експлуатаційний період (між технічними ремонтами) - приблизно 8 місяців, протягом яких здійснюється 400-600 плавок. Тривалість однієї плавки - 6-12 годин. Джерелом тепла є палаючий природний газ або мазут, а також керовані потоки газів з регенераторів.


У минулому столітті мартенівські печі складали до 50% сталеплавильних агрегатів в світовій металургійній промисловості. З початку нинішнього сторіччя їх частка поступово зменшується, тому що з'являються нові, більш економічні і ефективні технології.


Киснево конверторні печі - другі за величиною сталеплавильні агрегати. Виглядають, як ретори з вогнетривкої цегли в сталевому кожусі. Піч підвішена на опорах і може повертатися для випуску сталі і шлаку. Робоча ємність - до 400 тонн рідкого металу.


У конверторних печах окислення чавуну відбувається за рахунок продування чистим киснем через фурму. Хімічні реакції окислення носять екзотермічний характер, тобто проходять з виділенням великої кількості тепла. Під фурмою, наприклад, температура рідкого чавуну досягає 2 400 ° С.


Конверторним способом отримують вуглецеву і низьколеговану сталі, в яких легуючі добавки становлять до 3%. Занадто високі температури створюють ризик вигорання цінних легуючих елементів, тому легування здійснюється вже після випуску сталі з конвертора, безпосередньо в ковші. Тривалість плавки - 40 хвилин.


Електродугові сталеплавильні печі працюють на енергії, одержуваної від горіння трьох електричних дуг між графітовими стрижнями і шихтою. Піч підключена в трифазну мережу (U = 600 В, I - до 10 кА).


Продуктивність цього виду сталеплавильного агрегату - 300 т сталі за 6-7 годин. При цьому на тонну сталі витрачається 600 кВт електроенергії і 10 кг електродів.


Значна перевага електродугової печі в тому, що легко налаштовуються температурні режими шляхом нескладної настройки електричних параметрів. У цих печах виплавляються високоякісні леговані сталі.


Електроіндукціонні печі - невеликі агрегати, ємністю 25 т. Їх часто використовують на верстатобудівних, машинобудівних підприємствах для переробки відходів власного виробництва.


Принцип роботи - індукційний. Усередині спіралеподібного індуктора з мідної трубки, по якій під тиском постійно проходить холодна вода для охолодження, розташований тигель. Індуктор підключається до високочастотного генератора (від 500 до 2 000 Гц). При підключенні індуктора виникає електромагнітне поле, яке є причиною виникнення вихрових струмів (струмів Фуко) в масі шихти, що знаходиться в тиглі. Метал, чинячи опір проходженню струмів, розігрівається, в свою чергу розігрівається і плавиться шихта. Розплав постійно перемішується.


Ця невелика піч добре керована, позбавлена недоліку електродугових печей (зайвий вуглець від електродів не потрапляє у розплав). Використовується для отримання легованих сталей і сплавів, в т.ч. і безвуглецевих.


Розливання сталі


Розливання сталі - заключна, але не менш відповідальна частина сталеплавильного процесу, організація і технологія якої безпосередньо впливає на якість сталевих злитків.


Рідку сталь з сталеплавильного агрегату випускають в розливний стопорний або поворотний ківш і розливають в чавунні форми (виливниці) або направляють на пристрої безперервного розливання.


Виливниці в поперечному перерізі можуть бути квадратними, прямокутними, круглими і багатокутними, і злитки виходять з відповідними перерізами. Заповнюються форми двома способами - зверху чи знизу (сифонне розливання). У другому випадку процес відбувається швидше, тому що заповнюється відразу декілька виливниць (за принципом сполучених посудин), і якість злитків виходить вищою, без застиглих бризок ( «корольків»). Як правило, сталі звичайної якості розливають зверху, а якісні, леговані - сифонним способом.


Метод безперервного розливання - більш прогресивний і ефективний, має низку переваг. Суть його полягає в тому, що рідкий метал з ковша через проміжний розливний пристрій потрапляє в водоохолоджувальний кристалізатор. У кристалізаторі верхній шар майбутньої заготовки твердне (серцевина залишається розплавленою). Потім злиток перекладається в камеру вторинного охолодження, де він повністю твердне і пропускається через прокатні ролики, набуваючи потрібну форму. На виході злиток розрізається на заготовки потрібної довжини.


Ось таким чином, в загальних рисах, отримують стальні злитки для подальшого використання.



На головну сторінку

«    Березень 2024    »
ПнВтСрЧтПтСбНд
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031
Новини