В.21. Мартеновский способ выплавки стали. (лекция)

В процессе производства стали мартеновским способом, участвует специальная отражательная печь. Для того чтобы нагреть сталь до нужной температуры (2000 градусов), в печь вводят дополнительное тепло с помощью регенераторов. Это тепло получают за счет сжигания топлива в струе нагретого воздуха. Обязательное условие – топливо должно полностью сгорать в рабочем пространстве. Особенностью мартеновского способа производства стали является то, что количество кислорода, подаваемого в печь, превышает необходимый уровень. Это позволяет создать воздействие на металл окислительной атмосферы. Сырье (чугун, железный и стальной лом) погружается в печь, где подвергается плавлению в течение 4 – 6 часов. В процессе плавления есть возможность проверять качество металла, путем взятия пробы. В мартеновской печи возможно получать специальные сорта стали. Для этого в сырье вводят необходимые примеси.

Емкость мартеновской печи до 1 тыс тонн, продолжительность процесса до 20 часов. В мартеновских печах получают качественную и высококачественную стали (сейчас чаще из лома).Мартеновский процесс сводится к физико-химическому взаимодействию между металлом, шлаком, газовой средой и отчасти огнеупорами печи.

В.22. Разливка стали

Выплавленная в печи сталь выпускается в ковш и разливается в изложницы или кристаллизатор (непрерывно.)

Изложницы – это чугунные или стальные формы; для облегчения выемки слитка их делают конусными. Изложницы заполняют сталью сверху или снизу (сифонная разливка):

а)заполнение сверху производится в изложницу с глухим дном, поэтому слиток получается более плотным, но его поверхность более шероховатая. Эту разливку используют для получения крупных слитков, > 20 тонн весом.

б)сифонную разливку производят в изложницу с открытым дном, используют для получения многих мелких слитков. При такой разливке слитки получаются с относительно чистой поверхностью.

Непрерывная разливка (в кристаллизатор). Из ковша сталь поступает в кристаллизатор, охлаждаемый водой, в котором формируется слиток, который затем непрерывно вытягивается из кристаллизатора вращающимися роликами. Разделение слитка на куски нужной длинны производят резкой струей кислорода. Достоинства такой разливки:

1. позволяет получить заготовки небольшого сечения,

2. устраняется необходимость многих трудоемких операций

3. отходы составляют 2-3%вместо 15-25% при разливке в изложницы.

В.23.Производство стали в электропечах

В электропечах может выплавляться любая сталь по составу. Продолжительность плавки 6-8 часов, емкость печи – 400 тонн. За счет высокой температуры в электропечах можно почти полностью удалять серу и фосфор. Бывают электродуговые и индукционные печи.

В результате электросталеплавильного способа, получают сталь высокого качества. Процесс этот происходит в специальных электрических печах. Основной принцип электросталеплавильного способа производства стали – использование электроэнергии для нагрева металла. Механизм производства следующий: в результате горения нагревательного элемента, выделяется тепло, за счет преобразования электроэнергии в тепловую энергию. Важно отметить, что процесс выплавки связан с выработкой шлаков. Качество получаемой стали во многом зависит от количества и состава шлаков. Основной причиной образования шлаков, в процессе производства стали, является окисление шихты из оксидов.

Благодаря шлакам, происходит связь оксидов, которые образуются в процессе окисления чугуна, а так же удаление ненужных примесей. Кроме этого, шлаки являются передатчиками тепла и кислорода. Присутствие шлаков в процессе производства стали оказывает благотворное влияние на качество стали. Определенное соотношение количества шлаков выводит из стали ненужные вредоносные вещества, например, фосфор. Кроме вышеперечисленных способов производства стали, известны и такие способы, как производство стали в вакуумных индукционных печах, плазменно-дуговая сварка.

Способ производства особо чистой стали и жаропрочных сплавов. Суть способа состоит в выплавке в вакуумных печах. После такой выплавки, сталь дополнительно переплавляют вакуумным дуговым переплавом. Что дает возможность получения качественной однородной стали. Такая сталь применяется, в основном, в авиакосмической промышленности, атомной энергетике и других важных отраслях. Мы рассмотрели основные способы производства стали. Выбор способа всегда зависит от поставленных задач, удобства применения оборудования, необходимого качества полученной стали и от других факторов.