17. Основные технологические процессы производства стали.

Сталь-сплав на основе железа с углеродом, прием углерод не превышает более 2х %

По химическому составу сталь делится на углеродистую и легированную.

В зависимости от содержания углерода углеродистые стали подразделяются на низкоуглеродистые (до 0,3% угле­рода), среднеуглеродистые (0,3 — 0,6%С) и высокоуглеродистые (свыше 0,6%С). Низкоуглеродистые применяются в качестве конструкционных сталей, высокоуглеродистые — инструментальных.

Легированные стали, помимо углерода и неизбежных при­месей, содержат еще такие элементы, как хром, никель, титан, молибден, вольфрам, ванадий и др. для придания им особых свойств (жаропрочности, кислотоупорности и т.д.). Качество стали определяется содержанием в ней вредных примесей серы (S) и фосфора (Р), снижающих ее механические свойства.

Классифицируются стали по качеству, составу и назначению.

В современной металлургии сталь выплавляют в кисло­родных конвертерах, мартеновских печах и электрических печах (электродуговых и индукционных).

Технологический процесс производства стали можно пред­ставить в виде системы, имеющей входы и выходы:

Анализируя вышеуказанные методы выплавки стали, необходимо отметить преимущественный рост количества стали, выплавляемой в кислородных конвертерах. Этот метод имеет существенные достоинства перед другими: он более экономичен, так как топлива для передела чугуна в сталь не требуется, а все тепло берется от собственных, протекающих в шихте, реакций; так как шихта продувается кислородом и плавка идет под слоем флюса, сталь получается хорошего качества; метод обладает вы­сокой производительностью

Однако более совершенным ме­тодом производства стали является ее выплавка в электропечах, позволяющих повышать температуру до 6000 °С. Это дает воз­можность получать стали с максимальным удалением вредных примесей (серы и фосфора) и с большим содержанием тугоплав­ких легирующих элементов. Недостаток метода — большая энер­гоемкость процесса, что повышает себестоимость стали.

Мартеновский способ выплавки стали отличается низкой производительностью, большими капитальными затратами, высокой себестоимостью стали. По этой причине мартенов­ские печи частично заменены на конвертеры, остальные — реконструированы в двухванные для улучшения технико-эко­номических показателей. В большинстве развитых стран этот метод выплавки стали вообще не применяется.

18. Новые технологические процессы и методы в чёрной металлургии.

К новым технологическим процессам в черной металлур­гии относятся: технологический процесс получения синтети­ческого чугуна в индукционных печах и бескоксовый, бездо­менный процесс прямого восстановления железа. Новый технологический процесс получения синтетическо­го чугуна в индукционных печах основан на использовании отходов, образующихся на машиностроительных заводах. Ка­чество чугуна, выплавляемого таким способом, высокое, что обеспечивается изотермической выдержкой расплава при до­статочно высоких температурах. Выплавка чугуна в индукци­онных печах расширяет возможности производства высоко­прочного чугуна различных марок и назначения, а также по­лучения чугуна с шаровидным графитом. Механические свой­ства такого чугуна почти на 100% выше, чем серого. Достоинствами данного метода являются высокая производи­тельность, снижение себестоимости (по сравнению с тради­ционными способами) на 15 — 25%, уменьшение безвозврат­ных потерь от угара в 6 - 7 раз.Рассмотрим бескоксовый, бездоменный, метод прямого восстановления железа из железорудных концентратов с помощью водорода или природного газа. Суть этой технологии со­стоит в том, что мелкораздробленный железный концентрат, смешанный с водой, в виде пульпы подают с помощью насосов по трубе с месторождения на металлургический комбинат. Вода отделяется в специальных отстойниках и вновь поступает в водооборот. Из руды благодаря специальным добавкам и обработке во вращающихся барабанах получают окатыши — комки сферической формы размером 2 - 30 мм. Эти окатыши направляются в шахтную печь. Там в процессе взаимодействия с водородом (или природным газом) оксиды железа вос­станавливаются до металла. В результате образуется губча­тое железо — полуфабрикат, содержащий до 85% основного компонента, который отправляется на переплавку в электропечах. Так получают высококачественную сталь. В результате сокращается технологический цикл (отсутствует доменное и коксохимическое производство), экономятся ресурсы, уменьшается потребность в воде, практически отсутствую вредные выбросы.

Среди принципиально новых методов, позволяющих получать конструкционные материалы, в частности сталь несравненно более высокого качества, с большой надежностью и долговечностью, являются специальные методы рафинирования расплава. Это — электрошлаковый переплав (ЭШП), вакуумно-дуговой переплав (ВДП), плазменно-дуговой (ПДП) и электронно-лучевой переплав (ЭЛП), вакуумная индукционная плавка и плазменная плавка. Общая особенность процессов специальной электрометаллургии состоит в том, что создаются благоприятные условия для рафинирования жид­кой стали с использованием расплавленного токопроизводящего шлака (при ЭШП), вакуума (при ВДП, ВИП и ЭЛП), инертной атмосферы (при ПДП) и перегрева жидкой стали в любом процессе. Электрошлаковый переплав позволяет значительно повысить пластичность стали, в результате чего упрощается процесс и сокращается трудоемкость горячей обработки дав­лением, в том числе прокатки труб, штамповки и прессовки давлением, в том числе прокатка труб, штамповка и прессова­ние изделий из жаростойких и жаропрочных сталей. С помо­щью ЭШП снижается металлоемкость, экономятся затраты живого труда.