Виробництво сталі[

Суть процесу переробляння чавуну на сталь полягає у зменшуванні до потрібної концентрації вмісту вуглецю і шкідливих домішок — фосфору і сірки, які роблять сталь крихкою і ламкою.

Залежно від способу окиснювання вуглецю є різні способи переробляння чавуну на сталь: конверторний, мартенівський і електротермічний. До фінасової кризи в 2008 році Україна залишалася однією з небагатьох країн, де широко використовули мартенівський спосіб виплавляння сталі, що є досить енергозатратним та екологічно шкідливим. Наразі більшість мартенівських печей в Україні виведено з експлуатації, а ті що лишилися, невдовзі також будуть закриті. Мартенівський спосіб виплавляння сталі не витримує конкуренції, що загострилася на світових ринках після 2008 р. Таким чином зараз в Україні, як і в усьому світі, переважну більшість сталевої продукції виробляють конвертерним способом. Україна станом на 2008 р. займає п’яте місце у світі за обсягами експорту сталі, 76,46 % сталі, що її виробляють на світовому ринку, припадає на десять провідних країн.

Конверторний спосіб

За цим способом окиснювання надлишку вуглецю та інших домішок чавуну проводять киснем повітря, який продувають крізь розплавлений чавун під тиском у спеціальних печах — конверторах. Конвертор - це грушоподібна сталева піч, обфутерована всередині вогнетривкою цеглою. Він може повертатися навколо своєї осі. Місткість конвертора 50—60 т сталі. Матеріалом його футеровання служить або динас (до складу якого входять головним чином SiO₂; що має кислотні властивості), або доломітна маса (суміш CaO і MgO, які одержують з доломіту MgCO₃ • CaCO₃. Ця маса має основні властивості. Залежно від матеріалу футеровання печі конверторний спосіб поділяють на два види: бессемерівський і томасівський.

Сталі класифікують за різними ознаками:

• хімічним складом:

  • вуглецеві:

    • маловуглецеві (до 0,25% С);

    • середньовуглецеві (0,3...0,55% С);

    • високовуглецеві (0,6...0,85% С;)

  • леговані (залежно від того, які елементи введено до їхнього складу):

    • хромисті;

    • марганцевисті;

    • хроммарганцевисті;

    • хромнікелеві;

• якістю (якість сталі залежить від металургійного процесу виробництва; якість визначається вмістом в сталі газів кисню, водню, азоту та шкідливих домішок сірки і фосфору):

  • звичайної якості;

  • якісні;

  • високоякісні;

  • особливо високоякісні.

• способом розкиснення:

  • спокійні;

  • напівспокійні;

  • киплячі (кипляча сталь — не повністю розкиснена в печі. Виділення газів відбувається й при затвердінні виливка, тому в ньому утворюється велика кількість розосереджених газових бульбашок. Вони зникають при подальшій гарячій прокатці. Найдешевша.)

• призначенням:

  • конструкційні;

  • інструментальні;

  • особливих властивостей.

Механічні і технологічні показники

Ці параметри характеризують можливості сталі до використання у промисловості.

• Границя пружності — визначає максимальне напруження після досягнення якого матеріал повертається до вихідних розмірів.

• Границя міцності (тимчасовий опір) — умовне механічне напруження, що відповідає найбільшому зусиллю, що досягається в процесі деформування зразка матеріалу, досягнутому до поділу зразка на частини, котре відповідає максимуму на діаграмі деформування і позначається σ_в.

• Границя текучості — визначається як напруження σ_т в матеріалі, при якому він починає деформуватися пластично.

• Ударна в'язкість — здатність матеріалу поглинати механічну енергію в процесі деформації і руйнування під дією ударного навантаження.

• Границя витривалості — максимальне за абсолютним значенням напруження циклу, за якого ще не відбувається руйнування матеріалу від втомипротягом заданої кількості циклів навантажування.

• Тривала міцність — властивість матеріалу протидіяти руйнуванню при довгочасній дії статичного навантаження та високої температури.

• Твердість — властивість матеріалу опиратися проникненню до нього іншого, твердішого тіла. Твердість сталі визначається вмістом у ній вуглецю і, залежно від термічної обробки, може становити 96...600 HB.