Физико-химические процессы производства стали. Конверторный процесс. Мартеновский процесс.

Сталеплавильное производство-производство стали из чугуна и стального лома в сталеплавильных агрегатах металлургических заводов. С.п. включает 2 основных технологических процесса - выплавку и разливку стали.

В современной металлургии важнейшие способы выплавки стали - кислородно-конвертерный процесс, мартеновский процесс и электросталеплавильный процесс. Электросталеплавильное производство-получение стали в электрических печах. Электросталь, предназначенная для дальнейшего передела, выплавляется главным образом в дуговых печах с основной футеровкой.

Конвертерное производство-получение стали в сталеплавильных агрегатах - конвертерах путём продувки жидкого чугуна воздухом или кислородом. Превращение чугуна в сталь происходит благодаря окислению кислородом содержащихся в чугуне примесей (кремния, марганца, углерода и др.) и последующему удалению их из расплава. Преимущества К.С. – скоротечность, без топлива. Недостатки-металл соприкасается с воздухом, печка может работать только недалеко от доменной печи, не удавалось снизить соед-е фосфора до допуст значения. Кислородно-порошковые процессы - известь вводят виде порошка вместе с кислородом. Кислородно-конвертерный процесс, один из видов передела жидкого чугуна в сталь без затраты топлива путём продувки чугуна в конвертере технически чистым кислородом сверху.

Бессемеровский процесс - первый массовый способ получения жидкой стали открыл английский изобретатель Г. Бессемер в 1856. Основной недостаток процесса - невысокое качество металла за счёт не удалённых при продувке вредных примесей (фосфора и серы).

Англичанин С. Томас в 1878 применил основную футеровку, а для связывания фосфора предложил использовать известь. Томасовский процесс позволил перерабатывать высокофосфористые чугуны. Он обнаружил что через некоторое время дольшего горения начинает гореть фосфор, т.е. нужно удлинить плавку. Однако и томасовская сталь была низкого качества.

В 1864 французский металлург П. Мартен разработал процесс получения стали в мартеновской печи. В отличие от конвертерных способов получения стали, мартеновский процесс отличался малой требовательностью к химическому составу исходного материала, позволял переплавлять большое количество стального лома; качество мартеновской стали было выше конвертерной.

Мартеновский процесс. Шихта мартеновских печей подразделяется на металлическую часть (чугун, стальной лом, раскислители и легирующие добавки) и неметаллическую (железная руда, мартеновский агломерат, известняк, известь, боксит, плавиковый шпат). Чугун, применяемый либо в жидком состоянии, либо в виде чушек, служит основным источником углерода, обеспечивающим нормальное протекание мартеновского процесса. Количество чугуна и стального лома в шихте может колебаться в любых соотношениях в зависимости от разновидности процесса, экономических условий, выплавляемых марок сталей. В качестве раскислителей и легирующих добавок, в М. п. используют ферросплавы и некоторые чистые металлы (алюминий, никель). Железная руда и мартеновский агломерат применяются в М. п. в качестве окислителей, а также в качестве флюса, способствующего ускоренному формированию активного шлака

В мартеновском процессе (в отличие от конвертерных) тепла, выделяющегося в результате химических реакций окисления примесей металлической ванны, недостаточно для проведения плавки. Поэтому в печь дополнительно подаётся тепло.

В мартеновской плавке различаются обычно следующие периоды: заправка печи, завалка и прогрев шихты, заливка жидкого или завалка твёрдого чугуна, плавление, кипение, раскисление и легирование, выпуск.

Разновидности мартеновского процесса. В зависимости от состава огнеупорных материалов, из которых изготовлена подина печи, мартеновский процесс бывает двух типов: основной (в составе огнеупоров подины преобладают основные окислы — CaO, MgO) и кислый (подина состоит из SiO2). Используют больше основной.

В зависимости от состава шихты (точнее, от соотношения чугуна и лома в шихте) мартеновский процесс подразделяют на несколько технологических вариантов. При карбюраторном (скрап-угольном) процессе металлическая часть шихты состоит практически только из стального лома (скрапа). Скрап-процесс характеризуется тем, что шихта состоит в основном из скрапа(скрап55-75%, чугун 25-45%,руда до30%). Наиболее широко распространён скрап-рудный процесс, получивший своё название от того, что твёрдая часть шихты состоит в основном из скрапа и руды; для процесса характерно повышенное количество чугуна (60—75 %, скрап 25-49%,руды до 15%), заливаемого в печь в жидком виде.

Соседние файлы в папке Основы металлургических процессов и обработка металлов давлением