4 розкислення і легування сталі
4.1 Розкислення стали
Технологічну операцію, при якій розчинений в металі кисень перекладається в нерозчинний в металі з'єднання або видаляється з металу, називають раскислением. Після операції розкислення сталь називають раскисленной. Така сталь при застиганні в виливницях поводиться «спокійно», з неї майже не виділяються гази, тому таку сталь називають «спокійною». Якщо ж операцію розкислення не проводити, то встали при її поступовому охолодженні в виливниці буде протікати реакція між розчиненим у металі киснем і вуглецем. Утворені при цьому бульбашки оксиду вуглецю будуть виділятися з кристалізується злитка, метал буде вирувати. Таку сталь називають «киплячій».
У деяких випадках розкислення стали проводять таким чином, щоб видалити з неї не весь кисень. Що залишився розчинений кисень викликає короткочасне «кипіння» металу на початку його кристалізації. Таку сталь називають «напівспокійну».
Будова злитка киплячої і напівспокійної сталі відрізняється від будови зливка спокійної сталі.
Застосовують наступні способи розкислення стали:
в) обробкою синтетичними шлаками;
г) обробкою вакуумом.
4.2 Легування стали
Легуванням називають процес присадки в сталь легуючих елементів, щоб отримати так звану леговану сталь, тобто таку сталь, в складі якої знаходяться спеціальні домішки, введені в неї в певних кількостях для того, щоб повідомити стали будь-які особливі фізико-хімічні або механічні властивості.
З точки зору впливу на властивості стали легуючі елементи ділять на дві великі групи:
а) 1-я - легуючі елементи, що розширюють # 947; -область твердих розчинів. У цю групу входять як елементи володіють необмеженою розчинністю в залозі (нікель, марганець, кобальт), так і елементи, що утворюють сплави, в яких гомогенна область безперервного ряду твердих розчинів обмежується гетерогенної внаслідок появи нових фаз (вуглецю, азоту, міді);
б) 2-я - легуючі елементи, що звужують # 947; -область. Сюди входять як елементи, що утворюють з залізом сплави з повністю замкнутої # 947; областю (берилій, алюміній, кремній, фосфор, титан, ванадій, хром, молібден, вольфрам), так і елементи, що утворюють сплави з звуженої # 947; областю (ніобій, тантал, цирконій, церій).
Залежно від ступеня спорідненості до кисню легуючі елементи також ділять на дві великі групи:
а) 1-я - легуючі елементи, спорідненість до кисню у яких менше, ніж у заліза (нікель, кобальт, молібден, мідь);
б) 2-я - легуючі елементи, спорідненість до кисню у яких більше, ніж у заліза (кремній, марганець, алюміній, хром, ванадій, титан).
Крім легуючих цих двох основних груп застосовують легуючі, введення яких в метал пов'язано з можливою небезпекою для здоров'я, так як пари цих металів або їх сполук шкідливі (сірка, свинець, селен, телур).
У всіх випадках для здешевлення стали прагнуть використовувати максимальну кількість дешевих відходів (шлак, руду), що містять потрібний елемент.
5 Шихтових МАТЕРІАЛИ сталеплавильного виробництва
Матеріали, використовувані для виплавки стали, прийнято ділити на металлосодержащие (Металлошихта, металлодобавкі), додаткові (флюси) і окислювачі. Як металошихти використовують: а) чавун (рідкий або твердий); б) сталевий (в деяких випадках чавунний) лом; в) продукти прямого відновлення заліза із залізної руди; г) феросплави.
Основну частину металошихти складають чавун і сталевий брухт. Також використовується продукт прямого відновлення залізної руди - металізовані окатиші (93 - 98% Fe). Найдешевша частина металошихти - сталевий брухт.
У тих випадках, коли до складу заводу входять сталеплавильні цехи і доменний цех, чавун в сталеплавильний цех надходить в рідкому вигляді. Використання в якості шихти рідкого чавуну дозволяє отримувати помітну економію у витраті палива і скорочує тривалість плавки.
Залежно від технологічних або економічних вимог сталеплавильники використовують чавун тієї чи іншої марки. В окремих випадках для поліпшення складу чавуну застосовують методи внедоменной його обробки (для видалення зайвих сірки, кремнію, фосфору).
Якщо в складі заводу немає доменного цеху, то в якості шихти використовують твердий чавун, який надходить в чушках. В окремих випадках для прискорення плавки і підвищення продуктивності сталеплавильних агрегатів чушкового чавун попередньо розплавляють в «металургійних» вагранках або інших плавильних агрегатах.
Другою головною складовою частиною металошихти є лом. У будь-промисловій країні щорічно утворюється значна кількість залізовмісного брухту. Збір цього брухту і його обробка з метою раціонального використання представляє важливу народохозяйственного завдання. Для її вирішення існує спеціальна галузь - брухтопереробного промисловість, оснащена складним обладнанням. Із загальної кількості утворюється брухту близько 35% утворюється безпосередньо на металургійних заводах (обрізків металу при прокатці, браковані злитки, скрап і т.д.), зазвичай це великоваговий брухт, хімічний склад якого відомий. Цей лом в основній своїй масі використовують як металошихти на тих же заводах, де він утворюється.
Близько 20% брухту утворюється при металообробці на машинобудівних заводах і їм подібних заводах (стружка, відходи при штампуванні і т.д.); 45 - 50% становить амортизаційний брухт (відслужили свій термін машини, рейки і т.п.), а також метал, який отримують при розбиранні шлакових відвалів.
У зв'язку з різноманіттям джерел утворення цього брухту склад його далеко не завжди відомий. Іноді він забруднений містять сірку мастилами, кольоровими металами, що містяться в різних деталях здаються в лом машин.
Деякі з цих домішок шкідливі для обслуговуючого персоналу, і для агрегатів, і для якості стали.
Доводиться враховувати також, що в ряді випадків завантаження в сталеплавильні агрегати брухт покритий значним шаром іржі, що впливає як на величину чаду металу при плавці, так і на технологію плавки.
Особливу цінність представляють лом і відходи стали легованих марок. Такі домішки, як нікель, молібден, кобальт, мідь, в процесі плавки, що не окислюється. Тому їх кількість, яка потрапляє з ломом в агрегат, залишається в готової стали. Оскільки вартість всіх цих домішок дуже висока, використання легованого брухту для виплавки легованих марок сталі економічно дуже ефективно. Тому всі відходи стали легованих марок зберігають окремо і за їх використанням на заводах встановлено суворий контроль.
Як додаткових матеріалів (флюсів) в сталеплавильному виробництві зазвичай використовують: а) вапняк; б) вапно; в) боксит і ін.
Як окислювачі застосовують кисень, стиснене повітря, залізну руду, окалину, агломерат, залізорудні брикети.
6 конвертерного виробництва сталі
6.1 Конвертерні процеси з донним повітряним дуттям
Першим способом масового виробництва рідкої сталі був бесемерівський процес, запропонований і розроблений англійцем Г.Бессемером в 1856 - 1860 рр .; дещо пізніше - в 1878 р - С.Томасом був розроблений схожий процес в конвертері з основною футеровкою.
Сутність конвертерних процесів на повітряному дуття полягає в тому, що залитий в плавильний агрегат (конвертер) чавун продувають знизу повітрям; кисень повітря окисляє домішки чавуну, в результаті чого він перетворюється в сталь; при томасівському процесі, крім того, в основний шлак видаляються фосфор і сірка. Тепло, що виділяється при окисленні, забезпечує нагрів стали до температури випуску (
Інформація про роботу «Виробництво сталі»