Стали поділяються на Вуглецеві сталі, які містять до 1,5% вуглецю. Леговані стали містять не тільки невеликі кількості вуглецю, але також спеціально вводяться домішки (добавки) інших металів.
Чавун (3,8 - 4,4)% вуглецю
Сталевий брухт - скрап або залізна руда
Сутність виробництва сталі з чавуну:
Зниження вмісту вуглецю
Зниження вмісту домішок шляхом їх окислення і переведення їх в шлак або гази
При виплавці легованих сталей введення до складу легуючих елементів (для зміни хімічного складу, а отже властивостей)
Сталь виходить з чавуну при видаленні з нього здебільшого вуглецю, кремнію, марганцю, фосфору і сірки. Для цього чавун піддають окислювальному плавці. Продукти окислення виокрем-ляють в газоподібному стані і у вигляді шлака.Так як концентрація заліза в чавуні значно вище, ніж інших речовин, то спочатку інтенсивно окислюється залізо. Частина заліза переходить в закис заліза:
Реакція йде з виділенням тепла. Закис заліза, перемішуючись з розплавом, окисляє кремній марганець і вуглець.
Киснево - конвертерний спосіб
Киснево-конвертерний процес почав застосовуватися в 1953 р на сталеплавильних заводах в двох австрійських металургійне-ських центрах-Лінці і Донавіце.В киснево-конвертерному процесі використовується кисневий конвертер з основ-ної футеровкою (кладкою). Конвертер завантажують в похилому положенні розплавленим чавуном з плавильної печі і брухтом, потім повертають у вертикальне положення. Після цього в конвертер зверху вводять мідну трубку з водяним охолодженням і через неї направляють на поверхню розплавленого заліза струмінь кисню з домішкою порошкоподібної вапна (СаО). Ця «киснева продування», яка триває 20 хв, призводить до інтенсивного окислення домішок заліза, причому вміст конвертера зберігає рідкий стан завдяки виділ-ня енергії при реакції окислення. Утворені оксиди з'єднуються з вапном і перетворюються в шлак. Потім мідну трубку висувають і конвертер нахиляють, щоб злити з нього шлак. Після повторної продувки розплавлену сталь виливають з конвертера (в похилому положенні) в ківш.
Киснево-конвертерний процес використовується головним чином для отри-ня вуглецевих сталей. Він характеризується великою продуктивністю. За 40-45 хв в одному конвертері може бути отримано 300-350 т стали.
В даний час всю сталь у Великобританії і більшу частину стали в усьому світі отримують за допомогою цього процесу.
Завантаження сталевого брухту (скрапу) (3 хв)
Заливає чавун ковшами (5 хв)
Завантаження вапна для зв'язку фосфору
Продування киснем з фурми (інтенсивне окислення)
Випускають сталь через бічну летку
Велике пилоутворення через випаровування заліза.
Чад металу 6-9%
Основні способи удосконалення конвертера:
Продування киснем через днище - збільшує інтенсивність перемішування металу, зменшуючи потеріFeіMnіз через чаду.
Комбінована подача кисню зверху і через донні форми (кисень, азот, повітря, аргон).
Спосіб Бессемера. За цим способом переділ чавуну в сталь проводиться шляхом продування повітря через розплавлений горя-чий чавун. Процес протікає без витрати палива за рахунок тепла, що виділяється при екзотермічних реакціях окислення крем-ня, марганцю та інших елементів. Процес проводиться в апараті, який називається по фамі-ща винахідника конвертером Бессемера. Він пред-ставлять собою грушоподібний сталевої посудину, футеровані всередині вогнетривким матеріалом. У дні конвертера є отвори, через які подається в апарат повітря. Апарат ра-ботает періодично. Повернувши апарат в горизонтальне положе-ня, заливають чавун і подають повітря. Потім повертають аппа-рат у вертикальне положення. На початку процесу окислюються ж-лезо, кремній і марганець, потім вуглець. Окис вуглецю згоряє над конвертером сліпуче яскравим полум'ям довжиною до 8 л. Полум'я поступово змінюється бурим ди-мом. Починається горіння заліза. Це вказує, що період інтенсивність-пасивного окислення вуглецю закінчується. Тоді подачу повітря припиняють, переводять конвер-тер в горизонтальне положе-ня і вносять раскислители.
Процес Бессемера має ряд переваг. Він протікає дуже швидко (протягом 15 мі-нут), тому виробник-ність апарату велика. Для проведення процесу не тре-буется витрачати паливо або електричну енергію.
Але недолік в тому, що цим способом можна переділи-вать в сталь не все, а тільки окремі сорти чавуну. До того ж значна кількість заліза в бессемеровском про-процесі окислюється і втрачається (великий «чад» заліза).
Значним усовершенст-Вованом у виробництві сталі в конвертерах Бессемера є-ється застосування для продувки замість повітря суміші його з чис-тим киснем ( «збагаченого повітря»), що дозволяє отримувати стали більш високої якості.