Производство чугуна

ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

Состав стали: С - до2%, Si - 0,5%, Mn – 0,8%, Р - 0,08%, S - 0,05%.
Основной процесс при производстве стали - окисление. Передел чугуна в сталь заключается в уменьшении количества углерода путём его окисления, в возможно более полном удалении серы и фосфора, и в доведении в стали до нужных пределов содержания кремния, марганца и других элементов.
Повышенное содержание
серы в стали вызывает красноломкость,
а содержание фосфора – хладноломкость.

S + O2 = SO2 + Q 2Mn + O2 = 2MnO + Q
4P + 5O2 = 2P2O5 + Q Si + O2 = SiO2 + Q
C + O2 = CO2 + Q 2Fe + O2 = 2FeO + Q
Примеси частично окисляются кислородом:

5FeO + 2P = 5Fe + P2O5 + Q
FeO + C = Fe + CO + Q
FeO + Mn = Fe + MnO + Q
2FeO + Si = 2Fe + SiO2 + Q
Основным окислителем является FeO, который получился при частичном окислении железа:

t
FeO + Mn = Fe + MnO
t
2FeO + Si = 2Fe + SiO2
Для полного восстановления железа из FeO при разливе стали добавляют раскислители. В качестве раскислителей применяются ферросплавы (ферромарганец, феррокремний).

Для понижения содержания примесей, для образования шлака используют флюсы. Они бывают кислыми и основными.
t
CaCO3 = CaO + CO2
t
4CaO + P2O5 = Ca3(PO4)2 CaO томасшлак
t
CaO + FeS = CaS + FeO
t
MgCO3 = MgO + CO2
t
CaO + SiO2 = CaSiO3
Основные флюсы: известняк СаСО3
доломит СаСО3 МgCO3.

Кислый флюс: SiO2 – динас.
t
SiO2 +MnO = MnSiO3
t
SiO2 + FeO = FeSiO3

КИСЛОРОДНО - КОНВЕРТОРНЫЙ
СПОСОБ
Был предложен Бессемером в 1856 году. Он заключается в продувании кислорода расплавленный чугун.
Процесс высокопроизводительный, длится 30-45 минут, за одну плавку получают 300-350 тонн стали.

Преимущества:
1. Простота обслуживания конвертора.
2. Отсутствие расхода топлива (процесс идёт без подогрева за счёт экзотермических реакций.
Температура достигает 25000С).
Недостатки:
1. Переделке подвергают только жидкий чугун с минимальным содержанием серы и фосфора.
2. Процесс быстротечен и трудно контролировать ход плавки.
3. Изменить состав стали в ходе плавки невозможно.
4.Конвертор – аппарат периодического действия.

МАРТЕНОВСКИЙ СПОСОБ
Процесс низко производительный, длится 6-7 часов, за одну плавку получают 900 тонн стали(двухванновые мартеновские печи - 1800 тонн стали).
Этот способ был предложен Мартеном в 1864 году. В настоящее время 85% стали выплавляется в мартеновских печах

Преимущества:
Переделывается любой чугун.
Процесс легко контролируется.
3. В ходе плавки можно изменить состав стали.
Недостатки:
1. Низко производительный процесс.
2. Требуется подогрев.

ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СПОСОБ
Таким способом получают нержавеющие стали, содержащие тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден ,
хром и другие.
В электропечах реакция идёт в вольтовой дуге,
температура достигает 35000С.
Потери легирующих элементов меньше, чем в других печах.

Преимущества:
Применение электрической энергии даёт
возможность достигать более высоких температур и точнее её регулировать.
2. Высокое качество стали.

Расплавленную сталь из мартеновской печи или кислородного конвертора выпускают в специальные ковши, выложенные изнутри огнеупорным кирпичём.
Из ковшей сталь выливают в изложницы, где она затвердевает.
Полученные слитки извлекают из изложниц, прокатывают на обжимных станах – блюмингах.
Разливка стали