Задачі та способи сталеплавильного виробництва

Процес переробки чавуну на сталь зводиться до видалення з нього домішок, в основному надлишку вуглецю. Зменшення концентрацій елементів, що містились в чавуні змінює його хімічний склад і придає йому нові властивості.

Що ж таке сталь?

Сталь це сплав заліза з вуглецем в якому міститься вуглецю менше 2,14%, а практично до 1,5%.

Якщо доменний процес є відновним, то сталеплавильний – окислювальний, так як домішки, що знаходяться в чавуні видаляються шляхом взаємодії з киснем, так видаляються вуглець, марганець, силіцій, які переходять в шлак у вигляді оксидів. Цей процес проходить при високій температурі в розплавленому чавуні. Сірка і фосфор удаляються дією вапна.

Основними способами виробництва сталі є:

- киснево-конвертерний,

- мартенівський,

- електротермічний.

Киснево-конвертерний спосіб. Суть цього способу заключається в тому, що через розплавлений чавун продувають технічно чистий кисень (95,5%), який з’єднуючись з домішками, виводить їх в шлак та відходячі гази.

Конвертер - стальна посудина грушовидної форми з глухим дном. Зовнішня частина - кожух з товстолистової сталі, внутрішня частина футерована вогнетривкою цеглою. На цапфах він може повертатися навкруг вісі цапф. При завантаженні твердої сировини (руда, металобрухт, флюс) та заливці чавуну його повертають на 45°, а потім повертають у вертикальне положення, опускають мідну трьохстінну фурму, яка охолоджується водою і подають кисень (95,5%) - під тиском 0,9-І,4мПа через горло­вину.

Процес проходить в два періоди.

Перший період плавки характеризується окислення заліза

а потім оксид заліза окислює силіцій та марганець

з'єднуючись між собою та з вапном (CaO) ці оксиди переходять у шлак.

Другий період – окислення вуглецю

Для видалення сірки та фосфору добавляють вапно (CaO), яке зв’язує їх і виводить у шлак

Температура на рівні 1600-1800° підтримується за рахунок протікаючих хімічних реакцій.

Завершальною операцією процесу є розкислення сталі - відновлення заліза. Його проводять феромарганцем, феросиліцієм або алюмінієм:

В залежності від глибини розкислення одержують або спокійну сталь – при повному розкисленні, або киплячу – при неповному розкисленні, або напівкиплячу – середню по відновленню заліза.

Процес продовжується біля ЗО хвилин, має дуже широке застосування, ним виплавляється більше 50% світової виплавки сталі.

Цим способом виплавляють вуглецеві сталі та малолеговані сталі високої якості.