Производство стали

Классификация и краткая характеристика современных способов получения стали

Для выплавки стали используются следующие исход­ные материалы: металлошихта, металлодобавки, флюсы и окислители.

Основная масса металлошихты — это передель­ный чугун и стальной лом. В состав металло­шихты могут входить также продукты прямого восстанов­ления железа из руд, ферросплавы.

Основное назначение передела чугуна в сталь — это снижение содержания в нем углерода, кремния, марган­ца и фосфора путем окисления и перевода их в шлак или газы.

Металлодобавки в виде ферросплавов вводятся в сталь для ее раскисления и легирования.

Флюсами (добавочными материалами) служат изве­стняк, боксит и плавиковый шпат. Известняк способству­ет возникновению шлака, а боксит и плавиковый шпат — его жидкотекучести.

Для окислительных процессов источником кислорода является газовая фаза (газообразный кислород, печная атмосфера) или твердые окислители (железная руда, аг­ломерат, окатыши, прокатная окалина).

Железо при взаимодействии с кислородом окисляется. Газы-окислители печной атмосферы, взаимодействуя с металлом, окисляют и другие элементы, растворенные
в металле, марганец, кремний и углерод.

Окисление примесей также может происходить растворенным в металле кислородом.

Элементы с большим химическим сродством к кис­лороду, чем железо, окисляются оксидом железа, содер­жащимся в шлаке.

В сталеплавильном агрегате под шлаком (преимуще­ственно FеО и СаО) и при сравнительно невысокой тем­пературе удаляется фосфор (дефосфорация металла)

Когда окисление примесей почти завершено, начина­ют образовываться оксиды железа. Растворяясь в стали, они повышают содержание в ней кислорода. Это способ­ствует возникновению трещин при пластическом дефор­мировании стали. Поэтому проводят раскисление стали путем ввода элементов (раскислителей) с большим сродством к кислороду. Образующиеся оксиды удаляются в шлак. В качестве раскислителей используют кремний (в виде ферросилиция), марганец (ферромарганец), алю­миний и щелочноземельные металлы(ЩЗМ).

Чтобы удалить серу, наводят шлак с еще большим содержанием СаО; к этому времени ванна доводится до высокой температуры. Сера в виде сульфидов удаляется в шлак.В случае необходимости плавку может завершать ле­гирование: тогда в сталь вво­дят легирующие элементы.

Ежегодная мировая вы­плавка стали достигает 700......750 млн.т.

Кислородно-конвертерный и электросталеплавильный процессы являются наиболее перспективными.