Проценты углерода и примесей в передельном чугуне и низкоуглеродистой стали

Лекция 4. Методы получения стали

Производство стали представляет собой передел чугуна в сталь и состоит в снижении содержания углерода и примесей путем их избирательного окисления (табл. 2.6).

Окисление железа, кремния, фосфора и марганца в сталепла­вильной печи происходит с выделением теплоты Q (экзотермическая реакция).

Слайд 1

Fe + 1/20₂ = FeO + Q

2FeO + Si = Si0₂ + 2Fe + Q

5FeO + 2P = P₂0₅ + 5Fe + Q

FeO + Mn = MnO + Fe + Q

Слайд 2

Проценты углерода и примесей в передельном чугуне и низкоуглеродистой стали

Процесс выплавки стали включает в себя три этапа.

На первом этапе удаляется фосфор — одна из наиболее вредных примесей. Для этого используют основной шлак, содержащий оксид кальция СаО.

Задача второго этапа — уменьшение содержания в металле углерода и серы. На этом этапе вводят руду, окалину, или непосредственно вдувают кислород. Шлак, со­держащий большое количество серы, удаляется.

Задачей третьего этапа является восстановление железа из ок­сида железа, то есть раскисление стали.

Сталь выплавляют в мартеновских печах, конвертерах и электри­ческих печах из передельного чугуна и стального лома. Слайд 3.

Схема мартеновской печи:

Марте­новская печь представляет собой пламенную печь и имеет рабочее плавильное пространство в форме ванны (1), огра­ниченное сверху сводом (2). Через загрузочные окна (3) происходит загрузка чугуна, железного лома и легирующей шихты. По бокам расположены головки (4), служащие для попере­менной подачи и смешения газообразного топлива и воздуха, пред­варительно подогретых в регенераторах. Регенераторы (6) пред­ставляют собой камеры со специальными кирпичными насадками, которые нагреваются, а затем отдают тепло холодному воздуху и газу, подогревая их до температуры в пределах 1000... 1200ºС.

Вместимость мартеновских печей находится в пределах 200... 900 т. Для печи вместимостью 900 т площадь поверхности пода составля­ет 115 м². Съем стали в сутки в этом случае составляет более тысячи тонн при расходе топлива до 80 кг на тонну стали. Более про­изводительной и экономичной является выплавка стали в конвертерах.

Плавка в конвертерах вместимостью 130... 300 т заканчивается через 25... 50 мин, причем расходы на топливо резко снижаются.

Конвертерный процесс наиболее часто применяется в сталеплавиль­ных цехах металлургических комбинатов (заводов) для переделки чугуна в сталь путем продувки его в конвертере газами, содержащими кислород, либо технически чистым кислородом.

В металлургии для выплавки точных по составу сталей и сплавов нашли применение дуговые и индукционные элек­трические печи, печи электрошлакового переплава, а для уникальных сплавов - электрон­но-лучевые и плазменно-дуговые печи.