Сталеплавильное производство


Рассмотрены следующие аспекты:

  • получение стали из чугуна или стального лома
  • основы современного сталеплавильного производства
  • сталеплавильные агрегаты металлургических заводов
  • способы выплавки стали: кислородно-конвертерный и электросталеплавильный процессы

Сталью называют деформируемый сплав железа с углеродом и другими примесями. Содержание углерода в стали обычно не превышает 1,3 %. Получение железа в чистом виде представляет собой дорогостоящий процесс, и чистое железо используют для специальных целей. В технике и быту используют преимущественно сталь.

Для удаления примесей в плавильном агрегате для каждой из них создают определенные условия, проводя выплавку стали в несколько этапов.

Конвертерный способ включает несколько разновидностей

  • конвертерные процессы с донным воздушным дутьем (бессемеровский и томасовский процессы);
  • кислородно-конвертерный процесс с продувкой кислородом сверху и снизу.

Началом осуществления мартеновского процесса считается 1864 г., когда П. Мартен провел на одном из французских заводов первую плавку. Мартеновский процесс ведут на поду пламенной отражательной печи, снабженной регенераторами. В печь загружают шихту, чугун, лом и другие компоненты, которая под воздействием факела сжигаемого топлива плавится. После расплавления в ванну вводят различные добавки с тем, чтобы получить металл нужного состава. Затем готовый металл выпускают в ковш и разливают.

В настоящее время для выплавки стали широко применяют электропечи. Основными достоинствами электропечей являются:

В настоящее время все способы производства стали являются циклическими и все используемые сталеплавильные агрегаты (конвертеры, мартеновские, электродуговые и индукционные печи) являются агрегатами периодического действия.

Современная техника предъявляет всё более высокие требования к качеству стали. Для многих изделий авиационной, приборостроительной техники, для изготовления конструкций, работающих на крайнем севере, для космической техники требуется сталь, содержащая очень малое количество газов, неметаллических включений и других примесей.

Способы повышения качества жидкой стали

Основными способами повышения качества жидкой стали являются:

  • обработка металла в условиях разрежения;
  • продувка стали инертным газом;
  • обработка металла синтетическим шлаком;
  • продувка металла газопорошковыми струями.

Переплавные процессы представляют собой способы переплава слитков или заготовок, предварительно полученных обычными способами выплавки (электропечах, конвертере, мартеновской печи), с целью повышения качества металла. Изменение состава переплавленных заготовок заключается в том, что в них уменьшается содержание вредных примесей и включений.

Разливка стали является важным этапом сталеплавильного производства. Технология и организация разливки часто определяют качество готового металла и количество отходов при дальнейшем переделе стальных слитков. Выплавленную качественную сталь можно испортить неправильно организованной разливкой.

Согласно прогнозу WorldSteelAssociation (WSA) – всемирной организации, занимающейся анализом достижений и перспектив стального производства, по итогам 2013 года видимое потребление стали в мире увеличится по сравнению с прошлым годом на 3,1%, до 1,475 млрд. т (отметим, что немногим менее половины этого количества приходится на Китай).

Важной операцией перед непосредственно прокаткой является нагрев металла. Он осуществляется в нагревательных печах, куда помещается металл с целью повышения его пластичности и уменьшения сопротивления деформации.

Прежде чем перейти к описанию собственно сталеплавильного производства, посмотрим, какие бывают типы стали, поскольку от этого, в определённой степени, зависит способ производства того или иного вида стали.