Сталь относят к одному из главных продуктов чёрной металлургии. Без этого материала трудно себе представить работу практически всех отраслей промышленности. Другими словами, уровень производства стали можно отнести к одному из главных критериев оценки технико-экономического уровня развития любого государства. По этой ссылке https://msk.specstali.ru/ можно заказать изделия из спец.сплавов, редких марок стали, а также цветного металлопроката.
Сталь – это смесь железа и углерода в виде твердого сплава, в который содержание углерода обычно доходит до 1,5% углерода, с повышением процента содержания углерода, сильно возрастает хрупкость, и твердость получаемой в итоге стали. Основа и исходный компонент для производства стали — лом стальной и чугун передельный.
В чугуне, в отличие от стали, содержание примесей, а также углерода намного выше. Следовательно, чтобы из чугуна получить сталь – исходный материал избирательно окисляют, тем самым преобразуя примеси в газы и шлак, в результате плавки.
В первую очередь в плавильных печах, под воздействием кислорода окисляется железо. Заодно с железом окисляются такие химические элементы как марганец, фосфор, углерод и кремний. При этом, оксид железа, образующийся при высоком температурном режиме, отдает кислород в чугуне более активным примесям, тем самым окисляя их.
Процесс производства стали можно разделить на три этапа.
ПЕРВЫЙ ЭТАП ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ – ПЛАВКА ПОРОДЫ
На первом этапе осуществляют расплавление шихты и последующий ее нагрев в специальной ёмкости жидкого металла.
При этом пока что температура металла относительно не большая, в результате чего протекает химическая реакция окисление железа, с получением оксида, а также окисление других примесей, а именно марганца, фосфора и кремния.
На данном этапе важно удалить именно фосфор, для чего плавку производят в основной печи, с содержанием в шлаке СаО. В результате чего, фосфорный ангидрид Р2О5 формирует с оксидом железа неустойчивое соединение (FeO)3 × Р2О5. Как известно оксид кальция СаО – имеет более сильное основание, чем оксид железа, вследствие этого при небольших температурах связывает Р2О5 и преобразует его в шлак. Для успешного выведения фосфора, достаточно соблюсти два условия: относительная не высокая температура ванны и достаточное содержание FeO. Для увеличения количества FeO в шлаке и тем самым ускорения процесса окисления примесей, используют добавление в печь железную руду и окалину. В итоге протекания процесса окисления, фосфор из металла, переходит в шлак. После чего шлак с поверхности металла убирают и заменяют новыми добавками СаО.
ВТОРОЙ ЭТАП ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ — КИПЕНИЕ
Этап начинается с постепенного поднятия температур емкости с рудой до более высоких уровней.
По мере подъема температуры процессы окисления углерода начинают протекать более интенсивно. Так как реакции происходит с поглощением теплоты, температуру поддерживают с помощью вдувания кислорода, помимо этого, для поддержания процесса, в ванну добавляют незначительное количество руды и окалины. При этом происходит так называемое «кипение ванны» с выделением пузырьков углекислого газа СО, в результате реакции оксида железа с углеродом. В итоге содержание углерода в металле уменьшается до нужного значения, а также частично удаляются всевозможные не металлические примеси, которые прилипают к выделяющимся пузырькам, а также газы, проникающие в пузырьки СО. В конечном итоге все эти процессы улучшают качество получаемого металла. Тем самым, данный этап в процессе производства стали – считается основным. Финальным действие на втором этапе является удаление серы. Сера в исходной руде содержится в виде сульфида (FeS), который растворяется и выводится вместе с основным шлаком. С ростом температуры, все большее количество сульфида железа осаждается в шлак и вступает в реакцию с оксидом кальция (CaО). В результате реакции новое соединение CaS также растворяется и выводится в шлак, не смешиваясь с железом.
ТРЕТИЙ ЭТАП ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ – РАСКИСЛЕНИЕ СТАЛИ
На выходе получается восстановленный оксид железа, который растворен в жидком металле.
На втором этапе повышенное содержание кислорода в металле требовалась для запуска процессов окисления примесей, но в итоговом продукте от кислорода необходимо избавится, т.к. он ухудшает механические свойства стали, особенно при высоких температурах, увеличивают ломкость и т.п.
Существует два основных метода раскисление стали: диффузионный и осаждающий.
Диффузионное раскисление. Это процесс уменьшения количества кислорода в расплаве стали за счет вступления в реакцию со специальным шлаком. Как известно, концентрация кислорода в шлаке гораздо ниже, чем концентрация, соответствующая состоянию равновесия с металлом. Поэтому, кислород переходит диффузионным путем из расплава металла в шлак.
Осаждающее раскисление. Его суть состоит в том, что элементы, обладающие более высоким химическим сродством к кислороду (т.е. раскислители), добавляются именно в расплавленный металл. Расплавляясь в нем, раскислители контактируют с растворенным в стали кислородом. И так как обычно плотность оксидов раскислителей меньше плотности жидкой стали, они всплывают из металла и затем убираются в шлак.
