Производство стали

Категория: Металлопродукция | Опубликовано: 2015-11-25 06:43:05

Такой распространенный конструкционный материал, как стали широко применяется в машиностроении, строительстве, промышленном производстве и других отраслях.

Сырьем для получения различных марко сталей является железная руда. В ней в качестве полезного компонента содержатся оксиды железа (Fe2O3, Fe3O4, FeO и их смеси), или сульфиды железа (FeS и Fe2S3).

Из оксидов до металлического железа восстановление ведется в процессе доменной плавки. Домна представляет шахтную печь, у которой верхняя часть канала расширяется. В доменную печь чаще всего по конвейеру загружают смесь сырья (руду, железную окалину - Fe2O3), топливо (кокс) и флюс (жженую известь CaO).

Процесс плавки проходит при высокой температуре, в этом процессе железо восстанавливается при взаимодействии с углеродом, содержащемся в угольном коксе. Остатки углерода остаются в расплавленном железе, в процессе реакции с ним превращаются в соединение железа с углеродом – цементит с формулой Fe3C. Цементит является очень твердым, но хрупким веществом, который не имеет практического значения как конструкционный материал (иногда используется в качестве абразива).

В процессе доменной плавки получается белый или серый чугун. Серый идет на отливку массивных деталей, которые требуют высокой стойкости к ударным нагрузкам, белый чугун идет на последующую переработку, то есть на выплавку стали.

Для получения стали в кислородный конвертор загружают флюс СаО, чтобы дополнительно очистить сталь от вредных примесей в виде фосфора, мышьяка, бора, диоксида кремния, серы. Потом туда заливают расплав чугуна сразу из транспортировочного ковша. Далее загружают рассчитанное количество стального лома.

После этого в горловину конвертера вводят фурму для подачи кислорода и начинают продувку чугунного расплава с помощью сверхзвуковой струе кислорода. В процессе продувки происходит выгорание лишнего углерода и образуется сталь.

Также при продувке температура расплава повышается за счет сгорания в струе кислорода углерода, железа и примесей. При соединении флюса с вредными примесями стали происходит всплывание на поверхность сталеплавильного шлака виде расплава каменной пены.

Готовую сталь разливают по формам (изложницам), в которых она застывает в виде слитков. Они обычно получаются в виде брусков разной длины, потом они в горячем виде (300-600*С) поступают на прокатные станы. Станы по своей конструкции напоминают старые валки для отжимания белья. Происходит прокатывание слитков в профильный прокат, с приданием требуемых размеров и форм. Такой прокат из-за дешевизны и высокой прочности незаменим в строительстве и в машиностроении.

Для получения качественных и прочных изделий и конструкций используют высокоуглеродистую сталь, которая проходит дополнительную очистку. При этом в конвертор добавляют добавочную порцию флюса с невысоким содержанием углерода и кратковременно продувают, с последующим раскислением стального расплава алюминиевой стружкой. Между процессами продувки старый флюс сливается в виде шлака. По такой технологии получается сталь марки СТ40 - У8.

Для получения еще большего качества стали, вместо последней продувки производят плавку стали в индукционной или дуговой печи, добавляя углерод и легирующие элементы. Получается высококачественная сталь, обладающая повышенными антикоррозионными свойствами.

Следовательно, более дешевым материалом считается серый чугун. У низкоуглеродистой стали цена выше на 10-30%, стоимость высокоуглеродистой стали дополнительной очистки, в том числе инструментальной, бывает выше на 20-60%, чем у низкоуглеродистой. А легированная сталь оценивается дороже в 1,5-7 раз, чем высокоуглеродистая, цена ее зависит от степени очистки, состава легирующих элементов.

Все эти цифры заводской себестоимости производства стали, не учтены заводские непроизводственные расходы и стоимость придания материалу нужных размеров и форм, то есть стоимость проката и стоимость процесса отливки чугуна.

Производство стали