Oțel: producția de oțel, proces și metode. Tehnologia producției de oțel

Produsele din oțel, chiar și cu distribuția activă a materialelor plastice de înaltă rezistență, își păstrează poziția pe piață. Aliajele de carbon cu caracteristici diferite sunt utilizate în instrumentație și în industria automobilelor, în construcții și în producție. O combinație unică de elasticitate și rezistență face ca materialul să fie profitabil în ceea ce privește funcționarea pe termen lung. În consecință, produsele servesc la o întreținere mai lungă și mai ieftină. Dar nu toate acestea sunt virtuțile pe care le are oțelul. Producție de oțel cu utilizarea tehnologiei moderne permite alocarea structurii de metal și a proprietăților suplimentare.

Informații generale despre tehnologiile de producție

Sarcina principală a tehnologului este de a oferi un proces în care conținutul de carbon și toate tipurile de impurități, de exemplu sulful și fosforul, scad în piesa de prelucrat. Baza preparării este din fontă. Este de remarcat faptul că, pentru producerea de cuptoare de fier de porc a apărut în Evul Mediu, în timp ce prima producție de oțel a fost realizat abia în 1885, și în ziua de azi metodele de producție din aliaj de a dezvolta și îmbunătăți. Diferențele de abordare a procesului se datorează, în principal, modului de oxidare a carbonului.

Ca materie primă se utilizează fontă. Poate fi aplicat sub formă solidă sau topită. De asemenea, pot fi utilizate produse cu conținut de fier, a căror producție a fost realizată prin reducere directă. Practic toate metodele de obținere a oțelului într-o formă sau alta prevăd de asemenea procesul de rafinare a impurităților. De exemplu, tehnologia convertorului asigură suflarea lor cu oxigen.

Metoda convertorului

Cu această metodă, ca bază poate fi aplicat de fier topit precum impurități și deșeuri sub formă de minereuri, resturi de metal și de flux. Aerul comprimat este alimentat prin orificiile tehnologice către substratul pregătit, facilitând efectuarea reacțiilor chimice. Tot în acest proces are loc acțiunea termică, la care oxigenul și impuritățile sunt oxidate. O importanță deosebită sunt caracteristicile structurii sobelor, în care se prelucrează oțelul. Prepararea oțelului poate avea loc în agregate cu diferite căptușeală - cele mai comune metode de protecție a construcțiilor metalice și a dolomitei cărămizi refractare de masă. Prin tipul de căptușeală, metoda convertorului este împărțită și în alte două metode: Thomas și Bessemer.

Metoda Thomas

O caracteristică specială a acestei metode este prelucrarea atentă a fontei care conține până la 2% impurități de fosfor. În ceea ce privește tehnologia căptușelii, este implementată utilizând oxizi de calciu și magneziu. Datorită acestei soluții, elementele de formare a zgurii sunt prevăzute cu o cantitate excesivă de oxizi. Procesul de combustie fosforică este una dintre sursele esențiale de energie termică în acest caz. Apropo, arderea conținutului de fosfor 1% mărește temperatura cuptorului cu 150 ° C. Aliajele lui Thomas au un conținut scăzut de carbon și sunt cele mai des folosite ca fier tehnic. În viitor, sârmă este produsă din ea, acoperiș fier etc. În plus, producția de oțel (fontă) poate fi utilizată pentru a produce zgură de fosfor pentru utilizare ulterioară ca îngrășământ pe soluri cu aciditate ridicată.

Metoda Bessemer

Această metodă implică prelucrarea bazelor, care conțin o cantitate mică de sulf și fosfor. Dar, în același timp, există un conținut ridicat de siliciu - aproximativ 2%. În timpul procesului de purjare, siliciul este oxidat în principal, ceea ce contribuie la eliberarea intensivă a căldurii. Ca urmare, temperatura în cuptor se ridică la 1600 ° C. Oxidarea fierului are loc și intensiv ca arderea de carbon și siliciu. Prin metoda Bessemer, procesul de obținere a oțelului asigură o tranziție completă a fosforului în oțel. Toate reacțiile din cuptor merg repede - în medie 15 minute. Acest lucru se datorează faptului că oxigenul, suflat prin baza de fontă, reacționează cu substanțele corespunzătoare în întregul volum. Oțelul finit poate conține o concentrație ridicată de monoxid de fier într-o formă dizolvată. Această caracteristică se referă la minusurile procesului, deoarece calitatea generală a metalului este redusă. Din acest motiv, tehnologia este recomandată înainte de turnarea aliajelor raskislivat cu componente speciale sub forma de feromangan, ferosiliciu sau aluminiu.

Obtinerea in cuptoare deschise

Dacă în cazul fabricării de metal BOF cuprinzând furnizarea aerului vyzhiga cu oxigen, procesul de vatră deschisă necesită încorporarea în procesul de minereuri de fier ruginite și resturi. Din aceste materiale, oxigenul formează oxid de fier, care contribuie și la arderea carbonului. Cuptorul în sine include o baie de topire în fundul structurii, care este închisă de un perete de cărămidă rezistent la căldură. De asemenea, sunt prevăzute mai multe camere de regenerare, care asigură încălzirea preliminară a masei de aer și a gazului. Blocurile de regenerare sunt echipate cu duze speciale din cărămidă rezistente la foc.

Ca și convertizoarele, cuptoarele de topire cu foc deschis funcționează periodic. Pe măsură ce se introduc noile loturi de încărcare, adică baza de fontă, oțelul este produs treptat. Noțiuni de bază este lent, deoarece prelucrarea fierului durează aproximativ 7 ore, dar cuptoare vetre deschise vă permit să ajustați proprietățile chimice ale aliajului prin introducerea suplimente de fier în diferite proporții. - minereu de fier vechi și sunt utilizate în acest scop. În etapa finală de formare a metalului, operația cuptorului se oprește, zgura se toarnă și apoi se adaugă deoxidantul. Apropo, într-un astfel de cuptor este posibil să se primească și oțel aliat.

Metoda electrotermică

Până în prezent, producția electrotermică de oțel este considerată cea mai eficientă. Astfel, în comparație cu cuptoarele și convertizoarele cu vată deschisă, această metodă oferă posibilitatea unui control mai precis al calității oțelului - inclusiv datorită reglementării compoziției chimice. Interacțiunea camerelor cuptorului cu mediul aerian merită o atenție deosebită. Tehnologia electrotermală a producției de oțel asigură accesul minim la aer, stipulând deja alte avantaje. De exemplu, acest lucru minimizează acumularea de monoxid de fier și particule străine în aliaj și permite, de asemenea, arderea mai eficientă a fosforului și a sulfului.

Regimul temperaturii înalte la 1650 ° C face posibilă realizarea topirii zgurii care necesită tratament termic la capacități ridicate. De asemenea, în cuptoarele electrice este posibil să se efectueze alierea oțelului datorită metalelor refractare, incluzând tungsten și molibden. Cu toate acestea, există un dezavantaj serios în această metodă de obținere a oțelurilor. Cuptoarele utilizate necesită cantități mari de energie, ceea ce face ca acest proces să fie cel mai scump.

Dependența proprietăților metalului de elementul de bază

Calitățile de performanță ale oțelului sunt determinate de setul de elemente chimice pe care aliajul le-a înzestrat în timpul procesului de fabricație. Una dintre componentele cheie datorită cărora acest metal își obține proprietățile de bază sub formă de duritate și rezistență este carbonul. Cu cât este mai mare, cu atât este mai fiabil oțelul. Manganul cu siliciu are un efect redus asupra calității materialului, însă utilizarea acestuia este necesară pentru fabricarea unor materiale calități de oțel pentru a efectua procesul de dezoxidare. Sulful și fosforul au un efect negativ asupra formării produsului. În funcție de tehnica achiziției, oțel pot avea concentrații diferite ale acestor elemente. În orice caz, sulful mărește fragilitatea metalului și, de asemenea, reduce proprietățile de rezistență și plasticitate. Fosforul, la rândul său, conferă oțelului o fărâmare la rece, care în procesul de exploatare poate fi exprimată prin fragilitate.

Tehnici de prelucrare a oțelului

Nu întotdeauna procesul de formare finală a structurii metalului este finalizat după primirea principală. În plus, pentru a îmbunătăți caracteristicile produsului, pot fi utilizate mijloace de prelucrare suplimentare. Acestea includ metode de deformare sub formă de forjare, ștanțare și laminare. Acest lucru ajută la etapa de producție pentru a forma un complex de proprietăți tehnice necesare, care vor avea oțel gata. Producția de oțel la ieșire oferă o structură din plastic și, prin urmare, tehnologiile pentru prelucrarea primară sunt destul de diverse. Astfel, în plus față de deformare, se pot aplica metode de întărire, recoacere și normalizare.

concluzie

Oțelul este asociat cu fiabilitate și durabilitate. În cazul produselor de înaltă calitate de acest tip, astfel de caracteristici sunt justificate. De exemplu, clasele individuale oferă o calitate și o elasticitate destul de ridicată. În funcție de ce tehnologia sa realizat obținerea, aplicarea oțelului poate fi direcționată spre menținerea duritatea, capacitatea de a rezista la sarcini dinamice și așa mai departe. D. Cel mai convenabil din punct de vedere al proprietăților tehnice permit metalului pentru a primi un proces electrotermic. Dar, în același timp, este și cel mai scump, prin urmare această tehnică este folosită numai în cazuri speciale - pentru crearea de oțeluri speciale.