Čelik: proizvodnja čelika, procesi i metode. Tehnologija proizvodnje čelika

Čelični proizvodi, čak i uz aktivnu distribuciju plastike visoke čvrstoće, zadržavaju svoje pozicije na tržištu. U instrumentima i automobilskoj industriji, izgradnji i proizvodnji koriste se karbonske legure različitih svojstava. Jedinstvena kombinacija elastičnosti i čvrstoće čini materijal profitabilnim u smislu dugoročne operacije. Prema tome, proizvodi služe duže i jeftinije održavanje. Ali to nisu sve vrline koje ima čelik. Proizvodnja čelika uz korištenje moderne tehnologije omogućuje dodjeljivanje strukture metala i dodatnih svojstava.

Opće informacije o proizvodnim tehnologijama

Glavni zadatak je da se osigura postupak tehnologa u kojem se reducira Predsklop sadržaja ugljika i različite nečistoće kao što su sumpor i fosfor. Temelj za pripremu je lijevano željezo. Važno je napomenuti da je za proizvodnju sirovog željeza peći pojavio u srednjem vijeku, a prva proizvodnja čelika ostvaren je samo u 1885., a do danas su metode proizvodnje legure za razvoj i poboljšanje. Razlike u pristupima procesu uglavnom su posljedica načina oksidacije ugljika.

Kao sirovina koristi se lijevano željezo. Može se nanositi u krutom ili rastaljenom obliku. Također se mogu upotrijebiti i proizvodi koji sadrže željezo čija je proizvodnja izvedena izravnim redukcijom. Praktično, sve metode dobivanja čelika u jednom ili drugom obliku omogućuju proces prerade iz nečistoća. Na primjer, tehnologija pretvarača omogućuje da puše s kisikom.

Metoda pretvarača

Ovom metodom može se upotrijebiti i rastaljeno željezo, kao i nečistoće i otpad u obliku rude, metalnog otpada i protoka. Komprimirani zrak se dovodi kroz tehnološke otvore na pripremljenu podlogu, olakšavajući rad kemijskih reakcija. Također u tom procesu dolazi do toplinske akcije, pri čemu se kisik i nečistoće oksidiraju. Od osobite su važnosti karakteristike konstrukcije štednjaka u kojima se obrađuje čelik. Proizvodnja čelika može se pojaviti u agregatima s različitim oblogama - najčešći načini za zaštitu struktura vatrostalnim ciglama i dolomita. Prema vrsti obloga, metoda pretvarača podijeljena je u dvije druge metode: Thomas i Bessemer.

Thomasova metoda

Posebna značajka ove metode je pažljiva obrada od lijevanog željeza koji sadrži do 2% nečistoća fosfora. S obzirom na tehnologiju obloge, provodi se pomoću kalcij oksida i magnezija. Zbog ove otopine, elementi za formiranje troske imaju pretjeranu količinu oksida. Proces fosforne izgaranja jedan je od ključnih izvora toplinske energije u ovom slučaju. Usput, izgaranje 1% fosfornog sadržaja povećava temperaturu peći za 150 ° C. Thomasove legure imaju niski sadržaj ugljika i najčešće se rabe kao tehničko željezo. U budućnosti se proizvodi žica, krovno željezo Osim toga, proizvodnja čelika (lijevanog željeza) može se koristiti za proizvodnju fosforne šljake za daljnju upotrebu kao gnojivo na tlima visoke kiselosti.

Bessemerova metoda

Ova metoda uključuje obradu baze, koje sadrže malu količinu sumpora i fosfora. Ali, istodobno postoji visok sadržaj silicija - oko 2%. Tijekom procesa pročišćavanja, silicij se prvenstveno oksidira, što doprinosi intenzivnom otpuštanju topline. Kao rezultat toga, temperatura u pećnici raste do 1600 ° C. Oksidacija željeza također se intenzivno odvija kao izgaranje ugljika i silicija. Bessemerovim postupkom, postupak dobivanja čelika osigurava potpuni prijelaz fosfora u čelik. Sve reakcije u peći brzo se kreću - prosječno 15 minuta. To je zbog činjenice da kisik, upuhan kroz bazu od lijevanog željeza, reagira s odgovarajućim tvarima u cijelom volumenu. Gotovi čelik može sadržavati visoku koncentraciju željezo monoksida u otopljenom obliku. Ova se značajka odnosi na minus procesa, jer se ukupna kvaliteta metala spušta. Zbog toga se preporuča deoksidiziranje legura prije lijevanja pomoću posebnih komponenata u obliku feromanganesa, ferosilicona ili aluminija.

Dobivanje u otvorenim ognjištima

Ako se u slučaju postupka pretvarača za proizvodnju metala osigura provođenje izgaranja zraka s kisikom, metoda otvorenog ognjišta zahtijeva uključivanje željeznih ruda i hrđe otpada u postupak. Od tih materijala, kisik tvori željezni oksid, koji također doprinosi izgaranju ugljika. Sam peć uključuje kupelj za topljenje u podnožju konstrukcije, koja je zatvorena toplotnim zidom od opeke. Također, predviđeno je nekoliko komora za regeneraciju, koje omogućuju prethodno zagrijavanje zračne mase i plina. Regenerirajući blokovi opremljeni su posebnim mlaznicama izrađenim od vatrostalnih opeka.

Poput pretvarača, peći za taljenje otvorenog ognjišta djeluju povremeno. Kao što su postavljene nove serije naboja, tj. Bazu od lijevanog željeza, postupno se proizvodi čelik. Početak je spor, jer je prerada željeza traje oko 7 sati, ali otvorenih ložišta peći omogućuju vam da podesite kemijska svojstva legure uvođenjem željezo nosa u različitim omjerima. - rude i otpaci se koriste u tu svrhu. U završnoj fazi stvaranja metala, operacija peći se zaustavlja, troska se izlije i zatim se doda deoksidizator. Usput, u takvoj peći moguće je primiti i čelik od legure.

Elektrotermalni postupak

Do danas je elektrotermalna proizvodnja čelika najučinkovitija. Dakle, u usporedbi s peći na otvorenom ognjištu i pretvaračem ova metoda pruža mogućnost preciznije kontrole kvalitete čelika - uključujući regulaciju kemijskog sastava. Interakcija komora peći s atmosferom zraka zaslužuje posebnu pažnju. Elektrotermalna tehnologija proizvodnje čelika osigurava minimalan pristup zraku, što već ima i druge prednosti. Na primjer, to smanjuje akumulaciju željezovog monoksida i stranih čestica u leguri, a također omogućuje učinkovitije gori fosfor i sumpor.

Visoki temperaturni režim kod 1650 ° C omogućava taljenje problema troske, koje zahtijevaju termičku obradu pri povišenim kapacitetima. Također je moguće izvesti iu električnim pećima legiranje čelika zbog vatrenog metala, uključujući volfram i molibden. Međutim, postoji ozbiljan nedostatak u ovoj metodi dobivanja čelika. Upotrijebljene peći zahtijevaju velike količine energije, što ovaj proces čini najskupljim.

Ovisnost svojstava metala na bazi elemenata

Učinkovitost čelika određena je skupom kemijskih elemenata u kojima je legura bila obdarena tijekom proizvodnog procesa. Jedna od ključnih komponenti zbog kojih ovaj metal stječe osnovna svojstva u obliku tvrdoće i čvrstoće, je ugljik. Što je veći, to je čvršći čelik. Mangan s silicijem ima malo utjecaja na kvalitetu materijala, ali je njihova upotreba nužna za proizvodnju nekih čeličnih razreda za obavljanje deoksidacijskog procesa. Sumpor i fosfor negativno utječu na formiranje proizvoda. Ovisno o tehnici koju je izvršila akvizicija, sastav čelika mogu imati različite koncentracije tih elemenata. U svakom slučaju, sumpor povećava krhkost metala, a također smanjuje svojstva čvrstoće i plastičnosti. Fosfor, zauzvrat, daje čeliku hladno krhku, koja se u procesu eksploatacije može izraziti krhkom.

Tehnike obrade čelika

Nije uvijek proces konačnog formiranja strukture metala završen nakon glavne potvrde. Nadalje, kako bi se poboljšale karakteristike proizvoda, može se upotrijebiti dodatna sredstva za obradu. To uključuje metode deformacije u obliku kovanja, žigosanja i valjanja. To pomaže u fazi proizvodnje da stvori kompleks potrebnih tehničkih svojstava, koji će imati gotove čeliče. Proizvodnja čelika na izlazu daje plastičnu strukturu i stoga su tehnologije za primarnu preradu vrlo različite. Dakle, osim deformacije, mogu se primijeniti metode kaljenje, žarenja i normalizacije.

zaključak

Čelik je povezan s pouzdanošću i trajnošću. U slučaju visokokvalitetnih proizvoda ove vrste, takve su značajke opravdane. Na primjer, pojedinačne ocjene daju visoku kvalitetu snage i elastičnosti. Ovisno o tome što tehnologija je provedeno dobivanje, primjena čelika mogu biti usmjereni na održavanje tvrdoću, sposobnost da izdrži dinamička opterećenja i tako dalje. D. najviše odgovara u smislu tehničkih svojstava omogućiti metal primiti proces elektrotermalnom. Ali ujedno je i najskuplji, stoga se ova tehnika koristi samo u posebnim slučajevima - za izradu posebnih čelika.