Общие основы сталеплавильного производства

  При обработке вакуумом снижается не только содержание растворенного кислорода, но и количество оксидных неметаллических включений вообще вследствие протекания реакций типа МеО + [С] = СО_газ + Me, равновесие которых сдвигается вправо при понижении давления, В тех случаях, когда металл раскислен ферросилицием и алюминием, образуются прочные оксиды Si0₂ и Al₂0₃, разрушить которые можно только под очень глубоким вакуумом в специальных вакуумных печах.

  Следует иметь в виду, что при обработке  металлов вакуумом одновременно с разрушением оксидных включений удаляются также растворенные в них азот и особенно водород.

Легирование стали

   Легированием  называют процесс присадки в сталь легирующих элементов, чтобы получить так называемую легированную сталь, т.е. такую сталь, в составе которой находятся специальные (легирующие) примеси, введенные в нее в определенных количествах для того, чтобы сообщить стали какие-либо особые физико-химические или механические свойства.

  Легирующими могут быть как элементы, не встречающиеся  в простой стали, так И элементы, которые в небольших количествах содержатся во всякой стали (С, Mn, Si, P, S). Очень часто операцию легирования совмещают с операцией раскисления (особенно если металл легируют марганцем, кремнием или алюминием).

  Столь различное действие легирующих элементов  на полиморфизм железа объясняется главным образом строением их собственной кристаллической решетки.

  В 1-ю группу входят в основном элементы, схожие по форме (изоморфные) строению    у-железа.

Во 2-ю группу - элементы, изоморфные а - железу.

  Для сталеплавильщиков также важно  знать поведение легирующей примеси при плавке стали для того, чтобы выплавить металл нужного состава (попасть в анализ) с минимальными потерями легирующих материалов. Главное при этом — избежать ненужного взаимодействия легирующих примесей с кислородом, чтобы уменьшить потери ("угар") легирующих и обеспечить получение в стали минимума продуктов окисления легирующих - неметаллических включений, загрязняющих стали и снижающих их качество.

  Иногда  для легирования и раскисления  стали применяют так называемые экзотермические брикеты. В состав таких брикетов могут входить  содержащие легирующий элемент оксиды (например, оксиды хрома, марганцевая руда), порошкообразные раскислители и восстановители (например, алюминий, магний) и окислители (например, селитра). При выпуске металла в ковш, в который загружены подобные брикеты, они "зажигаются", при реакции между восстановителями и окислителями выделяется необходимое количество тепла, легирующие примеси, входящие в состав оксидов, восстанавливаются.

Металл при  таком методе работы не охлаждается.

Шихтовые материалы сталеплавильного  
производства.

Материалы, используемые для выплавки стали, принято  делить на металлосодержащие (металлошихта, металлодобавки), добавочные (флюсы) и окислители. В качестве металлошихты используют: а) чугун (жидкий или твердый); б) стальной (а в некоторых случаях и чугунный) лом; в) продукты прямого восстановления железа из железной руды; г) ферросплавы.

  Основную  часть металлошихты составляют чугун  и стальной лом. В ряде стран в качестве металлошихты используется также продукт прямого восстановления железной руды — металлизованные окатыши (93—98% Fe). Самая дешевая часть металлошихты — стальной лом.

  Обычно  в мартеновском процессе в шихте  содержится примерно 50—60 % чугуна (остальное лом), в конвертерном процессе 70—90 % шихты — жидкий чугун, остальное — лом, в электросталеплавильном доля чугуна в шихте редко превышает 5-25%.

  В тех случаях, когда в состав завода входят сталеплавильные цехи и доменный цех, чугун в сталеплавильный цех поступает в жидком виде. Использование в качестве шихты жидкого чугуна позволяет получать заметную экономию в расходе топлива и сокращает продолжительность плавки.

  Если  в составе завода нет доменного  цеха, то в качестве шихты в сталеплавильных агрегатах используют твердый чугун, который поступает на завод в чушках. В отдельных случаях для ускорения плавки и повышения производительности сталеплавильных агрегатов чушковый чугун предварительно расплавляют в "металлургических" вагранках или других плавильных агрегатах.

  Второй  главной составной частью металлошихты является лом. В любой промышленной стране ежегодно образуется значительное количество железосодержащего лома. Сбор этого лома и его обработка с целью рационального использования представляют важную народнохозяйственную задачу. Для ее решения существует специальная отрасль — ломоперерабатывающая промышленность, оснащенная сложным оборудованием. Из общего количества образующегося лома около 35 % образуется непосредственно на металлургических заводах (обрезь металла при прокатке, бракованные слитки, скрап и т.д.). Обычно это тяжеловесный лом, химический состав которого известен. Этот лом в основной своей массе используют в качестве металлошихты на тех же заводах, где он: образуется.

  Второй  главной составной частью металлошихты является лом. В любой промышленной стране ежегодно образуется значительное количество железосодержащего лома. Сбор этого лома и его обработка с целью рационального использования представляют важную народнохозяйственную задачу. Для ее решения существует специальная отрасль — ломоперерабатывающая промышленность, оснащенная сложным оборудованием. Из общего количества образующегося лома около 35 % образуется непосредственно на металлургических заводах (обрезь металла при прокатке, бракованные слитки, скрап и т.д.). Обычно это тяжеловесный лом, химический состав которого известен. Этот лом в основной своей массе используют в качестве металлошихты на тех же заводах, где он: образуется.

  Около 20 % общего количества лома образуется при металлообработке на машиностроительных и им подобных заводах (стружка, отходы при штамповке и т.п.); 45-50% от общего количества лома составляет амортизационный лом (отслужившие свой срок машины, рельсы и т.п.), а также металл, извлекаемый при разработке шлаковых отвалов.

  В связи с многообразием источников образования этого лома состав его далеко не всегда бывает известен. Иногда этот лом загрязнен содержащими серу смазочными маслами (стружка), цветными металлами (свинцом, алюминием, оловом, медью и др.), содержащимися в различных деталях сдаваемых в лом машин.

  Некоторые из этих примесей (свинец, цинк, олово) вредны и для обслуживающего персонала, и для агрегатов, и для качества стали. Цинк, например, при нагревании улетучивается, а затем в виде оксида оседает на футеровке, на элементах котлов-утилизаторов и других агрегатов, выводя их из строя. Свинец проникает в мельчайшие поры кладки печи. Олово резко снижает прочность стали при повышенных температурах.

  Приходится  учитывать также, что в ряде случаев  загружаемый в сталеплавильные агрегаты лом покрыт значительным слоем ржавчины, что влияет как на величину угара металла при плавке, так и на технологию плавки.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. в 76    Общая металлургия [Текст]: учебник для вузов / Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. - 6-изд., перераб и доп. -М.: ИКЦ «Академкнига», 2005 - 768 с