Комплексный обзор методов сталеплавиления

Сталеплавиление — процессы производства стали из железной руды или лома. Чугун — базовый блок всех черных металлов, производится из обогащённой руды в доменной печи с коксом, известняком и воздухом. Если чугун дополнительно очистить и добавить углерод, кристаллическая решётка меняется — получается сталь. Это классический процесс.

Сегодня рассмотрим различные методы сталеплавиления и их выполнение.

Различные методы сталеплавиления

Существует несколько методов, здесь описаны три основных.

Как было сказано, сталь получается из железа удалением примесей: кремнезема, фосфора, серы. Они намеренно удаляют, так как вызывают серьезную слабость стали. Типы процессов:

Процесс в мартеновской печи (Open-hearth furnace)

Железная руда, чугун и известняк загружают через верх мартеновской печи, нагревают до ~1600°F (871°C). После нагревания руда и известняк образуют шлак, лёгче железа, который плавает сверху. Примеси вроде углерода окисляются и переходят в шлак. В результате получается углеродистая сталь.

Смотрите видео ниже о мартеновской печи для сталеплавиления:

Процесс Бессемера (Bessemer process)

Второй способ производства стали из чугуна — процесс Бессемера. Также включает окисление примесей в чугуне путем дутья воздухом через расплавленный чугун в конвертере Бессемера. Тепло окисления поднимает температуру и держит железо расплавленным.

Воздух играет важную роль: реагирует с расплавленным чугуном, превращает примеси в оксиды, угарный газ сгорает, остальные примеси переходят в шлак.

Процесс в конвертере с основным кислородом (Basic oxygen furnace)

Конвертер с основным кислородом — другой процесс сталеплавиления. Его скорость примерно в 10 раз выше мартеновской печи. Процесс достигается дутьём высокочистого кислорода через расплавленный чугун, снижая уровень углерода, кремния, марганца и фосфора. Уровень серы и фосфора снижается добавлением химического очищающего агента — «флюсов».

Добавление сплавов создаёт разные свойства. Например, для нержавеющей стали добавляют 10–30% хрома — высокая коррозионная стойкость. Для хромомолибденовой стали — хром и молибден — очень прочная и лёгкая сталь.

Смотрите видео ниже о процессе в конвертере с основным кислородом:

В статье обсуждены три процесса сталеплавиления. Надеюсь, пост был полезен — делитесь со студентами. Спасибо за чтение, до встречи!