Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Основные стадии выплавки стали

 

Процесс выплавки стали имеет три основные стадии.

На первой стадии происходит расплавление шихты и нагрев ванны жидкого металла, температура которого ещё невысока. Поэтому в соответствии с принципом Ле Шателье на этом этапе происходит интенсивное окисление железа и примесей кремния, марганца и фосфора, сопровождающееся выделением теплоты. Наиболее важной задачей на этой стадии является удаление фосфора, для чего применяется шлак, содержащий негашёную известь СаО, способную хорошо поглощать и удерживать фосфор и серу. По мере поглощения фосфора его содержание в шлаке возрастает и в соответствии с законом распределения Нернста процесс удаления фосфора замедляется. Поэтому для более полного удаления фосфора отработавший шлак удаляют с поверхности ванны и заменяют новым, содержащим свежую негашёную известь. Кроме того, для улучшения удаления фосфора используют и окислительную способность окислов железа, для чего повышают их содержание в ванне путём добавки окалины, а также железной руды.

По мере роста температуры в соответствии с принципом Ле Шателье начинается интенсивное окисление углерода, происходящее с поглощением теплоты. Пузырьки угарного газа (окиси углерода СО) выделяются из жидкого металла, вызывая кипение ванны. Поэтому вторая стадия выплавки стали называется стадией кипения. При кипении уменьшается до требуемого содержание углерода в металле, выравнивается температура по объёму ванны, частично удаляются неметаллические включения, прилипающие к всплывающим пузырькам СО, а также газы, приникающие внутрь этих пузырьков. Всё это способствует повышению качества металла, в связи с чем стадия кипения ванны является главной в процессе выплавки стали. Так как углерода в чугуне содержится значительно больше, чем других примесей, то для интенсификации его окисления и удаления в соответствии с законом действующих масс в ванну вводят небольшое количество руды, окалины или вдувают кислород. С повышением температуры на этапе кипения из металла в шлак удаляется и сера, которая образует с известью СаО соединение СаS, растворимое в шлаке, но не растворимое в железе.

Из изложенного видно, что для удаления фосфора и серы необходимо интенсивное применение извести, которое, в зависимости от материала футеровки печи, не всегда является возможным. Например, в печи, футерованной магнезитом (так называемый оснόвный материал, т.е. материал, содержащий оснόвный окисел MgO) можно интенсивно применять известь СаО, также являющуюся оснόвным материалом. Но применение извести в печи, футерованной динасом, являющимся кислым материалом (т.е. материалом, пересыщенным кремнекислотой SiO2), приведёт к их химическому взаимодействию и разрушению футеровки. Поэтому в сталеплавильных печах с кислой футеровкой нет условий для уменьшения количества фосфора и серы, в связи с чем сталь можно выплавлять только из шихты, содержащей малое количество этих элементов. Такая шихта состоит из преобладающего количества стального лома (60–75%, а иногда и более) и меньшего количества чугуна. Наиболее распространены печи с оснόвной футеровкой, позволяющие перерабатывать практически любую шихту, в том числе и с высоким содержанием фосфора и серы.

В процессе плавки повышение содержания кислорода в металле необходимо для окисления вредных примесей, но в готовой стали кислород сам является вредной примесью. Поэтому завершающая третья стадия заключается в раскислении стали, т.е. в удалении из расплавленного металла растворённого в нём кислорода. Сталь раскисляют двумя способами: осаждающим и диффузионным (т.е. со взаимным проникновением частиц соприкасающихся веществ друг в друга).

Осаждающее раскисление осуществляется введением в жидкую сталь раскислителей, содержащих марганец, кремний или алюминий, которые в данных условиях обладают бόльшим сродством к кислороду, чем железо, и образуют окислы, имеющие меньшую плотность, чем сталь, и поэтому всплывающие в шлак. Однако часть этих окислов всё же может остаться в стали, что ухудшает её качество.

Диффузионное раскисление осуществляется раскислением шлака. Раскислители, содержащие марганец, кремний или алюминий, в мелкоразмельчённом виде вводят не в сталь, а загружают на поверхность шлака, где они восстанавливают окисел железа. Восстановленное железо, имея большую плотность, переходит в сталь, и его содержание в шлаке уменьшается. Поэтому в соответствии с законом распределения Нернста начинается компенсирующий переход окислов железа из расплавленного металла в шлак. Таким образом, в процессе диффузионного раскисления восстановленное железо из шлака переходит в сталь, а окислы – из стали в шлак, что уменьшает содержание неметаллических включений в стали и повышает её качество.

Легирование стали осуществляют введением в расплавленный металл необходимых легирующих элементов в требуемом количестве. Легирующие элементы, у которых сродство к кислороду меньше, чем у железа (никель, кобальт, молибден, медь), при плавке и разливке практически не окисляются, и поэтому их загружают в печь в любое время плавки (обычно в начале плавки вместе с шихтой). Но легирующие элементы, у которых сродство к кислороду больше, чем у железа (кремний, марганец, алюминий, хром, ванадий, титан), вводят в металл после раскисления или в момент его завершения в конце плавки в печи, а иногда и после плавки в ковш при разливке в него из печи выплавленной стали.

 

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:646

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.