получить мягкую строительную сталь

Способы производства стали

Исходными материалами для производства стали являются передельные чугуны и стальной лом Главнейшие реакции окисления

Получение строительной стали

В передельных чугунах содержание С доходит до 4%, содержание прочих веществ следующее (в %):

 

……………………………………………….Si                    Мп                    Р                      S

мартеновские чугуны ………0.3 — 1,5 ……….1,5 — 3,5 ………..0,15 — 0,3 ……… <0,07

бессемеровские чугуны …..0.9 — 2,0 ……….0,6 — 1,5 ………..<0,07…… ……… <0,06

томасовские чугуны ………..0.2 — 0,6 ……….0,8 — 1,3 ………..1,6 — 2…………… <0,08

Так как сталь должна содержать все эти вещества в значительно меньшем количеслне, чем чугун, тo основная задача при переделе чугуна на сталь — удаление большей чисти С, Mn, Si, P, S. Так, чтобы получить мягкую строительную сталь, надо содержание С довести примерно до 0,15—0,20%, Мn уменьшить в 2—4 раза, Si — в несколько раз. Особенно важно снизить до возможных пределов процент вредных примесей Р и S.
Фосфор вызывает в сталях хладноломкость, т. е. хрупкость при пониженных температурах, проявляющуюся чаще при повышенном содержании углерода.
Сера вызывает красноломкость, т. е. хрупкость в условиях высоких температур, что является причиной образования трещин в стали при горячей прокатке, ковке и сварке.
Количество углерода и примесей уменьшают окислением п переводом их в такие соединения, которые не растворяются в расплавленном металле, а всплывают и переходят в шлак; вместе с ним их удаляют из металлургической печи.
Реагентом, извлекающим углерод и другие вещества из меалла, является закись железа FeO, которая образуется за счет окисления железа кислородом воздуха в печи в начале плавки и за счет кислородных соединений железа, содержащихся в железной руде и на поверхности стального лома (ржавчина).
Главнейшие реакции окисления схематически могут быть представлены следующим образом:
С+ FeO—CO+Fe, Mn+ FeO—MnO+Fe,
Si+2FeO—SiO2+2Fe, 2Р+ 5FeO—P2O5+ 5Fe.
Продукты этих реакций МпО и SiO2 переходят в шлак, СО в виде газовых пузырей уходит через толщу жидкого металла и шлака в трубу.
При наличии в шлаке извести Р2О5 реагирует с известью по схеме:
Р2О5+ 4СаО->4СаО. Р2О5
Соединение 4СаО . Р2О5 прочно удерживает Р в шлаке.
Сера находится в чугуне в виде FeS; для ее удаления также требуется наличие в шлаке СаО, которая переводит S в соединение CaS по схеме:
FeS+ CaO—CaS+ FeO.
Соединение CaS нерастворимо в жидком металле и переходит в шлак.
Повышенное содержание Мп в жидком металле также способствует удалению S, так как при взаимодействии с FeS по гхеме
FeS+Mn->MnS+Fe

образуется MnS, который почти не растворяется в жидком металле и переходит в шлак. Удалением образовавшихся шлаков, а вместе с ними лишних примесей заканчивается окислительный период плавки (или так называемый период рафинирования). По окончании рафинирования сталь еще насыщена закисью железа, которая делает ее красноломкой и хладноломкой. Закись железа (кислород) является одной из вреднейших примесей, причем вредное влияние ее растет с увеличением содержания углерода. Поэтому вслед за окислением сталь «раскисляют» (восстанавливают): удаляют закись железа, вводя в жидкий металл элементы, более энергично соединяющиеся с кислородом, чем железо. Такие вещества называют раскислителями. В качестве раскислителей применяются ферромарганец (сплав Fe с Мп), ферросилиций (сплав Fe с Si) и AL Реакции раскисления стали схематически могут быть представлены следующим образом:
FeO+ Mn—Fe+MnO, 2FeO+ Si—2Fe+SiO2, 2FeO+ 2A1 —3Fe+ A12O3.
Эти реакции идут с выделением тепла.
Продукты реакции — MnO, SiO2 и А12О3 переходят в шлак.
При выплавке легированных сталей вводятся соответствующие легирующие добавки, чаще всего после полного раскисления стали, когда она поступает на разливку.
Наиболее широкое применение получили следующие способы, производства жидкой стали:                                                               
а)  конверторный (бессемеровский и томасовский), при котором расплавленный чугун продувается воздухом в поворачивающихся печах—конверторах; этим способом выплавляют; примерно 10% всей стали;
б) мартеновский (плавка на поду отражательной речи) — наиболее распространенный способ, которым выплавляют примерно 85% всей стали;
в) элсктроплавка, применяемая главным образом для изготовления высококачественных и легированных сталей.