Производство стали и чугуна

Доменная печь действует круглосуточно, в постоянном строе.
Сырьем для доменного процесса служат железная руда, кокс и известняк.
Их всегда загружают в печь через верхнюю часть.
Железо дают из печи четыре раза в сутки, через одинаковые интервалы времени.
Оно вытекает из печи огненным потоком при температуре порядка 1500°С.
Доменные печи бывают различной величины и производительности (1000 — 3000 т в сутки ).
В США имеются некоторые печи новейшей конструкции с четырьмя выпускными отверстиями и непрерывным выпуском расплавленного железа.
Подобные печи имеют производительность до 10000 т в сутки.

Фланцы
Модели фланцев

В конце XVIII века в Европе начали использовать минеральное топливо в доменном процессе и в пудлинговом процессе.
При пудлинговом процессе каменный уголь сгорает в топке, газ изучает через ванную, расплавляет и очищает металл.
В Китае даже прежде, в X — ом веке, выплавляли чугун, а потом получали сталь процессом пудлингования.
Пудлингование — это очистка чугуна в пламенной печи.
При очистке железные зерна собираются в комья.
Пудлиновщик ломом много раз переворачивает массу и делит ее на 3…5 частей – криц.
В кузнице или прокатной машине свариваются зерна и получают полосы и другие заготовки.
Используются уже паровые машины вместо водяного колеса.
Производительность возрастает до 140 кг сварочного железа в часик.

Мартеновское производство менее производительное, чем конверторное, но лучше регулируется процесс, используются чугунные чушки и металлолом.
Мартен это регенеративная пламенная печь.
Газ сгорает над плавильным пространством, где создается температура 1750… 1800 o С.
Газ и дух предварительно подогреваются (до 1200…1250 o С) в регенераторах.
За счет тепла сгоревших газов, происходящих в трубу.
Два регенератора: один делает, а другой накапливает тепловую энергию.
Для интенсификации процесса ванну продувают кислородом.
Раскисление ванны проводят ферросилицием и феромарганцем в ванной, а окончательное – алюминием и ферросилицием в сталеразливочном ковше.

Процесс проводится в аппаратике, который называется по фами­лии изобретателя конвертером Бессемера.
Он пред­ставляет собой грушевидный стальной, который нельзя отменить внутри огнеупорным материалом.
В дне конвертера имеются отверстия, через которые подаётся в аппарат дух.
Аппарат ра­ботает периодически.
Свернув аппарат в горизонтальное положе­ние, заливают чугун и дают дух.
Потом поворачивают аппа­рат в вертикальное положение.
В основании процесса окисляются же­лезо, кремний и марганец, затем углерод.
Образующаяся окись углерода сгорает над конвертером ослепительно ярким пламенем длиной до 8 л.
Пламя понемногу сменяется бурым ды­мом.
Начинается горение железа.
Это указывает, что период интен­сивного окисления углерода заканчивается.
Тогда подачу воздуха прекращают, переводят конвер­тер в горизонтальное положе­ние и вносят раскислители.

Мартеновская печь действует циклично.
После выпуска стали в жаркую печь загружают в определенной последовательности лом, железную руду, чугун, а в качестве флюса — известняк или известь.
Шихта плавится.
При этом интенсивно окисляются: часть железа, кремний и марганец.
Потом начинается этап быстрейшего окисления углерода, именуемый периодом “ кипения ”, — движение пузырьков окиси углерода через слой расплавленного металла создаёт впечатление, что он бурлит.

Процесс выплавки может быть ускорен путем применения в доменных печах кислорода.
При вдувании в доменную печь обогащенного кислородом воздуха предварительный подогрев его становится бесполезным, а значит, отпадает надобность в громоздких и сложных кауперах и целый процесс упрощается.
Совместно с тем производительность печи повышается и уменьшается расход топлива.
Такая доменная печь дает в 1, 5 раза больше железа и требует кокса на ј меньше чем обыкновенная.

Скорость этих реакций растёт с повышением температуры, с уве­личением в руде содержания железа и с сокращением величин кусочков руды.
Поэтому процесс ведут при высочайших температурах, а руду предварительно обогащают, толкут, и куски сортируют по крупности: в кусочках одной величины восстановление же­леза происходит за одно и то же времечко.
Оптимальные величины кусочков руды и кокса от 4 до 8 — 10 см.
Пылевидную руду предвари­тельно спекают (агломерируют) путём нагревания до высокой температуры.
При этом из руды удаляется большая часть серы.

Металлургическая промышленность дает разные по качеству и назначению стали.
Это объясняется тем, что элементы стальных конструкций воспринимают всякие по влиянию нагрузки: балки — изгиб, колонны — сжатие, некоторые части ферм и арматура в железобетоне — растяжение, подкрановые пути — удар, а изготовление стали, равно хорошо воспринимающей все виды нагрузок, связано с огромными расходами.
Сталь, используемая в сооружении для изготовления стальных конструкций, необходима обладать высокой крепостью, вязкостью и хорошей свариваемостью.
Свойства сталей определяют области их применения.

Сталь высочайшего качества выплавляют в дуговых и индукционных электропечах.
Процесс приблизительно таковой же как и в мартеновской печи, но температура выше, поэтому можно зарабатывать в электропечах тугоплавкую сталь, содержащую хром, вольфрам и др.
Два этапа при выплавке электростали: окислительный (выгорают Si, Mn, C, Fe) за счет кислорода, духа и оксидов шихты;
восстановительный — раскисление стали, удаление серы.
Для этого вводят, который нельзя отменить из извести и плавикового шпата.