Сталеливарне виробництво

Сталь – сплав заліза та вуглецю при вмісті вуглецю менше 2 %. При цьому залишаються також і шкідливі домішки. У порівнянні з чавуном має такі якості: щільна, міцна, еластична, піддається обробці (різанню, куванню, штамповці, волочінню, тиску та ін.). Сутність переробки чавуну в сталь полягає у зниженні вмісту вуглецю, марганцю, кремнію, шкідливих домішок (сірки, фосфору) та газів.

Сировиною для виробництва сталі є переробний чавун, скрап, флюси, окислювачі (кисень, очищена залізна руда), легуючі елементи (для одержання легованої сталі).

Є декілька способів отримання сталі. Найбільш поширені:

1. Мартенівський. Запропонований у 1864 р. батьком і сином Мартенами. Сталь отримують у мартенівських печах. Піч складається з плавильної камери, основною частиною якої є ванна. Об’єм ванн 200 – 900 т, час однієї плавки – 3 – 18 год залежно від об’єму ванни.

У ванну завантажують чавун, кускову залізну руду, скрап, температура плавки досягається шляхом нагрівання газу та повітря у регенераторах. Найчастіше застосовують скрап-рудний процес: завантажують 50 – 75 % рідкого чавуну, решта – скрап і залізна руда. Використовують паливо тверде, рідке, газоподібне і змішане. Процес плавки у мартенах безперервний. Для покращення роботи мартенів застосовують кисень.

Продуктивність мартенівського способу (на 1 т сталі): шихти – 1,05 – 1,25 т, умовного палива – 0,1 – 0,2 т; на 1 робітника – 300 т сталі/рік, 8 – 30 т сталі/1 м² печі за добу, 900-тонної печі – 1 млн. т/рік.

2. Конвертерний. Конвертерний спосіб запропонував Бесемер у 1856 р. З 1933 р. використовуються кисневі конвертери. Конвертер являє собою грушовидну реторту, яка повертається навколо горизонтальної осі. Ємність 70 – 80 т. При положенні конвертерів у горизонтальному положенні до них заливають рідкий чавун, скрап, флюси та приводять у вертикальне положення. Продувають конвертер киснем до 25 хв. Плавка триває до 50 хв. Сталь випускають у ківш, а шлак через горловину – у шлаковози. Сталь легують частково в печі, частково в ковші.

Продуктивність одного 250-тонного конвертера – 1,2 млн. т сталі/рік. Капітальні витрати на будівництво і витрати на обслуговування значно менші, ніж мартенівських печей. Через більш високу температуру можна переробляти більше металобрухту.

3. Електрометалургійний. Почали використовувати на поч. ХХ ст. Виплавляють сталь у дугових і індукційних печах. Температури перевищують 2000 ⁰С. Це дозволяє виплавляти сталі і сплави будь-якого складу і високої якості, однак дорогі.

Ємність електродугових печей 25 – 200 т, тривалість плавки 2 – 6 год, добова продуктивність електродугової печі середньої місткості – 12 – 15 т на 1000 кВт потужності трансформатора, індукційної печі - 40 т/1000 кВт, витрати електроенергії – 500 – 600 кВт*год/1 т сталі. Витрати графітових електродів – 6,5 шт./1 т сталі.

До складу шихти входять: стальний брухт, відходи сталеплавильного виробництва, залізна руда, окалина, флюси. У піч завантажують шихту, опускають електроди. Між електродами і шихтою утворюється електрична дуга, шихта розплавлюється, шлак зливається, кипить розплав, виливається готова сталь.

Легування – процес введення у метали або їхні сплави для зміни їх механічних або фізичних властивостей інших металів або їх сплавів. Легуючі матеріали вводять або у розплавлені метали, або у твердий метал. Сталь легується хромом, нікелем, марганцем, вольфрамом, титаном, алюмінієм, міддю, цирконієм та іншими елементами. При сумарному вмісті легуючих елементів (присадок) до 3-5% сталь вважається низьколегованою, вмістом 5-10% - середньо-, 10% та більше – високолегованою.

Отриману будь-яким способом сталь розливають в ізложниці – чавунні форми з закругленою багатокутною або квадратною формою поперечного перерізу, де знаходиться сталь, кристалізується та ріжеться на окремі злитки. Оброблені злитки нагрівають та прокочують у прокатних цехах, де вони перетворюються у заготовки.

Прокатне виробництво

Прокатка металів – спосіб його обробки за допомогою тиску та випалу. Прокатка є найбільш розповсюдженим та найбільш економічним методом обробки металу тиском. Більше 75 % виплавленої сталі поступає в прокатне виробництво.

Сутність цього процесу полягає у деформуванні металу (заготовки) шляхом обтиснення його між валками прокатних станів, що обертаються. В результаті відбувається змінення форм заготовки. У прокатний цех сталь поступає у вигляді болванок. Перед прокаткою їх нагрівають до певної температури. Найбільш крупні прокатні стани – це блюмінги та слябінги. На блюмінгах виробляють прокатку сталевих злитків вагою до 20 т та перетворюють їх у заготовки (блюми). Слябінги служать для прокатки з таких же злитків сталі листових злитків (слябі) товщиною до 250 мм та довжиною до 5 м. Слябінги встановлюють у листопрокатних цехах металургійних комбінатів.

В прокатних цехах використовують великі автоматичні прокатні стани, працюють окремі цехи надточних та особливо складних видів прокату. Прокатне виробництво включає різні види прокату, які використовують у металообробній промисловості, будівельній індустрії та ін. Є такі види прокатних станів: рейкобалочні, сортові, смугові, підготовчі.

Прокатні вироби в залежності від типу прокату поділяються на:

¨ сортові (найбільший асортимент) – швелери, балки, рейки, профілі;

¨ листові;

¨ спеціальні – залізничні колеса, шестерні, кулі, підшипникові кільця;

¨ трубні. 3 способи виробництва труб: лиття, прокатка, прошивка заготовки.

Поиск по сайту: