Čelik: proizvodnja čelika, proces i metode. Tehnologija proizvodnje čelika

Čelični proizvodi, čak i uz aktivnu distribuciju plastike visoke čvrstoće, zadržavaju svoje pozicije na tržištu. Legure ugljenika sa različitim karakteristikama koriste se u instrumentaciji i automobilskoj industriji, građevinarstvu i proizvodnji. Jedinstvena kombinacija elastičnosti i čvrstoće čini materijal profitabilnim u smislu dugotrajnog rada. Shodno tome, proizvodi pružaju duže i jeftinije održavanje. Ali to nisu sve vrline čelika. Kupovina čelika uz korišćenje savremenih tehnologija omogućava dodeljivanje metalnih konstrukcija i dodatnih svojstava.

Opšte informacije o proizvodnim tehnologijama

Osnovni zadatak tehnologa je da obezbedi proces u kome se sadržaj ugljenika i svih vrsta nečistoća, kao što su sumpor i fosfor, smanjuju u obradi. Osnova za pripremu je lijevano gvožđe. Vrijedno je napomenuti da su se pećine za proizvodnju livenog gvožđa pojavile u srednjem vijeku, dok je prva proizvodnja čelika realizovana tek 1885. godine i do danas se razvijaju i poboljšavaju metode proizvodnje legure. Razlike u pristupu procesu uglavnom su posledica načina oksidacije ugljenika.

Kao sirovina koristi se liveno gvožđe. Može se naneti u čvrstom ili staljenom obliku. Mogu se koristiti i proizvodi koji sadrže gvožđe, čija proizvodnja je izvršena direktnim redukcijom. Praktično sve metode dobijanja čelika u jednom ili drugom obliku takođe obezbeđuju proces prerade od nečistoća. Na primer, tehnologija pretvarača obezbeđuje njihov duh sa kiseonikom.

Pretvorni metod

Ovom metodom, kao stalak se može koristiti staljeno gvožđe, kao i nečistoće i otpad u obliku rude, otpadnog metala i fluksa. Komprimovani vazduh se napaja kroz tehnološke rupe na pripremljenu podlogu, što olakšava izvođenje hemijskih reakcija. Takođe, u procesu se odvija termalna akcija, u kojoj se oksidišu kiseonik i nečistoće. Od posebnog značaja su karakteristike strukture peći u kojima se čelika obrađuje. Proizvodnja čelika se može pojaviti u agregatima različite obloge - najčešći načini za zaštitu struktura sa vatrostalnim ciglom i dolomitom. Po tipu obloge, metoda pretvarača se takođe deli na dva druga načina: Thomas i Bessemer.

Thomasov metod

Posebna karakteristika ove metode je pažljiva prerada livenog gvožđa koja sadrži do 2% nečistoća iz fosfora. Što se tiče tehnologije obloge, ostvaruje se upotrebom kalcijuma i magnezijumovih oksida . Zahvaljujući ovom rješenju, elementi za oblikovanje žlijebice imaju prekomjernu količinu oksida. Proces sagorevanja fosfora jedan je od ključnih izvora toplotne energije u ovom slučaju. Inače, sagorevanje 1% fosfornog sadržaja povećava temperaturu peći za 150 ° C. Thomasove legure imaju niski sadržaj ugljenika i najčešće se koriste kao tehničko gvožđe. U budućnosti se proizvede žica, krovno gvožđe i drugo. Pored toga, proizvodnja čelika (livenog gvožđa) može se koristiti za proizvodnju fosforne žlage za dalju upotrebu kao đubrivo u zemljama sa visokom kiselinom.

Bessemerov metod

Ovaj metod uključuje obradu baza, koji sadrže malu količinu sumpora i fosfora. Ali u isto vrijeme postoji i visok sadržaj silicijuma - oko 2%. Tokom čišćenja prvenstveno se javlja oksidacija silicija, što doprinosi intenzivnom otpuštanju toplote. Kao rezultat, temperatura u peći se povećava na 1600 ° C. Oksidacija gvožđa je takođe intenzivna kao sagorevanje ugljenika i silicija. Sa metodom Bessemer, proces dobivanja čelika obezbeđuje potpunu tranziciju fosfora u čelik. Sve reakcije u peći idu brzo - u proseku 15 minuta. To je posledica činjenice da kiseonik, koji se puni kroz liveno gvožđe, reaguje sa odgovarajućim supstancama širom zapremine. Gotovi čelik može sadržati visoku koncentraciju željeznog monoksida u rastvorenom obliku. Ova karakteristika se odnosi na minuse procesa, s obzirom na smanjenje ukupnog kvaliteta metala. Iz tog razloga, preporučljivo je da tehnolozi deoksidišu legure pre livanja koristeći posebne komponente u obliku ferromanganusa, ferosilicija ili aluminijuma.

Dobijanje u peći na otvorenom

Ako se u slučaju metoda proizvodnje metala konvertora vrši obezbeđivanje sagorevanja kiseonikom vazduha, postupak otvorenog ognjišta zahteva uključivanje rude gvožđa i otpad od rđe u proces. Od ovih materijala, kiseonik formira gvozdeni oksid, koji takođe doprinosi ispuštanju ugljenika. Sama peć uključuje i toplotnu kupku u osnovi konstrukcije, koja je zatvorena zidom od opeke otpornim na toplotu. Takođe, obezbeđeno je nekoliko komora regeneratora, obezbeđujući prethodno zagrevanje vazdušne mase i gasa. Regeneracijski blokovi su opremljeni posebnim mlaznicama od opeke otporne na ciglu.

Kao i konvertori, peći za peći na otvorenom prostoru funkcionišu periodično. Pošto se postavljaju nove serije punjenja, to jest, livena gvožđa, postepeno se stvara čelik. Proizvodnja čelika se odvija polako, s obzirom na to da se za preradu gvožđa traje oko 7 sati, ali peći na otvorenom prostoru omogućavaju regulisanje hemijskih svojstava legure dodavanjem željeznih aditiva u različitim razmerama - za to se koriste rude i ostaci. U završnoj fazi formiranja metala, rad peći se zaustavlja, šljaka se sipa, nakon čega sledi dodavanje deoksidatora. Inače, u takvoj peći, takođe je moguće proizvesti legure čelika.

Elektrotermička metoda

Do danas se smatra da je elektrotermička proizvodnja čelika najefikasnija. Dakle, u poređenju sa otvorenim pećima i pretvaračem ovaj metod daje mogućnost preciznije kontrole kvaliteta čelika - uključujući i regulaciju hemijskog sastava. Interakcija pećinskih komora sa vazdušnim okruženjem zaslužuje posebnu pažnju. Elektrotermička tehnologija proizvodnje čelika obezbeđuje minimalan pristup vazduhu, uzrokujući druge prednosti. Na primjer, ovo minimizira akumulaciju gvožđeg monoksida i stranih čestica u leguri, a također omogućava efikasnije sagorevanje fosfora i sumpora.

Režim visoke temperature na 1650 ° C omogućava izvođenje topljenja problematičnih žlijebanja, koji zahtevaju toplotni tretman na povišenim kapacitetima. Takođe u električnim pećima moguće je legiranje čelika sa vatrostalnim metalima, među kojima i volfram i molibden. Međutim, postoji ozbiljan nedostatak u ovom načinu dobijanja čelika. Korišćene peći zahtevaju velike količine energije, što čini ovaj proces najskupljim.

Zavisnost svojstava metala na bazi elemenata

Kvalitet performansi čelika je određen skupom hemijskih elemenata kojima je legura zadovoljena tokom proizvodnog procesa. Jedna od ključnih komponenti kroz koje ovaj metal dobija svoje osnovne osobine u obliku tvrdoće i čvrstoće, je ugljenik. Što je veća, pouzdaniji je čelika. Mangan sa silicijumom ima mali uticaj na kvalitet materijala, ali njihova upotreba je neophodna u proizvodnji određenih vrsta čelika za izvođenje procesa deoksidacije. Sumpor i fosfor negativno utiču na formiranje proizvoda. U zavisnosti od korišćene tehnike, čelični sastav može imati različite koncentracije ovih elemenata. U svakom slučaju, sumpor povećava krhkost metala, a takođe smanjuje osobine čvrstoće i plastičnosti. Fosfor, zauzvrat, daje čeliku hladno-krhka, koja se u procesu eksploatacije može izraziti krhkostima.

Tehnike prerade čelika

Nije uvek završen proces finalnog formiranja strukture metala nakon glavne potvrde. Dalje, u cilju poboljšanja karakteristika proizvoda, mogu se koristiti dodatna sredstva za obradu. To uključuje metode deformacije u obliku kovanja, štancanja i valjanja. To već pomaže u fazi proizvodnje da formira kompleks neophodnih tehničkih osobina koje će imati gotovi čelik. Proizvodnja čelika na izlazu daje plastičnu strukturu, pa su tehnologije primarne obrade veoma raznovrsne. Dakle, pored deformacije, mogu se primeniti i metode očvršćavanja, žarenja i normalizacije.

Zaključak

Čelik je povezan sa pouzdanošću i izdržljivošću. U slučaju visokokvalitetnih proizvoda ove vrste, takve karakteristike su opravdane. Na primjer, pojedinačne ocene pružaju prilično visoke kvalitete čvrstoće i elastičnosti. U zavisnosti od tehnologije koja se koristi za proizvodnju, upotreba čelika može biti orijentirana kako bi se održala tvrdoća, sposobnost izdržavanja dinamičkih opterećenja itd. Metall koji je najpristupačniji sa stanovišta tehničkih i operativnih osobina omogućuje dobijanje elektrotermalne metode. Ali istovremeno je i najskuplja, pa se ova tehnika koristi samo u posebnim slučajevima - za stvaranje specijalnih čelika.