Як отримати сталь з чавуну в масштабах сучасного виробництва

Сталь залишається основним конструкційним матеріалом для будівельної, машинобудівної та безлічі інших галузей промисловості. Поділ залізовуглецевих сплавів залежить від вмісту вуглецю. Умовно можна вважати, що при утриманні до 2% вуглецю це сталь, більше 2% – чавун. У літературі в працях великого матеріалознавців Гуляєва уточнюється, що межа розділу 2,14% справедливо тільки при мізерно малому вмісті будь-яких інших елементів, крім заліза і вуглецю. Тож не дивно, що він використовується при виробництві на великих комбінатах і невеликих ливарних цехах.

Використання високовуглецевих сплавів в сталеплавильному переділі може бути реалізовано в холодному вигляді. Він має форму піраміди, виплавленої попередньо на металургійних комбінатах з руди і флюсуючих матеріалів і розлитих на спеціальних розливних машинах. Перевагою використання такого типу сировини є необмежена логістика і гарантований хімічний аналіз такого матеріалу. Це дозволяє в сталеплавильних цехах зробити попередні підготовчі роботи по боротьбі з сірою, фосфором і іншими елементами які негативно впливають на фізичні властивості готової продукції.

На великих металургійних комбінатах з повним циклом для виплавки сталі використовують чавун в рідкому вигляді. Перед тим як отримає сталь з чавуну, його виробляють в доменному цеху. Під час випуску з доменної печі, чавун зливається в ковші, захищені Футеровані шаром від високої температури. У цих ковшах його привозять в сталеплавильний цех, де його зливають у велику ємність, в якій змішується до 1800 тонн чавуну з різних доменних печей. Ця ємність називається міксер. У ній відбувається усереднення по хімічному аналізу і температурному показнику. На багатьох заводах застосовують ковші – міксера. За командою сталевара печі, конвертера або начальника зміни з міксера видається зважена порція в ковшах на наступний переділ.

До цього часу в сталеплавильному агрегаті вже знаходиться розігрітий до певної температури сталевий брухт. Чавун заливається на цей лом. Далі наводячи і прибираючи шлак, змінюючи його основність і температуру, сталевар доводить розплав до необхідної температури і хімічного складу. Такий процес виробництва економить велику кількість енергоносіїв і знижує собівартість в виробничих масштабах.    

Основними агрегатами для використання чавуну при виробництві сталі є конвертера, мартенівські, дугові електричні, індукційні печі.

У мартенівських печах реалізований процес рекуперації тепла. Потік гарячого повітря, проходячи над розплавленої ванни печі, нагрівається і нагріває регенератори. Через певний проміжок часу змінюється напрямок потоку повітря і він, стикаючись з регенераторами, нагрівається. Більш висока температура повітря підвищує калорійність спалювання теплотворення газу. Винайдена в 1864 році П’єром Мартеном цей агрегат сьогодні вважається перевернутої сторінкою в історії металургії. Діючі мартени не в змозі впоратися з конкуренцією і вимогам, що пред’являються до виплавленої сталі. 

Конвертер це агрегат, в якому скрап і переробний чавун в рідкому вигляді продувається киснем або повітрям. Окислення вуглецю відбувається з додатковим виділенням тепла. Таким чином, вирішується одночасно два завдання – зменшення вуглецевого еквівалента і досягнення температурних показників достатніх для боротьби з сірою і рядом інших елементів. Більше половини стали в світі виробляють в конвертерах.

Електродугова піч є невід’ємним елементом виробництва нержавіючих, легованих, спеціалізованих сталей. Тепло в цій печі наводиться електричною дугою, яка виникає між електродами і металевою ванною. Чавун лягає в завалку або заливається після попереднього нагрівання металу. Далі додаються флюсующие матеріали і піноутворювача шлаку. Це дозволяє вивести сірку і фосфор з металу. 

В індукційній печі чавун переважно використовується у вигляді холодного шіхтовального матеріалу при виплавці сталей. Неможливість впливати на вміст сірки і фосфору при плавці в такій печі до чавуну пред’являють особливо високі вимоги щодо утримання цих елементів.

Виробництво сталі з чавуну виправдано в великих масштабних виробництвах і невеликих ливарних цехах і ділянках.

Ссылка на основную публикацию