Портал о строительстве и ремонтных работах

Первой ступенью получения стали является выплавка из ру­ды чугуна. Последовательность технологических процессов полу­чения чугуна и стали и изготовления из них строительных конст­рукции показана на рис. 1.

Выплавка чугуна из руды производится в доменных печах. Материалами, участвующими в этом процессе, являются желез­ные руды, флюсы (плавни) и топливо.

8

Железные руды представляют собой окислы железа, т. е. раз* личные соединения железа с кислородом. Обычно в составе ру­ды имеются также и другие, не содержащие окислов железа, ми­нералы, которые в металлургии называются «пустой породой».

Задачей доменного процесса является восстановление железа, т. е. удаление кислорода из окислов железа.

Одновременно с восстановлением железа удаляются пустые породы. Так как эти породы тугоплавки, к ним добавляют флю­сы, т. е. вещества, образующие с ними легкоплавкие соединения. Пустыми породами в большинстве случаев является кремнезем (SiOg) и глинозем (А1203). В качестве флюса обычно добавля­ют известняк (СаС03). Сплавы флюсов с пустыми породами, яв­ляющимися отходами доменного процесса, называются доменны­ми шлаками. Их удаляют из доменной печи в расплавленном со­стоянии. і

В доменных печах в качестве топлива применяют в большин­стве случаев каменноугольный кокс — продукт сухой перегонки коксующихся сортов каменного угля. Благодаря этому топливу достигается температура, необходимая не только для восстанов­ления железа, но и для получения расплавленного чугуна и шлака.

Чугуны, получаемые при доменной плавке, подразделяются на литейные, применяемые для отливки труб, радиаторов и дру­гих изделий; передельные, идущие для производства стали, и спе­циальные.

Основной задачей при переделке чугуна на сталь является понижение содержания примесей (С, Mn, Si, Р, S). Это дости­гается переводом примесей в соединения, не растворяющиеся в расплавленном металле, переходящие в шлак и удаляемые вместе с ним.

Необходимо иметь в виду, что при высоких температурах плав­ления металла требуется специальная футеровка (облицовка) изнутри металлического кожуха печи, иначе он начнет плавить­ся или даст значительные изменения формы. Материал футеров­ки, будучи огнеупорным, тем не менее в некоторой степени уча­ствует в происходящих во время плавки реакциях образования шлака, поэтому его состав имеет большое значение. Для футе­ровки металлургических печей применяют следующие материа­лы: шамотный кирпич и шамотные изделия (шамотом называют предварительно обожженную огнеупорную глину); динасовый кирпич и изделия, получаемые путем обжига измельченных квар­цевых пород с известковой связкой; магнезитовый кирпич и поро­шок из обожженного магнезита; доломитовый кирпич и порошок из обожженного доломита.

В каждом из способов выплавки стали, приведенных на рис. К задача удаления примесей решается различно. При конвер­терном способе применяют специальную печь грушевидной формы, вращающуюся на горизонтальной оси (рис. 2). В настоя­щее время по этому способу выплавляют в среднем 10% стали.

о

После того как в конвертер залит жидкий чугун (с частичным заполнением объема), сквозь него через отверстия в днище про­дувают под давлением воздух. Окисляя железо, кислород возду­ха образует соединение FeO, называемое закисью железа, раст-

зоримое в жидком металле, реагирующее на примеси и переходя­щее в сталь. Переход примесей в шлак уменьшает их содержа­ние в выплавляемом металле.

Недостаток конвертерного способа — повышение содержания в стали азота, получающееся вследствие продувания воздуха. Кроме того, конвертерный способ не позволяет перерабатывать большое количество стального лома.

По мартеновскому способу плавка стали ведется на поду пламенной отражательной печи (рис. 3), верхняя часть рабочего пространства которой ограничена сводом, отражающим тепловой поток. Для получения необходимой температуры в ра­бочем пространстве печи сжигается в смеси с воздухом горючее (в большинстве случаев газ).

Мартеновский способ является универсальным, позволяющим получать стали разного качества с добавкой при выплавке их чугунного и стального лома (так называемого скрапа) и даже же­лезных руд.

Э л е к т р о п л а в к а, производящаяся в дуговой печи (рис. 4), является современным и наиболее совершенным способом вы­плавки стали. Достоинства такой печи состоят в том, что в ней достигаются очень высокие температуры, которые легко регули­ровать, а следовательно, и регулировать весь процесс. Доступ воз­духа в печь ограничен. Сталь получается лучшего качества, чем

при других процессах, вследствие отсутствия печных окисляющих газов и соприкосновения металла с топливом.

Высокая температура при электроплавке создается электри­ческой дугой между угольными электродами и расплавленным

В результате плавки и разливки металла по формам получа­ются стальные слитки. Дальнейшим этапом является горячая ме­ханическая их обработка для получения изделий определенного

сечения и длины, а в некоторых случаях и для улучшения меха­нических свойств стали.

После плавки и разливки полученный металл может иметь различные дефекты (пороки). К ним относятся: усадочные рако­вины, которые могут распространяться в глубь слитка; неравно­мерное выделение (скопление) примесей (фосфор, углерод и се­ра) при затвердевании (обычно примеси скапливаются у стенок усадочных раковин); газовые пузыри, образующиеся вследствие того, что газы, появляющиеся в процессе раскисления стали, не успевают выделяться при ее затвердевании; плены, появляющие­ся на поверхности металла от брызг или заливин при разливке в формы; неметаллические включения, представляющие собой, как правило, частицы шлаков; трещины от быстрого и неравномерно­го охлаждения металла и больших внутренних напряжений, воз­никающих в результате резких изменений температуры.

Основными видами горячей механической обработки стали являются прокатка и ковка. Поскольку арматурная сталь изго­товляется прокаткой, в дальнейшем изложении ковка не осве­щается. 1

При прокатке нагретый слиток пропускают между вращаю­щимися валками прокатного стана. В зависимости от формы ра­бочей поверхности валков могут быть получены изделия различ­ных профилей.

При горячей механической обработке структура металла мо­жет изменяться, причем могут образовываться различные дефек­ты. Например, если обработка производится при высоких темпе­ратурах, сталь делается крупнозернистой и хрупкой. Усадочные пустоты и газовые пузыри сплющиваются и ведут к образованию внутренних трещин. При прокатке на неравномерных скоростях и слишком больших обжимах также могут появиться трещины и расслоения. !

Для обнаружения дефектов необходимо производить наруж­ный осмотр изделий, а также исследование так называемого шли­фа металла. Исследование производится с помощью микроскопа и с применением различных химических добавок, которые могут растворять или окрашивать отдельные частицы металла.

Комментарии закрыты.