Мартенівське і немартеновское виробництво сталі

Людина для забезпечення своїх потреб використовує самі різні матеріали. І до їх числа, безсумнівно, належать метали. Адже зараз практично неможливо знайти таку область життєдіяльності людини, в якій вони були відсутні. А діляться метали на кілька основних груп: кольорові, шляхетні й чорні.

Група чорних металів включає в себе хром, марганець і, звичайно ж, залізо з його численними сплавами. І саме сплави заліза є основою сучасної техніки. І хоча зараз з`являються нові керамічні та полімерні матеріали, їм ще не скоро вдасться замінити стару добру сталь і чавун.

Сталлю називають сплав заліза з вуглецем, і вміст вуглецю в цьому сплаві не повинно перевищувати 2,14%. Якщо його зміст вище цієї цифри, то цей сплав вже є чавуном. Отримують сталь з чавуну або з металобрухту в різних сталеплавильних печах на підприємствах металургії. І одним з найстаріших і вже застарілих процесів є виробництво сталі в мартенівських печах. Його принцип полягає в тому, що чавун і металевий лом переробляють в відбивної печі. Щоб розплавити тверді шихтові матеріали і нагріти сталь до необхідної температури, а також компенсувати значні теплові втрати, потрібне додаткове тепло. Його отримують шляхом спалювання палива в струмені дуже сильно нагрітого повітря.

Щоб процес згоряння палива давав максимальний ефект і на виробництво сталі витрачалося менше енергії, потрібно, щоб це паливо згоряло саме в робочому просторі. Для цього повітря в піч подається в більшому, ніж необхідно, кількості. Це відповідно створює в її атмосфері надлишок кисню. Також в цій атмосфері присутній кисень, який утворився в результаті розкладання води і вуглекислого газу при високих температурах. Таким чином, в робочому просторі печі утворюється надлишок кисню, який сприяє окисленню заліза та інших елементів шихти. В результаті цього окислення утворюється багато оксидів різних металів. Вони разом з домішками і частинками руйнується футеровки утворюють шлак. Цей шлак легше стали, і він покриває її під час плавки. Тому виробництво сталі мартенівським способом поступово замінюється новими технологіями.

Особливо це стосується тих марок сталей, які містять багато компонентів. Їх процентний вміст потрібно витримувати дуже строго. До таких сталям відноситься і всім відома нержавіюча сталь. І виробництво нержавіючої сталі - це досить складне завдання, вирішити яку мартенівським методом дуже важко. При цьому вуглецю в нержавійці міститься дуже мало, і це ще більше ускладнює завдання. І для виплавки нержавіючої сталі і інших подібних марок часто використовують електродугові печі. Вони можуть мати різну потужність і ємність. Джерелом тепла в такій печі служить електрична дуга. Вона виникає між електродами і шихтою або рідким металом, після того як на них подається струм необхідної сили.

Дуга ця є потоком електронів, парів металу, шлаку і іонізованих газів. Її температура перевищує позначку в 3000 градусів. Вона може виникати як від програми постійного, так і змінного струму. Але в електродугових печах використовується тільки змінний струм. Спочатку, поки метал у печі доброго не прогрілося, дуга в ній при зміні полярності на електродах гасне. Але потім, коли шихта повністю розплавиться і ванна покриється рівним шаром шлаку, дуга ця стабілізується і починає горіти рівно. Далі виробництво сталі в такій печі протікає без ускладнень.

Для плавки металів використовують також і індукційні печі. Принцип їх дії такий: змінне магнітне поле збуджує в металі електричний струм, при цьому виділяється тепло, яке використовується для переплавки цього металу. А джерелом магнітного поля в такій печі є індуктор. Поізводство стали в індукційної печі має кілька переваг порівняно з електродугової піччю. По-перше, в ній є можливість для більш точного регулювання температури плавки, і вона дає більш високий ККД. А по-друге, відсутність електричних дуг і електродів в такій печі дає можливість отримувати в ній низьковуглецевих сталі. Плавка в індукційній печі дає такжн і низький угар легуючих елементів, що дуже важливо при виплавці складної легованої сталі.