Производство стали
Качество стали определяется многими факторами, из которых главными являются: содержание серы и фосфора, окислов железа и серы, газов водорода и азота, снижающих ее механические свойства. К тому же сера повышает хрупкость стали в интервале ковочных температур (красноломкость), а фосфор повышает хрупкость при низких температурах (хладноломкость). Немаловажное значение имеет, и колебание химического состава стали в пределах одной марки, т. е. степень однородности стали, оказывающая значительное влияние на возможность автоматизации процессов механической и термической обработки в машиностроении и тем самым сказывающаяся на получении в массовом производстве деталей высокого качества. Чем уже пределы химического состава стали одной марки, тем сталь однороднее.
Легирующие элементы Ni, Сг, W и др. повышают как механические, так и физические и коррозионные свойства стали. Таким образом, легирование делает сталь более качественной.
В настоящее время сталь получают: а) в конверторах; б) в мартеновских печах; в) в электрических печах.
В последние годы ведутся большие разработки по созданию новых процессов получения стали, например непрерывного сталеплавильного процесса и др.
Различают две разновидности сталеплавильных процессов: кислый и основной. Кислым процессом выплавляют стали в агрегатах, рабочее пространство которых выложено из огнеупорных материалов, обладающих кислотными свойствами. При основном процессе рабочее пространство сталеплавильного агрегата выложено из огнеупорных материалов, обладающих основными свойствами.
В настоящее время наибольшее распространение получили различные способы производства стали основным процессом.
Химические процессы при плавке стали.
Целью сталеплавильного процесса является получение в жидком состоянии стали заданного химического состава. Для выплавки стали используют различные шихтовые материалы: чугун, стальной и чугунный лом, железную руду, известь и другие. В расплавленной шихте сталеплавильного процесса содержатся, кроме железа, также другие элементы — кремний, марганец, углерод, сера, фосфор и т. д. Хотя эти элементы практически входят в составы различных марок сталей, но в шихте сталеплавильных процессов они находятся в количествах, превышающих допустимые для сталей. Поэтому процесс плавки стали в основном сводится к окислению примесей шихты и нагреву металла до соответствующей температуры. Таким образом, сталеплавильный процесс — это процесс окислительный. Окисление примесей может происходить как за счет кислорода атмосферы и кислорода, специально подводимого в расплавленный металл, так и за счет кислорода, растворенного в металле.