Получение из чугуна стали

Генри Бессемер свою «грушу» изобрел в 1855 г. Получение из чугуна стали занимало несколько часов, а тут англичанин сообразил, как это выполнить за 10 — 15 минут. Конвертер конструкции Бессемера начали широко применять в металлургии только через 20 лет после его изобретения. «Грушу» на подвижном основании можно наклонять. Воздух для продувки поступает снизу. Главное в процессе – скорость выплавки стали из чугуна, но чугун подходит не любой, а с примесями марганца и кремния. При продувке кислород содействует выгоранию углерода из расплавленного металла, в результате получается сталь. Металлолом, собираемый населением где придется, для агрегата Бессемера не подходит. Есть еще один нюанс, после продувки в стали много азота, ест немного серы и фосфора, всё это плохо сказывается на качестве. На смену конвертеру Бессемера пришла мартеновская печь, а его стали использовать при выплавке никеля и меди. Получилось возможным переплавлять металлолом в сталь. Мартеновскую печь изобрели два француза в 1864 г. В ней вдувается в расплав металла предварительно раскаленный воздух из регенератора, нагреваемого той же печью. Сталь варится часов 5 – Всего в мартене проходит три процесса.

• 1. Плавление. Начинается при не совсем загруженной печи и при максимальной температуре.
• 2. Окисление. Окисляется углерод, сталь закипает.
• 3. Раскисление. Происходит удаление кислорода из расплава для уменьшения хрупкости.

Чтобы получить высококачественный металл, вводят после раскисления специальные примеси – легирующие добавки. Расплавленная сталь выливается в ковш. Но мартеновский способ выплавки стали заменяется уже кислородно-конверторным. Вспомнили Бессемера! И стало возможным переплавлять любой лом чёрных металлов в сталь. В состав шихты входят металлы, руда, ферросплавы с флюсами. Топливом для конвертера служит газ (как природный, так и коксовый), мазут, пыль каменного угля. Технология получения стали та же, какую изобрел Бессемер. При использовании металлолома его подготавливают специально — прессуют, обжигают так далее. В конвертере применяют и верхнее дутье. Сначала загружают шихту, затем заливают чугун в жидком виде, продувают всё это кислородом, варка стали начинается при подаче горячих газов из регенераторов, Для образования шлака вводятся сыпучие материалы и ферросплавы через горловину конвертера. В процессе плавки берутся пробы металла, по готовности расплав сливают через летку. В это время отделяют и шлак от металла (« отсекают»). Шлак обычно находится наверху расплава, перекрывая вовремя летку, его оставляют в конвертере, чтоб затем слить отдельно. Так кратко можно описать получение стали в конвертере. Различие современного конвертера от бессемеровского в том, что продувка осуществляется почти чистым кислородом (с 99.5 процентным содержанием).

Можно еще добавить, что в 1878 году Сидни Томас немного усовершенствовал технологию получения стали в «груше» Бессемера, предложив применять известь, что позволяло перерабатывать чугун с высоким содержанием фосфора. Но получаемый при этом металл оказался тоже низкокачественным. В 1936 году в Советской России нашелся умный человек с соответствующей фамилией – Н.И. Мозговой, предложивший применять при получении из чугуна стали в конвертере Бессемера чистый кислород, что решило многие проблемы.

Сам чугун варят в домне из железной руды. Доменная печь должна работать непрерывно. Через фурмы подается дутьё (сжатые раскаленные газы) внутрь ее. Шихта (окатыши, кокс, флюсы и т. д.) загружается сверху. В домне различная температура на разных высотах, что обеспечивает переход руды в чугун.

Броню для танков требуется изготовлять из высоколегированной стали. В Великую Отечественную войну ее варили в мартеновских печах. В прокате использовали рельсостан вместо листостана. Броню разделяли на листы газовым резаком особой конструкции. В СССР клепку брони заменили сваркой в 1937 г. Сваривали корпуса боевых машин, применяя специальные электроды с обмазкой.

Технологический цикл производства чугуна, стали и проката
Отрывки видео из передачи о Магнитогорском металлургическом комбинате, данный видеоролик используется на уроке «Черная металлургия» в 9 классе для создания представления о технологическом процессе.