З чого виплавляють сталь: стадії і способи виробництва

Сталь – основний конструкційний матеріал сучасної промисловості. Її виробництво є складним процесом, де кожна деталь має значення. Якщо ви використовуєте такий метал, то важливо знати ці особливості.

Зокрема, чим відрізняється жароміцна сталь від звичайної, та яким чином виготовляються обидва матеріали. В цій статті ми розповімо про всі нюанси детально. Наприклад, з чого виплавляють сталь, та які методи використовуються для цього. Так ви зможете підібрати саме той вид виробів, який потрібен для вашої цілі. 

З чого роблять сталь?

Виріб виготовляють переважно з чавуну, який отримують з залізної руди в доменних печах. Така сировина містить 3-4,5% вуглецю та значну кількість домішок (силіцій, марганець, фосфор, сірку).

Коли відбувається виплавка сталі, вміст вуглецю знижують до 0,02-2,14%, а домішки видаляють або доводять до потрібного рівня. Як сировину також використовують металобрухт, особливо в електродугових печах.

Отже, з чого виплавляють метал? Відповідь проста – це залізо з руди або брухту, вуглець та легуючі елементи.

Основні стадії виплавки сталі

Виплавка металу як процес складається з послідовних стадій, на кожній з яких відбуваються хімічні реакції, що змінюють склад металу.

Переплавка чавуну в сталь

На цьому етапі рідкий або твердий чавун завантажують у сталеплавильний агрегат. Чавун розплавляють, підвищуючи температуру до 1500-1700°C. Одночасно починається видалення надлишкового вуглецю та домішок шляхом окислення.

Окислення та кипіння

Кисень (чистий або у складі повітря) подають у ванну металу. Вуглець окислюється до CO і CO₂. В результаті починається інтенсивне кипіння розплаву. Одночасно окислюються інші домішки: силіцій утворює шлак, а фосфор переходить у фосфати. Кипіння сприяє перемішуванню металу та прискоренню реакцій окислення.

Легування та розкислення

Далі виробництво сталі передбачає розкислення. Майстри додають елементи (феромарганець, феросиліцій, алюміній), які зв’язують залишковий кисень і запобігають утворенню газових пір. Після цього здійснюється легування: вводять хром, нікель, молібден та інші елементи для надання спеціальних властивостей (корозійної стійкості, міцності тощо).

Способи виробництва сталі

Існує кілька основних способів виплавки металу, що відрізняються типом сталеплавильного агрегату та джерелом енергії.

Мартенівські печі

Мартенівський процес – один з найстаріших методів, якими відбувається виплавка металів. У спеціальній печі чавун і брухт переплавляють за допомогою полум’я від спалювання газу або мазуту.

Киснево-конверторні печі

Найпоширеніший сучасний спосіб виплавлення сталі. У конвертері рідкий чавун продувають чистим киснем через фурму. Реакції окислення проходять дуже інтенсивно, цикл триває 30-50 хвилин. Продуктивність висока, а витрати енергії низькі.

Електродугові сталеплавильні печі

Агрегати працюють на електричній дузі між графітовими електродами та металом. Проте, тут важливо, з чого роблять метал. Основна сировина в цьому випадку – металобрухт, тому метод екологічно вигідний.

Електроіндукційні печі

В таких агрегатах нагрівання відбувається за рахунок електромагнітної індукції. Печі компактні, забезпечують швидке та рівномірне плавлення, а також мінімальні втрати металу. Застосовуються переважно для виплавки невеликих об’ємів спеціальних сталей і сплавів високої чистоти.

Розливання сталі

Після завершення процесів у печі рідкий метал розливають у форми. Сучасний метод – безперервне розливання через кристалізатор, що дозволяє отримувати бездефектні заготовки (сляби, блюми, сортові заготовки).

Термічна та механічна обробка

Після розливання заготовку піддають термічній обробці (нормалізація, відпал, гартування, відпуск) для зняття внутрішніх напружень і формування потрібної структури. Механічна обробка (прокатка, кування, волочіння) перетворює заготовку на готовий прокат.

Тепер ви знаєте, з чого виготовляють сталь, якою вона буває, та які етапи виробництва. Це допоможе легше зорієнтуватися у всьому різноманітті.

“Джерело: asynt.net”

*реклама