Сталь как получают: Как получают сталь.

Как получают сталь.

ООО «КомплектСнаб» обеспечивает:

— Оперативную проработку заявок

— Выпуск продукции высокого качества в согласованные сроки

— Оперативную корректировку номенклатуры и количества поставляемого оборудования с учетом требования Заказчика

Термообработка и легирование стали позволяет делать этот металл пригодным практически для любых целей. Стальные мосты, поезда, рельсы, автомобили, гвозди и даже дома уже не являются чем-то необычным, а представить современную жизнь без стали просто невозможно.

Сталь — это термин, охватывающий несчетное количество различных сплавов. В зависимости от состава и способа термообработки, сталь бывает машиностроительная, броневая, котельная, электротехническая… Общее у всех этих сплавов одно — все они содержат в своем составе углерод. Содержание углерода в стали колеблется от 1 до 1,5%, в чугуне — от 2 до 4%. Такая, на первый взгляд, незначительная разница кардинально меняет свойства металла.

Основные способы получения стали — это плавка чугуна с металлическим ломом. Плавить его могут в мартенах, конвертерах или электропечах.

Перед этим в доменных печах из железа производят чугун, который переливается в специальные формы — «чушки». Эти чушки в последствии и обрабатывают в печах.

Мартеновская печь называется так потому, что была сконструирована немецким инженером Пьером Мартеном в середине 19 века. Топливом в таких печах служит газ, который позволяет достигать высоких температур при плавлении — более 1800 градусов. Одновременно с процессом плавления может происходить и процесс легирования — добавления различных добавок для получения необходимых свойств.

Конвертер был придуман в Англии Генри Бессемером в 1856 году, а позже доработан металлургом Сидни Томасом. Конвертер формой напоминает грушу и представляет собой вращающуюся печь, выложенную изнутри кварцевыми и доломитными огнеупорами, содержащими в себе оксиды кальция и магния для того, чтобы связывать нежелательные примеси фосфора, которые присутствуют в чугуне.

В 20-м веке сталь начали выплавлять из чугуна при помощи электрических печей, похожих на огромные ванны. В этой ванне металлический лом заливается расплавленным чугуном, там же располагают графитовые электроды. Между электродами и металлом появляется мощная электродуга, температура которой достигает 2500 градусов. Из таких печей сталь выходит чистая, с незначительным количеством нежелательных примесей.

Способы производства стали

С момента изобретения стали, менялись и совершенствовались способы ее производства. В настоящее время существует несколько приоритетных способов производства стали. К ним относятся кислородно-конвертерный, мартеновский и электросталеплавильный способы производства (или плавления) стали. В основе всех этих способов лежит окислительный процесс, направленный на снижение в чугуне некоторых веществ. Давайте остановимся на каждом способе более подробно и рассмотрим их отличия.

Кислородно-конвертерный способ

Первое использование кислородно-конвертерного способа приходится на пятидесятые годы двадцатого столетия. В процессе производства стали, чугун продувают в конвертере чистым кислородом. При этом, процесс происходит без затраты топлива. Для того, чтобы переработать 1 тонну чугуна в сталь требуется около 350 кубометров воздуха. Стоит отметить, что кислородно-конвертерный способ получения стали является наиболее актуальным на сегодняшний день. При этом, процесс не ограничивается на одном способе вдувания кислорода. Различают кислородно-конвертерный процесс с комбинированной, верхней и нижней поддувкой. Конвертерный способ производства стали с комбинированной поддувкой является наиболее универсальным.

Для осуществления этого метода необходим конвертер. Подача кислорода осуществляется через водоохлаждаемую фурму под давлением. В данном случае, процесс окисления является наиболее значимым. Окисление чугуна происходит под воздействием дутья. В результате окисления выделяется тепло, что способствует снижению примесей и повышению температуры металла. далее происходит так называемое раскисление металла.

Мартеновский способ

В процессе производства стали мартеновским способом, участвует специальная отражательная печь. Для того чтобы нагреть сталь до нужной температуры (2000 градусов), в печь вводят дополнительное тепло с помощью регенераторов. Это тепло получают за счет сжигания топлива в струе нагретого воздуха. Обязательное условие – топливо должно полностью сгорать в рабочем пространстве. Особенностью мартеновского способа производства стали является то, что количество кислорода, подаваемого в печь, превышает необходимый уровень. Это позволяет создать воздействие на металл окислительной атмосферы. Сырье (чугун, железный и стальной лом) погружается в печь, где подвергается плавлению в течение 4 – 6 часов. В процессе плавления есть возможность проверять качество металла, путем взятия пробы. В мартеновской печи возможно получать специальные сорта стали. Для этого в сырье вводят необходимые примеси.

Электросталеплавильный способ

В результате электросталеплавильного способа, получают сталь высокого качества. Процесс этот происходит в специальных электрических печах. Основной принцип электросталеплавильного способа производства стали – использование электроэнергии для нагрева металла. Механизм производства следующий: в результате горения нагревательного элемента, выделяется тепло, за счет преобразования электроэнергии в тепловую энергию. Важно отметить, что процесс выплавки связан с выработкой шлаков. Качество получаемой стали во многом зависит от количества и состава шлаков. Основной причиной образования шлаков, в процессе производства стали, является окисление шихты из оксидов.

Благодаря шлакам, происходит связь оксидов, которые образуются в процессе окисления чугуна, а так же удаление ненужных примесей. Кроме этого, шлаки являются передатчиками тепла и кислорода. Присутствие шлаков в процессе производства стали оказывает благотворное влияние на качество стали. Определенное соотношение количества шлаков выводит из стали ненужные вредоносные вещества, например, фосфор. Кроме вышеперечисленных способов производства стали, известны и такие способы, как производство стали в вакуумных индукционных печах, плазменно-дуговая сварка.

Давайте подробнее остановимся на способе производства особо чистой стали, а так же жаропрочных сплавов. Суть способа состоит в выплавке в вакуумных печах. После такой выплавки, сталь дополнительно переплавляют вакуумным дуговым переплавом. Что дает возможность получения качественной однородной стали. Такая сталь применяется, в основном, в авиакосмической промышленности, атомной энергетике и других важных отраслях. Мы рассмотрели основные способы производства стали. Выбор способа всегда зависит от поставленных задач, удобства применения оборудования, необходимого качества полученной стали и от других факторов. Естественно, что каждый способ имеет свои преимущества и свои недостатки.

Вся эта сталь применяется для производства металлопроката и спец сталей, на нашей металлобазе Вы можете найти широкий выбор и того и другого. 

Выплавка стали: история и современность

Что необходимо, чтобы приготовить какое-либо блюдо? Температура! Если пару веков назад ее давал открытый огонь костра из дров или угля, то сегодня на кухнях используют газовые или электрические плиты.

На металлургической кухне выплавка стали происходит по похожему сценарию: в огромную «кастрюлю» засыпают сырье (шихту) и «варят» в условиях высокой температуры по определенной технологии (рецепту). А нужная температура также достигается либо с помощью газа, либо электроэнергии.

Сейчас есть три основных промышленных способа выплавки стали в мире:

• мартеновский;
• кислородно-конвертерный;
• электрометаллургический.

История выплавки стали

Человечество научилось получать железо еще в средние века. Но вплоть до середины XIX века это были небольшие объемы низкокачественного материала. Его производили, как правило, в сыродутных печах и дорабатывали в кузнях, где мастера получали штучный товар. Интересно, что остатки средневековых сыродутных печей (также известных как гамарни) найдены на территории современной Украины. Что наиболее примечательно, они находились в западной части страны, которая сегодня не является центром металлургии.

Но в существовавших до XIX века технологиях производства железных изделий был один существенный недостаток. Фактически это было либо очень мягкое железо, либо хрупкая сталь, которую получали из железа доработкой в кузнях. И такие материалы нельзя было в чистом виде использовать — предметы быстро тупились или легко ломались.

Сейчас известно, что железный сплав обладает таким свойством как упругость. Оно появляется лишь при формировании четкой кристаллической структуры из расплава. А средневековые технологии не позволяли расплавить металл с нужной пропорцией железа и углерода. Для этого требовалась недостижимая в те времена температура 1450 С°.

Промышленная революция привела к резкому росту спроса на новый конструкционный и оружейный материал: прочный, долговечный и поддающийся механической обработке.

Как результат, в XIX веке появились истоки всех трех современных способов выплавки стали.

Мартеновское производство: преимущества и модернизация

Вплоть до середины XX века мартеновские печи были основной технологией, которая позволяла плавить сталь. Впервые ее построил француз Эмиль Мартен в 1864 году. Среди ее преимуществ были: возможность использования стального лома в шихте (его было много благодаря активному развитию железных дорог) и большой сортамент качественных марок стали, которые можно было производить благодаря длительной плавке (до 13 часов).

Первые мартены на территории современной Украины построил валлиец Джон Юз в 1879 году. В середине XX века с использованием этой технологии, по разным оценкам, выплавлялось от 50% до 80% всей мировой стали.

Однако из-за длительного времени плавки, необходимости постоянного внешнего подогрева печи, удорожания природного газа, неэкологичности процесса и других сложностей мартены уступили свои позиции новым технологиям.

В большинстве действующих мартеновских цехов используются не классические мартены, а, так называемые двухванные сталеплавильные агрегаты. В них объединены элементы конвертерной и мартеновской технологий. Грубо говоря, это две мартеновских печи, которые объединены между собой, что позволяет подогревать железный расплав изнутри кислородом, а не только внешнюю часть печи природным газом. Это дает существенную экономию ресурсов и возможность сократить длительность одной плавки до 3-4 часов.

Конвертерное производство: в поисках кислорода

Предтеча конвертерного способа выплавки стали – бессемеровский процесс – появился раньше мартенов. Англичанин Генри Бессемер получил патент на свое изобретение в 1856 году. В нем жидкий чугун продували атмосферным воздухом, чтобы снизить содержание углерода. Но при этом в сталь попадал азот, который снижал температуру плавки и частично переходил в виде примеси в сталь. В том числе из-за этого способ не получил широкого распространения. Ведь более низкая температура плавки ограничивала использование металлолома, возникала потребность в высококачественном сырье – чугуне, который производился бы из железной руды без вредных примесей. Бессемер знал об этом недостатке, но в те годы было практически невозможно получить большие объемы чистого кислорода. Бессемеровские печи работали на территории современной Украины вплоть до 1983 года.

В 1878 году еще один англичанин Сидни Гилкрист Томас усовершенствовал изобретение своего земляка. Томасовские печи позволили выводить из расплава часть вредных примесей, таких как фосфор. Благодаря этому технология получила распространение в Бельгии и Люксембурге, где добывались высокофосфористые железные руды.

Однако, в обеих технологиях качество стали оставалось низким по сравнению с мартенами вплоть до начала 1930 годов. Именно тогда начались попытки внедрения кислородного дутья. В бессемеровских конвертерах жидкую сталь продували не воздухом, а чистым кислородом, получаемым в криогенных установках. Считается, что одни из первых опытов по использованию такой технологии проводились Николаем Мозговым в Киеве на заводе Большевик. Параллельно велись пробные плавки в Германии и Австрии. Но Вторая мировая война затормозила технологический прогресс в металлургии.

Лишь после окончания войны с развитием криогенных технологий кислородные конвертеры начали вытеснять мартеновское производство. Первые промышленные цеха заработали в 1952 году. Производство конвертерной стали оказалось более производительным и экономным. Некоторое время на эту технологию переводили устаревшие бессемеровские цеха, но все чаще строили новые более совершенные производственные линии.

Современные кислородные конвертеры представляют собой сосуды грушевидной формы, изготовленные из стали. Внутри они обложены специальным огнеупорным материалом. Сверху в них погружаются фурмы, через которые под высоким давлением подается чистый кислород. С помощью этого газа дожигается углерод до требуемого в стали уровня.

Дуговые электросталеплавильные печи: сила тока

Еще в 19 веке стало известно, что не только газы, но и постоянный электрический ток может восстанавливать металлы из окислов, а также расплавлять их с помощью электрической дуги. Однако отсутствие мощных источников электроэнергии сдерживало развитие технологии выплавки стали в электрических печах.

Лишь в 30-х годах 20 века начали появляться мощные электростанции, которые позволили задуматься о промышленном внедрении электрометаллургии. Сначала это был цветмет. Впоследствии технология пришла и в черную металлургию. Одним из наиболее наглядных примеров внедрения электрометаллургии является Запорожье. В этом городе в 1932 году запустили первые турбины ДнепроГЭС. После этого здесь один за другим появились предприятия электрометаллургии, которые производили алюминий, титан, ферросплавы и специальные стали.

Сегодня дуговые сталеплавильные печи (ДСП) используют не только для выплавки специальных, но и рядовых марок стали. Из них, как правило, производят квадратную заготовку и длинномерный стальной прокат. В печи, заполненные шихтой, погружают три огромных графитовых электрода, на которые подается переменный или постоянный ток. Возникает электрическая дуга, которая создает высокую температуру внутри печи и плавит лом. На базе ДСП обычно строят так называемые мини-заводы (mini-mills) – небольшие металлургические предприятия годовой мощностью 0.5-2 млн. тонн стали. Распространены они в странах с доступной электроэнергией и большими источниками ломообразования.

Как и в кислородных конвертерах, в электрометаллургии достаточно короткий период плавки – 40-60 минут. На первых этапах развития этих технологий скорость была и основным недостатком – возникали сложности с освоением большого количества марок стали. Ведь за несколько часов плавки в мартенах, в шихту постепенно вводили флюсы, раскислители, легирующие элементы, которые влияли на характеристики материала. А заводские лаборатории успевали за это время провести анализ полученного продукта и дать рекомендации сталеварам. Однако сейчас это преимущество мартенов практически нивелировано внедрением внепечной обработки. Сталь из конвертеров и ДСП дорабатывается в вакууматорах и установках печь-ковш до необходимого состояния и химсостава и уже после этого подается на машины непрерывной разливки.

Сырье: как найти нужную пропорцию шихты

Все три основных способа выплавки на выходе дают один продукт – жидкую сталь. При ее производстве используются разные сырьевые компоненты и их пропорции.

В мартенах при классической плавке около 33% шихты составляет лом черных металлов. Остальное – жидкий чугун из доменных печей. В отдельных случаях доля лома доходила до 66%. Это, так называемый, скрап-процесс, который активно использовался в мартенах при машиностроительных или трубных предприятиях. Ведь там во время обработки металлопродукции образовывалось огромное количество стальных отходов. Но чем больше лома, тем более высокая температура требуется для его расплавления. И мартены благодаря внешнему обогреву природным газом обеспечивали нужный уровень тепла.

А вот в кислородных конвертерах возможности внешнего обогрева нет. Поэтому доля лома в шихте здесь существенно ниже – около 15-25%. Иначе расплав получится слишком холодным. Кроме того, этот способ выплавки стали начал активно распространяться параллельно с непрерывной разливкой, которая привела к сокращению оборотного лома на металлургических предприятиях. Чтобы его не закупать на стороне, приходилось увеличивать долю горячего чугуна.

В электрометаллургических печах нет сложностей с достижением нужной температуры. Поэтому здесь до 100% шихты может быть сформировано из лома черных металлов. Однако, некоторые современные ДСП были построены вместо мартенов в составе интегрированных металлургических комбинатов с действующим доменным производством. Поэтому их конструкцией предусмотрено использование до 40% жидкого чугуна в составе шихты. Но страны, в которых распространены ДСП, имеют свои особенности. Например, в США около 70% стали выплавляется таким способом. Это объясняется высоким уровнем ломообразования: американцы часто меняют автомобили и бытовую технику, в этой стране развито машиностроение. В Турции около 68% электростали, но гораздо меньше источников ломообразования. Поэтому эта ближневосточная страна является крупнейшим в мире импортером лома.

Выплавка стали в Украине производится всеми тремя рассмотренными способами. По итогам 2019 года согласно данным www.worldsteel.org в мире было произведено 1,87 млрд. тонн стали. Из них – почти 72% в конвертерах, чуть менее 28% в ДЭСП, и лишь 0,3% в мартенах. Полный список стран по выплавке стали можно посмотреть на сайте ассоциации Worldsteel.

В любом случае можно уверенно говорить, что на современной металлургической кухне при соблюдении технологии (рецепта) и хорошей подготовке компонентов (сырья) получится качественное блюдо… то есть сталь. И при этом не важно, в какой печи его готовишь – электрической или газовой.

А то, что это хорошо получается у металлургов Украины, подтверждено географией экспорта их металлопродукции – от ближайших соседей до самых отдаленных уголков земли.

Как выплавлялась сталь | Политех (Политехнический музей)

17 октября 1855 г. английский изобретатель Генри Бессемер запатентовал новый процесс изготовления стали. Политех решил проследить историю развития металлургии от глиняных кузнечных горнов до мартеновских печей с магнезитовой футеровкой.

Цивилизация — это металл, начиная с первых неловких попыток обработки самородных металлов, и до ультрасовременных сложных сплавов. Недаром историки разделяют развитие человечества на этапы, начиная с каменного века: медный, бронзовый и, наконец, железный.

Самородные металлы встречаются довольно редко, поэтому начиная с медного века люди учились выплавлять их из руды. Хотя первое знакомство человека с железом сегодня относят еще к 3–4 тысячелетию до н.э., считается, что «настоящий» железный век наступил лишь около VIII в. до н.э. Во всяком случае, в 1200 г. до н.э. древние греки воевали с троянцами еще медным и бронзовым оружием.

Получать медь и бронзу (сплав меди с оловом) не особенно сложно. Во-первых, самородная медь распространена достаточно широко. Во-вторых, температура ее плавления — около 1350 °С, и в простейшем случае достаточно насыпать руду в каменный или глиняный тигель, и поставить его в кузнечный горн. Вскоре можно будет отделить шлак от вполне чистого металла.

Дорога к веку железа

Температура плавления железа — уже почти 1540 °С. Его получение потребовало печей более совершенной конструкции и более горячих. Чтобы повысить разогрев, воздух в них нагнетали мехами, а сами глиняные печи часто делали «глухими»: чтобы извлечь готовый металл и шлаки, печь приходилось разбирать, а для новой плавки складывать заново. Вдобавок, поддерживать высокую температуру удавалось только в небольших по размерам объемах. Производительность такой металлургии была невысока, а выплавленное железо исключительно дорогим.

Полудоменная печь XV века с водяным дутьем (Штирия)

Широко доступным железо стало только в XIV–XV вв., когда появились доменные печи, выплавка в которых может происходить непрерывно — разбирать ее нет нужды. Железная руда, чередуясь с топливом, засыпается в доменную печь сверху, а снизу подается разогретый воздух и извлекается шлак, а также чугун, сплав железа со сравнительно высоким количеством углерода.

Первым топливом доменных печей стал уголь — сперва древесный, потом каменный, — а с XVIII в. его вытесняет кокс, продукт нагревания угля без доступа кислорода.

Температура в доменной печи так высока, что складывать ее потребовалось из кирпичей, сделанных лишь из особых, огнеупорных сортов глины. В те годы самой стойкой показала себя белая глина (каолин), состоящая, в основном, из водных силикатов алюминия. Глину обжигали, чтобы удалить воду и спечь, получив шамот, затем его перемалывали и после добавления дополнительных ингредиентов формовали в кирпичи.

Стоит заметить, что кузнецы Средних веков относились к чугуну пренебрежительно: при всей своей высокой твердости, он исключительно хрупок и обычной ковке молотом не поддавался. Однако после того, как из него стали лить ядра, пушки, а затем рельсы и мосты, именно он стал основным для черной металлургии. «Доменно–каолинная» технология просуществовала несколько столетий, вплоть до начала XIX в.

Стальная революция

Следующий прорыв связан с созданием технологий получения из чугуна еще более удобных сплавов железа — сталей. Для этого требуется всего лишь снизить содержание углерода, однако долгое время добиться этого можно было лишь очень долгим и сложным способом, включавшим дополнительную проковку. Сталь не была массовой до тех пор, пока в 1780-х не появился новый революционный метод пудлингования.

В пудлинговой печи контакта чугуна с топливом не происходило. Уголь сгорал в очаге, тепло от которого направлялось к рабочему пространству, превращая загруженный чугун в тестообразную массу. При этом стены печи покрывали слоем глины, смешанной с оксидами железа, которые помогали углероду в расплавленном чугуне окисляться. При огромной температуре и за счет особого покрытия углерод и примеси выгорали, и в расплаве появлялись кристаллы достаточно чистого железа. Собрав их в комок, рабочие вытаскивали его из печи и отправляли на проковку.

Вскоре для пудлинговых и доменных печей было найдено и новое огнеупорное покрытие, способное выдерживать температуры, намного выше, чем шамот. Кремнезем — диоксид кремния — при нагревании спекается в огнеупорную стекловидную массу. Уже в 1820-х в Англии, где вовсю бушевала промышленная революция, была разработана технология получения огнеупорных кирпичей из богатой кремнеземом динасовой глины.

Вскоре доменные и пудлинговые печи начинают работу во всех развитых странах: с 1819 г. — во Франции, с 1835 г. — в Австрии, а в 1837 г. и в России открылся первый пудлинговый Камско-Воткинский завод. Металлургия стала обеспечивать возрастающие потребности человечества в «черном» металле. Континенты рассекли железные дороги, в моря вышли железные пароходы, артиллерия вооружилась внушительными пушками.

Между Бессемером и Мартеном

Потребности цивилизации в стали все росли, и технологии быстро совершенствовались. В середине XIX в. Генри Бессемер нашел, что «обезуглероживание» чугуна станет более эффективным, если сквозь ванну с расплавом продувать воздух. Однако бессемеровской переделке поддавался далеко не любой чугун: если он содержал фосфор, то при нагревании до красного каления резко терял всю свою прочность.

Изобретатель Генри Бессемер

Железные руды с низким содержанием фосфора достаточно редки, удалить же его из чугуна в печи не позволяла простая химия: шамотные и динасовые кирпичи создают в ней кислую среду, в которой нужные реакции не протекают. Решение нашлось лишь в 1877 г., когда Сидни Томас и Перси Джилькрист получили патент на новую технологию переделки чугуна — с добавлением связывающей фосфор извести и с облицовкой печи из материалов, содержащих щелочные оксиды магния и кальция.

В самой Англии к новому процессу отнеслись с недоверием. Вплоть до начала ХХ в. металл, изготовленный по этой технологии, ценился не слишком высоко, и даже фирма Lloyd’s брала повышенную плату за страхование судов, изготовленных из «томасовского» металла. Такой консерватизм обошелся англичанам дорого: к концу XIX в. Германия, вооружившись методом Томаса, стала металлургическим и промышленным лидером Европы.

Распространение томасовского процесса привело к тому, что с 1880-х внутренние поверхности сталеплавильных печей все чаще отделывали щелочными (основными) огнеупорами. Изготовленные, например, из минерала магнезита, они позволили поднять температуру до 1700 °С и открыли дорогу новой металлургической технологии — пришло время мартеновских печей.

Эра Мартена

Идею о превращении мягкого железа в сталь погружением его в расплав чугуна еще в 1722 г. высказал Рене Реомюр (тот самый, который изобрел спиртовой термометр и предложил свою температурную шкалу). Однако температура для этого требовалась настолько высокая, что реализовать процесс было невозможно вплоть до появления печей нового типа.

Первый шаг к ним сделал Фридрих Сименс, придумавший подавать в печь воздух, предварительно прошедший через систему труб и как следует прогретый. А завершил работу Пьер Мартен, который в 1860-х запатентовал процесс, позволявший расплавлять чугун, загружать его металлоломом или рудой — и получать сталь нужного качества и состава.

Первые мартеновские печи облицовывались по-старинке, денисовскими кирпичами, но вскоре их вытеснили более выносливые основные огнеупоры, получаемые из обожженного магнезита. Помимо прочего, они позволяли работать с большим спектром железных руд — и в 1880 г. на территории современной Польши была получена первая сталь, выплавленная в мартеновской печи с использованием магнезитовых огнеупоров.

В следующие десятилетия весь мир принялся осваивать внезапно ставший таким важным магнезит. Его добыча и производство из него огнеупорных изделий одно за другим начинаются в Австро-Венгрии, Германии, США, а около 1896 г. и на Урале было открыто огромное Саткинское месторождение. С началом нового века здесь открывается новый магнезитовый завод — впоследствии одно из передовых предприятий советской промышленности, а сегодня — ключевая часть компании «Магнезит», ведущего поставщика огнеупорных изделий для всей российской металлургии. Впрочем, это уже совсем другая история.

Изготовление стали – основные методы

Общеизвестно, что сталь – это многокомпонентный сплав. В его состав входит в основном железо и углерод, в ряде случаев с примесями (Cr, Ni, Si, Mn, Al, Co и т.д.). Процентное содержание C должно лежать в диапазоне от 0,02 до 2,14 %. Благодаря большому содержанию углерода стали получают повышенную твердость и прочность и одновременно хрупкость.

В зависимости от конкретной добавки, тип и марка стали варьируются самым разным образом. Очевидно, что та или иная примесь по-своему воздействует на технические характеристики стали. Каждая сфера деятельности выдвигает свои требования к свойствам стали, а разные по концентрации добавки помогают стали удовлетворить их. В качестве примера рассмотрим машиностроение. Здесь важна упругость получаемых деталей, которая достигается прибавкой марганца (Mn).

При наличии или отсутствии легирующих химических компонентов стали разделяют на легированную и углеродную соответственно. Различают 4 типа качества сталей: сталь стандартного качества, качественную сталь, далее повышенного и, наконец, высокого качества. На качество стали напрямую влияет способ и условия её варки.

В настоящее время существуют следующие способы производства стали:

Кислородно-конвертерный способ

Применяется до сих пор, как правило, для производства углеродистых сталей. Его используют по всему миру. Благодаря высокому выходу готовой продукции, его считают одним из лучших (производительность 9600 т в сутки).

Мартеновский способ

Идея о возможности переварки чугуна в сталь пришла ещё немецкому учёному Ф. Сименсу в 1856 году. А. П. Мартен стал человеком, который претворил эту задумку в жизнь – с тех пор метод носит его имя. На заре прошлого века практически всю сталь производили этим способом. После изобретения кислородно-конвертерной печи способ Мартена уступил лидерство.

Вне зависимости от размеров завода, этот вариант применяется с успехом в любом случае. Метод отличается невысокими требованиями к исходному сырью, что нисколько не отражается на качестве готовой продукции. В печи происходит процесс продувки смеси горючего газа и воздуха, за счёт которых при высоких температурах происходит равномерное нагревание помещённой внутрь плавильной ванны. Конструкция печи отличается низкой крышей, от которой тепло возвращается к расплаву.

Дуговая электропечь

По принципу действия является мартеновской, но нагревание расплава в ней происходит за счёт тепла электрической дуги. В ней варят самые разные виды сталей высокого качества. В качестве сырья используется либо шихта легированных отходов, либо углеродная шихта. Из первого типа сырья варят легированную сталь, во втором случае получают конструкционные стали с повышенным содержанием углерода.

Вакуумные печи

В таких печах получаются наиболее чистые и дорогие сплавы, отличающиеся повышенной однородностью структуры. Такие печи бывают индукционные и дуговые. В печах первого типа высокое разрежение газа продолжается до окончательной готовности продукции в случае непрерывного производства. В периодических печах вакуум снимают на каждой стадии производства, что обуславливает пригодность получаемой стали только для фасонного проката.

В дуговых печах электроды, на которых получают электрическую дугу, бывают расходными или нерасходными. В первом случае печь дешевле, но её производительность меньше. Второй тип обладает повышенной производительностью, но отличается низким качеством очистки металла.

Как закаляется сталь

С рассвета до заката, день ото дня мы пользуемся предметами из стали. Только Метинвест каждый год выпускает более 100 новых марок стали. За 10 лет металлургические комбинаты Группы выплавили свыше 77 млн тонн.

Сталь преображает нашу жизнь и делает ее более современной. Металлургическая промышленность способствует экономическому росту и устойчивому развитию общества. Сталь – часть конструкций кроватей, в которых мы спим, холодильников с нашими продуктами, рабочих столов, телевизоров, компьютеров и гаджетов, из нее делают элементы одежды и обуви. Из стали строят дома, в которых мы живем и кафешки, в которых мы сидим с друзьями. Без нее мы не сможем отправиться кататься на велике, никогда не поднимемся к облакам и не погрузимся на глубину.

Прямо сейчас мы можем назвать 10 причин использовать сталь в вашем доме. Прочтите и применяйте на практике 🙂

Сталь необходима всем отраслям экономики: 50% используется в строительстве, 16% идет на механическое оборудование, 13% – автомобилестроение, 11% – металлопродукция, 5% – другой транспорт, 3% – электрооборудование.

Каждый день в мире выпускают достаточно стали, чтобы построить 548 Эйфелевых башен. За год на одного жителя Земли приходится в среднем 217 кг стальной продукции. Украине тоже есть, чем гордиться. Мы – в десятке мировых производителей стали, и за последний год показали прирост в 5,5%. А Метинвест, как вы знаете, – лидер страны в металлургической отрасли.

Сталь есть в пенсиях, которую получают наши родители, заплате учителей наших детей и в дорогах, по которым мы ходим в тренажерный зал (в котором, кстати, тоже тягаем железо). В 2017 году Группа Метинвест перечислила почти 15 млрд грн в бюджеты всех уровней. Черная металлургия обеспечивает 25% валютных поступлений и 14% ВВП Украины.

Металлургия дает работу миллионам людей по всему миру. Около 8 млн человек работают в этой отрасли, что равнозначно населению Швейцарии. Не только работают, кстати, но и заботятся о социальной сфере городов, в которых живут. Метинвест, например, уже много лет реализует Программу социального партнерства. Это благоустройство и реконструкция социальной инфраструктуры, поддержка и развитие здравоохранения, образования и др. Так что вполне заслуженно Группа Метинвест победила в конкурсе Platts Global Metals Awards 2017.

Да и вообще, дальнейшее устойчивое развитие общества невозможно без стали. По оценкам, к 2050 году население земного шара достигнет 9,5 млрд человек. Сталь необходима для роста устойчивой инфраструктуры, которая потребуется с учетом увеличения числа людей.

Вот родились они все, а как же быть с огромным числом необходимой энергии? Здесь тоже не обойдешься без стали. Конструкции для производства и распределения возобновляемой энергии делают из стали.

И вообще, сталь – это экономно.

Во-первых, инновационная, более прочная и легкая металлопродукция требует меньше стали, сохраняет энергетические ресурсы и сырье. Автомобиль из такого материала потребляет меньше топлива.

Во-вторых, долговечность стали позволяет использовать многие продукты повторно, что увеличивает жизненный цикл изделия и экономит ресурсы.

В-третьих, восстановление позволяет вернуть металлопродукции ее первоначальное состояние, продлевая тем самым общий срок эксплуатации и сохраняя ценные ресурсы.

Сталь на 100% подлежит вторичной переработке и является наиболее перерабатываемым материалом. Ежегодно в мире перерабатывается 650 мегатонн этого материала.

Сталь обеспечивает оптимальную эффективность ресурсов. Ее долговечность гарантирует длительный срок эксплуатации и снижает потребление сырья. Стальные конструкции служат более 100 лет и 75% когда-либо произведенной металлопродукции используется до сих пор. 99% побочной металлопродукции можно использовать в качестве источников энергии или для других целей. Например, для производства бетона, удобрений, пластмассы и краски.

Когда лето холодное, привычному солнцу радуешься особенно. Точно так же и со сталью, пользуясь обыденными вещами, можно радоваться тому, что они всегда под рукой. Счастье в мелочах. Всем добра. И стали.

Справочная информация. Сталь марки Ст3

Сталью называют сплав железа, углерода и примесей, при этом доля железа в нем составляет не менее 45%. Получают сырье посредством переработки чугуна с помощью конверторного, мартеновского, электротермического способов. Сутью процесса является оптимизация состава стали в соответствии с действующими ГОСТами: обогащение стали углеродом, проведение раскисления и пр.

ГОСТ 380-2005 нормирует выпуск углеродистой стали обыкновенного качества, к которой относится и сталь марки Ст3. Предназначена она для изготовления сортового и фасонного проката, толсто- и тонколистового, широкополосного и холоднокатаного тонколистового. Трубы, штамповки и поковки, ленты, проволоки и метизы – все это получают из стали Ст3.

Физико-химические свойства

Характеристики стали Ст3 являются основанием для широчайшего применения. Без стали Ст 3 в наше время не возможно строить, возводить подземные и наземные коммуникации, производить транспорт, и даже станки и агрегаты.

Из данной разновидности сырья получают стальной лист, круг, балку, шестигранник, швеллер – самые востребованные продукты черного металлопроката.

О раскислении стали

Раскисление стали-это химический процесс удаления из расплавленного сырья кислорода, который в данном случае определяют примесью, ухудшающей механические свойства сплава.

Для раскисления применяют такие элементы, как марганец, кремний, алюминий. Сила их воздействия различается. Так, самым «слабым» является марганец, «сильным» — алюминий.

Стоит отметить, что сталь 3 (ГОСТ 380-2005) маркируется только с уточнением степени раскисления («кп», «пс» и «сп»). Имеют место марки стали Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, их модификации с повышенным содержанием марганца (Ст3Гсп и Ст3Гпс).

Сталь, раскисленную марганцем, кремнием и алюминием называют спокойной и обозначают буквенным сочетанием «сп», марганцем и алюминием – полуспокойной («пс»), только марганцем – кипящей («кп»).

Спокойная сталь – это самая дорогая по стоимости сталь. Она лишена кислорода, характеризируется гомогенной (однородной) структурой, которая призвана по природе своей придать сплаву пластичность и максимальную устойчивость к коррозии. Спокойный стальной сплав Ст3 (ГОСТ 380-2005) используют при сооружении жестких металлоконструкций, несущих и ненесущих элементов. Из данной марки стали изготавливают:

Полуспокойные стали занимают среднюю позицию между спокойными и кипящими видами сырья. В них присутствует кислород, что сообщает сырью менее выраженные свойства твердости и пластичности.

Химический состав нельзя назвать однородным. Из марки данной стали производят листовой и трубный прокат, такой известный продукт, как балка. Полуспокойные стали идут также на изготовление полос и кругов, квадратов и уголков, шестигранников и закладных деталей.

Что касается кипящих сталей, то это – самые доступные по цене конструкционные стали. Себестоимость получения невысока, но при этом изделия из такой стали (слитки, слябы, готовые листы) прекрасно обрабатываются при любых термических условиях.

По плотности сталь 3 данной модификации неоднородна, тем не менее, при правильном использовании и соблюдении соответствующих требований, она является одним из самых недорогих и практичных видов сырья.

В ГОСТе 380-2005 указано, что изготовитель вправе самостоятельно установить степень раскисления сплава, если заказчик ее не определил.

Особенности химического состава стали марки Ст3

В химическом составе элементов Ст3 (по ГОСТу 380-2005) массовая доля углерода составляет от 0,14 до 0, 22 % в зависимости от все той же степени раскисления. Содержание марганца – 0,3 -1,10, кремния – от 0,05 до 0,30. Примеси — хром, никель, фосфор, медь, сера, азот составляют около 1%.

Стоит отметить, что одним из основных раскислителей при выплавке сталей на сегодня является кремний. По сути, этот элемент и определяет тип стали. В полуспокойных сталях его содержание доходит до 0,10 %, тогда как в спокойных – до 0,40 %.

Кремний увеличивает прочность феррита, почти не снижая его пластичности, при концентрации в сплаве до 0,30 % — полностью растворяется. Известно, что содержание данного элемента в большем объеме (более 0,40 %) только ухудшает отмеченные стали 3 характеристики.

В сочетании с марганцем или молибденом кремний обеспечивает сплаву высокую закаливаемость, увеличивает предел упругости и предел текучести, сообщает устойчивость к воздействию перепадов температур. Именно плотность стали 3, раскисленная и обогащенная подобным образом обуславливает ее востребованность и широкий спектр применения.

Свариваемость стали Ст3

Потребителям импонирует сталь 3: технические характеристики ее с учетом модификаций – универсальны. Одно из важных достоинств марки – хорошая свариваемость.

Сплав позволяет применять ручные и автоматические дуговые способы сварки (под флюсом и газом), а также электрошлаковый и контактно-точечный методы. Сталь 3 используют и для производства кованых изделий (различных решеток, ограждений и т.д.).

Как читать маркировку

Марка стали Ст3 в стандартном заказе выглядит следующим образом: например, Ст3Гсп ГОСТ 380-2005. Здесь:

• «Ст» – сталь углеродистая обыкновенного качества;

• 3 — условный номер марки стали (в зависимости от химического состава всего их прописано в ГОСТе 380-2005 – семь)

• Г – маркировка массовой доли марганца при доле в составе – выше 0,8 %;

• «Сп» — степень раскисления стали.

Вернуться к разделу » Сплавы. Справочная информация»

Как производится сталь? | Блог по литью металла

Введение в производство и свойства стальных сплавов

Сталевар на сталелитейном заводе.

По данным Всемирной ассоциации производителей стали, в 2019 году было произведено 1869,9 миллиона тонн стали. Это представляет собой рост производства на 3,4% по сравнению с 2018 годом и более чем вдвое превышает объем производства в 1999 году. В мире постоянно растет потребность в стали. Он используется в строительстве, промышленности и производстве. Будучи одновременно прочным и недорогим, он идеально подходит для всех видов производства.

Из чего сделана сталь?

Железо, основной элементарный компонент стали, является одним из самых богатых элементов земной коры. Все стальные сплавы в основном состоят из железа и углерода на 0,002–2,1% по весу. В этом диапазоне углерод связывается с железом, создавая прочную молекулярную структуру. Полученная микроструктура решетки помогает достичь определенных свойств материала, таких как прочность на разрыв и твердость, на которые мы полагаемся в стали.

Хотя вся сталь сделана из железа и углерода, разные типы стали содержат разное процентное содержание каждого элемента.Сталь также может включать другие элементы, такие как никель, молибден, марганец, титан, бор, кобальт или ванадий. Добавление различных элементов в «рецепт» стального сплава влияет на свойства его материала. Метод производства и обработки стали еще больше расширяет эти возможности.

Одна примечательная группа стальных сплавов содержит хром. Все такие сплавы широко известны как нержавеющая сталь.

Как сделать сталь

В основном сталь производится путем смешивания углерода и железа при очень высоких температурах (выше 2600 ° F).

Первичное производство стали производит сталь из продукта, называемого «чушковый чугун». Чугун — это выплавленное железо из руды, которая содержит больше углерода, чем требуется для стали.

Сталевар использует систему, которая пропускает кислород через плавку чугуна. Этот процесс создает равное окисление по всему расплавленному металлу. Окисление удаляет излишки углерода. Он также испаряет или связывает примеси, состоящие из таких элементов, как кремний, фосфор и марганец.

Вторичная выплавка стали осуществляется «в ковше».«Это процесс рафинирования и легирования стали. Вторичное производство стали может начинаться с переплавки лома или продолжаться в ходе первичного процесса. Можно добавлять элементы, чтобы получить определенный сплав. Сталевар также может удалить поверхностные загрязнения (удаление шлака). Ковш нагревается и охлаждается до температур, необходимых для необходимых химических процессов.

Режущая и наматывающая сталь для производства труб.

Отделочная сталь

В литейном производстве сталь отливают из песка или по выплавляемым моделям в узорчатые формы.На сталелитейном заводе сталь разливается с помощью машины непрерывного литья в сырье для строительных материалов. МНЛЗ позволяет получать стандартизированные необработанные стальные формы, а не готовые детали. Сырая сталь будет подвергнута механической обработке или переработке в конечные продукты. Сталелитейные заводы обычно отливают и формируют листы, заготовки, стержни, блюмы, трубы, слитки и проволоку.

Стан может также производить горячекатаный или холоднокатаный прокат в процессе производства. Эти процессы создают разные формы и отделки. Перед отправкой сталь может быть разрезана, намотана на катушку или скручена, прежде чем покинуть завод.

Сталь может подвергаться термообработке на литейном или заводском производстве. Заключительные этапы, такие как закалка, отпуск, нормализация и отжиг, могут повлиять на поведение сплава в применении.

Изобретение стали

Археологи обнаружили самую раннюю сталь на месте, датируемом 4000 лет назад, в Турции. Тигельные стали, такие как знаменитая южно-индийская сталь Wootz, производились последовательно еще в 4 ^{-м —} -м веке до нашей эры. Однако до середины 1800-х годов производство стали было невероятно сложной задачей.

Сталь плавится около 2700 ° F. Поддержание такой высокой температуры было сложной задачей для древних печей, производящих тигельную сталь. Кроме того, примеси обнаруживаются в стальных сплавах, состоящих из таких элементов, как кремний и марганец. Управление ими по-прежнему представляет собой проблему. В древнем сталеплавильном производстве использовался долгий, многоступенчатый процесс. Основатели проводили долгий день, нагревая, перемешивая, очищая от шлака и повторно нагревая свои сплавы. После того, как сталь была отлита, ее отправили обрабатывать кузнецы. Удары по наковальне создавали окончательные формы.Это также помогло распределить и уменьшить углеродную дисперсию, поры или включения.

В 1856 году Генри Бессемер получил патент на новый способ получения стали. Использование конвертера Бессемера, а не традиционных плавильных емкостей, позволило сталелитейщику продувать воздух через расплавленный металл. При реакции с воздухом примеси окисляются и выделяются газы. Окисление также помогло создать и поддерживать высокую температуру, необходимую для выплавки стали.

Процесс, при котором один раз в день в литейном цехе и больше времени в кузнице был заменен 20-минутным процессом, позволяющим произвести 5 тонн стали.Сталь Бессемера также была прочнее и качественнее, чем могли надеяться производители стали. Это нововведение поддержало промышленную революцию.

Перемещение стального лома с помощью электромагнита.

Сталь магнитная?

Большая часть стали является магнитной, но не вся. Сталь в основном производится из железа, а железо — магнитное. Ферромагнетизм был впервые обнаружен в природе в «магнитных камнях» — камнях, сделанных из магнетита, оксида железа. Другие элементы, такие как кобальт и никель, также являются ферромагнитными. Эти элементы также иногда встречаются в стали.

Нержавеющая сталь, как известно, немагнитна, хотя все нержавеющие стали содержат железо, а многие — никель. По правде говоря, только некоторые нержавеющие сплавы являются немагнитными. Аустенитная нержавеющая сталь, которая содержит никель, в большинстве случаев немагнитна (хотя при обработке она может стать очень слабо магнитной). Другие типы, такие как ферритные или мартенситные сплавы, являются нержавеющими и магнитными.

Свойства стали

Сталь

так широко используется из-за ее особых свойств материала в сочетании с ее относительно низкой стоимостью.По сравнению с другими многими другими строительными и инструментальными материалами (такими как дерево, камень, бетон или чугун), сплавы стали предлагают:

• Твердость : устойчивость к вдавливанию при нажатии с постепенно увеличивающимся давлением
• Вязкость : когда материал деформируется, вязкость описывает, как далеко он проходит до разрушения
• Предел текучести : сопротивление изменению формы при вытягивании с постепенно увеличивающимся давлением
• Прочность на разрыв : способность материала выдерживать растяжение до разрушения
• Ковкость : способность придавать форму путем удара или прессования без разрушения
• Пластичность : способность формировать форму без потери прочности — обрабатываемый металл часто делает его более хрупким, но пластичные материалы не так быстро становятся хрупкими в процессе работы.

Диапазон испытаний этих свойств варьируется в зависимости от сплава, но в целом сталь может быть как более твердой, так и более жесткой (менее хрупкой), чем многие другие материалы.

Инструментальные стали часто закаливают для достижения максимальной твердости.

Марки стали

Существует четыре основных группы стальных сплавов: углеродистые, инструментальные, легированные и нержавеющие стали.

• Углеродистая сталь — Низкоуглеродистые, средне- и высокоуглеродистые стали в основном различаются по твердости и пластичности. Низкоуглеродистые или низкоуглеродистые стали, как правило, более пластичны по сравнению с другими сталями, но также обладают меньшей твердостью.С другой стороны, высокоуглеродистые стали тверже. Однако высокоуглеродистая сталь обычно имеет более низкую пластичность.
• Инструментальная сталь — Для инструментальных сталей используется высокоуглеродистая сталь с добавлением таких элементов, как вольфрам, ванадий или молибден, прошедшая термообработку и закалку до высшей твердости.
• Легированная сталь — Это семейство сталей обычно относится к сталям, смешанным со специальными элементами, обеспечивающими исключительные свойства материала, за исключением тех, которые обычно относятся к другим семействам.Все стали — это сплавы, и многие из них имеют дополнительные элементы. Однако легированные стали — это необычные стали, созданные для конкретного применения, и они могут варьироваться от недорогих составов до экзотических сплавов, используемых для реактивных двигателей.
• Нержавеющая сталь — Эти стали легированы хромом, чтобы сделать их устойчивыми к ржавчине за счет пассивирования.

Производство стали: история вторичного использования

Одна из лучших особенностей стали (и других металлов) заключается в том, что лом может стать совершенно новым высококачественным металлом.В процессе вторичной выплавки стали создаются сплавы, не уступающие по качеству полученным из чугуна. Металлические предметы могут разлагаться от использования, но элементарный химический состав металла означает, что плавление и легирование создают совершенно новый продукт.

Таким образом, рост производства стали не требует соответствующего роста выплавки новой руды (хотя производство чугуна остается жизненно важной частью цепочки поставок стали). Восстановление и переработка стального лома означает, что вчерашняя автомобильная панель может стать двутавровой балкой завтрашнего дня.

Металл, 98% стали которого можно утилизировать, является одним из наиболее пригодных для вторичного использования продуктов в мире. Тем не менее, это не без экологических проблем. Кокс, одна из разновидностей угля, обычно используется в качестве исходного углерода в сталеплавильном производстве. Кроме того, высокая энергия, необходимая для плавления или плавления, окисления и других производственных процессов, действительно создает химические вещества и углекислый газ. К счастью, в сталелитейном секторе проводится множество исследований, направленных на устранение проблем, связанных с производством. Некоторые включают переработку углекислого газа обратно в саму сталь в качестве источника углерода, что снижает потребность в других источниках, таких как кокс.

После доработки и внедрения этих технологий сталелитейное производство останется одной из основных отраслей промышленности будущего. Он поддерживает, движет и строит нашу экономику.

Как производится сталь — краткое описание доменной печи

Есть два типа металлов, черных и цветных. Железо происходит из железа или содержит железо, в то время как Цветные металлы не содержат железа.

Некоторые образцы черных металлов могут быть мягкой сталью, чугуном, высокопрочной сталью и инструментальной сталью.

Примеры из цветных металлов — медь, алюминий, магний, титан и т. д.

К делают сталь, железную руду сначала добывают из земли. Затем он плавится во взрыве. печи, в которых удаляются примеси и добавляется углерод. На самом деле очень простое определение стали — это «железо, легированное углеродом, обычно менее чем 1% ».

Следующий текст взят из Руководства по конструкции для металлургов. Руководство V-Том I.

Доменные печи требуют множества вспомогательных средств для поддерживать их операции.Однако, попросту говоря, сама печь представляет собой огромная стальная оболочка почти цилиндрической формы, облицованная жаропрочным кирпичом. После запуска или «продувки» печь работает непрерывно до тех пор, пока огнеупорная футеровка нуждается в обновлении или до тех пор, пока потребность в чугуне не упадет до предела где печь закрыта. Продолжительность работы печи с момента запуска до завершения называется «кампанией» и может длиться несколько лет.

Железная руда и другие железосодержащие материалы, кокс и известняк засыпаны в печь сверху и спускаются вниз, становясь все горячее по мере того, как они раковина в теле печи, которая называется штабелем.В верхней половине в печи газ от сжигания кокса удаляет большое количество кислорода из чугуна руда. Примерно на полпути известняк начинает реагировать с примесями в руде. и кокс для образования шлака.

Зола кокса поглощается шлаком. Некоторое количество кремнезема в руде восстанавливается до кремния и растворяется в железе. немного углерода в коксе. На дне печи, где повышается температура значительно выше 3000 по Фаренгейту, расплавленный шлак плавает в ванне с расплавленным чугуном, который четыре или пять футов глубиной.Поскольку шлак плавает поверх чугуна, возможно слить через шлаковую выемку в печи. Расплавленный чугун выделяется из пода печи через летку. Выпуск железа и шлака является основным фактором, позволяющим загружать в печь дополнительные материалы. вершина.

Это краткое описание сложных операций доменной печи представлены здесь, чтобы служить точкой отсчета для фактического потока операций. Очень часто в одном цехе могут быть устроены несколько доменных печей, так что наиболее эффективно можно использовать топливо, внутренние железнодорожные пути и т. д.

Отличный сайт о том, как производится сталь…
http://www.dofasco.ca/HOW_STEEL_IS_MADE/html/index.html

Процесс меткомбинат Производство

*

Выберите страну / regionUnited StatesCanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийского океана TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral африканского RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократической Республика ofCook IslandsCosta RicaCote D’IvoireCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast TimorEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial ГвинеяЭритреяЭстонияЭфиопияФолклендские (Мальвинские) острова Фарерские островаФиджиФинляндияМорская Республика Югославия МакедонияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузские Южные территорииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГуадель oupeGuamGuatemalaGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard и McDonald IslandsHoly Престол (Ватикан) HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran (Исламская Республика) IraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakstanKenyaKiribatiKorea, Корейские Народно-Демократической RepKorea, Республика ofKuwaitKyrgyzstanLao Народный Демократической RepLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Arab JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacauMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Федеративные StatesMoldova, Республика ofMonacoMongoliaMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua Нового GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint HelenaSaint Китс и НевисСент-ЛюсияСент-Пьер и МикелонСамоаСан-МариноСао-Томе и ПринсипиСаудовская Ара biaSenegalSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSpainSri LankaSth Georgia & Sth Sandwich Институт социальных Винсент и GrenadinesSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, провинция ChinaTajikistanTanzania, Объединенная Республика ofThailandTogoTokelauTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks и Кайкос IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Арабские EmiratesUnited KingdomUruguayUS Малые отдаленные IslandsUzbekistanVanuatuVenezuelaVietnamVirgin острова (Британские) Виргинские острова (U.S.) Острова Уоллис и Футуна Западная Сахара ЙеменЮгославия Замбия Зимбабве

Шесть этапов современного производства стали

Процесс превращения сырого продукта в готовую нержавеющую сталь является длительным, но его можно упростить до шести этапов. Давайте посмотрим на этот невероятный процесс.

Изготовление железа

Для производства чистой стали продукты, из которых она состоит — известь, кокс и железная руда, — должны быть превращены в железо. Все они помещаются в доменную печь и переплавляются для получения так называемого расплавленного чугуна или чугуна.На этом этапе железо все еще имеет много примесей, и их необходимо удалить, чтобы металл не стал хрупким.

Первичное производство стали

Для удаления примесей в расплавленный металл добавляют стальной лом. Кислород также будет проходить через печь, что удаляет много углерода и других примесей. В электрических печах электричество пропускается через печь, и могут быть достигнуты те же результаты. После завершения этого процесса у нас есть необработанная сталь.

Вторичное производство стали

Для разных задач используются разные марки стали. Классификация основана на том, какие элементы все еще находятся в металле, например, двуокись углерода. Будет удалено много углерода, но его место займет алюминий, чтобы создать сталь качества чертежей. Для изготовления конструкционной стали внутри остается больше углерода, и это придает стали большую прочность на разрыв. Некоторые методы могут быть применены для изменения уровня оставшихся примесей, в том числе:

• Перемешивание
• Повышение или понижение температуры
• Удаление газов
• Ковш для впрыска

Когда процесс закончен и правильная оценка достигнута, можно начинать следующий шаг.

Непрерывное литье

Затем сталь в расплавленном виде разливают в охлаждающие формы. Это позволяет стали становиться твердой, и сталь вытягивается оттуда, пока она еще горячая. Для ее вытягивания используются направляющие ролики, а затем сталь разрезается на куски нужной длины. Его можно использовать для балок, заготовок, плит или других изделий, а когда детали полностью охлаждаются, их отправляют в другое место для первичной ковки.

Первичная поковка

На этом этапе черновым литым изделиям придают форму посредством процесса, называемого горячей прокаткой.Это избавит от дефектов формы и создаст желаемое качество стали. Этот процесс можно использовать для изготовления бесшовных трубок, длинных и плоских изделий, а также различных изделий на заказ.

Вторичное формование

Для создания окончательной формы стали можно использовать ряд второстепенных методов, в том числе:

• Покрытие
• Термическая обработка
• Присоединение
• Нажатие
• Бурение
• Обработка
• Клепка

Это весь процесс формования стали.Если вы создаете проект из стали и хотите получить профессиональный совет о том, какую технику использовать или какой тип стали применять, тогда свяжитесь с нами. Мы можем взять ваши дизайнерские планы и превратить их в продукты, которые вы хотите обеспечить успеху вашего проекта. Позвоните нам сегодня, чтобы получить бесплатное предложение.

Процесс производства стали — как производится сталь?

Процесс производства стали — как производится сталь?

10 апреля 2020

Производство стали — важная отрасль, оказывающая значительное влияние на нашу мировую экономику.С середины 1800-х годов сталь стала одним из наиболее востребованных материалов во всем мире, обслуживая бесчисленные производственные и строительные рынки. По данным Всемирной ассоциации производителей стали, мировое производство стали поддерживает или способствует мировой экономической деятельности на 2,9 триллиона долларов, что делает его важным материалом для поддержки миллионов рабочих мест во всем мире.

Сталь

может показаться не товаром, связанным с передовыми технологиями, но процесс ее производства прошел долгий путь. В этом руководстве по процессу производства стали мы исследуем историю стали и сравним ее с тем, как сталь производится и используется в современных приложениях.

История производства стали

Сталь — это открытие железного века, периода, который начался около 1200 г. до н. Э. Железная руда впервые была добыта в Центральной Азии и Европе, и люди в то время использовали железо для изготовления инструментов и оружия в практике, называемой черной металлургией. Изделия из железа развивались в это время, начиная с кузнецов, производящих изделия из кованого железа. Эти торговцы научились нагревать железную руду, и, используя процесс молотка и наковальни, кузнецы удаляли примеси из металла и производили прочный и ковкий конечный железный продукт.

Железо приняло несколько других форм, прежде чем в конечном итоге появилось то, что сегодня считается сталью. В Китае металлурги железного века нагревали железо в больших печах, эффективно плавя вещество в жидкость и смешивая ее с древесным топливом. Затем расплавленную жидкость разливали в формы, которые затем оставляли для затвердевания, в конечном итоге принимая форму кухонных инструментов и других предметов из форм. Этот процесс, известный как чугун, дает более прочный продукт, чем кованое железо, но он был хрупким, что затрудняло его формирование и изгиб.

После чугуна кузнецы Центральной Европы начали покрывать кованые изделия древесным углем, чтобы улучшить прочность чугуна при сохранении его гибкости. После этого железо прошло последнюю итерацию, которая больше всего напоминает сегодняшнюю сталь. В Индии металлурги разработали процесс плавки чугуна, сочетающий в себе идеальное соотношение железа и углерода. Используя тигли или глиняные контейнеры, мастера по металлу смешивали куски железа и древесного угля в высокотемпературной печи.Во время готовки железо плавится и поглощает атомы углерода из древесного угля. После охлаждения тигли содержали то, что мы теперь называем сталью, — сплав железа с углеродом.

После открытия сплавов железа с углеродом, различные цивилизации начали расширять свои методы производства стали, позволяя им изготавливать улучшенное оружие, инструменты и конструкции. Начиная с железного века, люди стремились усовершенствовать процесс производства стали не только для того, чтобы производить ее в больших количествах, но и для более эффективного производства.Постоянное совершенствование производства стали является причиной того, что сегодня сталь стала таким важным глобальным товаром.

Как сегодня производится сталь?

Современный процесс производства стали начался в 1856 году по технологии, известной как Бессемеровский процесс. Считается, что это первый процесс массового производства стали. По словам историков, два разных изобретателя, один из Великобритании и один из Питтсбурга, одновременно разработали процесс производства стали, который включал удаление примесей железа с помощью воздушного потока.

С этим открытием другие производители стали начали совершенствовать процесс, в конечном итоге открыв способ использования струйной обработки воздуха для сохранения содержания углерода при полном удалении примесей. Наконец, этот процесс превратился в очень рентабельный способ массового производства высококачественной стали, которую мы используем до сих пор.

Сегодняшнюю сталь обычно производят одним из двух способов:

1. Доменная печь: Доменный процесс, также известный как кислородно-кислородный процесс (BOP), объединяет сырую железную руду с небольшим количеством стального лома в печи.Затем в печь вдувают чистый кислород, повышая ее температуру. Металлолом не только плавится в жидкость при этой температуре, но и примеси железа также окисляются, полностью испаряясь. Кроме того, высокая температура снижает содержание углерода до идеального соотношения, в результате чего получается жидкая сталь.
2. Электродуговые печи: В электродуговых печах (EAF) сильноточная электрическая дуга от электродов плавит большие количества стальных отходов в жидкость.Пока стальной лом плавится, техники добавляют другие ферросплавы до тех пор, пока жидкий металл не достигнет желаемого отношения стали к другим сплавам, таким как хром и никель, которые образуют нержавеющую сталь. Затем для очистки стали печь продувают кислородом и добавляют известь и плавиковый шпат. Эти вещества соединяются с примесями стали, превращаясь в шлак. Затем шлак всплывает в верхнюю часть расплавленной стали, где он удаляется, оставляя после себя чистую сталь.

ДСП на сегодняшний день является наиболее распространенным методом производства стали.Современные сталеплавильные печи из ДСП производят 150 тонн стали за плавку, что занимает примерно 90 минут.

Производство металлов на заказ

Сталь

— это универсальный, доступный и доступный в большом количестве материал, что делает его идеальным материалом для использования в бесчисленных производственных мощностях. Производители оригинального оборудования и другие производственные компании полагаются на стоимость стали при производстве своих оригинальных компонентов и продуктов.

По всему миру компании закупают сталь и металлы и сплавы, чтобы создавать свои продукты и воплощать свои проекты в жизнь.Изготовление и проектирование металлических изделий на заказ — критически важная профессиональная услуга в мировой экономике, потому что это то, что позволяет предприятиям изобретать новые и полезные товары и рисковать, создавая инновационные конструкции, которые помогают формировать и улучшать нашу повседневную жизнь.

Производство и проектирование металлических изделий объединяет целый ряд экспертов, от дизайнеров, инженеров и консультантов до сварщиков, слесарей и монтажников. Каждый эксперт должен сыграть свою роль в обеспечении превращения стали и металлических материалов в хорошо спроектированные, высококачественные компоненты и конечные продукты, которые в дальнейшем будут играть важную роль на нашем мировом рынке.

Выберите Summit Steel для контрактного производства металла на заказ

Производителям и предприятиям по производству комплектного оборудования требуются надежные, профессиональные и знающие партнеры по контрактному производству металла, которые помогли бы им производить стальную и металлическую готовую продукцию эффективно и в соответствии с самыми высокими стандартами. Если вы ищете компанию по производству высокоточного металла для удовлетворения уникальных потребностей вашего бизнеса, выберите Summit Steel.

Более 25 лет Summit Steel помогает предприятиям эффективно производить детали с помощью передовых производственных и производственных процессов.Наши услуги по контрактному производству металла варьируются от первоначального проектирования и инженерной поддержки до лазерной резки, трехмерной обработки и сварки стали и металлов. Наши гибкие предложения услуг могут быть адаптированы к любому объему производства, необходимому вашему бизнесу. Summit Steel может поставлять высококачественные изделия из металла и стали, а также детали для вашей отрасли — от единого источника до крупных заказов.

Для получения дополнительной информации о заключении контракта с Summit Steel на производство металла на заказ, свяжитесь с нами сегодня.Позвоните нам по телефону (610) 921-1119 или запросите расценки онлайн.

Брайан Рид — вице-президент по продажам и развитию бизнеса Summit Steel & Manufacturing Inc.

Создание стали | HowStuffWorks

Сталь — это железо, из которого удалено большинство примесей. Сталь также имеет постоянную концентрацию углерода повсюду (от 0,5 до 1,5 процента). Такие примеси, как диоксид кремния, фосфор и сера, сильно ослабляют сталь, поэтому их необходимо удалить.Преимущество стали перед железом заключается в значительном увеличении прочности.

Мартеновская печь — это один из способов производства стали из чугуна. Чугун, известняк и железная руда поступают в мартеновскую печь. Он нагревается примерно до 1600 градусов по Фаренгейту (871 градус по Цельсию). Известняк и руда образуют шлак, который плавает на поверхности. Примеси, включая углерод, окисляются и всплывают из железа в шлак. При правильном содержании углерода получается углеродистая сталь.

Другим способом производства стали из чушкового чугуна является процесс Бессемера , который включает окисление примесей в чушках путем продувки воздухом расплавленного чугуна в конвертере Бессемера .Теплота окисления повышает температуру и сохраняет железо в расплавленном состоянии. Когда воздух проходит через расплавленный чугун, примеси соединяются с кислородом с образованием оксидов. Окись углерода выгорает, а другие примеси образуют шлак.

Однако на большинстве современных сталелитейных заводов для производства стали используется так называемая кислородная печь. Преимущество — скорость, поскольку процесс примерно в 10 раз быстрее, чем в мартеновской печи. В этих печах кислород высокой чистоты продувает расплавленный чугун, снижая содержание углерода, кремния, марганца и фосфора.Добавление химических чистящих средств, называемых флюсами , помогает снизить уровень серы и фосфора.

На этом этапе со сталью могут быть легированы различные металлы для создания различных свойств. Например, добавление от 10 до 30 процентов хрома создает нержавеющую сталь, которая очень устойчива к ржавчине. Добавление хрома и молибдена создает хромомолибденовую сталь, которая является прочной и легкой.

Если задуматься, есть две природные катастрофы, которые значительно облегчили развитие и процветание человеческих технологий.Один из них — огромная доступность железной руды. Во-вторых, доступность огромных объемов нефти и угля для производства железа. Без железа и энергии мы, вероятно, не продвинулись бы так далеко, как сегодня.

Перейдите по ссылкам ниже, чтобы узнать больше о чугуне и стали.

Связанные статьи HowStuffWorks

Дополнительные ссылки

Источники

• «Ручной инструмент». Британская энциклопедия. 2008 г. (22 декабря 2008 г.) http: // www.britannica.com/EBchecked/topic/254115/hand-tool
• Рикард, Т.А. «Использование метеоритного железа». Королевский антропологический институт Великобритании и Ирландии. 1941. (6 января 2009 г.) http://www.jstor.org/pss/2844401
• «Глоссарий металлургического завода». Американский институт чугуна и стали. 2008 г. (22 декабря 2008 г.) http://www.steel.org/Content/NavigationMenu/LearningCenter/SteelGlossary/Steel_Glossary.htm
• Tripathi, Vibha. «Технология железа и ее наследие в Индии (с древнейших времен до раннего средневековья).»Infinity Foundation. (6 января 2009 г.) http://www.infinityfoundation.com/mandala/t_pr/t_pr_tripa_iron_frameset.htm
• Янг, Сюзанна М.М. и др.» Самое раннее использование железа в Китае. «Металлы в древности . 1999. (6 января 2009 г.) http://donwagner.dk/

Как производится сталь? | Wonderopolis

Вы когда-нибудь находили время, чтобы остановиться и поразмышлять об окружающем мире? Где бы вы ни находились прямо сейчас, перестаньте читать на минуту и ​​просто оглянитесь вокруг.Что ты видишь?

Все «вещи» вокруг вас сделаны из чего-то. Что это такое? Вы когда-нибудь задумывались о большом разнообразии материалов, из которых состоит все, что вас окружает? Есть ли под ногами ковровые волокна? Как насчет кусков дерева или пластика, которые образуют сиденье, на котором вы сидите?

Есть еще один строительный материал, очень распространенный во всем мире. Вы найдете его в кастрюлях и сковородках, в которых готовите. Он составляет большую часть бытовой техники в вашем доме. Это в транспортных средствах, на которых вы ездите.Он поддерживает мосты, по которым вы проезжаете. Это даже помогает поддерживать здания, такие как ваш дом и школа. О чем мы говорим? Ни что иное, как сталь!

Откуда вся эта сталь? На деревьях уж точно не растет! Сталь — это металл, а металл обычно добывают из-под земли. Однако, если вы посмотрите на периодическую таблицу элементов, вы не найдете там стали в качестве элемента.

Однако вы найдете элемент, который является основным компонентом стали: железо.Железо действительно происходит из-под земли. Железо добывают во многих местах по всему миру. Так как же это железо становится сталью?

Сталь — это сплав, который представляет собой смесь двух или более металлических элементов. Металлы делятся на два типа: черные и цветные. Черные металлы содержат железо. Сталь — это черный металл. Цветные металлы включают алюминий, медь и титан.

Сама по себе железная руда обычно содержит много примесей, таких как кремнезем, фосфор и сера.Эти примеси ослабляют железо. Процесс производства стали включает в себя удаление примесей из железа и добавление углерода, чтобы придать стали невероятной прочности.

Металл можно извлечь из руды, нагревая ее до чрезвычайно высоких температур, пока она не расплавится. Этот процесс известен как плавка. Историки считают, что сталь производилась в элементарных печах на протяжении тысячелетий.

Изобретение доменных печей и других технологических усовершенствований в период с 17 по 19 века привело к появлению стали более высокого качества, которую можно было производить массово.Сегодня большинство сталелитейных заводов используют производственный процесс, называемый кислородным производством стали (BOS).

В больших печах BOS кислород высокой чистоты продувается через расплавленную железную руду. Кислород соединяется с примесями с образованием оксидов, которые либо сгорают, либо образуют побочный продукт, называемый шлаком, который можно снимать с поверхности расплавленного железа. Другие химические очистители, называемые флюсами, также добавляются для удаления примесей.

Затем можно добавить другие элементы, чтобы создать нужный тип стали.Углерод — самая распространенная добавка. Его используют для создания высокопрочной углеродистой стали. Еще одна популярная добавка — хром, который можно добавить, чтобы сделать нержавеющую сталь очень устойчивой к ржавчине.

Сталь — один из самых распространенных строительных материалов в мире из-за ее высокой прочности и относительно низкой стоимости производства. Ежегодно сталелитейные заводы производят более 1,3 миллиарда тонн стали, которая используется по-разному, например, в строительных материалах, кораблях, автомобильных рамах, мостах, бытовой технике, оружии и машинах.

.