Шлаки сталеплавильных процессов

Производство стали

Введение

Металлы относятся к числу наиболее распространенных материалов, кото­рые

человек использует для обеспечения своих жизненных потребностей. В наши дни

трудно найти такую область производства, научно-технической деятельности

человека или просто его быта, где металлы не играли бы главенствующей роли

как конструкционного материала.

Металлы разделяют на несколько групп: черные, цветные и благородные. К группе

черных металлов относятся железо и его сплавы, марганец и хром. К цветным

относятся почти все остальные металлы периодической системы Д. И. Менделеева.

Железо и его сплавы являются основой современной технологии и техники. В ряду

конструкционных металлов железо стоит на первом месте и не уступит его еще

долгое время, несмотря на то, что цветные металлы, полимерные и керамические

материалы находят все большее применение. Железо и его сплавы составляют

более 90 % всех металлов, применяемых в современном производстве.

Самым важнейшим из сплавов железа является его сплав с углеродом. Углерод

придает прочность сплавам железа. Эти сплавы образуют большую группу чугунов

и сталей.

Сталями называют сплавы железа с углеродом, содержание которого не превышает

2,14 %. Сталь – важнейший конструкционный материал для машиностроения,

транспорта и т. д.

Сталеплавильное производство – это получение стали из чугуна и стального лома

в сталеплавильных агрегатах металлургических заводов. Сталеплавильное

производство является вторым звеном в общем производственном цикле черной

металлургии. В современной металлургии основными способами выплавки стали

являются кислородно-конвертерный, мартеновский и электросталеплавильный

процессы. Соотношение между этими видами сталеплавильного производства

меняется.

Сталеплавильный процесс является окислительным процессом, так как сталь

получается в результате окисления и удаления большей части примеси чугуна –

углерода, кремния, марганца и фосфора. Отличительной особенностью

сталеплавильных процессов является наличие окислительной атмосферы. Окисление

примесей чугуна и других шихтовых материалов осуществляется кислородом,

содержащимся в газах, оксидах железа и марганца. После окисления примесей, из

металлического сплава удаляют растворенный в нем кислород, вводят легирующие

элементы и получают сталь заданного химического состава.

Роль шлаков в процессе производства стали исключительно велика. Шлаковый режим,

определяемый количеством и составами шлака, оказывает большое влияние на

качество готовой стали, стойкость футеровки и производительность

сталеплавильного агрегата. Шлак образуется в результате окисления составляющих

части шихты, из оксидов футеровки печи, флюсов и руды. По свойствам

шлакообразующие компоненты можно разделить на кислотные (SiO₂; P

₂O₅; TiO₂; и др.), основные (CaO; MgO; FeO; MnO и

др.) и амфотерные (Al₂O₃; Fe₂O₃; Cr

₂O₃; и др.) оксиды. Важнейшими компонентами шлака, оказывающими

основное влияние на его свойства, являются оксиды SiO₂ и CaO.

Шлак выполняет несколько важных функций в процессе выплавки стали:

1. Связывает все оксиды (кроме СО), образующиеся в процессе окисления

примесей чугуна. Удаление таких примесей, как кремний, фосфор и сера,

происходит только после их окисления и обязательного перехода в виде оксидов

из металла в шлак. В связи с этим шлак должен быть надлежащим образом

подготовлен для усвоения и удержания оксидов примесей;

2. Во многих сталеплавильных процессах служит передатчиком кислорода из

печной атмосферы к жидкому металлу;

3. В мартеновских и дуговых сталеплавильных печах через шлак происходит

передача тепла металлу;

4. Защищает металл от насыщения газами, содержащимися в атмосфере печи.

Изменяя состав шлака, можно отчищать металл от таких вредных примесей, как

фосфор и сера, а также регулировать по ходу плавки содержание в металле

марганца, хрома и некоторых других элементов.

Для того, чтобы шлак мог успешно выполнять свои функции, он должен в

различные периоды сталеплавильного процесса иметь определенный химический

состав и необходимую текучесть (величина обратная вязкости). Эти условия

достигаются использованием в качестве шихтовых материалов плавки расчетных

количеств шлакообразующих — известняка, извести, плавикового шпата, боксита и

др.

Дата добавления: 2015-05-07