Сталеплавильный процесс производства стали из железной руды и / или лома . В сталеплавильном производстве такие примеси , как азот , кремний , фосфор , сера и избыточный углерод (наиболее важная примесь), удаляются из получаемого железа, а легирующие элементы, такие как марганец , никель , хром , углерод и ванадий , добавляются для производства различных марок стали. . Ограничение растворенных газов, таких как азот и кислороди захваченные примеси (называемые «включениями») в стали также важны для обеспечения качества изделий, отлитых из жидкой стали . [1]
Сталеплавильный существовала на протяжении тысячелетий, но она не была коммерчески на массовом масштабе до конца 14 - го века . Древним процессом выплавки стали был тигельный процесс . В 1850 - х и 1860-х годов процесс Bessemer и процесс Siemens-Martin превратился выплавку стали в тяжелой промышленности . Сегодня существует два основных промышленных процесса производства стали, а именно производство стали в кислородном кислороде , в котором в качестве основного сырья используется жидкий чугун из доменной печи и стальной лом, и производство стали в электродуговой печи (ЭДП), при котором используется стальной лом или прямой металлолом. восстановленное железо(DRI) в качестве основного сырья. Производство стали с использованием кислорода происходит преимущественно за счет экзотермического характера реакций внутри емкости; Напротив, в сталеплавильном производстве из ДСП электрическая энергия используется для плавления твердого скрапа и / или материалов прямого восстановления. В последнее время технология сталеплавильного производства в ЭДП приблизилась к производству стали в кислородной печи, поскольку в этот процесс вкладывается больше химической энергии. [2]
История [ править ]
Производство стали сыграло решающую роль в развитии древних, средневековых и современных технологических обществ. Ранние процессы производства стали производились в классическую эпоху в Древнем Иране , Древнем Китае , Индии и Риме, но процесс древнего производства стали был утерян на Западе после падения Западной Римской империи в V веке нашей эры. [3]
Чугун - твердый, хрупкий материал, с которым трудно работать, тогда как сталь - ковкий, относительно легко формируемый и универсальный материал. На протяжении большей части истории человечества сталь производилась в небольших количествах. С момента изобретения процесса Бессемера в 19 веке и последующих технологических разработок в технологии впрыска и управления процессами массовое производство стали стало неотъемлемой частью мировой экономики и ключевым показателем современного технологического развития. [4] Самый ранний способ производства стали был в цехе .
Ранние современные методы производства стали часто требовали больших затрат труда и требовали высокой квалификации. Видеть:
- Кузница для изысканной отделки , в которой можно было производить сталь с помощью немецкого процесса отделки .
- блистерная сталь и тигельная сталь .
Важным аспектом промышленной революции было развитие крупномасштабных методов производства ковкого металла ( пруткового железа или стали). Пудлингование печи первоначально средство получения кованого железа , но позже был применен к производству стали.
Настоящая революция в современном сталеплавильном производстве началась только в конце 1850-х годов, когда бессемеровский процесс стал первым успешным методом производства стали в больших количествах, за которым последовала мартеновская печь .
Современные процессы [ править ]
Современные сталеплавильные процессы можно разделить на две категории: первичные и вторичные.
Первичное производство стали включает преобразование жидкого чугуна из доменной печи и стального лома в сталь путем выплавки стали в кислородном кислороде или плавления стального лома или железа прямого восстановления (DRI) в электродуговой печи.
Вторичное производство стали включает рафинирование необработанной стали перед разливкой, а различные операции обычно выполняются в ковшах. Во вторичной металлургии добавляются легирующие агенты, снижается содержание растворенных газов в стали, а включения удаляются или химически изменяются, чтобы гарантировать получение высококачественной стали после литья. [5]
Первичное производство стали [ править ]
Производство стали в кислородном конвертере - это метод первичной выплавки стали, при котором обогащенный углеродом жидкий чугун превращается в сталь. Продувка кислородом расплавленного чугуна снижает содержание углерода в сплаве и превращает его в сталь. Процесс известен как основная из - за химической природы огнеупоров - оксид кальция и оксид магния -Вот линии сосуд , чтобы выдерживать высокую температуру и коррозионный характер расплавленного металла и шлака в емкости. Шлак химия процесса также контролируется , чтобы гарантировать , что примеси , такие как кремний и фосфор, удаляются из металла.
Процесс был разработан в 1948 году Робертом Даррером с использованием усовершенствованного конвертера Бессемера, в котором продувка воздухом заменена продувкой кислородом . Это снизило капитальные затраты заводов и время плавки, а также повысило производительность труда. Между 1920 и 2000 годами потребность в рабочей силе в отрасли снизилась в 1000 раз, с более чем 3 человеко-часов на тонну до 0,003 человеко-часов. Подавляющее большинство стали, производимой в мире, производится с использованием кислородной печи; в 2011 году на его долю приходилось 70% мирового производства стали. Современные печи загружают до 350 тонн чугуна и превращают его в сталь менее чем за 40 минут по сравнению с 10–12 часами в мартеновской печи . [6]
Производство стали в электродуговых печах - это производство стали из лома или чугуна прямого восстановления, выплавленного в электрической дуге . В электродуговой печи партию стали («нагрев») можно запустить путем загрузки лома или железа прямого восстановления в печь, иногда с «горячей пятой» (расплавленной стали после предыдущего плавления). Газовые горелки могут использоваться для плавления груды металлолома в печи. Как и при производстве стали с кислородным азотом, флюсы также добавляются для защиты футеровки корпуса и улучшения удаления примесей. При производстве стали в электродуговых печах обычно используются печи емкостью около 100 тонн, которые производят сталь каждые 40–50 минут для дальнейшей обработки. [6]
Вторичное производство стали [ править ]
Вторичная выплавка стали чаще всего осуществляется в ковшах . Некоторые из операций, выполняемых в ковшах, включают раскисление (или «гашение»), вакуумную дегазацию, добавление сплава, удаление включений, изменение химического состава включений, десульфуризацию и гомогенизацию. В настоящее время стали обычным делом проводить металлургические операции в ковшах с газовой мешалкой и электродуговым нагревом в крышке печи. Жесткий контроль ковшевой металлургии связан с производством высококачественной стали с узкими допусками по химическому составу и консистенции. [5]
Производство стали в Хисарне [ править ]
В процессе производства чугуна HIsarna, железная руда обрабатывается почти непосредственно в жидкое железо или горячий металл . Процесс основан на типе доменной печи, называемой циклонной конвертерной печью , что позволяет пропустить процесс производства чугунных окатышей, необходимых для основного процесса производства стали в кислородном конвертере . Без необходимости этого подготовительного этапа процесс HIsarna более энергоэффективен и имеет меньший углеродный след, чем традиционные процессы производства стали.
Выбросы углекислого газа [ править ]
По [Обновить]оценкам, к 2020 году на сталеплавильное производство будет приходиться от 7 до 9 процентов всех прямых выбросов парниковых газов от ископаемого топлива . [7]
См. Также [ править ]
- История черной металлургии (1850–1970)
- История черной металлургии (1970-настоящее время)
- Обезуглероживание кислородом аргона
- Обезуглероживание
- FINEX
- Процесс Flodin
- Металлургический комбинат
- Углеродная добавка
- Металлургический уголь
Ссылки [ править ]
- ^ Део, Брахма; Бум, Роб (1993). Основы сталеплавильного производства и металлургии . Нью-Йорк : Prentice Hall International . ISBN 9780133453805. LCCN 92038513 . OCLC 473115765 .
- ^ Turkdogan, ET (1996). Основы сталеплавильного производства . Лондон : Институт материалов . ISBN 9781907625732. OCLC 701103539 .
- ^ Пал, Рон (2002). Отрыв от учебника: предыстория до 1600 года . Scarecrow Press Inc. стр. 53 . ISBN 978-0810837591.
- ^ Сасс, Стивен Л. (август 2011 г.). Субстанция цивилизации: материалы и история человечества от каменного века до эпохи кремния . Нью-Йорк : Издательство Аркады . ISBN 9781611454017. OCLC 1078198918 .
- ^ a b Гош, Ахиндра. (13 декабря 2000 г.). Вторичное производство стали: принципы и приложения (1-е изд.). Бока-Ратон , Флорида : CRC Press . ISBN 9780849302640. LCCN 00060865 . OCLC 664116613 .
- ^ a b Fruehan, Ричард Дж., изд. (1998). Производство, формование и обработка стали: производство стали и рафинирование (11-е изд.). Питтсбург : AIST . ISBN 978-0-930767-02-0. LCCN 98073477 . OCLC 906879016 .
- ^ «Европа лидирует в« озеленении »производства стали» . www.ft.com . Проверено 20 ноября 2020 .
Внешние ссылки [ править ]
- Короткометражный фильм Драма о стали (1946) доступна для бесплатного скачивания в Интернет-архиве.
- Коллекция фотографий US Steel Gary Works, 1906–1971 гг.
- «Сталь для инструментов для победы» , декабрь 1943 г., научно-популярная большая подробная статья с многочисленными иллюстрациями и вырезками по современным основам производства стали.
