headbanner

Osnovno znanje o čelikarstvu

Osnovno znanje o čelikarstvu

Proizvodnja čelika započinje proizvodnjom željeza. Čelik dolazi od sirovog željeza. Sirovo željezo istopljeno iz željezne rude ima visok sadržaj ugljika i mnoge nečistoće (poput silicija, mangana, fosfora, sumpora itd.). Zbog toga sirovo željezo nema plastičnost i žilavost te ima loša mehanička svojstva. Ne može se podvrgnuti obradi pod tlakom, osim za taljenje i lijevanje, što ograničava njegovu upotrebu.

Kako bi se prevladali ti nedostaci sirovog željeza i kako bi ono imalo veću ulogu u industriji, također je potrebno koristiti kisik iz različitih izvora na visokim temperaturama za uklanjanje nečistoća u sirovom željezu do određenog stupnja kako bi se dobio određeni sastav i određene Priroda legiranog čelika željeza i ugljika. Ova metoda uklanjanja nečistoća u sirovom željezu oksidacijom na visokim temperaturama naziva se izrada čelika.

https://www.stargoodsteelgroup.com/

Osnovno znanje o čelikarstvu

 Osnovni principi proizvodnje čelika
Razne nečistoće u sirovom željezu imaju veći afinitet s kisikom u različitim stupnjevima u okruženjima visoke temperature. Stoga se oksidacijom mogu pretvoriti u tekuće, krute ili plinovite okside. Tekući i kruti oksidi reagiraju s oblogom peći, a fluks se dodaje u peć pri visokim temperaturama, kombinira se u tlak i uklanja se iz peći tijekom trošenja. Plin se iz peći također izvlači CO pri vrenju rastopljenog čelika.
        U peći za proizvodnju čelika oksidacija nečistoća uglavnom se postiže prisutnošću FeO.

2Fe + O2 → 2FeO

      1. Oksidacija silicija
Si ima veći afinitet prema kisiku, pa je oksidacija silicija vrlo brza. Potpuno je oksidiran u SiO2 u ranoj fazi taljenja:
Si+2FeO → SiO2+2Fe
Istodobno SiO2 reagira s FeO tvoreći silikat:
2FeO+SiO2 → 2FeO · SiO2
Ova vrsta soli vrlo je važan dio troske. U interakciji s CaO stvara stabilne spojeve 2CaO · SiO2 i FeO. Prvi je čvrsto u trosci, a drugi postaje slobodna komponenta u trosci, što povećava sadržaj FeO u trosci. Povoljnije je potaknuti oksidaciju nečistoća. Odgovor je sljedeći:
2FeO · SiO2+2CaO → 2CaO · SiO2+2FeO
2. Oksidacija mangana
Mangan je također element koji se lako oksidira. MnO koji proizvodi ima višu točku taljenja. MnO se ne otapa u rastaljenom metalu, ali tvori spoj sa SiO2 koji pluta na površini tekućeg metala i postaje dio troske.
Mn+FeO → MnO+Fe
2MnO+SiO2 → 2MnO · SiO2
Reakcija oksidacije silicija i mangana oslobađa mnogo topline, što može brzo povećati temperaturu peći (to je osobito važno za proizvodnju čelika s konvertorom) i uvelike ubrzati proces oksidacije ugljika.
3. Oksidacija ugljikovog elementa
Oksidacija ugljika mora apsorbirati veliku količinu toplinske energije, pa se mora provesti na višoj temperaturi. Oksidacija ugljika vrlo je važna reakcija u procesu proizvodnje čelika:
C+FeO → CO+Fe
Budući da se pri oksidaciji ugljika stvara plin CO, on djeluje kao snažno miješanje kada bježi iz tekućeg metala. Taj se učinak naziva "vrenje". Rezultat vrenja može potaknuti ujednačenost sastava i temperature rastaljene bazena, ubrzati reakciju između metala i sučelja troske, a također pomoći u uklanjanju plina i uključaka u čeliku.
4. Oksidacija elementa fosfora
Do oksidacije fosfora može doći pri temperaturi koja nije previsoka. Proces defosforizacije sastoji se od kombinacije nekoliko reakcija. Reakcije su sljedeće:
2P+5FeO → P2O5+5Fe
P2O5+3FeO → 3FeO · P2O5
Kad u alkalnoj trosci ima dovoljno CaO, doći će do sljedećih reakcija:
3FeO · P2O5+4CaO → 4CaO · P2O5+3FeO
4CaO · P2O5 koji proizvodi stabilan je spoj koji se čvrsto drži u trosci, čime se postiže svrha defosforizacije.
Mora se napomenuti da se tijekom procesa deoksidacije rastopljenog čelika moraju dodati dezoksidansi poput ferosilicija i feromangana. Stoga je nakon deoksidacije troska često kisela, a 3FeO · P2O5 se uništava, a iz nje se reducira P2O5, a P2O5 je nestabilan. Oksid, lako se reducira ugljikom na visokoj temperaturi, što rezultira oporabom fosfora. To također pokazuje da je vrlo teško ukloniti fosfor u kiseloj peći. Kako bi se spriječio ovaj fenomen, potrebno je na odgovarajući način povećati bazičnost troske i količinu troske te poboljšati oksidaciju troske.
 5. Oksidacija sumpora
Sumpor postoji u obliku FeS. Kad u trosci ima dovoljno CaO, sumpor se također može ukloniti. Reakcija je sljedeća:
FeS+CaO → CaS+FeO
Nastali CaS nije topljiv u rastaljenom čeliku, ali stvara trosku koja pluta na površini rastaljenog čelika.
Gornja reakcija je reverzibilna reakcija, a provodi se u trosci koja sadrži FeO. Kad FeO stupi u interakciju s CaS, sumpor će se vratiti u rastopljeni čelik. Stoga se učinkovitost odsumporavanja povećava kako se smanjuje sadržaj FeO u trosci.
Kada troska sadrži dovoljno ugljika, reakcija je drugačija:
CaO+FeS+C → CaS+Fe+CO
Budući da ugljik oduzima FeO kisik, gubi mogućnost interakcije između CaS i FeO, pa se reakcija ne može odvijati u obrnutom smjeru. Zbog toga je odsumporavanje proizvodnje čelika u električnim pećima potpunije od ostale dvije metode.
U procesu odsumporavanja, mangan također igra ulogu u promicanju odsumporavanja. Postupak je sljedeći:
FeS+MnO → MnS+FeO
Nastali MnS gotovo je netopljiv u rastaljenom čeliku i ulazi u trosku. Stoga se učinak odsumporavanja povećava oksidacijom mangana.
6. Deoksigenacija FeO
Nakon gornjeg niza oksidacijskih reakcija, iako se nečistoće oksidiraju radi postizanja svrhe uklanjanja, ali i zbog rezultata oksidacije, rastaljeni čelik sadrži više FeO, odnosno u rastopljenoj se nalazi velika količina kisika čelik, koji će dati čeličnu traku S jedne strane, čelik ima puno mjehurića; s druge strane, također uzrokuje da čelik djeluje toplo i hladno lomljivo, a štetnost se povećava s povećanjem sadržaja ugljika.
Stoga, na kraju procesa proizvodnje čelika, također moramo pokušati ukloniti veliku količinu kisika prisutnu u rastaljenom čeliku. Uobičajeno korištena metoda je dodavanje rastopljenih čelika, poput feromangana, ferosilicija, aluminija itd., U rastopljeni čelik. Snažno izvlače kisik iz FeO kako bi postigli svrhu deoksidacije. Reakcija je sljedeća:
FeO+Mn → MnO+Fe
2FeO+Si → SiO2+2Fe
3FeO+2Al → Al2O3+3Fe
7. Uloga troske
Cijeli proces proizvodnje čelika sastoji se od dva procesa: oksidacije i redukcije. Oksidacija ugljika, silicija, mangana i fosfora obično se naziva reakcija u oksidacijskom razdoblju, a odsumporavanje i deoksidacija reakcija u redukcijskom razdoblju. Iz gornjih reakcijskih formula vidljivo je da se za uklanjanje nečistoća u metalu moraju uzeti u obzir mnogi čimbenici, no najvažniji čimbenik je troska i uklanjanje troske.
Troska ima sljedeće važne uloge u procesu proizvodnje čelika:
SlaŠljaka treba osigurati da se proces proizvodnje čelika odvija u određenom smjeru reakcije (oksidacija ili redukcija).
SlaŠljaka bi trebala osigurati maksimalno uklanjanje štetnih nečistoća (fosfora i sumpora) u metalu i spriječiti ulazak plina u plinskom peći (dušik i vodik) u metal.
SlaŠljaka treba osigurati minimalni gubitak željeza i drugih vrijednih elemenata tijekom rada.

       Osnovni način proizvodnje čelika
①Čelika za pretvarače
Metoda proizvodnje čelika pretvarača je metoda proizvodnje čelika koja koristi zrak ili kisik za oksidaciju elemenata u rastopljenom željezu do određene granice prihvaćanjem donjeg, bočnog i gornjeg puhanja radi dobivanja čelika kvalificiranog sastava.

② Proizvodnja čelika u električnim pećima
Električna peć koristi električnu energiju za pretvaranje u toplinsku energiju za izradu čelika. Postoje dvije najčešće korištene električne peći: elektrolučna peć i indukcijska električna peć. Elektrolučne peći se najviše koriste i pogodne su za taljenje visokokvalitetnog čelika i legiranog čelika; indukcijske peći koriste se za taljenje visokokvalitetnih legiranih čelika i obojenih legura.

③ Otvoreno ognjište
Razvojem industrije velika količina čeličnog otpada se nakupila u metaloprerađivačkoj industriji. U to vrijeme nije bilo moguće ponovno ga pretvoriti u čelik s pretvaračem, pa su čeličani tražili metodu izrade čelika koristeći otpadni čelik kao sirovinu. 1864. Francuz Martin izumio je metodu proizvodnje čelika na otvorenom.

Brzi razvoj metode izrade čelika s pretvaračem kisika s toplim postupkom postupno je zamijenio metodu proizvodnje čelika na otvorenom. S napretkom znanosti i tehnologije i dalje se pojavljuju neke nove metode proizvodnje čelika, poput vakuumske obrade rastopljenog čelika, taljenja peći na elektrošlag i vakuumske indukcijske taljenja električnih peći, koje se sve više koriste.

Više detalja na linku: https://www.stargoodsteelgroup.com/

Referentni izvor: Internet
Odricanje od odgovornosti: Podaci sadržani u ovom članku služe samo kao referenca, a ne kao izravni prijedlog za donošenje odluka. Ako ne namjeravate povrijediti svoja zakonska prava, kontaktirajte nas na vrijeme.


Vrijeme objave: kolovoz 30-2021