1. Proces Bessemera

Proces besemerowania przeprowadza się w konwertorze (zwanym: konwertorem Bessemera lub gruszką Bessemera) o wyłożeniu kwaśnym (krzemionkowym). Wyłożenie takie uniemożliwia zastosowanie wapna palonego do wiązania tlenku fosforu i siarki (usuwane w postaci żużla) i dlatego stosuje się surówkę, zawierającą bardzo małe ilości fosforu i siarki (do 0,1%) oraz co najmniej 2% krzemu. Ciekłą surówkę wlewa się przez gardziel do pochylonego konwertora o pojemności 25-100 ton i przedmuchuje powietrzem doprowadzanym od dołu przez dysze w wymiennej dennicy. Płynna stal może być następnie odlewana w postaci wlewków przeznaczonych do walcowania lub kucia w celu uzyskania wymaganego kształtu. Proces Bessemera obecnie rzadko stosowany ze względu na trudności w uzyskiwaniu surówki o wymaganym składzie.

2. Proces Midrex

Proces redukcji bezpośredniej. Współcześnie trwają poszukiwania współczesnych metod otrzymywania żelaza w stanie stałym zwanego grudkami żelaznymi przy pomocy redukcji bezpośredniej za pomocą spalania wodoru. Zarówno proces Midrex i Corex posiadają specjalne urządzenia wytwarzające wodór. Piec do redukcji bezpośredniej posiada wysokość nie większą niż 10m, średnicę ok. 6m a jego produkty w minimalnym stopniu zatruwają środowisko naturalne. Wsadem do pieca Midrex lub Corex są grudki rudowe zmieszane (sklejone) bentonitem. Redukcja żelaza z rudy w procesie Midrex jest bardzo prosta. Przebiega podobnie jak w wielkim piecu w trzech etapach, ale we wszystkich udział bierze wodór a nie jak tam tlenek węgla i węgiel. 1.
- para wodna 2.
3.

grudki metaliczne

Proces redukcji bezpośredniej zwłaszcza wodorem pozwala w chwili obecnej w skali pół technicznej uzyskać w skali światowej ok. 1mln ton grudek. W skali światowej obecnie wytwarza się w procesie wielkopiecowym ok. 600mln ton surówki.

3. Produkty wielkiego pieca

a) Surówka (biała, szara, pstra) zawierająca około 4% C; 0,7% Si; 0,5% Mn; 0,2% P; 0,02% S lub żelazomangan-(65÷80% Mn) b)żużel (kawałkowy, granulowany, pienisty i tzw. wełnę żużlową) , pumeks, tłuczeń, granulat do produkcji cementu gardzielowy c)gaz wielkopiecowy

4. Konstrukcja WP

a)gardziel - kształt walca, materiały wsadowe rozkładają się zawsze na jednakowej powierzchni, zmniejszenie prędkości wylotowej gazów i zmianę kierunku wypływu strumienia gazu ze wsadu co oczywiście powoduje zmniejszenie ilości wydmuchiwanego pyłu. B)szyb- przekrój szybu musi zwiększać się ku dołowi, aby zapewnić miejsce dla zwiększającej się objętości wsadu oraz aby uniemożliwić zawiśnięcie koksu na ścianach szybu. C)przestron - wsad jest już plastyczny w tej części WP i zmniejsza się jego objętość dlatego przestron ma kształt walca. D)spadki - wsad rudny jest już całkowicie ciekły, dlatego spadki zwężają się ku dołowi aby prędkość spływania ciekłych produktów nie była zbyt szybka. E)gar - zachodzi spalanie paliwa dmuchem wtłoczonym przez dysze. F)kotlina - pozostawiona poniżej garu o wysokości 600-1200 mm, w której zbiera się surówka, zwiększenie wysokości kotliny zapewnia oddalenie ogniotrwałego trzona pieca od strefy najwyższej temperatury co zwiększa jego trwałość.

5. Żużel w procesach stalowniczych

a)ochrona stali przed atmosferą panującą podczas topnienie; b)przejmowanie niepożądanych domieszek usuwalnych ze stali w czasie wytapiania i przebiegu procesów metalurgicznych pomiędzy stalą a żużlem; c)regulacja przebiegu procesów utleniania i odtleniania stali; d)ochrona cieplna i regulacja temperatury stali.

6. Reakcja redukcji pośredniej w WP

reduktorem jest CO (proces egzotermiczny), odbywają się przy koniecznym nadmiarze CO!

3Fe₂O₃ + CO = 2Fe₃O₄ + CO₂

Fe₃O₃ + 4CO = 3Fe + 4CO₂ + ciepło

przy temp. < 570oC

7. Obróbka próżniowa stali.

Piece próżniowe. Piec próżniowy i proces metal. w nim mają nast. zalety: a)topimy bez ciekłego żużla, b)topimy bez atmosfery, c)topimy z dowolną atmosferą najczęściej obojętną (argon), d)stal może posiadać dowolny skład chemiczny, a ubytek pierwiastków stopowych jest znikomy, e)stal ma wysoką jednorodność gdyż jest mieszana induk., temperatura ciekłej stali jest bardzo dokładnie kontrolowana. Wady procesu próżniowego: a)wysoki koszt pieca i stali, b)szybko niszczy się tygiel, c)silnie segregują niektóre pierwiastki stopowe.
Obróbka pozapiecowa stali. Piece indukcyjne w komorze próżniowej pozwalają według tabeli na procesy przy próżni metalurgicznej wynoszącej 10^-2 ÷ 10^-3 Tr (tora - 1Tr= 133Pa). Próżnia badawcza wynosi od 10^-3 ÷ 10^-6 Tr. Natomiast głęboka próżnia to 10^-8 ÷ 10^-12 Tr. Piece próżniowe przeznaczone są głównie do wytapianiastali narzędziowej a także stopów kosmicznych tytanu, stopów kosmicznych aluminium i magnezu ale również stali odpornych na korozję niskowęglowych. Ponieważ piece próżniowe indukcyjne są bardzo kosztowne zamiast nich stosuje się komory próżniowe to znaczy stal wytapiana w zwykłych piecach elektrycznych i przelana do kadzi natychmiast jest umieszczana w komorze próżniowej i tam obrabiana pozapiecowo próżnią.

Proces VOD (lub LD-Vac). Charakterystyczną cechą stali odpornych na korozję jest duża zawartość dodatków stopowych a w szczegól. chromu, niklu, niewiele molibdenu i bardzo niska zawart. węgla najlepiej poniżej 0,05%. Tak niską zawartość węgla w stali bardzo trudno otrzymać i dlatego musimy się posłużyć procesem duplex to znaczy podwójnym procesem: wytapiania stali i jej obróbki pozapiecowej. Proces VOD jest najbardziej skomplikowanym procesem metalurgicznym, gdyż walczymy w nim o wysoką temperaturę stali, brak zgaru chemicznego chromu lub maksymalne jego ograniczenie, walczymy o korzystną atmosferę nad kąpielą metalową stali a jest nią tlenek węgla CO.

Skład chemiczny wybranej surówki

Surówka hematytowa o zawartości krzemu (Si) w przedziałach: 1,6-2,0%, Mn 0,4-1%, S 0,03% max, P 0,03% max. Krzem (Si) gwałtownie podwyższa hartowność.

8. COS

Rozlewanie stali sposobem ciągłym(COS). COS to nowoczesna technologia otrzymywania wlewków stalowych o dowolnych średnicach, dowolnych kwadratach i prostokątach w przekroju i teoretycznie nieskończonej długości. Tradycyjne rozlewanie stali polegało na wlewaniu jej do metalowej wlewnicy gdzie musiała skrzepnąć żeby móc wyjąć wlewek i przeznaczyć go po ponownym podgrzaniu do walcowania. W ciągłym odlewaniu stali istnieją dwa najważniejsze elementy kształtujące dowolny wymiar przekroju poprzecznego wlewka: krystalizator, system dozujący ciekły metal do krystalizatora.

9. Materiały ogniotrwałe zasadowe

zasadowe - odporne na działanie żużli zasadowych - podstawowym składnikiem jest CaO lub MgO (magnezytowe, dolomitowe, dolomitowo - magnezytowe i chromitowo - magnezytowe),

---