P3040858

1.1. Zarys produkcji stall

1.1. Zarys produkcji stali

Stal jest stepem żelaza o zawartości do 2% węgla i innych pierwiastków. Stal stosowana na konstrukcje budowlane zawiera znacznie mniej (0,2 + 0,3 %) węgla.

Produkcję stali przeprowadza się w procesie dwustopniowym. Materiałem wyjściowym do produkcji stali jest surówka, którą otrzymuje się w procesie wielkopiecowym z przetopionych rud żelaza. W drugiej fazie produkcji w wyniku utleniania otrzymiye się stal o wymaganym składzie.

1.1.1. Produkcja surówki

Surówka oprócz żelaza zawiera do 7% innych domieszek oraz 2,6 + 4,6% węgła. Surówka nie ma dobrych własności plastycznych, nie można jej kuć, walcować. Przetopiona surówka z dodatkiem złomu nazywa się żeliwem, a odtleniona nazywa się stalą. Materiały wyjściowe do produkcji surówki to tzw. wsady. Do wsadów należą rudy żelaza, koks, topniki. Rudy to minerały, z których otrzymuje się żelazo. Do produkcji surówki wykorzystuje się następi^jące rudy żelaza:

magnetyt Fe^Oą — zawiera 72,4% żelaza, hematyt FezOa — zawiera 62 + 66% żelaza, limonit 2Fe20a • 3H2O — zawiera 63% żelaza, syderyt FeC0₃ — zawiera 26 ♦ 42% żelaza.

Koks ma za zadanie dostarczenie ciepła oraz zredukowanie tlenków. Celem ułatwienia stopienia się skały z zawartością rudy żelaza i oddzielenia zanieczyszczeń niemetalicznych od żelaza do wsadu wielkopiecowego dodaje się topniki, których skład chemiczny zależy od rodzaju skały. Jako topników używa się:

□ wapnia CaC03, magnezytu MgCC>3, dolomitów CaCOa, MgC(>3, krzemionki, kwaśnego żużlu.

Produkcja surówki odbywa się w wielkim piecu. Wewnętrzny zarys kształtu nowoczesnego wielkiego pieca przedstawiono na rys. 1.1. Wnętrze pieca wyłożone jest szamotową cegłą ogniotrwałą, z zewnątrz wielki piec otoczony jest stalowym pancerzem. Wysokości wielkich pieców są zawarte w granicach 20 + 30m. Wielki piec zużywa duże ilości powietrza pod ciśnieniem. Powietrze nagrzane do temperatury 600 * 800 C w nagrzewnicy Cowpera tłoczone jest do wielkiego pieca.

Na rys. 1.2 przedstawiono schemat ruchu materiałów w procesie wielkopiecowym. Proces wiolkopiecowy przebiega w sposób następiyący:

W dolnej części pieca, kolo dysz, w wyniku spalania koksu wytwarza się dwutlenek węgla

C + 20-♦ CO2

Przechodząc przez warstwy rozżarzonego koksu, dwutlenek węgla zostaje odtleniony na tlenek węgla C0₂ + C-»2CO ,

który dostaje się do warstw rozżarzonej rudy, odtlenia ją i zamienia Ryi.1.1. Żary* kształtu we- w temperaturze powyżej 850°C na czyste żelazo, np:

"n*nne*o wielkiego pieca    „    _    __ ^r

Fe₂0₃ + 3 CO-»2Fo + 3 CO_a

Podstawy profektowanm konstrukcji motetowych

Rozdział 1

Reakcje odtleniania odbywają się w strefie redukcji pieca W kolejnej fazie następąje nawęglnnie żelaza

3Fe + 2CO-»Fe₃C ♦ CO| ♦ cal

o ras rozpuszczanie w nim krzemu, manganu, siarki i fosforu.

1.1.2. Produkcja stali i żeliwa

Stal otrzymuje się przez utlenienie surówki stalowniczej w konwertorach Beuemeru, Thomasa, względnie piecach elektrycznych, np.: Siemensa-Martina. Procce ton nazywa się również świeżeniem. Konwertor o nośności 300 kN (rys. 1.3) składa się z powłoki stalowej w formie gruszki, wyłożonej masą ogniotrwała. Konwertor jednorazowo może zmieścić masę surówki do 40 t. Najpopularniejszym urządzeniem metalurgicznym, służącym do wytapiania stali, był do niedawna piec martenowi ki.

Przeróbka surówki polega na usunięciu nadmiaru węgla ora/ Rya.1.3. Upraunony pokrój konwaión. «nn«jM.niu lawarU^cl innych dMloamk naturalnych, juk

np.: krzemu, siarki, fosforu, manganu, Uzyskuji* się to przez użycie powietrza lub irodków silnie utleńiąjących (np. tlenu), działających bezpośrednio na płynną surówkę. Wypalony w procesie świeżenia węgiel wypływa wraz z pozostałymi zbędnymi domies/knnu na powierzchnię metalu, tworząc żużel.

Stal płynną, otrzymaną jednym z opisanych sposobów, wylewa się z pieców do dużych kadzi, a s tych dopiero do wlewnic, dużych form. w których krzepnie w postaci wlewków dogodnych do dalszej przeróbki plastycznej. Najszlachetniejsze gatunki stali są produkowane w piecach elektrycznych.

Żeliwo otrzymuje się przez przetopienie surówki odlewniczą) ze złomem żeliwnym, a w pewnych przypadkach ze złomem stalowym