Сущность процесса переработки чугуна в сталь

Современный процесс металлургии стали является двухступенчатым: на первой стадии в доменных печах выплавляют чугун, а на второй – различными способами переделывают чугун в сталь.

Основные исходные для производства стали следующие:

1. Металлическая шихта, в которую входят жидкий или твердый чугун, скрап (стальной или чугунный лом, стальная стружка) и ферросплавы;

2. Флюсы (известняк, известь, бокситы, плавиковый шпат, марганцевая руда, кварцевый песок);

3. Окислители (железная руда, окалина, агломерат, кислород, воздух).

Углеродистая сталь отличается от чугуна значительно меньшим содержанием углерода, вредных примесей (серы, фосфора), а также марганца и кремния.

Сущностью любого металлургического процесса передела чугуна в сталь является снижение содержания углерода и примесей путем их избирательного окисления и перевода в шлак и газы в процессе плавки.

Однако в полном мере окислить примеси не удаётся, так как несмотря на их значительно большее сродство к кислороду, чем у железа, по мере снижения содержания примесей в соответствии с законом действующих масс начинает окисляться железо. Оксиды железа, растворяясь в стали делают её непригодной для обработки давлением.

Для уменьшения содержания оксидов железа в стали на завершающем этапе выплавки стали её раскисляют, т.е. вводят в неё элементы – Mn, Si, Al (в составе ферросплавов) – с бόльшим сродством к кислороду, чем у железа. Эти элементы образуют труднорастворимые в стали оксиды, которые частично всплывают в шлак.

В настоящее время таль преимущественно получают в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах. В настоящее время примерно 70 % всей стали в мире выплавляют в кислородных конвертерах, около 30 % – в электропечах, а остальную сталь – в мартеновских печах. И доля стали, выплавляемой в мартеновских печах неуклонно снижается.