Ход чтения

Выплавка сталей и сплавов: способы производства и технологический процесс

Процесс производства сталей и прецизионных сплавов представляет собой сложную последовательность операций, направленных на получение высококачественных материалов из исходного сырья. Существует несколько технологий выплавки, каждая из которых имеет свои особенности, преимущества и области применения. Рассмотрим основные методы производства сплавов и сталей и их ключевые отличия.

Мартеновский способ

Мартеновский способ выплавки, также известный как открытый мартеновский процесс, был разработан в 1864 году французским металлургом Пьером Мартеном. Инженер использовал принцип рекуперации тепла, открытый ранее К. В. Сименсом, что позволило получить температуру, достаточную для переплавки железной руды в сталь.

Процесс выплавки мартеновским способом включает в себя несколько этапов:

  1. Подготовка сырья. Железную руду с необходимыми легирующим добавками помещают в большую шахту. Туда же добавляют уголь и кокс, которые служат источниками углерода — одного из основных компонентов при производстве сталей.
  2. Предварительный обжиг. Смесь руды и углерода подвергают нагреванию в течение нескольких часов. В результате образуется чугун. Если мартеновская печь располагается отдельно от домны, для последующей переработки отливают чугунные заготовки.
  3. Плавка в мартеновской печи. Чугун, полученный на стадии предварительного обжига, перекладывают в мартеновскую печь. В печи имеется специальный антиреактивный материал, который помогает удалить примеси из чугуна. При нагревании заготовки примеси окисляются и превращаются в шлак. Избыток углерода устраняют путем продувки расплава раскаленным воздухом. 
  4. Отливка заготовок. После удаления шлака и достижения требуемого уровня углерода плавку прекращают. Из мартеновской печи расплавленная сталь, имеющая высокую температуру, через специальное отверстие попадает в ковш, откуда ее разливают в формы. Для получения полуфабрикатов нужной конфигурации и структуры готовый материал подвергают прокатке, ковке или другим методам обработки. 

Мартеновский способ выплавки быстро стал популярным и позволил существенно увеличить производство стали. Благодаря своей эффективности, экономии времени и возможности контролировать качество сплава он получил существенные преимущества перед традиционным методом, таким как осаждение. Однако с развитием металлургической отрасли новые технологии постепенно вытеснили мартеновский способ: в настоящее время этот метод почти не используется на производствах. 

Кислородно-конвертерный способ

Это один из самых распространенных и эффективных методов промышленной выплавки стали. Его суть заключается в использовании кислорода для окисления примесей и превращения их в свободные газы, а также для удаления из расплава избыточного углерода. В результате получается высококачественная сталь с низким содержанием примесей.

Кислородно-конвертерный процесс выплавки состоит из следующих этапов:

  1. Плавка железа. В металлургический конвертер загружают шлакообразующие материалы. Затем под высоким давлением подают насыщенный кислородом воздух, что приводит к окислению примесей. В результате реакции выделяется большое количество тепла, достаточное для плавки железа.
  2. Легирование стали. Для контроля химического состава и содержания примесей из расплава регулярно отбирают образцы для анализа. Для придания стали требуемых свойств в расплав при необходимости вводят легирующие добавки
  3. Удаление шлака.  В результате окисления примесей образуется шлак, который удаляют с помощью специальных механизмов. В дальнейшем шлак может быть использован как полезный продукт, например, в строительстве.

Кислородно-конвертерный способ позволяет выплавлять различные классы стали для разных целей. Считается одним из самых эффективных методов, поскольку позволяет контролировать процесс, а также максимально использовать отходы и сокращать выбросы вредных веществ. К тому же он не требует дополнительных источников тепловой энергии, так как тепла, выделяемого при окислении примесей, достаточно для плавки сырья.

Основной недостаток представленного метода — высокие затраты на оборудование. Однако в долгосрочной перспективе он не выглядит столь существенным. Высокая производительность, быстрота плавки (50 минут против 4–8 часов при мартеновском способе), экологичность и возможность получения качественного продукта сделали кислородно-конвертерный метод одним из самых распространенных способов выплавки сталей в современной металлургии.

Электросталеплавильный способ

Электросталеплавильный метод производства стали основан на использовании электрической энергии для плавки и обработки металлургического сырья. Этот метод характеризуется высокой эффективностью, гибкостью производства и экологической безопасностью, что делает его привлекательным для современной металлургической промышленности.

Плавку стали производят в электросталеплавильных печах. Это оборудование оснащено электродами, которые погружают в расплавленный металл, создавая электрическую дугу. При прохождении электрического тока через электроды и расплавленные материалы температура в печи повышается до уровня, достаточного для плавки металла.

Основными преимуществами электросталеплавильного метода являются:

  • Разнообразие сырья. В отличие от традиционных методов, этот процесс позволяет использовать различные типы сырья, такие как металлический лом, шлаки и другие вторичные материалы, что способствует более эффективному использованию ресурсов.
  • Высокое качество продукции. Электросталеплавильный способ позволяет получать материалы с различным химическим составом и свойствами, что делает его идеальным для производства широкого спектра продукции, от обычных конструкционных сталей до специализированных марок, используемых в аэрокосмической, автомобильной, машиностроительной и других отраслях промышленности.
  • Гибкость производства. Благодаря возможности быстро менять режимы работы печи этот метод особенно эффективен при производстве небольших партий специализированной продукции. Кроме того, он позволяет добиться высокой степени автоматизации и контроля процесса для обеспечения стабильного качества продукции.
  • Экологичность. Использование вторичных материалов вместо традиционных сырьевых компонентов помогает снизить негативное воздействие на окружающую среду.

Наряду с преимуществами, этот метод имеет и недостаток. Для работы оборудования требуется значительное количество электроэнергии, что увеличивает себестоимость продукции. Но, несмотря на это, электросталеплавильный процесс остается важным инструментом в современной металлургической промышленности. Его гибкость, эффективность и точность контроля химического состава сделали его ключевым элементом в производстве различных высококачественных металлических изделий.

Выплавка высококачественных сталей и прецизионных сплавов на ПЗПС

В связи с особенностями выпускаемой продукции и высокими требованиями к качеству на ПЗПС используется только электросталеплавильный способ. Он позволяет производить широкий спектр сталей и сплавов, в том числе высококачественные коррозионно-стойкие марки: 12Х18Н10Т, 12Х18Н9, 12Х18Н9СМР.

Выплавка углеродистых малолегированных сталей типа 60С2А, 65Г, 70С2ХА осуществляется в открытой индукционной печи вместимостью 1 тонна. Этот метод позволяет эффективно контролировать производственный процесс и обеспечивать требуемое качество сплавов.

Для выплавки прецизионных сплавов, требующих точного химического состава и особых физико-механических свойств, на ПЗПС используются две вакуумных индукционные печи вместимостью 0,5 тонны. Они производят:

В ближайшее время на ПЗПС будет введена в эксплуатацию установка электрошлакового переплава. Внедрение новой технологии позволит более точно контролировать химический состав материалов и температуру плавления, а также полностью исключить наличие газовых и неметаллических включений в сталях и сплавах. Кроме того, электрошлаковый переплав отличается высокой экологичностью, так как не требует использования каменноугольного кокса и других загрязняющих материалов, что позволяет сократить выбросы вредных веществ в окружающую среду.

По вопросам приобретения прецизионных сплавов и сталей обращайтесь по телефону +7 812 740–76–55 или пишите на сайте. Наши специалисты свяжутся с вами в кратчайшие сроки и подробно расскажут про выпускаемую продукцию.

Продукция завода от 1 кг, сделайте пробный заказ сейчас.