Плазменно-дуговым(ПДП)

Существенному изменению подвергаются и традиционные методы. Практически изжили себя бессемеровский и томасовский конвертерные способы, все шире применяется плавка в кислородных конвертерах; получили вторую ванну мартеновские печи; вакуумируются электропечи и т. д. Создаются и внедряются внепечные методы рафинирования: новые способы раскисления; вакуумирование металла в ковше и др. Все это способствует повышению качества стали.

Рассмотрим кратко химические реакции, характерные для различных способов сталеплавильного производства.

Все печи для массового производства стали имеют основную или кислую футеровку. В зависимости от этого и сталеплавильные процессы подразделяются на основной и кислый (применяется реже).

В основном процессе при помощи флюсов удаляют серу и фосфор.

В кислом — вследствие взаимодействия основного шлака с кислой футеровкой удаления этих вредных примесей не происходит. Тем не менее в кислых печах получают более качественную сталь, что объясняется, во-первых, применением высококачественных чугунов и скрапа (с низким содержанием серы и фосфора) и, во-вторых, большей плотностью кислых шлаков: они предохраняют сталь от насыщения водородом и азотом, а избыток кремния в шлаке хорошо раскисляет сталь, уменьшая в ней количество закиси железа и оксидов.

Во всех традиционных способах производства стали в качестве шихты в разных пропорциях используют белый (передельный) чугун, скрап, железную руду, флюсы. В процессе плавки кислород атмосферы или дутья окисляет примеси.

По закону действующих масс в первую очередь окисляется тот металл, которого больше в расплаве, т. е. железо:

2Fe + О₂ = 2FeO

До тех пор пока не образовался шлак, кислород окисляет и другие примеси:

Si + О₂= SiO₂;

2Мп + О_г= 2МпО;

2С + О₂ = 2СО;

4Р + 5О₂= 2Р₂О₅

Второй этап окисления примесей в металлической ванне обеспечивается закисью железа (под слоем шлака):

FeO + С = Fe + СО;

2FeO + Si = 2Fe + SiO₂;

FeO + Mn = Fe + MnO;

5FeO + 2P = P₂O₅ + 5Fe

В основном процессе происходит также ошлакование серы и фосфора:

FeS + СаО = FeO + CaS;

P₂O₅ + 4СаО = (СаО)₄ • Р₂О₅

Образовавшиеся прочные соединения серы и фосфора переходят в шлак. Кислые флюсы (кварцевый песок и др.) не позволяют ошлаковать серу и фосфор.,

Завершающая операция сталеплавильных процессов — раскисление — предназначена для удаления растворенного в стали кислорода и восстановления окислов железа. Наличие закиси железа охрупчивает сталь при высокотемпературной деформации и при низких температурах.

Растворенный в стали кислород проявляет себя, реагируя с углеродом, образующаяся при этом окись углерода создает впечатление «кипения» — на поверхности металла все время появляются пузыри выходящего газа. Поэтому нераскисленная или слабо раскисленная сталь называется кипящей, хорошо раскисленная (нет выделения окиси углерода) — спокойной и раскисленная недостаточно (слабое кипение) — полуспокойной.

Восстановление железа из закиси возможно при введении в сталь таких элементов, как кремний, марганец, алюминий и др. Присадка ферросилиция, ферромарганца и порошка алюминия позволяет восстановить железо и удалить растворенный в стали кислород в шлак. При этом происходят реакции:

Si + 2FeO = SiO₂ + 2Fe;

Mn + FeO = MnO + Fe;

3FeO + 2A1 = 3Fe + A1₂O₃

Лучших результатов добиваются при последовательном раскислении стали:

· при раскислении стали ферромарганцем, феррокремнием и алюминием — получают спокойную сталь;

· при раскислении стали ферромарганцем и уменьшенным количеством ферросилиция – получают полуспокойную сталь;

· при раскислении стали только ферромарганцем — получают кипящую сталь.

Раскислители вводятся либо в печь (электрические печи, мартеновские печи), либо в струю разливаемого в ковш металла (конвертер).