Получение стали
Обзор: Хрупкость и непрочность чугуна в том виде, как он получается из доменных печей, в сильной степени ограничили бы распространение железа, если бы не удалось избавиться от излишка находящегося в чугуне углерода.
Рейтинг: 1 - количество голосов за статью Рейтинг: 5,0
Публикация: 20.01.2012, в категории "Промышленность и оборудование"
Просмотр: эта статья прочитана 1268 раз

Хрупкость и непрочность чугуна в том виде, как он получается из доменных печей, в сильной степени ограничили бы распространение железа, если бы не удалось избавиться от излишка находящегося в чугуне углерода. Раньше это делалось посредством выжигания углерода в так называемых сыродутных горнах, состоявших из небольших печей, куда вдувается воздух. Получившийся в конце операции ком железа, называвшийся крицей, состоял из пропитанного шлаком куска, который после вторичного нагрева подвергался проковке.

 Способ этот теперь почти совершенно оставлен, как не экономический и дающий лишь небольшие куски металла. Увеличившаяся потребность в железе привела к способу получения железа посредством окислительного плавления в горнах или так называемому кричному способу. Практика показала, что можно получить хорошую сталь, расплавив в горне чугун и обрабатывая крицу в этой чугунной ванне. Сущность такого способа заключается в очистке чугуна окислением и удалением из него избытка углерода и других примесей — марганца, кремня, фосфора и др. Способ этот сохранился кое-где и по настоящее время, но основным его недостатком является его небольшая производительность, не превышающая для одной печи 1.0 тонн железа в неделю.

 Очень скоро —  уже в конце XVIII века — почувствовалась потребность в печах еще большей мощности, и вот в 1788 г. появляется, изобретенная англичанином Картом пламенная, или отражательная, печь, применявшаяся ранее лишь для выплавки меди. В этой печи топливо сжигается в топке около плавильного пространства, и горячие газы проходят над подом, или широким дном печи, причем нагревают и обезуглероживают находящийся на дне металл теплотой, отраженной от сводчатого потолка. Карт, ввел усовершенствование в этом способе, предложив перемешивать жидкую ванну длинной кочергой, для большего соприкосновения металла с кислородом воздуха, — отчего и процесс этот стал называться пудлингованием. Еще лучше дело пошло, когда набойку дна печи начали делать из таких материалов, которые препятствовали бы образованию кислых шлаков.

 Отдельные частицы железа сбиваются в комок, свариваются, и, когда такой комок или крица достигает известной величины, его выкатывают и пускают для обжимки под пресс или молот. Работа при таких печах требует огромной выносливости и силы и по справедливости считается одной из тяжелейших. Несмотря на то, что этот способ в свою очередь вытеснен новыми методами получения стали, для некоторых сортов, однако, пользуются еще пудлинговыми печами. Большим усовершенствованием в них явилась изобретенная в 90х годах качающаяся пудлинговая печь системы Ро, состоящая из металлической камеры, вывоженной внутри огнеупорным кирпичом, могущей качаться на горизонтальной оси, которая служит каналом для нефти, нагревающей печь.

 Находящийся в такой печи металл скатывается постепенно в один комок весом до 100 пудов, поступающий затем под пресс. Преимущество этой печи перед старым типом заключается в том, что в ней удается получить значительно большие крицы, чем при ручной обработке, где они не превосходят 4 — 5 пудов, и имеется возможность избежать трудной и дорогой работы ручного пудлингования.

 Полный переворот в способах получения больших масс стали сделан в 1856 г. английским металлургом Бессемером, предложившим пропускать горячий воздух через расплавленный чугун. Задача эта представляла ряд больших трудностей, но Бессемер гениально разрешил ее, построив так называемый конвертор. В своей теперешней форме это грушеобразный железный сосуд, выложенный изнутри огнеупорным кирпичом, достигающий размеров в несколько метров высоты. Сосуд этот может вращаться на солидных осях, по которым горячий воздух вдувается через ряд мелких каналов внутри огнеупорной кладки на дне. Поворачивание конвертора производится вручную или посредством гидравлического двигателя. Процесс бессемерования идет следующим образом: в конвертор, повернутый в горизонтальное положение, вливается из плавильной печи жидкий чугун, содержащий мало серы и фосфора (не более 0,1%), так как большее содержание фосфора увеличивает ломкость стали.

 Затем через отверстие в дне конвертора вдувается горячий воздух, выжигающий углерод, кремний и часть марганца. Бессемерование представляет собою сказочно красивое зрелище, когда с глухим ревом из жерла конвертора вырывается высокий столб белого пламени, разбивающегося каскадом раскаленных частиц шлака и металла. По цвету пламени опытный мастер может определить конец выжигания углерода и степень готовности стали. Дутье тогда прекращается, в конвертор вводят небольшое количество так называемого "зеркального чугуна" с определенным содержанием углерода, — и сталь готова. — Конвертор поворачивается и выливает свое содержимое в гигантский ковш, установленный тут же рядом на гидравлическом подъемнике, откуда сталь разливается по приготовленным заранее и нагретым изложницам, а в конвертор поступает новая порция чугуна.

 Весь процесс переработки чугуна требует всего 5 — 10 минут, а дает сразу до 10 — 20 тонн металла. В 1878 году инженер Томас значительно усовершенствовал способ Бессемера, дав возможность переделывать чугун с большим содержанием фосфора. Для этого он сделал внутреннюю огнеупорную набивку конвертора из материалов, удерживающих в себе фосфор, и развивающуюся в чугуне при продувании воздуха фосфорную кислоту. Для этой цели наилучшим веществом оказался доломит — минерал, содержащий в себе магнит, похожий по виду на мел.

 Такая набивка, или футеровка, называется основной, так как вещество, находящееся в ней, легко вступает в; химическое взаимодействие с кислотами и уничтожает их кислотный характер, превращая их в соединения, называющиеся в химии основными: известь, заложенная в такой футеровке, вытягивает всю фосфорную кислоту, очищая наложенный в конвертор чугун, и после нескольких плавок заменяется новой набивкой. Большим шагом вперед в деле бессемерования явился сравнительно недавно изобретенный на заводе Карнеджи в Америке способ выпуска чугуна в конверторы прямо из доменных печей; раньше это не удавалось, так как чугун из доменной печи получался недостаточно однородный по своему составу.

 Особенно важно для бессемеровского процесса было одинаковое, содержание в чугуне кремния. Джонс предложил сливать весь чугун из доменныгх печей в один большой резервуар емкостью в несколько сот тонн, где он подогревается, приобретая определенное среднее содержание кремния, и оттуда уже идет без вторичной, дорого стоящей переплавки —в конверторы. Изобретение Сименсом регенеративной печи позволило достичь таких температур (свыше 1400°), при которых стало возможным вести даже выплавку чугуна. Дело в том, что в прежних пудлинговых печах температуру нельзя было довести выше 1200°, достаточной для плавки чугуна, но недостаточной для плавки железа.

 Инженер Мартен соединил пудлинговую печь с регенератором Сименса и создал в 1865 году так называемый Сименс-Мартеновский способ получения железа и стали, быстро сделавшийся одним из главных способов получения этих металлов. В этой печи источником тепла является генераторный газ, производимый в особый газогенераторный: печах где образуется окись углерода,—горючий газ, известный ,всюду под именем "угара", который сгорает, будучи смешан с воздухом, в пространстве отражательной печи.

 Остроумное устройство под печью ряда камер с клетками из огнеупорного кирпича позволяют использовать уходящее из печи тепло; для этой цели установлены особые клапаны, которые направляют в эти камеры то горячие продукты горения, то свежий воздух, нагревающийся в них перед поступлением в самую печь. Этим способом удалось достичь экономии 40 — 50% топлива. Кроме того, благодаря высокой температуре, развиваемой генераторными газами, в этих печах можно пускать в переплавку разного рода железный и стальной лом, стружки и т. п. материалы.

 Чугун и сталь в Мартеновских печах достигают такой температуры, что начинают как бы кипеть, выделяя вредные примеси в виде пенистого шлака, удаляемого через особые отверстия. В этих печах металлург может готовить, прибавляя разные количества других металлов, любые сорта стали и получать в невиданных раньше количествах чистое железо. Процесс плавки здесь идет медленнее, чем в Бессемеровских печах, что позволяет брать время от времени пробы металла и получать сталь постоянного состава. Размешивание стали и забрасывание туда отдельных кусков металла происходит теперь не вручную, а посредством огромной механической железной руки с круглыми или опрокидывающимися лотками на конце.

 Для загрузки всякого рода обрезков недавно построен специальный пресс, который сжимает поступающие в печь железные остатки в плотный пакет. Некоторая медленность плавки окупается зато огромной емкостью печей. В 1880 году печи эти не строились более как на 10—15 тонн, а сейчас имеются уже "Мартены", перерабатывающие зараз до 100 тонн и более. Многие такие печи снабжены особым приспособлением, позволяющим их наклонять и выливать готовую сталь в разливочные ковши, а расплавленный шлак в особые приемники. На рис. 8 изображен железный каркас такой гигантской Мартеновой поворачивающейся печи на 200 тонн, построенный на заводе Стиса Оуэна во Франции в 1923 году.

 Чтобы закончить с описанием современных способов получения стали, упомянем еще о производстве тигельной, или цементной, стали. Цементированием называют явление впитывания в себя раскаленным железом некоторого количества углерода, отчего сталь приобретает значительную твердость или, как говорят, цементируется. Для этого в огнеупорные кирпичные ящики закладывается по несколько тонн железа, пересыпают его угольным порошком и без доступа воздуха прокаливают в сильном сварочном жару в продолжение нескольких дней. Так как наружные слови впускают в себя больше углерода, чем внутренние — полосы цементированной стали складывают затем в несколько раз и прокатывают.

 Тигельная сталь, — способ изготовления которой был введен в технику с 1840 года, — состоит в плавке цементной стали в графитовых закрытых тиглях или горшках на очень сильном жару, отчего металл приобретает большую однородность; такой способ, впрочем, довольно дорог, позволяя получать металл лишь в небольших количествах.

Получить RSS Еще статьи по теме


 На главную страницу
Как Вы оцениваете эту статью?

Комментарии пользователей

Оставьте свои комментарии
Имя:
Адрес электронной почты:
Комментарии:
Insert Cancel
Полезная информация

14.10.2015
Подготовка к Вознесению. С чего начать?
Важная информация и инструменты, которые можно применять сразу сейчас! Попробуйте все, что считаете необходимым. Применяйте это в своем собственном темпе, однако, будьте последовательны и старательны, и вы почувствуете многие улучшения, такие как ментальное и эмоциональное освобождение. Статья Лизы Ренее С чего начать?

11.10.2015
Что такое Вознесение?
Это основное пособие для начинающих, в котором рассматриваются основное значение и механика «Вознесения» и обсуждаются различные симптомы, с которыми мы, как люди, можем столкнуться в процессе нашего развития. - - Статья Лизы Ренее Что такое Вознесение?

4.10.2015
Расшифровка кириллицы
Поистине, наша азбука дана нам Богом. Какой смысл несут буквы алфавита, размещенные в таблицу 7х7?

1.10.2015
Как вести себя, сталкиваясь в агрессией
Абсолютно железное правило в ситуациях, когда агрессивный человек или падшая сущность стремится вас запугать, состоит в том, чтобы всегда оставаться спокойным и сохранять хладнокровие. - Статья Лизы Ренее Как вести себя, сталкиваясь в агрессией

27.09.2015
Кого и что вы любите?
Этим летом усилилось давление новых уровней скрытой технологии управления сознанием, которая направлена на более сконцентрированные усилия военно-промышленного комплекса и включает в себя сотрудничество вооруженных сил человечества и многих группировок других измерений, управляющих секретной космонавтикой. - Статья Лизы Ренее Кого и что вы любите?

Наиболее эффективный способ охлаждения
Каждый любит в жаркий день выпить холодный напиток. Часто, чтобы его остудить, емкость с напитком ставят на лед. Действительно ли это самый эффективный способ охлаждения?

Инфракрасный пирометр – устройство и принцип работы
Современный инфракрасный пирометр измеряет силу теплового излучения, которое исходит от измеряемого объекта и лежит в интервале между длинами волн инфракрасного излучения и дневного света.




Оцените
Последние статьи

16.10.2015
История военных берцев
Берцы - вид военной обуви, который появился в 1944 году и до сих пор остаётся классикой обуви для военнослужащих по всему миру.

16.10.2015
Покупка автоподъемника – выгодное вложение денежных средств
Для проведения высотных работ покупка автоподъемника станет просто незаменимой. С его помощью можно выполнять поставленные задачи в самых труднодоступных местах, к которым добраться другим способом невозможно.

16.10.2015
Железные входные двери: критерии надежности
В настоящее время железные входные двери устанавливаются практически на каждое жилье – от квартир до частных домов.

15.10.2015
Фундамент на винтовых сваях и другие его разновидности
В основу свайного фундамента входят в качестве основных составляющих отдельные сваи. Потом их мастера перекрывают бетонными или железобетонными плитами.

15.10.2015
Лишение родительских прав отца ребенка
Когда доводится в суде, что ответчик, не имея уважительной причины, больше 6 месяцев не принимает участия в жизни малыша, не хочет выплачивать алименты и есть хоть какое-то документальное подтверждение, то тоже есть смысл говорить о возможном лишении родительских прав.

Партнёрские программы без санкций от поисковых систем
Начиная сотрудничать с какой-либо партнёрской программой, вы должны на сто процентов быть уверены, что не последуют санкции от поисковых систем и ваш сайт не потеряет позиции с посетителями.

Раскрутка сайтов
Раскрутка сайтов довольно сложный процесс и выполнять необходимо его постепенно, переходя от меньшего к большему.