Процесс производства стали. История изготовления

С середины 1800-х годов сталь стала одним из самых популярных материалов в мире, обслуживая бесчисленные производственные и строительные рынки. По данным Всемирной ассоциации стали мировой годовой оборот средств получаемых при производстве стали составляет свыше 210 триллионов рублей.

Хоть сейчас может казаться товаром не связанным с передовыми технологиями, её производство имеет долгий путь. В этом материале мы узнаем про историю стали и сравним ее способы изготовления.

История производства стали

Сталь – открытие железного века, периода, который начался около 1200 лет до н.э. Железная руда была впервые добыта в Центральной Азии, и люди в это время использовали железо для изготовления инструментов и оружия, что в практике получило название черная металлургия. Железные изделия начали свое развитие с кузнецов, занимающихся ковкой. Они научились нагревать руду и при использовании молотка и наковальни создавать прочный конечный железный продукт.

Железо принимало несколько других форм, прежде чем в конечном итоге достичь того, что сегодня считается сталью. В Китае металлурги нагревали железо в крупных печах, эффективно плавя вещество в жидкость и смешивая его с древесным топливом. Затем расплавленная жидкость выливалась в пресс-формы различных инструментов и спустя время принимала их форму. Эта форма, более известная как чугун, стала значительнее прочнее кованного железа и дало возможность двигаться вперед.

После чугуна европейские кузнецы стали покрывать кованые изделия древесным углем для повышения прочности и сохранения гибкости изделий. После этого железо прошло окончательную итерацию, которая больше всего напоминает сегодняшний строительный материал. В Индии металлурги разработали процесс плавки железа, который сочетал в себе идеальное соотношение железа к углероду. Используя глиняные контейнеры, металлурги смешивали железо и уголь при высоких температурах. После охлаждения внутри оказывалось то, что мы теперь знаем как сталь – железно-углеродистый сплав.

За открытием железоуглеродных сплавов следовало расширение практик стального производства, всё больше оружия, инструментов и конструкций стали производиться. Люди стремились совершенствовать процесс производства стали не только с расчётом на объём, но и на качество. И эти постоянные улучшения производства являются причиной того, что сталь сегодня является таким важным мировым товаром.

Как сегодня делают сталь?

Современный процесс производства стали начался в 1856 году в рамках процесса, известного как Бессемерский процесс. В значительной степени это считается первым процессом, используемым для массового производства стали. По мнению историков, два разных изобретателя, один в Великобритании и один в Питтсбурге, одновременно разработали способ производства стали, включавший удаление примесей железа с помощью мощного воздушного потока.

С этим открытием другие производители стали совершенствовать процесс, в конечном итоге обнаружив способ использовать технику воздушной обработки, позволяющий сохранить содержание углерода при полном устранении примесей. Наконец, процесс перешел в очень экономичный способ массового производства высококачественной стали, которую мы используем и сегодня.

Методы выплавки стали

Сейчас сталь в основном производится одним из двух методов: доменная печь или электрическая дуговая печь.

Доменная печь является первым шагом в производстве стали из оксидов железа. Первые доменные печи могли производить по одной тонне сплава в день, что было очень велико. Не смотря на то, что оборудование совершенствуется и могут быть достигнуты более высокие темпы производства, процессы внутри доменной печени остаются неизменными. В её производстве используется уголь, железная рупа и известняк

В доменной печи топливо и руда непрерывно подаются через верхнюю часть печи, в то время как воздух вдувается в нижнюю часть камеры, так что химические реакции происходят по всей печи по мере движения материала вниз. Крупнейшие доменные печи имеют объём 5500 м3 и способны производить до 80 000 тонн железа в неделю.

Первые электродуговые печи появились в конце 19 века и сегодня используются на большинстве производств нашей страны. Отличие от доменной печи состоит в том, что сталь получается под воздействием электрического тока, это позволяет:

А) Легче регулировать тепловой процесс, изменяя параметры тока;

Б) Создавать окислительную, восстановительную и нейтральную атмосферу и вакуум, позволяющие раскислять металл с образованием минимального количества неметаллических соединений.

В печь погружается шихта из стального лома, чушкового чугуна, электродный бой или каменноугольный кокс вместе с известью. Затем опускаются электроды, подаётся ток и металл начинает плавиться в подине печи. Во время плавления кислородом воздуха и оксидами шихты активно окисляются железо, кремний , фосфор и марганец, частично углерод. Оксид кальция из извести и оксид железа образуют основной железистый шлак, способствующий удалению фосфора из металла. После нагрева до 1500 загружают руду и известь, проводят период “кипения” металла, происходит дальнейшее окисление углерода. Кипение металла ускоряет удаление из него газов, неметаллических соединений и уменьшению фосфора. Периодически шлак удаляют и добавляют руду и известь. Когда содержание углерода становится на 0,1% меньше заданного, кипение прекращают. После прекращения кипения удаляют шлак.

Электропечи используются для выплавки конструкционных, инструментальных и специальных сплавов и сталей.

Выберите ТандемЭнерго для изготовления стальных конструкций

ТандемЭнерго помогает различным организациям в производстве металлоконструкций из стали различного назначения, начиная от проектирования и инженерной подготовки изделия до нанесения защитного покрытия на конечный продукт.

Мы готовы предоставить высококачественные, прецизионные стальные изделия для вашей отрасли.

Сделать заказ и получить консультацию наших специалистов можно по телефону, оставив заявку в чате или по почте zakaz@tandemsnab.ru

Наверх