Выплавка стали

Одной из главных задач металлургии является качественная выплавка стали. Применение различных способов предоставляет возможность более полного удаления поступающих с шихтой (чугуном, губчатым железом, скрапом), а также с топливом (коксом, мазутом, газом) примесей. Например, таких веществ как углерод, кремний, фосфор, сера и азот. Осуществляют это с целью получить материал, пригодный для горячей обработки давлением.

Другой задачей выплавки стали является уменьшение содержания и связывание элементов, поступающих в процессе плавления и доводки, в частности кислорода, азота, серы и водорода. Для этого применяют специальные мероприятия, например установление определенного содержания углерода с целью максимального снижения концентрации кислорода, продувка кислородом с целью предотвращения насыщения стали азотом или раскисление стали и присадка в ковш элементов, связывающих азот и серу, глубокая десульфурация и вакуумирование для удаления водорода. Благодаря перечисленным методам удается значительно снизить содержание примесей в металле или же связать их и перевести в такие включения, которые не оказывают вредного влияния на свойства материала в службе или даже благоприятно влияют на них.

При этом следует учитывать, что отдельные элементы имеют различное сродство к отдельным примесям. Задачей при выплавке стали является также легирование, осуществляемое преимущественно в ковше, а частично в конверторе или в печи. Это позволяет получить требуемые качества данного металла как материала.

Металл, используемый для выплавки стали представляет собой сплав железа с углеродом. Если нужно получить продукцию с какими-нибудь специальными свойствами (высокой прочностью, устойчивостью против коррозии, жаропрочностью и т. п.), то в нее добавляют различные элементы: хром, никель, вольфрам. Элементы, вводимые в нее, называются легирующими. Их суммарное содержание обычно не превышает 30%, а часто бывает всего лишь 1-2%, и поэтому во всех случаях основой остается железо. Рассмотрим его структуру подробнее.

Железо, как и все металлы, имеет кристаллическое строение. В каждом кристалле атомы располагаются в закономерном порядке, на определенном расстоянии друг от друга, образуя атомную решетку. Для того чтобы изобразить ее, достаточно нарисовать кубик и расположить в нем девять атомов: восемь - на вершинах углов и один в центре. В самом деле, вся решетка представляет собой повторение такого кубика. Данный вид металла является составляющей частью материала, применяемого для такого процесса, как выплавка стали.