Производство стали Презентацию подготовила ученица 11 класса «Б» Черёмушкина Елена
Что такое сталь? § Сталь (от нем. Stahl) — сплав железа с углеродом и другими элементами § Содержание углерода в стали не более 2, 14 % § Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость § Учитывая, что в сталь могут быть добавлены легирующие элементы, сталью называется содержащий не менее 45 % железа сплав железа с углеродом и легирующими элементами Сталь Конструкционная (до 0, 8 % C) Инструментальная (до ~2 % C) Нержавеющая сталь (легированная Cr) Жаростойкая сталь Жаропрочная сталь Высокопрочная сталь
Применение стали § Сталь — важнейший конструкционный материал для машиностроения § Стали с высокими упругими свойствами находят широкое применение в машино- и приборостроении. В машиностроении их используют для изготовления рессор, амортизаторов, силовых пружин различного назначения, в приборостроении — для многочисленных упругих элементов: мембран, пружин, пластин реле, сильфонов, растяжек, подвесок § Упругие элементы приборов характеризуются различными условиями работы. Особенность их работы состоит в том, что при больших статических, циклических или ударных нагрузках в них не допускается остаточная деформация. В связи с этим все пружинные сплавы кроме должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям
Производство стали Кислородно-конверторный метод получения § Излишек углерода из чугуна выжигают с помощью кислорода в специальных аппаратах § Происходят следующие химические процессы: 4 Fe 2 O 3 + 6 Si = 8 Fe + 6 Si. O 2 2 Fe 2 O 3 + 6 Mn = 4 Fe + 6 Mn. O Fe 2 O 3 + 3 C = 2 Fe + 3 CO ↑ 5 Fe 2 O 3 + 2 P = 10 Fe. O + P 2 O 5 Fe. O + С = Fe + CO ↑
Производство стали Производство в Мартеновских печах § Мартеновский способ отличается от конверторного тем, что выжигание избытка углерода в чугуне происходит не только за счет кислорода воздуха, но и кислорода оксидов железа, которые добавляются в виде железной руды и ржавого железного лома § Температура печи поддерживается при 1600— 1650° C. Выгорание углерода и примесей чугуна происходит за счет избытка кислорода в горючей смеси с теми же реакциями, что и в конверторе 4 Fe 2 O 3 + 6 Si = 8 Fe + 6 Si. O 2 2 Fe 2 O 3 + 6 Mn = 4 Fe + 6 Mn. O Fe 2 O 3 + 3 C = 2 Fe + 3 CO ↑ 5 Fe 2 O 3 + 2 P = 10 Fe. O + P 2 O 5 Fe. O + С = Fe + CO ↑ § Образуются силикаты и фосфаты, которые переходят в шлак. Mn. O + Si. O 2 = Mn. Si. O 3 3 Ca. O + P 2 O 5 = Ca 3(PO 4)2 Fe. S + Ca. O = Fe. O + Ca. S
Производство стали Бессемеровский метод § Бессемеровским способом перерабатывают чугуны, содержащие мало P или богатые Si (не менее 2 %) § При продувке кислорода сначала окисляется кремний с выделением значительного количества тепла: Si + O 2 = Si. O 2+ Q § Вследствие этого начальная температура (13000 С) быстро поднимается до 1600° С. Около 1500° C начинается интенсивное выгорание углерода. Вместе с ним интенсивно окисляется и железо: 2 C + O 2 = 2 CO ↑ 2 Fe + O 2 = 2 Fe. O § Образующийся Fe. O, хорошо растворяется в расплавленном чугуне и частично переходит в сталь, а частично реагирует с Si. O 2 и в виде силиката железа Fe. Si. O 3 переходит в шлак: Fe. O + Si. O 2 = Fe. Si. O 3
Производство стали Бессемеровский метод § Получаемая при этом сталь содержит значительные количества растворенного Fe. O, который сильно снижает качество стали. Поэтому перед разливкой сталь надо обязательно разкислить с помощью различных разкислителей — ферросилиция, ферроманганца или алюминия: 2 Fe. O + Si = 2 Fe + Si. O 2 Fe. O + Mn = Fe + Mn. O 3 Fe. O + 2 Al = 3 Fe + Al 2 O 3 § Монооксид марганца Mn. O как основной оксид реагирует с Si. O 2 и образует силикат марганца Mn. Si. O 3, который переходит в шлак Mn. O+Si. O 2 = Mn. Si. O 3 § Al 2 O 3 как нерастворимое при этих условиях вещество тоже всплывает наверх и переходит в шлак Бессемеровская сталь содержит обычно менее 0, 2 % углерода и используется как техническое железо для производства проволоки, болтов, кровельного железа и т. п.
Производство стали Томасовский метод § Томасовские способом перерабатывают чугун с большим содержанием фосфора (до 2 % и более) § Шлакообразующие вещества содержат значительный избыток оксидов с основными свойствами § В этих условиях фосфатный ангидрид P 2 O 5, который возникает при сгорании фосфора, взаимодействует с избытком Ca. O с образованием фосфата кальция, переходит в шлак: 4 P + 5 O 2 = 2 P 2 O 5 + 3 Ca. O = Ca 3(PO 4)2 § Реакция горения фосфора является одним из главных источников тепла § Сера выделяется в шлак в виде нерастворимого в расплавленной стали сульфида кальция Ca. S, который образуется в результате взаимодействия: Fe. S + Ca. O = Fe. O + Ca. S § Все последующие процессы происходят так же, как и в бессемеровском способе
Спасибо за внимание!
Скачать презентацию Производство стали подготовила ученица 11 класса Б
Производство стали.ppt