Как производится сталь на сталелитейном заводе

Передовые технологии на заводах как никогда важны для повышения эффективности и устойчивости сталелитейной промышленности. Искусственный интеллект пытается изменить представление о том, "как делают сталь".

Вопрос "Как делают сталь?" - часто задаваемый среди наших учеников. Процедура проста и понятна. На этой странице мы объясним процесс и покажем каждый шаг "Как делают сталь".

Обзор производства и рынка стали

Сталь - один из самых распространенных металлов в современном мире. Она недорога, долговечна и универсальна. Сталь является вторым по величине товаром массового производства в мире после цемента с ежегодным объемом производства почти 750 миллионов тонн.

"Как делают сталь?" - это процесс, который происходит 24 часа в сутки. Кроме того, он требует постоянных поставок сырья, а также огромного количества энергии.

По данным World Steel Association, мировое производство нерафинированной стали выросло с 851 млн тонн в 2001 году до 1 606 млн тонн в 2013 году. С другой стороны, среднемировое потребление стали на душу населения неуклонно росло со 150 кг в 2001 году до 225 кг в 2013 году.

Содержание углерода в стали колеблется от 0,08 до 1,5 процента. Из-за своего состава она более сложна в обработке, чем кованое железо. Но они не такие хрупкие, как чугун.

Сталь обладает уникальным сочетанием твердости, гибкости и прочности на разрыв. Она полностью пригодна для вторичной переработки и потребляет очень мало энергии. Благодаря усилиям сталелитейной промышленности потребление энергии и выбросы CO2 сейчас составляют менее половины от тех, что были в 1960-х годах. В результате применения этой технологии сталь становится более экологичной и долговечной.

К изделиям из стали относятся железнодорожные линии, нефте- и газопроводы, башни, лифты, метро, мосты, автомобили, корабли, ножи и вилки, бритвы, хирургическое оборудование и т. д.

Как производится сталь

Процесс "Как делают сталь" нагревает железную руду и плавит ее в печах, чтобы удалить примеси и добавить углерод для производства стали. Большинство видов стали производится одним из двух способов: в доменной или электродуговой печи.

В доменных печах используется сырье, а также немного стального лома, в то время как в электродуговых печах в основном используется стальной лом.

Что такое доменная печь?

В середине 1850-х годов Генри Бессемер разработал доменную печь. Бессемер придумал способ получения стали, прогоняя воздух через расплавленное железо, чтобы окислить его и удалить примеси при производстве стали.

Современная доменная печь представляет собой массивный стальной цилиндр, выложенный жаропрочным кирпичом в форме цилиндра. Сверху в печь подается железная руда, кокс и известняк. Затем они постепенно опускаются на дно, становясь все более горячими.

Газ от горящего кокса выделяет кислород из железной руды в верхней части печи. Известняк взаимодействует с примесями в руде и коксе, образуя шлак в нижней части печи.

Температура на дне печи достигает более 3000 градусов по Фаренгейту. Через шлаковую выемку в печи может стекать расплавленный шлак. Этот шлак плавает на расплавленной стали. Затем расплавленная сталь выливается из горна печи через отверстие крана.

Что такое электродуговая печь?

Печи EAF в основном используются для производства высококачественной стали, легированной другими металлами. Обычные электродуховые печи могут также производить нелегированные стали. В отличие от печей, в этом процессе не используется горячий металл. Они используют стальной лом из перерабатываемых материалов.

Мостовой кран перегружает стальной лом в электропечь. Когда печь заполнена, машина закрывает крышку, закрывающую верхнюю часть печи. Затем через крышку в печь опускаются электроды. В процессе на электроды подается сильный электрический ток. Он создает тепло и расплавляет лом.

При производстве стали во время плавки в нее добавляют ферросплавы, чтобы придать ей нужный химический состав. После этого машина подает в печь кислород, чтобы очистить сталь. Известь и плавиковый шпат добавляются к примесям, заставляя их плавиться и образовывать шлак.

Расплавленный шлак всплывает поверх расплавленной стали при наклоне печи и может быть слит. Смешивая различные металлы для получения стальных сплавов, электродуховые печи могут производить различные виды высококачественной стали. Нержавеющая сталь, хром и никель - наиболее широко используемые антикоррозийные качества.

Стали, используемые в машиностроении, аэрокосмической промышленности и бронетехнике, являются одними из других специфических сталей, производимых на электролизных печах.

Как производится сталь на металлургическом заводе

Сталелитейный завод производит сталь либо из железной руды, либо из металлолома. Железная руда - это минеральное сырье, которое может быть экономически выгодно переработано в металлическое железо.

Состав железной руды определяет ее сорт. Желательна высокая концентрация железа при низком содержании серы и фосфора. В мире полно железной руды, однако концентрация железа в ней варьируется в зависимости от местоположения и экологических факторов.

Компания "How is steel made" сначала собирает стальной лом и перерабатывает его в ценное сырье для производства стали на протяжении многих десятилетий.

Не забывайте, что BF использует в основном сырье, а также немного стального лома, в то время как EAF использует в основном стальной лом.

Процесс производства железа

Для получения стали "Как делают сталь" требуется расплавленное железо. Железная руда и уголь - два основных материала, используемых для получения расплавленного железа. Сталелитейный завод превращает железную руду в агломерат на агломерационной фабрике, а уголь - в кокс в коксовой печи.

При производстве стали переработанные материалы сбрасываются в доменную печь. Она нагревает его до 1200°C горячим воздухом, нагнетаемым фурмами снизу. В результате окисления кокса и восстановления спеченной руды получается расплавленное железо. Взгляните на диаграмму выше.

Подготовка коксовой печи

В производстве стали коксовая батарея состоит из нескольких печей. Перед тем как "Как делают сталь" загрузить ее в коксовую печь, уголь дробят и перемешивают. После этого сталелитейное производство доставляет смешанный уголь на ливневозе к каждой печи.

В ходе процесса уголь нагревается до 1 800°F в коксовой печи в течение 18 часов. В течение этого времени уголь выталкивается в отходящие газы, оставляя чистую углеродную форму, известную как "кокс".

Когда в процессе производства стали кокс подвергается воздействию кислорода, он мгновенно воспламеняется и горит. Когда процесс выталкивает кокс из печи в вагон, он тушится, чтобы охладить и остановить процесс горения.

После охлаждения "Как делают сталь" помещает кокс в угольный док. После этого он транспортируется на установку фильтрации и сортировки, а затем поступает в доменную печь.

Спекание

Агломерация - это метод термической агломерации железорудной мелочи в процессе производства стали. При этом восстанавливаются продукты выплавки железа, флюсы, шлакообразующие вещества и твердое топливо.

Целью процесса спекания является создание продукта с подходящими свойствами для загрузки в доменную печь.

Этот процесс был тщательно изучен для определения идеальных условий для получения агломерата самого высокого качества. Процесс спекания, который проходит смесь после гранулирования и подачи на агломерационную ленту.

При температуре 1300-1480°C "Как делают сталь" расплавляет агломерационную смесь. В результате ряда процессов образуется агломерационный кек. Затем его помещают в доменную печь для получения чугуна.

Доменная печь

Для производства стали прежде всего необходимы железо и углерод. Железо само по себе не очень прочное, но низкое содержание углерода - менее 1%, в зависимости от вида стали, - придает ему важнейшие качества.

Сталь получает углерод из угля, а железо - из железной руды. С другой стороны, железная руда сочетает в себе железо, кислород и другие микрокомпоненты. Сталь создается путем отделения железа от кислорода и добавления небольшого количества углерода.

Однако в процессе плавления при высокой температуре в присутствии кислорода и угля, называемого коксом.

При высоких температурах железная руда выделяет кислород, который переносится углеродом из кокса в углекислый газ.

Fe_2 O_3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO_2(g)

Реакция происходит потому, что углекислый газ имеет более низкое энергетическое состояние, чем оксид железа. Кроме того, процесс требует высокой температуры для достижения энергии активации. В нем слишком высокое содержание углерода. Кроме того, небольшое количество углерода соединяется с железом и является промежуточным продуктом перед получением стали.

Производство стали

Торпедный аппарат доставляет расплавленное железо на сталелитейный завод, закачивает его в конвертер. А затем "Как делают сталь" взрывает конвертер кислородом, сжигая все примеси. Остается только чистая расплавленная сталь.

Непрерывное литье

В процессе "Как делают сталь" расплавленный металл заливается в разливочную машину. В процессе непрерывной разливки получаются заготовки, блюмы или слябы. Это снижает потребность в первичных и промежуточных прокатных станах, отстойниках и огромных количествах форм для хранения и использования слитков.

Это также повышает выход годной продукции из заданной массы стали. Процесс осуществляется путем переработки в полуфабрикат, приближенный к готовому изделию.

Мостовой кран транспортирует ковш со сталью на установку непрерывной разливки. После предварительной обработки, которая может включать перемешивание с инертным газом. Однако открытое горло ковша закрывается изолирующей крышкой, чтобы ограничить потери тепла.

При производстве стали все устройство поднимается краном на вращающуюся башню. Теперь возможна последовательная разливка стали одной и той же марки без остановки машины. Это также является существенным компонентом снижения затрат.

Однако в процессе производства стали перед разливкой к внешней стороне сопла ковша присоединяется газонепроницаемая трубка. Этот механизм не позволяет жидкой стали поглощать слишком много кислорода и азота из воздуха.

После этого в процессе "Как делают сталь" открывается сопло ковша. Это позволяет стали в регулируемом темпе перетекать из ложки в пробирку. После этого из резервуара поступает охлаждаемая водой медная форма для разливки.

Сталь протягивается вниз со дна формы через извилистую сеть опорных роликов. После этого на нее распыляется вода, пока она не выходит горизонтально в виде цельного стального сляба из разгрузочной части машины.

Разрушение заготовок

Процесс "Как производится сталь" зависит от технологии прямой прокатки стальных слитков, которая включает следующие этапы:

• В качестве теоретической основы процесса используется модель теплового состояния стального слитка.
• Когда вода распыляется одновременно в верхнюю и нижнюю части стального слитка, это сокращает время, необходимое для завершения разливки стального слитка. А затем завершается загрузка печи.
• В процессе производства осуществляется загрузка печи и плотная загрузка печи в соответствии с группами. Создается дымовая заслонка закрытого типа, клапан закрытого воздуха и газа, а также заслонка закрытого воздуха и газа. Наконец, после выдержки стальной слиток прокатывается.

Отделка

Практика изменения поверхности изделия для улучшения его эстетики и долговечности известна как отделка металла. Гальваника образует тонкое поверхностное покрытие металла на другом металле путем электроосаждения.

Первичная ковка

На этапе отделки черновые заготовки формуются в формы путем горячей прокатки. При этом устраняются дефекты формы и получается требуемая марка стали. Таким способом можно создавать бесшовные трубы, длинномерные и плоские изделия, а также различные нестандартные вещи.

Вторичное формование

Покрытие, термообработка, соединение, прессование, сверление, механическая обработка и клепка - это вторичные процессы, которые придают стали окончательную форму.

Заключение

Прежде всего, мы рассмотрели общий процесс "Как делают сталь". Эта статья будет полезна, если вы работаете над проектом по производству стали. Вам также может понадобиться совет специалиста о том, какой метод использовать или какой сталь для использования.