Forum www.stalnierdzewna.com

Witam
Jaka jest najprostsza technologia wytwarzania stali i surówki
- najlepiej w krokach.

Produkcja stali polega na oczyszczeniu żelaza z węgla i innych domieszek, a następnie dodaniu w sposób kontrolowany określonych ilości węgla oraz metali, takich jak chrom, mangan, nikiel czy wanad. Domieszka węgla daje stali możliwość utwardzania jej w procesie obróbki cieplnej, natomiast inne metale są dodawane w celu poprawienia jej różnorodnych własności, między innymi odporności na korozję, twardości, łatwości obróbki czy odporności na temperaturę. Pierwszą skuteczną metodą produkcji większych ilości scali był proces wymyślony w 1856 roku przez inżyniera Henry'ego Bessemera. Skonstruowany przez siebie piec do wytopu stali nazwał on konwertorem. Jest to stalowa beczka wyłożona materiałem ogniotrwałym, zamontowana na parze sworzni w taki sposób, że może być wedle potrzeby odwracana z pozycji pionowej do poziomej i z powrotem. W pozycji poziomej do konwertora loduje się stopioną surówkę żelazną i trochę kamienia wapiennego. Następnie odwraca się go do pionu, i wtedy, przez perforowane dno, wdmuchuje się potężny strumień powietrza. Zawarty w nim tlen przemienia w tlenki prawie całość zanieczyszczeń, lecz tylko niewielką ilość żelaza. Cały zawarty w surówce węgiel jest usuwany pod postacią dwutlenku węgla, a tlenki krzemu czy też manganu, reagując z wapieniem, tworzą żużel. Następnie do oczyszczonego żelaza dodaje się starannie odmierzone ilości surówki zwierciadlistej (stop manganu, żelaza i węgla), żelazokrzemu (stop żelaza i krzemu) i aluminium. Dodatki te usuwają pozostały tlen oraz tlenki żelaza. Pewną ilość manganu pozostawia się w stali, celem polepszenia jej własności. Na końcu dodawana jest dokładnie odmierzona ilość koksu lub antracytu, aby uzyskać wymaganą zawartość węgla w stali.

Produkcja surówki - odbywa się w wielkim piecu (pancerz z grubych płyt stalowych natomiast wnętrze z materiału ogniotrwałego) który ma konstrukcje szybową, wsad natomiast stanowi odpowiednio przygotowana gruda. Koks hutniczy musi mieć dużą wytrzymałość i twardość. Gaz gromadzony jest w kolektorze a następnie kierowany do cyklonu gdzie jest oczyszczany - dołem wypływ płynny żużel wywożony wagonikami.

Etapy produkcji surówki w zależności od temperatury:
1. 400 °C nagrzewanie wsadu i odparowanie wilgoci,
2. 800 °C częściowa redukcja tlenków żelaza,
3. 900 °C redukcja rudy do żelaza gąbczastego,
4. 1100 °C nawęglanie żelaza i tworzenie żużla,
5. 1150 °C topienie surówki,
6. 1300 – 1800 °C tworzenie surówki rzadkopłynnej.

Reakcje w wielkim piecu - procesy jednostkowe:
1. C + O2 → CO2
2. CO2 + C → 2CO
3. Fe3O4 + CO→3FeO + CO2
4. Fe3O4 + 4CO→ 3Fe + 4CO2
5. FeO + CO→Fe+CO2
6. Fe2O3 + 3CO→ 2Fe + 3CO2

Surowce:
1. paliwo (koks hutniczy) pełni też rolę reduktora
2. topniki (CaCO3 lub CaO) wprowadzane aby:
a) obniżyć temperaturę topnienia wsadu,
b) związać składniki skały płonnej.

Produkty
Gaz wielkopiecowy – niskokaloryczny. Powstaje go 4000 m3 na jedną tonę surówki żelaza. Zawiera on:
- CO 25 – 30 %,
- N 50 – 60 %,
- CO2 – 10 - 14 %,
- H2 – 0,5 – 4 %

Produkty uboczne:
*Żużel
- dawniej - uważany za uciążliwy odpad, zajmował duże powierzchnie, wykorzystywany do celów budowlanych,
- obecnie- do celów budowlanych, jako składnik materiałów budowlanych, materiałów do utwardzania np. dróg,
- skład żużla: SiO2 37 %, Al2O3 9 %, CaO 42 %, MgO 8 %, FeO i MnO 0,5 %, CaSO4 1,5 %.
*Wata żużlowa- materiał izolacyjny.

Odmiany surówki:
1. Surówka szara: 3,5 – 4,5 % C - węgiel jest w postaci grafitu (postaci wolnej).
2. Surówka biała: 3 – 5 % C związany w postaci cementytu(postać związana. Charakteryzuje ją duża twardość i 2% skurcz odlewniczy, więc nie nadaje się do odlewów, temperatura topnienia 1100 °C)
3. Surówka zwierciadlista : zawiera do 7% C. Ma charakter metaliczny, połysk (bo zawiera 5 – 20 % manganu który nadaje jasną barwę), jest łatwo reaktywna, ulega utlenianiu, więc surówka ta jest stosowana jako odtleniacz.