wytwarzanie stali.doc

Zasadniczymi fazami hutniczych procesów produkcyjnych są:

•     produkcja stali,

•     przeróbka plastyczna na gorąco,

•     przeróbka plastyczna na zimno,

•     uszlachetnianie wyrobów hutniczych.

A.     Produkcja stali

Metalurgia surówki i stali obejmuje dwa podstawowe etapy produkcji: wytwarzanie surówki i wytwarzanie stali.

Współczesne technologie hutnicze biorą swój początek od czasu opanowania produkcji surówki w wielkim piecu. Surówka z wielkiego pieca stanowi wsad do pieców stalowniczych. W początkowym okresie (do lat 60-tych) surówka była odlewana do kokilek, z których po ostygnięciu uzyskiwano bryły surówki zwane "gąskami". Zastygła surówka w postaci "gąsek" była przewożona do stalowni. Duże straty energii związane z koniecznością ponownego nagrzewania wsadu w postaci "gąsek" do temperatury topnienia spowodowały wprowadzenie specjalnych wozów tzw. "torpedo" do transportu ciekłej surówki z wielkiego pieca do pieców stalowniczych.

Produkcja stali przeszła ewolucję i w kolejnych okresach odbywała się:

•     początkowo w piecach martenowskich a następnie

•     w piecach konwertorowych, które są szeroko stosowane również obecnie.

Dla wytapiania stali stopowych stosuje się piece elektryczne. Stale najwyższej jakości wymagają stosowania dodatkowej obróbki pozapiecowej pozwalającej na ograniczenie zawartości gazów i zanieczyszczeń stałych oraz poprawę jednorodności wytopów. Stosuje się w tym celu specjalne kadzie do odgazowania (odtleniania) i argonowania (przedmuch argonu).   Po   uzyskaniu   wymaganego   składu   chemicznego    oraz   stopnia   czystości   i

jednorodności następuje odlewanie stali do wlewnic lub kadzi pośredniej, stanowiącej początkowy element urządzenia do ciągłego odlewania stali (COS).

W szczególnych przypadkach, dla uzyskania ultra czystych stali, stosuje się przetop elektrożużlowy lub przetop w piecu elektronowiązkowym.

Odlewanie stali do wlewnic

Odlewanie stali do wlewnic można prowadzić zalewając wlewnicę od góry lub odlewając syfonowo od dołu. Po odlaniu i skrzepnięciu stali we wlewnicy następuje wyjęcie wlewków z wlewnicy - dla wlewków zbieżnych ku dołowi lub zdjęcie wlewnicy z wlewka - dla wlewków zbieżnych ku górze. Wlewki można ochłodzić do temperatury otoczenia dla przeprowadzenia oględzin powierzchni lub badań ultradźwiękowych materiału wlewka. Studzenie wlewków stosuje się tylko w wyjątkowych przypadkach, np. dla stali wysokostopowych, ponieważ powoduje znaczną stratę energii. W produkcji masowej wlewki są w stanie gorącym przekazywane do dalszego przetwórstwa, obejmującego w pierwszej fazie przeróbkę plastyczną na gorąco.

Strukturę wlewka określa się jako strukturę pierwotną, którą charakteryzuje:

•     niejednorodna wielkość ziarna (warstwa kryształów zamrożonych, dendryty, ziarna
równoosiowe),

•     nieciągłości materiału (pęcherze podskórne, jama usadowa pierwotna i wtórna,

•     duże skupiska wtrąceń niemetalicznych (np. siarczki, krzemianki, fosforki),

mikro i makroniejednorodność składu chemicznego. Ciągle odlewanie stali - COS

Proces ciągłego odlewania stali został, na skale masową, zastosowany w latach 70-tych. Istotą tego procesu jest prowadzenie go w sposób ciągły, zapewniający powtarzalność warunków krzepnięcia na całej długości odlewanego wlewka. Stal odlewana z kadzi rozlewniczej do kadzi pośredniej jest następnie rozlewana do krystalizatora (dla jednożyłowego odlewania) lub krystalizatorów, których liczba odpowiada liczbie jednocześnie odlewanych wlewków (dla wielożyłowego odlewania). Krystalizator może być prosty lub łukowy (promieniowy). Dla krystalizatorów prostych w zależności od ich ułożenia, proces

krystalizacji może być prowadzony w układzie pionowym - krystalizator pionowy lub w układzie poziomym - krystalizator poziomy. Najczęściej stosowane są krystalizatory łukowe, które pozwalają na połączenie zalet krystalizatora pionowego - symetryczne warunki krystalizacji i krzepnięcia, z zaletami krystalizatora poziomego - ułożenie osi wlewka zgodne z kierunkiem podawania do nagrzewania i walcowania. Zaletą krystalizatora łukowego jest zmniejszenie, w stosunku do krystalizatorów pionowych, wysokości hali mieszczącej urządzenia do ciągłego odlewania stali.

...