2. Основные задачи получения стали

Сталь получают путем осуществления ряда механических операций, множества сложных физико-химических и физических процессов, проводимых в определенной последовательности или определенном сочетании, направленных на достижение конечной цели плавки.

Конечная цель плавки в любом агрегате сводится к получению жидкой стали с заданным химическим составом (марки) и температурой при минимальных затратах трудовых, материально-сырьевых и топливно-энергетических ресурсов.

Наиболее трудной задачей является получение заданного химического состава готовой стали, т.к. необходимо осуществлять большое число сложных физико-химических и физических процессов. Большинство из них трудно управляемы, а некоторые вообще не поддаются управлению.

В целях снижения ресурсоемкости плавки необходимо максимальное совмещение различных процессов во времени и пространстве. Однако при определенных требованиях к качеству стали полное совмещение всех процессов исключено, поэтому принято деление плавки на части как по характеру протекания частных процессов, так и по месту их проведения.

По характеру плавку принято подразделять на две основные части, проводимые последовательно и часто в разных рабочих объемах:

1. рафинирование металла удаление избыточного количества примесей, содержащихся в исходном металле. Основная задачаудаление избыточных углерода и фосфора. Этот этап проводят в сталеплавильных печах;

2. раскисление-легирование металла удаление избыточных кислорода, серы и газов (водорода и азота) из готовой стали, легирование и модифицирование, доведение химического состава стали до заданных маркой значений. Этот этап чаще всего проводится вне сталеплавильной печи в агрегате комплексной обработки стали (АКОС).

Это деление связано с тем, что процессы рафинирования и раскисления не совместимы. Рафинирование в основном проводят путем окисления примесей, а главная цель раскисления удаление из металла растворенного кислорода.

Нагрев металла до заданной температуры является второй по трудности задачей при выплавке стали. Важно обеспечить синхронное проведение нагрева металла и окислительного рафинирования, поскольку на конечной стадии рафинирования из металла удаляется только углерод, то в этот период плавки главная задача сводится к синхронизации процессов обезуглероживания и нагрева металла.

Таким образом, управление плавкой стали сводится к регулированию большого числа физико-химических и физических процессов, из которых основное место занимают реакции окисления различных химических элементов.

3. Сталеплавильные шлаки

Все сталеплавильные процессы осуществляются при тесном взаимодействии металла и шлака. При этом шлаки являются неизбежным побочным продуктом любого современного способа производства стали в открытых агрегатах. Формирование шлака определенного состава, физических и химических свойств является необходимым условием получения качественной стали, так как:

1. Шлак является средой, которая воспринимает и прочно удерживает вредные примеси (фосфор и серу).

2. Шлак – среда, которая определяет темп доставки кислорода газовой фазы к металлу и тем самым определяет скорость удаления примесей и производительность процесса.

3. Шлак изолирует металл от проникновения в него вредных газов (N₂ и H₂).

4. Шлак является средой, которая регулирует темп нагрева металла.

Таким образом, химический состав шлака, его химические и физические свойства определяют качество готового металла и производительность процесса.