Staalproductie: Uitgebreid Procesgids & Stroomdiagram

In dit artikel leren we wat de verschillende methoden van het staalproductieproces zijn en het stroomdiagram om het beter te begrijpen. Er zijn verschillende processen betrokken volgens het type en de samenstelling van het staal. Laten we eens kijken naar de diverse processen van staalmaken.

Staal is fundamenteel een legering van ijzer en koolstof, met de koolstofgehalte variërend tot 1,5 procent. De koolstof is verdeeld door de massa van het metaal, niet als elementaire of vrije koolstof, maar als een verbinding (chemische combinatie) met ijzer.

Als de koolstof echter boven 1,5 procent wordt verhoogd, bereikt men een stadium waarin geen meer koolstof in de gecombineerde toestand kan worden gehouden en eventuele overmaat moet aanwezig zijn als vrije koolstof (grafiet). Op dit stadium gaat het metaal over in de groep die gietijzer wordt genoemd. Daarom, voor een materiaal om als staal te worden geclassificeerd, mag er geen vrije koolstof in de samenstelling zijn; onmiddellijk vrije grafiet die ontstaat, valt in de categorie gietijzer.

Naast koolstof zijn er andere elementen aanwezig in het staal, b.v. zwavel, silicium, fosfor, mangaan, etc.; maar koolstof is verreweg het belangrijkste wijzigende element. Ijzer vormt de massa van de legering; het is de kwantitatieve partner, terwijl aan koolstof de taak toekomt de kwaliteit van het staal te bepalen om de eis te voldoen die ijzer alleen niet kan vervullen. Het belang van koolstof in staal ligt niet in zijn relatieve volume, maar in zijn opmerkelijke invloed op de interne structurele veranderingen en vervolgens afgekoeld door verschillende methoden.

Staalproductieproces

De commerciële processen voor het maken van staal zijn:

(1) Bessemer-proces, (2) L-D-proces, (3) Open-haardproces, (4) Tiegelproces, (5) Elektrisch proces, (6) Duplex-proces.

Het Bessemer-, open haard- en elektrisch proces kunnen worden onderverdeeld in (a) zuurproces en (b) basisproces, volgens het type uitkleding dat in de oven wordt gebruikt. In elk van deze processen wordt het staal geproduceerd door het toevoegen van koolstof aan wrood ijzer of door het verwijderen van het juiste deel koolstof uit gietijzer door eerst gietijzer volledig te ontkoolstoffen, en vervolgens de juiste hoeveelheid koolstof toe te voegen. Laten we de staalproductieprocesstappen in detail begrijpen.

1. Het Bessemer Proces

Het Bessemer staalproductieproces bestaat uit het blazen van lucht door vloeibaar gietijzer dat in een speciale oven, een converter genaamd, bevat is, die gevormd is als een enorme betonmixer (Fig. 4.2). De converter is gemaakt van staalplaten aan de binnenkant voorzien van een refractair materiaal. Het type refractaire uitkleding hangt af van het karakter van het staalproductieproces, d.w.z. het zuurproces of basisproces.

In het zuurproces is de converter voorzien van silica stenen die in de refractaire handel als "zuur" bekend zijn. Het zuurproces elimineert geen fosfor of zwavel uit het metaal. In het basisproces is de converter voorzien van dolomiet, wat als "basis" bekend is. Het verwijdert fosfor en tot een mate zwavel.

2. Het L-D Proces

De nieuwste ontwikkeling in het staalproductieproces is de naam van dit proces, die afkomstig is van de initialen van twee afzonderlijke installaties in Oostenrijk, te Linz en Donawitz. Het lokale Oostenrijks erts is te laag in fosfor om de met lucht geblazen basische Bessemer-methode te gebruiken. Aangezien lucht, een mengsel van stikstof en zuurstof, wordt gebruikt, bevat het resulterende staal stikstof wat stalen onder bepaalde omstandigheden broos maakt.

Verder voert het grootste deel van de stikstof die niet wordt opgelost, zoveel warmte weg dat alleen een metaal met een hoog fosforgehalte voldoende warmte kan genereren om de vereiste temperatuur van het vloeibare staal te geven. Het remedie is geweest om de luchtblaas te vervangen door zuurstof of een gasmengsel dat geen stikstof bevat.

3. Het Open Haard Proces

In het open haard proces voor het produceren van staal, worden gietijzer, staalschroot en ijzeroxide in de vorm van ijzererts of schil gesmolten in een Siemens-Martin open haard oven (Fig. 4.4), zo genoemd omdat het vloeibare metaal in een relatief ondiepe poel op de ovensbodem of hearth ligt. De hearth is omringd door een dak en wanden van vuurvaste stenen. De lading wordt via een laaddeur toegevoerd en verwarmd tot 1.600°C tot 1.650°C voornamelijk door straling van warmte van de verbranding van gasachtige brandstoffen erboven. Het is niet de hoeveelheid warmte, maar wel de hoge temperatuur warmte die essentieel is voor het doel.

4. Het Tiegel Staalproductieproces

In het tiegel staalproductieproces, worden mengsels van wrood ijzer, staalschroot en ferromangaan gesmolten met houtskool in een luchtdichte tigel. Andere ferrolegeringen kunnen worden toegevoegd wanneer legeringsstaal met dit proces wordt geproduceerd. In het tiegelproces wordt koolstof aan het ijzer toegevoegd omdat de koolstofgehalte van wrood ijzer laag is.

De benodigde koolstof wordt door het metaal uit de houtskool opgenomen tijdens het smelten. Na het smelten en grondig legeren van de materialen, worden de tijgels uit de oven, bekend als regeneratieve oven, genomen, die wordt verwarmd door een gasachtige brandstof zoals in de open haard oven, en tenslotte wordt het staal in een vorm gegoten. De tijd tussen het plaatsen van de tigel in de oven en het wegnemen van de tigel is ongeveer vier uur.

Het proces is primair een smelt- en legeringsproces en er vindt geen raffinage van het metaal in de tigel plaats.

5. Het Elektrische Proces

In de laatste jaren heeft het smelten van staal door elektrische ovens zich snel ontwikkeld door de beschikbaarheid van goedkope elektrische energie. Elektriciteit wordt uitsluitend gebruikt voor de productie van warmte en verleent geen speciale eigenschappen aan het staal. Niettemin heeft de elektrische oven de volgende voordelige kenmerken.

1. Het genereert extreme hoge temperaturen, ongeveer 2.000°C, in de smeltkamer zonder zuurstof of stikstof uit de lucht of onzuiverheden van de brandstof te introduceren. Dit vergemakkelijkt de verwijdering van schadelijke onzuiverheden zoals zuurstof, zwavel en fosfor, en ook niet-metallische insluitsels.

2. De temperatuur kan te allen tijde gemakkelijk worden gecontroleerd en geregeld.

3. Het stelt de toevoeging van dure legeringselementen zoals chroom, nikkel, wolfram, etc. toe zonder verlies door oxidatie.

4. Een grote verscheidenheid aan stalen, verschillend in koolstofgehalte en met elke inhoud van legeringselementen, kan worden geproduceerd.

6. Duplex Processen

Combinatiemethoden van staalproductie bekend als duplex processen worden uitgevoerd in twee staalproductie-eenheden. De volgende combinaties worden meestal gedaan.

1. Basis en zuur open-haard

2. Een basische open-haard oven en een basische elektrische oven.

3. Een Bessemer converter en een basische open haard oven.

Staalproductieproces Stroomdiagram

Veelgestelde Vragen

Wat is staalproces?

Staal wordt typisch in twee stadia geproduceerd. Het basische zuurstofoven (BOF) proces of het smelten van staalschroot of direct gereduceerd ijzer (DRI) in een elektrische boogoven worden gebruikt om vloeibaar ijzer om te zetten in staal in de primaire staalproductiefase. Secundaire staalproductie is een raffinageproces dat de toevoeging van legeringselementen en de verwijdering van onzuiverheden omvat.

Welk gas wordt gebruikt voor de fabricage van staal?

Industriële gassen die meestal in de staalindustrie worden gebruikt, zijn zuurstof, stikstof, argon en waterstof.

Wat deed het staalproces?

Het Bessemer staalproductieproces bestaat uit het blazen van lucht door vloeibaar gietijzer in een speciale oven genaamd een converter die gevormd is als een enorme betonmixer.

Wie maakte het staalproces?

Sir Henry Bessemer

Hoe wordt koolstof aan staal toegevoegd?

Ijzererts, cokes (gemaakt van steenkool), en kalk worden gebruikt om primaire staal in een hoogooven te maken. De grondstoffen worden boven op de oven geplaatst, die een temperatuur van 3000 graden Fahrenheit heeft. Koolstof wordt vrijgemaakt in het vloeibare product naarmate het ijzererts smelt en interactie aangaat met de verbrandende cokes.

Dit waren de verschillende typen Staalproductieproces stappen in detail inclusief het stroomdiagram. Hopelijk was dit artikel nuttig. Geef uw recensies in de reacties hieronder.