- Класифікація сталей
- Методи виробництва сталі
- Киснево-конвертерний метод
- мартенівський метод
- електротермічний спосіб
- Питома вага стали
- Розрахунок питомої ваги стали
Найпоширенішим матеріалом, застосовуваним в промисловості, є сталь. Під нею прийнято розуміти сплав заліза з іншими хімічними елементами. Основним компонентом, що входять до його складу, є вуглець. Його процентна частка в стали становить 2,14%. Багато в чому завдяки йому сталь і набуває високі характеристики. Якщо говорити про питому вагу матеріалу, то він варіюється від 75 500 до 77 500Н / куб.м. У складі сучасних марок сталі можуть бути присутніми і легуючі елементи, які забезпечують сплаву більш високі якості.
Класифікація сталей
Є цілий ряд критеріїв, на підставі яких класифікується сталь. Основними різновидами цього сплаву є:
- конструкційна сталь;
- інструментальна сталь.
Також фахівці виділяють швидкорізальної сталь, яку фахівці також відносять до числа інструментальних сталей. Між собою стали розрізняються і за хімічним складом. Залежно від що входять до складу стали елементів цей матеріал можна розділити на вуглецеві і леговані стали. Також цей метал може класифікуватися і за кількістю міститься вуглецю. За цим критерієм прийнято виділяти три основних види:
- низьковуглецевий. Зміст вуглецю в такій стали не перевищує 0,25%;
- середньовуглецеву. У цій стали вуглець присутній в кількості від 0,25 до 0,6%;
- високовуглецева. Зміст вуглецю в цій стали не перевищує 2%.
Класифікація легованих сталей здійснюється подібним чином, але тільки в ній поділ на види відбувається за процентним вмістом присутніх легуючих елементів:
- низколегированная - в ній вміст легуючих добавок не перевищує 4%;
- середньолегованих - кількість присутніх легуючих компонентів в цьому сплаві не перевищує 11%;
- високолегована - кількість добавок, присутніх в ній, перевищує 11%.
Сьогодні сталь виробляється металургійними підприємствами із застосуванням сучасних технологій і самих різних методів. Залежно від використовуваного для виробництва цього матеріалу способу, в складі стали можуть бути присутніми певні металеві включення. Якщо класифікувати стали по такому параметру, як кількість що містяться в матеріалі металевих включень, то сталь прийнято розділяти на наступні види:
- суміші звичайної якості;
- якісні стали;
- сплави високої якості;
- стали особливої якості.
Цей матеріал прийнято розділяти і за своїм структурному складу. В даний час металургійними підприємствами випускаються такі різновиди сплавів:
Склад сплаву - важливий фактор, який впливає на питому вагу самої стали. Варто сказати, що сплави поділяються ще на двофазні і багатофазні. Ще один критерій, на підставі якого класифікується сталь - характер затвердіння і ступінь розкислення.
Методи виробництва сталі
Основною сировиною для виробництва сучасної стали виступає чавун. З тієї причини, що в його складі у великій кількості міститься вуглець, фосфор і сірка, він має підвищену крихкістю і значною крихкістю. Для того щоб переробити чавун в сталь, необхідно домогтися зменшення вмісту в матеріалі цих речовин до потрібного рівня. Зниження концентрації призводить до того, що питома вага стали зменшується. Зміни відбуваються і в її властивості. Використання того чи іншого методу для виробництва сталі припускає застосування різних способів окислення вуглецю в чавуні. Найчастіше виробником використовуються наступні методи.
- Киснево-конвертерний метод. Більшість марок сталей виробники виготовляють із застосуванням цієї технології.
- Мартенівський метод. Останнім часом він використовується все рідше.
- Електротермічний метод. На даний момент цей спосіб є одним з передових і активно використовується для отримання сталі. Його застосування призводить до того, що в кінцевому підсумку виходить матеріал, що володіє високими якісними характеристиками.
Киснево-конвертерний метод
При використанні для виробництва сталі цього способу проблема надлишку чавуну фосфору і сірки в стали вирішується шляхом їх окислення за допомогою кисню. Для цього виконують продув під тиском через розплавлений метал. Використовувана для отримання стали піч називається конвертором. За формою вона нагадує грушу. У внутрішній його частині присутній футерування вогнетривкою цеглою. Характерною особливістю цього обладнання є його висока мобільність. Печі можна повертати на 360 градусів. Ємність конвертера становить 60 т. Два типи сировини використовуються виробниками для футерування:
- динас - в складі цієї сировини присутній оксид кремнію, який володіє високими кислотними властивостями;
- доломіт - в його складі основними компонентами є оксид кальцію і магнію. Доломітний матеріал використовують для його отримання.
мартенівський метод
Він активно використовувався кілька десятиліть тому. Станом на даний момент він застарів і застосовується все рідше. Застосовуючи його для переробки чавуну в сталь, можна отримати на виході матеріал невисокої якості. Своїм виглядом мартенівська піч представляє собою плавильну ванну великого обсягу. Вона покрита склепінням, який виконаний з вогнетривкої цегли. На ньому присутні камери-рекуператори.
Вони являють собою відсіки, основним призначенням яких є підігрів газу. Для них характерно наповнення насадкою, виготовленої з вогнетривкої цегли. Через третій і четвертий рекуператори відбувається наповнення потоком гарячого газу і повітря. В цей же час відбувається нагрів першого і другого рекуператорів за рахунок пічних газів. Коли температура піднімається на достатню величину, то процес йде у зворотний бік.
електротермічний спосіб
У порівнянні з двома іншими способами переробка чавуну в сталь за допомогою цього методу має ряд переваг. Вона не дає можливості для зміни хімічного складу стали. При цьому після завершення процесу виходить сталь високої якості.
Так як при його застосуванні в печі кількість повітря обмежена, це призводить до зниження монооксиду заліза в готовому матеріалі. Тому його невелику кількість, що міститься в сплаві, дає можливість отримати якісний продукт. При застосуванні цього способу температура підтримується на рівні не нижче 2000 градусів Цельсія. Це дозволяє повністю видалити зі складу сплаву такі шкідливі домішки, як сірка і фосфор.
Питома вага стали
В процесі виробництва сталі відбувається індукційний нагрів металу. Для цього використовуються струми промислової частоти. Завдяки тому, що сердечник має велику масу, такого впливу на метал виявляється цілком достатньо. Для того щоб здійснити плавлення сталі масою до 100 т, буде цілком достатньо використовувати промисловий струм частотою 50 Гц. Слід сказати про те, що у різних типів сировини деякі параметри можуть не збігатися.
Розрахунок питомої ваги стали
Тільки для конкретного речовини характерно співвідношення між обсягом сплаву і його масою. Варто сказати, що цей параметр є постійним. Для визначення щільності сплаву використовують спеціальну формулу. Вона безпосередньо пов'язана з обчисленням для стали питомої ваги і має такий вигляд:
γ = P / V.
У цій формулі Y слід розуміти як питома вага металу . Вага однорідного тіла позначають буквою P. Букву V використовують для позначення обсягу з'єднання. Варто сказати, що ця формула працює тільки в тих випадках, коли у металу щільний стан і пори як такі відсутні.
Сталь використовують в різних галузях промисловості. Металургійні підприємства отримують його за допомогою переробки чавуну. Щоб сталь вийшла якісною, використовують різні методи переробки. У кожного з них є свої особливості. Застосовуючи сучасні методи переробки, з'являється можливість для видалення зі складу сплаву шкідливих домішок, а це дозволяє забезпечити високу якість готового металу.
Оцініть статтю: Поділіться з друзями!