Сталь.

     Сталь получают из  передельного  чугуна,  содержащего  до 4 % углерода, 1% марганца, до 1,3 % кремния, десятые доли процента серы и фосфора.

     Сущность процесса  сталеварения  заключается  в окислении излишнего содержания углерода и примесей, содержащихся в чугуне , кислородом воздуха и кислородом руды. Этому процессу способствует образующаяся в начале плавки закись железа

             2Fe + O2 = 2FeO       и далее

FeO + C = CO + Fe.

     Так как  излишнее содержание закиси железа вызывает хрупкость стали, производят раскисление жидкого металла путем ввода ферросплавов по следующей схеме

FeO + Mn → MnO + Fe ;

2FeO + Si → SiO2 + Fe ;

3FeO + 2Al → Al2O3 + 3Fe.

Образовавшиеся оксиды удаляются вместе со шлаком.

     В зависимости от степени раскисления различают спокойную, полуспокойную и кипящую сталь.  Спокойная сталь (сп),в которой нет закиси железа,  наиболее качественная и  дорогая.  Кипящая сталь (кп), в которой  процесс  раскисления прошел не до конца, и в ней  имеются  пузырьки  газа  СО, при разливке в изложницы " кипит".  Она дешевле спокойной  стали, но  качество ее  ниже,

хотя она  сваривается и  удовлетворительно  обрабатывается, но при температуре  -10 С она  становится  хрупкой. Полуспокойная сталь (пс) по своим свойствам занимает промежуточное положение между двумя первыми.

     Современные способы   производства  стали:  конверторный, мартеновский и электроплавильный.

     При  конверторном  Бессемеровском  способе  жидкий  чугун заливают в  конвертор  и продувают горячим воздухом,  при этом выгорают и удаляются со шлаком С,  Мn,  Si, а S и Р остаются в стали. При  Томасовском  конверторном  процессе перед заливкой чугуна в конвертор подают свежеобожженную  известь.  При  этом образующиеся основные шлаки удерживают вредные примеси (S и Р).

     Процесс конверторной варки стали  очень  экономичен,  так как не  требует дополнительного подвода тепла (необходимая для нагрева стали теплота выделяется в результате химических реакций окисления  углерода  и примесей чугуна),а время варки составляет 20...30 мин,  однако невозможно получить сталь точного

химического состава.

     Кислородно-конверторный способ производства стали -  наиболее перспективный. В нем дополнительно используется продувка кислородом, что позволяет довести качество конверторных сталей до уровня сталей, выплавляемых в мартенах и электропечах.

   При мартеновском способе варки стали различают:

     скрап-процесс, при котором сырьем служит смесь чушкового чугуна и скрапа (стального лома);

     рудный процесс,  при котором  используют в качестве шихты смесь жидкого чугуна, железной руды и отходов металлургической промышленности;

     скрапно-рудный процесс, при котором шихта состоит из руды, жидкого чугуна и скрапа в равных соотношениях.

     Варка в мартеновских печах продолжается 4...8  часов  при использовании топлива с  систематическим отбором проб стали на химический анализ.  Мартеновские стали получают точного  химического состава, качество их выше конверторных.

     Наиболее совершенным способом производства стали является электроплавильный способ. В электрических печах получают высококачественные и легированные стали.  Однако производство  это достаточно дорогое.